DE102020211226A1 - Sekundärbatterie mit nichtwässrigem elektrolyt - Google Patents

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Abstract

Ein Verhältnis A/B beträgt 14 bis 28, wobei A ein Gewichtsverhältnis eines zweiten Bindemittels und des anorganischen Füllstoffs (d. h. zweites Bindemittel/anorganischer Füllstoff) in einer Isolierschicht (36) und B ein Gewichtsverhältnis eines ersten Bindemittels und Positivelektrodenaktivmaterialpartikeln (d. h. erstes Bindemittel/Positivelektrodenaktivmaterialpartikeln) in einer Positivelektrodenaktivmaterialschicht (34) ist.

Description

  • HINTERGRUND
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt.
  • Die JP 2017 - 143 004 A offenbart eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt, die eine auf einem Postivelektrodenstromkollektor angeordnete Isolierschicht aufweist, wobei die Isolierschicht einen anorganischen Füllstoff enthält, der entlang eines Endabschnitts einer Positivelektrodenaktivmaterialschicht angeordnet ist. Weiter ist offenbart, dass die Isolierschicht einen Kurzschluss zwischen dem Postivelektrodenstromkollektor und einem dem Postivelektrodenstromkollektor gegenüberliegenden Abschnitt einer Postivelektrodenaktivmaterialschicht verhindert. Gemäß der JP 2017 - 143 004 A ist eine Positivelektrodenlage vorgesehen, in der die Positivelektrodenaktivmaterialschicht auf dem Postivelektrodenstromkollektor angeordnet ist. Als nächstes wird eine Isolierpaste bzw. -masse, die ein Bindemittel und Isoliermaterialpartikel enthält, auf den Postivelektrodenstromkollektor und einen Endrandabschnitt des Postivelektrodenstromkollektors, der einen Endrand der Positivelektrodenaktivmaterialschicht umfasst, aufgetragen, um die Isolierschicht zu bilden. Da die Isolierschicht an dem Grenzabschnitt angeordnet ist, in dem der Endabschnitt der Positivelektrodenaktivmaterialschicht und die Positivelektrodenaktivmaterialschicht freiliegen, wird ein Kurzschluss zwischen der Positivelektrodenlage und der Negativelektrodenlage effektiver verhindert, so dass die Sicherheit verbessert ist. Die JP 2017 - 157 471 A beschreibt eine Ausführungsform, bei der eine Positivelektrodenaktivmaterialschicht so überlagert ist, dass sie einen Abschnitt einer Isolierschicht bedeckt. Diese Offenlegungsschrift beschreibt, dass die Positivelektrodenaktivmaterialschicht aufgebracht wird, nachdem eine Isolierschicht auf eine vorbestimmte Position einer Postivelektrodenstromkollektorfolie aufgebracht wurde.
  • KURZE ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG
  • In Fällen, in denen die Beschichtung mit der Positivelektrodenaktivmaterialschicht und die Beschichtung mit der Isolierschicht getrennt durchgeführt werden, sind separate Anlagen für das Beschichten mit und das Trocknen von entsprechenden Massen für die Positivelektrodenaktivmaterialschicht und die Isolierschicht erforderlich, was zwangsläufig die Herstellungskosten erhöht. Die Erfinder führten Untersuchungen über das sogenannte Simultanbeschichten durch, eine Technik zum gleichzeitigen bzw. simultanen Beschichten und Trocknen einer Positivelektrodenpaste bzw.-masse, die Partikel des Postivelektrodenaktivmaterials enthält, und einer Isoliermasse, die gleichzeitig ein Isoliermaterial enthält. Diese Beschichtungs- und Trocknungstechnik ermöglicht es, die Beschichtungs- und Trocknungsschritte für die Positivelektrodenaktivmaterialschicht und die Isolierschicht simultan durchzuführen. Dadurch ist es möglich, Anlagenkosten im Vergleich zu den Fällen zu reduzieren, in denen die Beschichtungs- und Trocknungsschritte für die Positivelektrodenaktivmaterialschicht und die Isolierschicht separat durchgeführt werden, und darüber hinaus die Herstellungskosten zu senken, da das Trocknen auch gleichzeitig durchgeführt werden kann.
  • Beim Simultanbeschichten werden die Positivelektrodenmasse und die Isoliermasse gleichzeitig auf den Postivelektrodenstromkollektor aufgetragen. Infolgedessen können die Positivelektrodenmasse und die Isoliermasse an einem dazwischenliegenden Grenzabschnitt miteinander vermischt werden. Die Erfinder haben herausgefunden, dass sich die Eingangs-/Ausgangsstromeigenschaften der Sekundärbatterie in Abhängigkeit der Vermischung der Positivelektrodenmasse und der Isoliermasse im Grenzabschnitt verschlechtern können.
  • Eine hierin offenbarte Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt weist ein Batteriegehäuse, eine im Batteriegehäuse enthaltene Elektrodenanordnung und ein im Batteriegehäuse enthaltener nichtwässriger Elektrolyt auf. Die Elektrodenanordnung weist ein Positivelektrodenblech bzw. eine Positivelektrodenlage, ein Negativelektrodenblech bzw. eine Negativelektrodenlage und einen Separator auf.
  • Die Positivelektrodenlage weist einen Positivelektrodenstromkollektor, eine Positivelektrodenaktivmaterialschicht, die auf einem Abschnitt einer Oberfläche des Positivelektrodenstromkollektors angeordnet ist und Positivelektrodenaktivmaterialpartikel enthält, und eine Isolierschicht auf, die auf einer Oberfläche des Positivelektrodenstromkollektors entlang eines Rands der Positivelektrodenaktivmaterialschicht angeordnet ist. Ferner weist die Positivelektrodenlage an einem Grenzabschnitt zwischen der Positivelektrodenaktivmaterialschicht und der Isolierschicht einen Mischabschnitt auf, in dem die Positivelektrodenaktivmaterialpartikel und der anorganische Füllstoff miteinander vermischt sind.
  • Die Negativelektrodenlage weist einen Negativelektrodenstromkollektor und eine Negativelektrodenaktivmaterialschicht auf, die auf einem Abschnitt einer Oberfläche des Negativelektrodenstromkollektors angeordnet ist.
  • Die Positivelektrodenlage und die Negativelektrodenlage sind so angeordnet, dass die Positivelektrodenaktivmaterialschicht und die Negativelektrodenaktivmaterialschicht über den zwischen ihnen angeordneten Separator einander gegenüberliegend angeordnet sind. Die Positivelektrodenaktivmaterialschicht weist Positivelektrodenaktivmaterialpartikel und ein erstes Bindemittel auf. Die Isolierschicht weist einen anorganischen Füllstoff und ein zweites Bindemittel auf. Der anorganische Füllstoff hat eine durchschnittliche Teilchengröße von 1 µm bis 10 µm. Ein Verhältnis A/B beträgt 14 bis 28, wobei A ein Gewichtsverhältnis des zweiten Bindemittels und des anorganischen Füllstoffs in der Isolierschicht (zweites Bindemittel/anorganischer Füllstoff) und B ein Gewichtsverhältnis des ersten Bindemittels und der Positivelektrodenaktivmaterialpartikel in der Positivelektrodenaktivmaterialschicht (erstes Bindemittel/Positivelektrodenaktivmaterialteilchen) ist.
  • Nach einer solchen Ausführungsform ist es möglich, eine Eindringtiefe auf eine geeignete Weite einzustellen und eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt und hervorragenden Eingangs-/Ausgangsstromeigenschaften zu erhalten.
  • Das Gewichtsverhältnis A kann zwischen 0,20 und 0,43 liegen. Das Gewichtsverhältnis B kann zwischen 0,0120 und 0,0220 liegen. Das zweite Bindemittel kann Polyvinylidenfluorid sein. Der anorganische Füllstoff kann ein durchschnittliches Seitenverhältnis von 1,5 bis weniger als 30 über die Isolierschicht aufweisen. Der anorganische Füllstoff kann Böhmit sein. In der Positivelektrodenlage kann der Mischabschnitt eine Breite von 0,05 mm bis 0,33 mm haben.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration einer Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 nach einer Ausführungsform der Offenbarung darstellt.
    • 2 ist eine teilerweiterte Ansicht, die die Konfiguration einer Elektrodenanordnung 20 darstellt.
    • 3 ist ein Schnitt, der einen Endabschnitt der Elektrodenanordnung 20 schematisch vergrößert dargestellt.
    • 4 ist ein schematischer Schnitt, der einen Querschnitt einer durch Simultanbeschichten hergestellten Positivelektrodenlage 30 darstellt.
    • 5 ist ein Verfahrensschaubild, das das Verfahren der Simultanbeschichtung schematisch darstellt.
    • 6 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem Verhältnis A/B und der Eindringtiefe darstellt.
    • 7 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem Verhältnis A/B und den Eingangsstromkennlinien darstellt.
    • 8 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen A und B für die Proben 1 bis 15 darstellt.
  • DETAILLIERTE ERLÄUTERUNG
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen einer Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt gemäß der vorliegenden Offenbarung detailliert beschrieben. Es sei jedoch angemerkt, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen selbstverständlich nicht dazu gedacht sind, die vorliegende Erfindung einzuschränken. Sofern es nicht ausdrücklich anders angegeben ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Ferner sei jedoch angemerkt, dass die Größenverhältnisse (Länge, Breite, Dicke und dergleichen) in den unten erwähnten Zeichnungen nicht unbedingt den tatsächlichen Größenverhältnissen entsprechen. Wenn es nicht ausdrücklich anders angegeben ist, umfasst die Angabe von Zahlenbereichen in der vorliegenden Beschreibung, wie z. B. „X bis Y“, alle Werte zwischen den Ober- und Untergrenzen, also einschließlich „größer oder gleich X bis kleiner oder gleich Y“.
  • In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich der Begriff „Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt“ auf eine Batterie, die einen nichtwässrigen Elektrolyt als Ladungsträger verwendet und in der Lage ist, in Verbindung mit einer Migration des Ladungsträgers zwischen Positiv- und Negativelektroden wiederholt zu laden und entladen. Der Elektrolyt der Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt kann beispielsweise eine nichtwässrige Elektrolytlösung, ein Gelelektrolyt oder ein Festelektrolyt sein. Eine solche Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt kann neben Batterien, die allgemein als Lithium-Ionen-Batterie und Lithium-Sekundärbatterie bezeichnet werden, ferner auch eine Lithium-Polymer-Batterie oder ein Lithium-Ionen-Kondensator sein. Im Folgenden wird die hier offenbarte Technologie anhand von Beispielen beschrieben, in denen die Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie ist.
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration einer Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung darstellt. In 1 ist ein Abschnitt eines Batteriegehäuses 10 der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 freigestellt, wobei eine Elektrodenanordnung 20 im Inneren des Batteriegehäuses 10 freiliegt. 2 ist eine teilerweiterte Ansicht, die die Konfiguration der Elektrodenanordnung 20 darstellt.
  • Wie in 1 dargestellt ist, weist die Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 ein Batteriegehäuse 10 und eine Elektrodenanordnung 20 sowie eine (nicht abgebildete) im Batteriegehäuse 10 enthaltene nichtwässrige Elektrolytlösung auf. Die Elektrodenanordnung 20 ist mit einer (nicht abgebildeten) Isolierschicht überzogen und im Batteriegehäuse 10 untergebracht. Wie in 2 dargestellt wird, ist die Elektrodenanordnung 20 z. B. eine sogenannte Wickelelektrodenanordnung, bei der eine Positivelektrodenlage 30 und eine Negativelektrodenlage 40 abwechselnd geschichtet und mit einer ersten Separatorlage 51 und einer zweiten Separatorlage 52, die in Form eines langen Streifens bzw. einer langen Bahn zwischen diesen angeordnet sind, aufgewickelt sind. In einer anderen Ausführungsform der Elektrodenanordnung 20 ist es möglich, eine sogenannte Schichtelektrodenanordnung zu verwenden, bei der Positivelektrodenlage und Negativelektrodenlage mit zwischengeschichteten Separatorlagen übereinandergeschichtet sind. In 1 zeigt der Pfeil W die Breitenrichtungen entlang einer Wickelachse der Wickelelektrodenanordnung an. Der Pfeil W stimmt mit der Wickelachse WL der in 2 gezeigten Wickelelektrodenanordnung 20 überein.
  • Die Positivelektrodenlage 30 weist einen Postivelektrodenstromkollektor 32, eine Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 und eine Isolierschicht 36 auf.
  • Der Postivelektrodenstromkollektor 32 ist ein Element, das dazu dient, die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 aufzunehmen und elektrische Ladung der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 zuzuführen und von dieser zu sammeln. Der Postivelektrodenstromkollektor 32 kann in geeigneter Weise durch ein elektrisch leitfähiges Element hergestellt sein, das aus einem Metall besteht, das in einer Positivelektrodenumgebung in der Batterie elektrochemisch stabil ist und ferner eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist (z. B. Aluminium, Aluminiumlegierung, Nickel, Titan und rostfreier Stahl).
  • In dieser Ausführungsform ist der Postivelektrodenstromkollektor 32 beispielsweise aus einer Aluminiumfolie hergestellt und ein unbeschichteter Abschnitt 32A mit einer konstanten Breite entlang eines Rands in Breitenrichtung des Postivelektrodenstromkollektors 32 definiert. Die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 ist mit Ausnahme des unbeschichteten Abschnitts 32A auf beiden Seiten des Postivelektrodenstromkollektors 32 ausgebildet. Der unbeschichtete Abschnitt 32A kann hier als Positivelektrodenstromsammelabschnitt der Elektrodenanordnung 20 dienen. Die Isolierschicht 36 ist am unbeschichteten Abschnitt 32A von beiden Seiten des Postivelektrodenstromkollektors 32 entlang der Kante der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 ausgebildet. Wie in 2 dargestellt wird, ist die Isolierschicht 36 entlang eines Rands der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 ausgebildet und in einem Bereich des unbeschichteten Abschnitts 32A vorgesehen, der der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 44 gegenüberliegt.
  • Die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 ist ein poröser Körper, der Positivelektrodenaktivmaterialpartikel enthält. Die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 kann mit einer Elektrolytlösung imprägniert sein. In einer Lithium-Ionen-Sekundärbatterie ist die Positivelektrodenaktivmaterialpartikel aus einem Material hergestellt, das beim Laden und Entladen Lithium-Ionen freisetzt bzw. absorbiert, die als Ladungsträger dienen, wie z. B. ein Lithium-Übergangsmetall-Verbundmaterial. Die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 kann zusätzlich ein leitfähiges Mittel und Trilithiumphosphat (Li3PO4, im Folgenden als „LPO“ abgekürzt) enthalten.
  • In der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 sind üblicherweise Positivelektrodenaktivmaterialpartikel zusammen mit einem leitfähigen Mittel miteinander und ferner durch ein Bindemittel (Bindemittel) mit dem Postivelektrodenstromkollektor 32 verbunden. Das in der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 enthaltene Bindemittel wird hierbei als ein erstes Bindemittel bezeichnet. Ferner wird das in der Isolierschicht 36 enthaltene Bindemittel als ein zweites Bindemittel bezeichnet.
  • Als Positivelektrodenaktivmaterial können ohne besondere Einschränkung verschiedene Arten von Materialien verwendet werden, die üblicherweise als Positivelektrodenaktivmaterial von Lithium-Ionen-Sekundärbatterien verwendet werden. Geeignete Beispiele hierfür sind: Partikel eines Oxids, das Lithium und ein oder mehrere Übergangsmetallelemente als metallische Elemente enthält (d. h. Lithium-Übergangsmetalloxid), wie z. B. Lithium-Nickeloxid (z. B. LiNiO2), Lithium-Kobalt-Oxid (z. B. LiCoO2), Lithium-Manganoxid (z.B. LiMn2O4), und Zusammensetzungen daraus (z. B. LiNi0,5Mn1,5O4 und LiNi1/3C01/3Mn1/3O2); und Partikel eines Phosphats, das Lithium und ein oder mehrere Übergangsmetallelemente als seine konstituierenden metallischen Elemente enthält, wie Lithiummanganphosphat (LiMnPO4) und Lithiumeisenphosphat (LiFePO4).
  • Eine solche Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 kann z. B. durch Aufbringen einer Postivelektrodenmasse auf eine Oberfläche des Postivelektrodenstromkollektors 32 und anschließendes Trocknen der Positivelektrodenmasse, um Dispersionsmedium zu entfernen, hergestellt werden. Die Positivelektrodenmasse ist eine Masse, in der ein Positivelektrodenaktivmaterial, ein leitfähiges Mittel und ein Bindemittel in einem geeigneten Dispersionsmedium dispergiert sind. Beispiele für das hier verwendbare Bindemittel sind: Acrylharz wie z. B. (Meth)acrylatpolymer; halogeniertes Vinylharz wie z. B. Polyvinylidendifluorid (PVDF); und Polyalkylenoxid wie z. B. Polyethylenoxid (PEO). Das Dispersionsmedium kann z. B. N-Methyl-2-Pyrrolidon sein. In der Konfiguration, die ein leitfähiges Mittel enthält, ist es möglich, als leitfähiges Mittel ein Kohlenstoffmaterial wie Ruß (typischerweise Acetylenruß oder Ketjenruß), Aktivkohle, Graphit und Kohlefaser zu verwenden. Diese leitfähigen Mittel können allein oder in Kombinationen von zwei oder mehreren von diesen verwendet werden.
  • Die durchschnittliche Partikelgröße (D50) der Positivelektrodenaktivmaterialpartikel ist nicht besonders auf eine bestimmte Größe beschränkt. So kann die durchschnittliche Partikelgröße (D50) der Positivelektrodenaktivmaterialpartikel z. B. größer oder gleich 1 µm, vorzugsweise größer oder gleich 3 µm, z. B. größer oder gleich 5 µm sein. Ferner kann die durchschnittliche Partikelgröße (D50) der Positivelektrodenaktivmaterialpartikel z. B. kleiner oder gleich 15 µm, vorzugsweise kleiner oder gleich 10 µm, z. B. kleiner oder gleich 8 µm sein.
  • Der Anteil des Positivelektrodenaktivmaterials, der in der gesamten Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 enthalten ist, kann betragen: etwa 75 Gew.-% oder mehr, typischerweise 80 Gew.-% oder mehr, z. B. 85 Gew.-% oder mehr, und typischerweise 99 Gew.-% oder weniger, z. B. 95 Gew.-% oder weniger. Bezogen auf 100 Gewichtsteile des Positivelektrodenaktivmaterials kann der Anteil des leitfähigen Mittels in der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 betragen: typischerweise größer oder gleich 1 Gewichtsteil, vorzugsweise größer oder gleich 3 Gewichtsteile, z. B. größer oder gleich 5 Gewichtsteile; und typischerweise kleiner oder gleich 15 Gewichtsteile, vorzugsweise kleiner oder gleich 12 Gewichtsteile, z. B. kleiner oder gleich 10 Gewichtsteile. Bezogen auf 100 Gewichtsteile des Positivelektrodenaktivmaterials kann der Anteil des ersten Bindemittels in der Postivelektrodenaktivmaterialschicht 34 betragen: typischerweise größer oder gleich 0,5 Gewichtsteile, vorzugsweise größer oder gleich 1 Gewichtsteil, z. B. größer oder gleich 1,5 Gewichtsteile; und typischerweise weniger als oder gleich 10 Gewichtsteile, vorzugsweise weniger als oder gleich 8 Gewichtsteile, z. B. weniger als oder gleich 5 Gewichtsteile.
  • Die Dicke (durchschnittliche Dicke, auch nachfolgend so genannt) der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 nach dem Pressen kann betragen: typischerweise größer oder gleich 10 µm, z. B. größer oder gleich 15 µm; und typischerweise kleiner oder gleich 50 µm, kleiner oder gleich 30 µm, z. B. kleiner oder gleich 25 µm. Obwohl nicht besonders auf diese Dichten beschränkt, kann die Dichte der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 betragen: typischerweise größer oder gleich 1,5 g/cm3, z. B. größer oder gleich 2 g/cm3; und kleiner oder gleich 3 g/cm3, z. B. kleiner oder gleich 2,5 g/cm3.
  • Sofern nicht anders angegeben, bezieht sich der Begriff „durchschnittliche Partikelgröße“ in dieser Beschreibung auf einen kumulativen Partikeldurchmesser von 50 % (D50) in der volumetrischen Partikelgrößenverteilung, der durch ein Laserbeugungs- und Streuverfahren erhalten wird. Darüber hinaus wird ein Partikeldurchmesser bei kumulativen 10% vom kleineren Partikelgrößenende als D10 bezeichnet, ein Partikeldurchmesser bei kumulativen 90% als D90 und der maximale Partikeldurchmesser als Dmax.
  • Die Isolierschicht 36 umfasst einen anorganischen Füllstoff und ein zweites Bindemittel. Die Isolierschicht 36 weist die erforderlichen elektrischen Isoliereigenschaften auf. In einer solchen Isolierschicht 36 sind Partikel des anorganischen Füllstoffs durch die Wirkung des zweiten Bindemittels aneinander oder an den Postivelektrodenstromkollektor 32 gebunden. Die Isolierschicht 36 kann eine poröse Schicht sein, die den Durchgang von Ladungsträgern ermöglicht. 3 ist ein Schnitt, der einen Endabschnitt der Elektrodenanordnung 20 schematisch vergrößert darstellt.
  • Wie in 3 dargestellt ist, kann die Isolierschicht 36 in Breitenrichtung nach außen (in der Abbildung nach links) um eine Weite α von der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 44 vorstehen. Unter dem Gesichtspunkt, dass die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 44 und der Postivelektrodenstromkollektor 32 daran gehindert werden sollen, mit nur den zwischen ihnen angeordneten Separatoren 51 und 52 einander gegenüber zu liegen, auch wenn die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 44 falsch ausgerichtet ist, kann die Weite α so bemessen sein, dass die Isolierschicht 36 den Endabschnitt der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 44 ausreichend bedecken kann. Darüber hinaus kann die Weite α so ausgelegt sein, dass die Isolierschicht 36 den Endabschnitt der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 44 ausreichend bedecken kann, auch wenn die Isolierschicht 36 in einer Hochtemperaturumgebung einem Wärmeschrumpfungsprozess unterliegt.
  • Ferner kann unter dem Gesichtspunkt, dass Foliensammeldefekten des Postivelektrodenstromkollektors 32 (des unbeschichteten Abschnitts 32A) vermieden werden, die Weite α so ausgelegt sein, dass die Isolierschicht 36 in Breitenrichtung nicht von den Endabschnitten der Separatoren 51 und 52 vorsteht. Die Weite α kann, ist aber nicht darauf beschränkt, größer oder gleich z. B. 113% und kleiner oder gleich 150% beispielsweise der Abmessung der von der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 vorstehenden Negativelektrodenaktivmaterialschicht 44 zu sein. Der unbeschichtete Abschnitt 32A des Postivelektrodenstromkollektors 32 steht von den Endabschnitten der Separatoren 51 und 52 an einer Seite der Isolierschicht 36 hervor, die nicht benachbart zur Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 ist.
  • Als anorganischer Füllstoff, der eine solche Isolierschicht 36 bildet, kann ein Material verwendet werden, das so wärmebeständig und elektrochemisch stabil ist, dass es bei einer Temperatur von 600°C oder höher, typischerweise 700°C oder höher, z. B. 900°C oder höher, nicht erweicht oder schmilzt und in der Lage ist, die elektrische Isolierung zwischen der Positivelektrode und der Negativelektrode aufrechtzuerhalten. Typischerweise kann die Isolierschicht 36 aus einem anorganischen Material, einem Glasmaterial, einem Verbundmaterial aus diesen Materialien oder ähnlichem bestehen, das die vorstehend beschriebene Wärmebeständigkeit und elektrischen Isoliereigenschaften aufweist.
  • Bestimmte Beispiele für einen solchen anorganischen Füllstoff sind: anorganische Oxide wie Aluminiumoxid (Al2O3), Magnesiumoxid (MgO), Siliciumdioxid (SiO2), Titanoxid (TiO2), Bariumtitanat (BaTiO3); Nitride wie Aluminiumnitrid und Siliciumnitrid; Metallhydroxide wie Calciumhydroxid, Magnesiumhydroxid und Aluminiumhydroxid; Tonmineralien wie Glimmer, Talkum, Böhmit, Zeolith, Apatit und Kaolin sowie Glasmaterialien. Unter diesen Beispielen ist vorzugsweise Böhmit (Al2O3-H2O) als anorganischer Füllstoff zu verwenden, das eine beständige Qualität aufweist und darüber hinaus kostengünstig und leicht erhältlich ist. Ferner ist Böhmit ein Material, das weicher als Aluminiumoxid usw. ist, so dass es in der Lage ist, einen Verschleiß einer Düse zum Beschichten und eines Schneidmessers zum Schneiden der Positivelektrodenlage zu vermindern. Wenn ferner als anorganischer Füllstoff ein Füllstoff mit einer flachen Form mit einem großen Seitenverhältnis verwendet wird, ist es wahrscheinlicher, dass der anorganische Füllstoff in der Isolierschicht einen Stapel von Schichten bildet. Dadurch ist es möglich, die mechanische Festigkeit der Isolierschicht zu verbessern.
  • Darüber hinaus kann nach Untersuchungen der Erfinder ein Endabschnitt der Negativelektrodenlage, die der Isolierschicht 36 gegenüberliegt, Grate oder metallische Verunreinigungen aufweisen, da er in einem Fertigungsschritt der Negativelektrodenlage abgeschnitten wird. Die Isolierschicht 36 ist eine Schicht, die dazu dient, den Kontakt des Postivelektrodenstromkollektors mit dem Endabschnitt der Negativelektrodenlage oder den metallischen Verunreinigungen zu verhindern. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, dass die Isolierschicht 36 nicht leicht durchstochen werden kann, auch dann nicht, wenn Grate ausgebildet oder metallische Verunreinigungen im Endabschnitt der Negativelektrodenlage vorhanden sind.
  • Verschiedene Arten des zweiten Bindemittels, das z. B. für die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 verwendet werden kann, können auch als in der Isolierschicht 36 enthaltenes zweites Bindemittel verwendet werden. Unter diesen können Acrylharz und halogeniertes Vinylharz wie Polyvinylidenfluorid (PVDF), als zweites Bindemittel bevorzugt sein, unter dem Gesichtspunkt, dass die Isolierschicht 36 in geeigneter Weise mit einer geeigneten Dicke mit gleichzeitig geeigneter Flexibilität ausgebildet sein soll, wenn Strom durch eine Vielzahl von gebündelten Postivelektrodenstromkollektoren 32 gesammelt wird.
  • Der Anteil des zweiten Bindemittels, das in der Isolierschicht 36 enthalten ist, kann z. B. typischerweise größer oder gleich 10 Gew-%, vorzugsweise größer oder gleich 15 Gew-%, oder möglicherweise größer oder gleich 18 Gew-% oder größer oder gleich 20 Gew-% sein. Ferner kann der Anteil des zweiten Bindemittels, das in der Isolierschicht 36 enthalten ist, z. B. typischerweise kleiner oder gleich 40 Gew-%, möglicherweise kleiner oder gleich 35 Gew-% oder möglicherweise kleiner oder gleich 30 Gew% sein. Zusätzlich kann eine solche Isolierschicht 36 z. B. ein Flächengewicht von größer oder gleich 0,5 mg/cm2, größer oder gleich 0,7 mg/cm2 oder größer oder gleich 1 mg/cm2 und ein Flächengewicht von kleiner oder gleich 1,5 mg/cm2, kleiner oder gleich 1,3 mg/cm2 oder kleiner oder gleich 1,2 mg/cm2 aufweisen.
  • Die Negativelektrodenlage 40 weist einen Negativelektrodenstromkollektor 42 und eine Negativelektrodenaktivmaterialschicht 44 auf. Der Negativelektrodenstromkollektor 42 ist ein Element, das dazu dient, die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 44 aufzunehmen und elektrische Ladung dieser zuzuführen und von dieser zu sammeln. Der Negativelektrodenstromkollektor 42 kann in geeigneter Weise durch ein elektrisch leitfähiges Element hergestellt sein, das aus einem Metall besteht, das elektrochemisch stabil ist und in der Negativelektrodenumgebung in der Batterie eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist (z. B. Kupfer, Nickel, Titan und rostfreier Stahl). In dieser Ausführungsform ist der Negativelektrodenstromkollektor 42 z. B. aus einer Kupferfolie hergestellt und ein unbeschichteter Abschnitt 42A mit einer konstanten Breite entlang eines Rands in Breitenrichtung des Negativelektrodenstromkollektors 42 definiert. Die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 44 ist mit Ausnahme des unbeschichteten Abschnitts 42A auf beiden Seiten des Negativelektrodenstromkollektors 42 ausgebildet. Hier kann der unbeschichtete Abschnitt 42A als Negativelektrodenstromsammelabschnitt der der Elektrodenanordnung 20 dienen.
  • Die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 44 ist ein poröser Körper, der Partikel von Negativelektrodenaktivmaterial enthält. Die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 44 kann mit einer Elektrolytlösung imprägniert sein. In einer Lithium-Ionen-Sekundärbatterie setzen sich die Negativelektrodenaktivmaterialpartikel aus einem Material zusammen, das während des Ladens bzw. Entladens als Ladungsträger dienende Lithium-Ionen absorbiert und freisetzt, wie z. B. ein Lithium-Übergangsmetall-Verbundmaterial. Für die Negativelektrodenaktivmaterialpartikel können ohne besondere Einschränkung verschiedene Arten von Materialien verwendet werden, die herkömmlicherweise als Negativelektrodenaktivmaterial von Lithium-Ionen-Sekundärbatterien verwendet werden. Geeignete Beispiele hierfür sind: Kohlenstoffmaterialien wie künstliches Graphit, natürliches Graphit, amorpher Kohlenstoff und Verbundwerkstoffe daraus (z. B. mit amorphem Kohlenstoff beschichtetes Graphit); Materialien, die eine Legierung mit Lithium bilden, wie Silizium (Si); Lithiumlegierungen daraus (z. B. LiXM, wobei M für C, Si, Sn, Sb, Al, Mg, Ti, Bi, Ge, Pb, P oder ähnliches steht und X eine natürliche Zahl ist); und Lithiumspeicherverbindungen wie eine Siliziumverbindung (wie SiO).
  • Diese Negativelektrodenlage 40 kann z. B. hergestellt werden, indem man eine Negativelektrodenmasse auf eine Oberfläche des Negativelektrodenstromkollektors 42 aufträgt und sie anschließend trocknet, um das Dispersionsmedium zu entfernen. Die Negativelektrodenmasse wird durch Dispergieren eines pulverförmigen Negativelektrodenaktivmaterials und eines Bindemittels [Beispiele dafür sind Kautschuke wie StyrolButadien-Copolymer (SBR) und mit Acrylsäure modifiziertes SBR-Harz (SBR-Latex) sowie Polymere auf Cellulosebasis wie Carboxymethylcellulose (CMC)]
    in einem geeigneten Dispersionsmedium (wie Wasser und N-Methyl-2-pyrrolidon, vorzugsweise Wasser) bereitgestellt.
  • Die durchschnittliche Partikelgröße (D50) der Negativelektrodenaktivmaterialpartikel kann, muss aber nicht besonders darauf beschränkt sein, z. B. größer oder gleich 0,5 µm, vorzugsweise größer oder gleich 1 µm, und noch bevorzugter größer oder gleich 5 µm zu sein. Die durchschnittliche Partikelgröße (D50) der Negativelektrodenaktivmaterialpartikel kann kleiner oder gleich 30 µm, vorzugsweise kleiner oder gleich 20 µm und noch bevorzugter kleiner oder gleich 15 µm oder weniger sein. Der Anteil des Negativelektrodenaktivmaterials innerhalb der gesamten Negativelektrodenaktivmaterialschicht 44 sollte etwa größer oder gleich 50 Gew-% sein, vorzugsweise von 90 Gew% bis 99 Gew-%, z. B. von 95 Gew-% bis 99 Gew-%. Wenn ein Bindemittel verwendet wird, kann der Anteil des Bindemittels in der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 44 bezogen auf 100 Gewichtsteile des Negativelektrodenaktivmaterials z. B. von etwa 0,1 Gewichtsteil bis etwa 5 Gewichtsteile, normalerweise von etwa 0,5 Gewichtsteile auf etwa 2 Gewichtsteile sein. Die Dicke der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 44 (durchschnittliche Dicke, auch nachfolgend so genannt) kann z. B. größer oder gleich 10 µm sein, typischerweise größer oder gleich 20 µm, und kann kleiner oder gleich 80 µm sein, typischerweise kleiner oder gleich 50 µm sein. Obwohl nicht besonders auf diese Dichten beschränkt, kann die Dichte der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 44 z. B. größer oder gleich 0,8 g/cm3 sein, typischerweise größer oder gleich 1,0 g/cm3; und kleiner oder gleich 1,5 g/cm3, typischerweise kleiner oder gleich 1,4 g/cm3, z. B. kleiner oder gleich 1,3 g/cm3 oder weniger sein.
  • Jeder der Separatoren 51 und 52 ist eine Komponente, die die Positivelektrodenlage 30 und die Negativelektrodenlage 40 elektrisch voneinander isoliert und überdies Übertragungswege für Ladungsträger zwischen der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 und der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 44 bereitstellt. Jeder der Separatoren 51 und 52 ist typischerweise zwischen der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 und der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 44 angeordnet. Ferner kann jeder der Separatoren 51 und 52 eine Aufnahmefunktion einer nichtwässrigen Elektrolytlösung und einer Sperrfunktion zum Sperren der Übertragungswege für Ladungsträger bei einer vorbestimmten Temperatur aufweisen. Solche Separatoren 51 und 52 können in geeigneter Weise durch eine mikroporöse Harzfolie aus einem Harz wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyester, Zellulose oder Polyamid hergestellt sein.
  • Eine mikroporöse Folie aus einem Polyolefinharz wie PE oder PP ermöglicht es, geeignete eine Abschalttemperatur in einem Bereich von 80°C bis 140°C (typischerweise 110°C bis 140°C, z. B. 120°C bis 135°C) einzustellen. Der Begriff „Abschalttemperatur“ bezeichnet eine Temperatur, bei der die elektrochemischen Reaktionen der Batterie gestoppt werden sollen, wenn diese übermäßig erhitzt wird. Das Abschalten kann z. B. durch Schmelzen oder Erweichen der Separatoren 51 und 52 erfolgen. Jeder der Separatoren 51 und 52 kann eine aus einem einzigen Material zusammengesetzte Einschichtstruktur aufweisen. Überdies kann jeder der Separatoren 51 und 52 eine Mehrschichtstruktur aufweisen, in der zwei oder mehr Arten mikroporöser Harzfolien aus unterschiedlichen Materialien oder mit unterschiedlichen Eigenschaften (wie z. B. durchschnittliche Dicke und Porosität) übereinandergeschichtet sind (z. B. eine Dreischichtstruktur, bei der PP-Schichten auf beiden Seiten einer PE-Schicht geschichtet sind).
  • Die Dicke jedes der Separatoren 51 und 52 (durchschnittliche Dicke, auch nachfolgend so genannt) kann, muss aber nicht besonders darauf beschränkt sein, normalerweise 10 µm oder mehr, typischerweise 15 µm oder mehr, z. B. 17 µm oder mehr zu sein. Ferner kann die Obergrenze 40 µm oder weniger betragen, typischerweise 30 µm oder weniger, z. B. 25 µm oder weniger. Wenn die durchschnittliche Dicke des Substratmaterials innerhalb des oben genannten Bereichs liegt, ist es möglich, eine gute Ladungsträgerpermeabilität aufrechtzuerhalten, wobei außerdem ein mikroskopischer Kurzschluss (Leckstrom) unwahrscheinlich ist. Dadurch ist es möglich, sowohl die erwünschte Ein- und Ausgangsleistungsdichte als auch eine gute Sicherheit auf hohem Niveau zu erreichen.
  • Als nichtwässrige Elektrolytlösung kann eine nichtwässrige Elektrolytlösung verwendet werden, in der ein Trägersalz (wie Lithiumsalz, Natriumsalz oder Magnesiumsalz; Lithiumsalz für eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie) als Elektrolyt in einem nichtwässrigen Lösungsmittel ohne besondere Einschränkung gelöst oder dispergiert ist. Ferner ist es auch möglich, einen sogenannten Polymerelektrolyt oder einen Festelektrolyt zu verwenden, bei dem ein Polymer zu einem nichtwässrigen Elektrolyt im flüssigen Zustand hinzugefügt wird, um einen Gelzustand zu bilden.
  • Als nichtwässriges Lösungsmittel können ohne besondere Einschränkung verschiedene Arten organischer Lösungsmittel verwendet werden, die üblicherweise für die Elektrolytlösung von Lithium-Ionen-Sekundärbatterien verwendet werden, wie z. B. Carbonate, Ether, Ester, Nitrile, Sulfone und Lactone. Konkrete Beispiele umfassen verkettete Carbonate wie Diethylcarbonat (DEC), Dimethylcarbonat (DMC) und Ethylmethylcarbonat (EMC), und cyclische Carbonate wie Ethylencarbonat (EC) und Propylencarbonat (PC). Ferner ist es möglich, dass ein Lösungsmittel, das in einer sauren Atmosphäre der Positivelektrode gelöst ist und Wasserstoffionen erzeugt (z. B. ein zyklisches Carbonat), teilweise enthalten ist. Ein solches nichtwässriges Lösungsmittel kann fluoriert sein. Das nichtwässrige Lösungsmittel kann entweder allein oder in Kombination von zwei oder mehreren Lösungsmitteln als Mischlösungsmittel verwendet werden.
  • Als Trägersalz können verschiedene Arten von Trägersalzen ausgewählt und eingesetzt werden, die üblicherweise für Lithium-Ionen-Sekundärbatterien verwendet werden. Beispiele für das Trägersalz umfassen Lithiumsalze wie LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiAsF6, Li(CF3SO2)2N und LiCF3SO3. Diese Trägersalze können entweder allein oder in Kombinationen von zwei oder mehreren Salzen verwendet werden. Die Konzentration des Trägersalzes im nichtwässrigen Elektrolyt kann so eingestellt sein, dass sie in einem Bereich von 0,7 mol/L bis 1,3 mol/L liegt.
  • Der nichtwässrige Elektrolyt kann ferner verschiedene Arten von Zusatzstoffen enthalten, solange die Eigenschaften der Sekundärbatterie nicht beeinträchtigt werden. Der Zusatzstoff kann als Gaserzeugungsmittel, Oberflächenfilmbildner oder dergleichen für einen, zwei oder mehrere Zwecke verwendet werden, wie z. B. eine Verbesserung der Eingangs-/Ausgangsstromeigenschaften der Batterie, eine Verbesserung der Zyklusleistung, eine Verbesserung der anfänglichen Lade- und Entladeeffizienz und dergleichen. Spezifische Beispiele für den Zusatzstoff sind Fluorphosphatsalze (vorzugsweise Difluorphosphatsalze wie Lithiumdifluorphosphat, dargestellt als LiPO2F2) und Oxalatkomplexverbindungen wie Lithium-bis(oxalato)borat (LiBOB). Die Konzentration eines solchen Zusatzstoffes ist bevorzugt auf 0,1 mol/L oder niedriger eingestellt (typischerweise 0,005 mol/L bis 0,1 mol/L).
  • Die in 1 gezeigte Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 verwendet als Batteriegehäuse 10 ein flachprismatisches Batteriegehäuse. Jedoch kann das Batteriegehäuse 10 eine andere Gehäuseart wie z. B. ein nicht-flachprismatisches Batteriegehäuse, ein zylindrisches Batteriegehäuse oder ein münzförmiges Batteriegehäuse sein. Alternativ kann die Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 eine Laminattasche aufweisen, in der ein Batteriegehäuseplatte aus Metall (typischerweise ein Aluminiumblech) und eine Harzplatte miteinander verbunden sind, um eine Taschenform zu bilden. Überdies kann das Batteriegehäuse 10 z. B. aus Aluminium, Eisen, Legierungen aus diesen oder aus verstärktem Kunststoff ausgebildet sein.
  • Die in 1 dargestellte Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 weist eine sogenannte Wickelelektrodenanordnung 20 auf. Bei der in 1 gezeigten Wickelelektrodenanordnung 20 sind die lange Positivelektrodenlage 30 und die lange Negativelektrodenlage 40 durch die beiden Separatoren 51 und 52 überlagert und voneinander isoliert. Die Positivelektrodenlage 30, die Negativelektrodenlage 40 und die Separatoren 51 und 52 sind gemeinsam um die Wickelachse WL gewickelt. Wie in 2 und 3 dargestellt ist, gilt für die Breite W1 der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34, die Breite W2 der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 44 und die Breite W3 der Separatoren 51 und 52 das Verhältnis W1 < W2 < W3. Die Positivelektrodenlage 30, die Negativelektrodenlage 40 und die beiden Separatoren 51 und 52 sind so miteinander überlagert, dass die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 44 die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 und die Separatoren 51 und 52 die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 44 bedecken. Die Isolierschicht 36 der Positivelektrodenlage 30 grenzt an die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34. Ferner bedeckt die Isolierschicht 36 den Postivelektrodenstromkollektor 32 wenigstens in einem Bereich, in dem dieser einem Endabschnitt der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 44 gegenüberliegen kann.
  • Hier wird eine Wickelelektrodenanordnung als Beispiel für die Elektrodenanordnung 20 der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 gezeigt. Soweit es nicht ausdrücklich anders angegeben wird, ist die Elektrodenanordnung 20 jedoch nicht auf die Wickelelektrodenanordnung beschränkt. Obwohl es in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, kann die Elektrodenanordnung 20 z. B. eine sogenannte Flachschichtelektrodenanordnung sein, bei der eine Vielzahl von Positivelektrodenlagen 30 und eine Vielzahl von Negativelektrodenlagen 40 durch Separatoren 51 und 52 voneinander isoliert und aufeinandergeschichtet sind. Die Elektrodenanordnung 20 kann ferner eine Einzelzelle sein, in der je eine Lage der Positivelektrodenlage 30 und der Negativelektrodenlage 40 in einem Batteriegehäuse untergebracht ist. Auch in solchen Fällen kann die Isolierschicht 36 der Positivelektrodenlage 30 an die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 angrenzen und den Postivelektrodenstromkollektor 32 wenigstens in einem Bereich bedecken, in dem dieser einem Endabschnitt der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 44 gegenüberliegen kann.
  • In dieser Ausführungsform weist das Batteriegehäuse 10 wie in 1 dargestellt einen Gehäusehauptkörper 11 und einen Deckel 12 auf. Der Gehäusehauptkörper 11 ist ein im Wesentlichen rechteckiges Gehäuse, dessen eine Seite eine Öffnung aufweist. Der Deckel 12 ist ein Element, das an der Öffnung des Gehäusehauptkörpers 11 angebracht ist, um diese zu schließen. Wie bei einem Batteriegehäuse für herkömmliche Lithium-Ionen-Sekundärbatterien kann der Deckel 12 eine Komponente wie beispielsweise ein Sicherheitsventil zum Ablassen eines im Inneren des Batteriegehäuses erzeugten Gases und eine Einfüllöffnung zum Einfüllen einer Elektrolytlösung aufweisen. Der Deckel 12 ist mit einem Positivelektrodenanschluss 38 und einem Negativelektrodenanschluss 48 versehen. Sowohl der Positivelektrodenanschluss 38 als auch der Negativelektrodenanschluss 48 ist vom Batteriegehäuse isoliert 10. Der Positivelektrodenanschluss 38 und der Negativelektrodenanschluss 48 weisen jeweils einen Postivelektrodenstromkollektoranschluss 38a und einen Negativelektrodenstromkollektoranschluss 48a auf, die sich jeweils in das Batteriegehäuse erstrecken 10. Der Positivelektrodenstromkollektoranschluss 38a und der Negativelektrodenstromkollektoranschluss 48a sind elektrisch mit der Positivelektrodenlage 30 bzw. der Negativelektrodenlage 40 verbunden. Die Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 ist so konfiguriert, dass sie elektrischen Strom über den Positivelektrodenanschluss 38 und den Negativelektrodenanschluss 48 an ein externes Gerät abgibt oder von einem externen Gerät aufnimmt.
  • Die hier offenbarte Lithium-Ionen-Sekundärbatterie ist für verschiedenen Anwendungen einsetzbar und kann z. B. bei wiederholtem Laden und Entladen mit hoher Rate eine größere Sicherheit bieten als herkömmliche Produkte. Die hier offenbarte Lithium-Ionen-Sekundärbatterie kann ferner sowohl die hervorragende Batterieleistung als auch die Zuverlässigkeit (einschließlich guter Sicherheit wie z. B. thermische Stabilität bei Überladung) auf hohem Niveau erreichen. Mit diesen Eigenschaften eignet sich die hier offenbarte Lithium-Ionen-Sekundärbatterie für Anwendungen, die eine hohe Energiedichte, eine hohe Ein- und Ausgangsleistungsdichte sowie eine hohe Zuverlässigkeit erfordern. Beispiele für solche Anwendungen umfassen Antriebsstromquellen, die in Fahrzeugen wie Plug-In-Hybridautos, Hybridautos und Elektroautos vorgesehen sind. Eine solche Sekundärbatterie kann typischerweise in Form eines Batteriemoduls Anwendung finden, in dem mehrere Batterien in Reihe und/oder parallelgeschaltet sind.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, umfasst die hier offenbarte Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 als Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt, wie in 1 dargestellt, das Batteriegehäuse 10, die im Batteriegehäuse 10 enthaltene Elektrodenanordnung 20 und ferner einen (nicht gezeigten) nichtwässrigen Elektrolyt, der ebenfalls im Batteriegehäuse 10 enthalten ist.
  • Wie in 2 dargestellt ist, weist die Elektrodenanordnung 20 die Positivelektrodenlage 30, die Negativelektrodenlage 40 und die Separatoren 51 und 52 auf. Die Positivelektrodenlage 30 weist den Positivelektrodenstromkollektor 32, die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34, die auf einem Abschnitt einer Oberfläche des Positivelektrodenstromkollektors 32 angeordnet ist, und die Isolierschicht 36 auf, die auf einer Oberfläche des Positivelektrodenstromkollektors 32 entlang eines Randes der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 angeordnet ist. Die Negativelektrodenlage 40 weist den Negativelektrodenstromkollektor 42 und die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 44 auf, die auf einem Abschnitt einer Oberfläche des Negativelektrodenstromkollektors 42 angeordnet ist. Die Positivelektrodenlage 30 und die Negativelektrodenlage 40 sind so angeordnet, dass die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 und die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 44 einander gegenüberliegen. Jeder der Separatoren 51 und 52 ist zwischen der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 und der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 44 angeordnet.
  • Die Erfinder untersuchten Simultanbeschichtungen mit der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 und der Isolierschicht 36 bei der Herstellung der Positivelektrodenlage 30. Simultanbeschichten ist eine Technik zum simultanen bzw. gleichzeitigen Beschichten mit einer Positivelektrodenmasse, die Positivelektrodenaktivmassepartikel enthält, und einer Isoliermasse, die ein Isoliermaterial enthält, und Trockenen von diesen. Diese Technik ermöglicht es, Beschichten und Trocknen der Positivelektrodenaktivmaterialschicht und der Isolierschicht gleichzeitig durchzuführen. Dadurch ist es möglich, die Anlagenkosten im Vergleich zu den Fällen, in denen die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 und die Isolierschicht 36 separat aufgetragen und getrocknet werden, zu verringern, und ferner die Herstellungskosten zu senken, da das Trocknen auch gleichzeitig durchgeführt werden kann. Auf der anderen Seite werden beim Simultanbeschichten die Positivelektrodenmasse und die Isoliermasse gleichzeitig auf den Postivelektrodenstromkollektor aufgetragen. Infolgedessen bildet sich ein Mischabschnitt, in dem die Positivelektrodenmasse und die Isoliermasse miteinander vermischt sind.
  • Wenn die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 und die Isolierschicht 36 separat aufgetragen und getrocknet werden, wird auf dem Positivelektrodenstromkollektor 32 nahezu kein Mischabschnitt 37, in dem die Positivelektrodenmasse und die Isoliermasse miteinander vermischt sind, gebildet, mit der Ausnahme von Fällen, in denen aufgrund von z. B. Produktionsproblemen ein solcher Mischabschnitt unbeabsichtigt ausgebildet wird.
  • 4 ist ein schematischer Schnitt, der einen Querschnitt einer Positivelektrodenlage 30 darstellt, die durch Simultanbeschichten hergestellt wurde.
  • Bei einer Betrachtung eines Querschnitts der durch Simultanbeschichten hergestellten Positivelektrodenlage 30 lässt sich feststellen, dass, wie in 4 dargestellt, ein Mischabschnitt 37 der Positivelektrodenmasse und der Isoliermasse an einem Rand der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34, an dem die Isolierschicht 36 ausgebildet ist, ausgebildet ist. Bei genauerer Betrachtung lässt sich weiter feststellen, dass der Mischabschnitt 37 der Positivelektrodenmasse und der Isoliermasse zwischen die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 und den Postivelektrodenstromkollektor 32 gedrungen ist.
  • Von dem Bereich, in dem die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 und die Isolierschicht 36 auf dem Postivelektrodenstromkollektor 32 ausgebildet sind, wird ein Abschnitt, in dem der vorstehend beschriebene Mischabschnitt 37 der Positivelektrodenmasse und der Isoliermasse zwischen die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 und den Positivelektrodenstromkollektor 32 eindringt, als ein Eindringabschnitt 37a bezeichnet. Der Mischabschnitt 37 kann als ein Abschnitt definiert sein, in dem die in der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 enthaltenen Positivelektrodenaktivmaterialpartikel und der in der Isolierschicht 36 enthaltene anorganische Füllstoff miteinander vermischt werden. Das heißt, die durch Simultanbeschichten hergestellte Positivelektrodenlage 30 weist an einem Grenzabschnitt zwischen der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 und der Isolierschicht 36 einen Mischabschnitt 37 auf, in dem die Positivelektrodenaktivmaterialpartikel und der anorganische Füllstoff miteinander vermischt sind. Mit anderen Worten kann der Mischabschnitt 37 als ein Abschnitt definiert sein, in dem sich ein Bereich, in dem die in der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 enthaltenen Positivelektrodenaktivmaterialpartikel vorhanden sind, und ein Bereich, in dem der in der Isolierschicht 36 enthaltene anorganische Füllstoff vorhanden ist, überlagern. Die Breite des Abschnitts auf dem Postivelektrodenstromkollektor 32, an dem der Mischabschnitt 37 der Positivelektrodenmasse und der Isoliermasse gebildet ist, wird als „Eindringtiefe F1“ bezeichnet.
  • Zu beachten ist, dass die Eindringtiefe F1 durch den Abstand von der Grenze zwischen dem Mischabschnitt 37 und der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 bis zum gegenüberliegenden Ende des Mischabschnitts 37, das der eben genannten Grenze gegenüberliegt, auf dem Postivelektrodenstromkollektor 32 bestimmt werden kann. So wird beispielsweise im Falle einer Wickelelektrodenanordnung die Eindringtiefe F1 in Bezug auf eine Breitenrichtung entlang der Wickelachse bestimmt. Darüber hinaus kann bei der langen Positivelektrodenlage 30 die Eindringtiefe F1 an mehreren beliebigen Punkten in Längsrichtung gemessen und anhand des Mittelwertes der mehreren gemessenen Werte bestimmt werden.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, umfasst die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 die Positivelektrodenaktivmaterialpartikel und das erste Bindemittel. Die Isolierschicht 36 umfasst den anorganischen Füllstoff und das zweite Bindemittel.
  • In der hier offenbarten Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 hat der anorganische Füllstoff eine durchschnittliche Partikelgröße von 1 µm bis 10 µm. Ferner ist das Gewichtsverhältnis des zweiten Bindemittels und des anorganischen Füllstoffs (d. h. zweites Bindemittel/anorganischer Füllstoff) in der Isolierschicht 36 als A und das des ersten Bindemittels und der Positivelektrodenaktivmaterialpartikel (d. h. erstes Bindemittel/Positivelektrodenaktivmaterialpartikel) in der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 als B definiert. Die Erfinder haben festgestellt, dass es bei einem Verhältnis A/B zwischen 14 und 28 möglich ist, die Eindringtiefe F1 auf eine geeignete Weite einzustellen und eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt und hervorragenden Eingangs-/Ausgangsstromeigenschaften zu erhalten.
  • Bezüglich des Gewichtsverhältnis A kann z. B. eine Probe der Isolierschicht 36 genommen werden, um das Gewichtsverhältnis A des zweiten Bindemittels und des anorganischen Füllstoffs (d. h. zweites Bindemittel/anorganischer Füllstoff) zu erhalten. Ebenso kann bezüglich des Gewichtsverhältnis B eine Probe der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 genommen werden, um das Gewichtsverhältnis B des ersten Bindemittels und der Positivelektrodenaktivmaterialpartikel (d. h. erstes Bindemittel/Positivelektrodenaktivmaterialpartikel) zu erhalten.
  • Dabei wird bei gleichzeitigem Beschichten mit der Isoliermasse und der Postivelektrodenmasse z. B. die Positivelektrodenmasse mit einer vorbestimmten Breite auf eine vorbestimmte Position des streifenförmigen Postivelektrodenstromkollektors 32 aufgetragen, während der Postivelektrodenstromkollektor 32 in Längsrichtung bewegt wird. Die Isoliermasse wird an einer Position aufgetragen, die etwas von der Positivelektrodenmasse entfernt ist. Die pro Zeitspanne aufgetragene Menge der Positivelektrodenmasse ist größer als die der Isoliermasse. Nach dem Auftragen auf den Postivelektrodenstromkollektor 32 verteilen sich die Positivelektrodenmasse und die Isoliermasse in Breitenrichtung, wobei ein Rand der aufgetragenen Positivelektrodenmasse und ein Rand der aufgetragenen Isoliermasse aneinanderstoßen und eine Grenze bilden. An der Grenze wird ein Mischabschnitt aus Isoliermasse und Positivelektrodenmasse ausgebildet.
  • Hier ist die pro Zeitspanne aufgetragene Menge der Positivelektrodenmasse größer als die der Isoliermasse. An der Grenze zwischen der Positivelektrodenmasse und der Isoliermasse wird ein Rand der Isoliermasse durch die Positivelektrodenmasse gedrückt, so dass die Isoliermasse tendenziell über oder unter die Positivelektrodenmasse geschoben wird. Anschließend werden die Isoliermasse und die Positivelektrodenmasse durch einen Trockenofen geführt und unmittelbar nach dem Beschichten getrocknet. Infolgedessen überlagert die Isolierschicht 36 im Grenzabschnitt zwischen ihr und der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 und dringt unter diese (d. h. zwischen der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 und dem Postivelektrodenstromkollektor 32).
  • In der hier offenbarten Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 ist das Verhältnis A/B in einem Bereich von 14 bis 28 und das Gewichtsverhältnis A des zweiten Bindemittels zum anorganischen Füllstoff in der Isolierschicht 36 höher als das Gewichtsverhältnis B des ersten Bindemittels zu den Positivelektrodenaktivmaterialpartikeln in der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34. Mit anderen Worten ist das Verhältnis zwischen dem Gewicht des zweiten Bindemittels und dem Gewicht des anorganischen Füllstoffs in der Isolierschicht 36 größer als das Verhältnis zwischen dem Gewicht des ersten Bindemittels und dem Gewicht des Positivelektrodenaktivmaterials in der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34.
  • Somit werden ein Bindungseffekt zwischen Isoliermasse und Postivelektrodenstromkollektor 32 und ein Eigenbindungseffekt der Isoliermasse relativ verstärkt. Infolgedessen dringt die Isoliermasse nur schwer über oder unter die Positivelektrodenmasse, auch wenn ihr Rand durch die Positivelektrodenmasse gedrückt wird. Dementsprechend ist an der Grenze zwischen der Positivelektrodenmasse und der Isoliermasse die Wahrscheinlichkeit geringer, dass die Isolierschicht 36 die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 überlagert, und ferner, dass die Isolierschicht 36 unter die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 dringt. Überdies wird der Mischabschnitt 37, in dem die Isoliermasse mit der Positivelektrodenmasse vermischt sind, nicht unverhältnismäßig groß. Infolgedessen wird der Eindringabschnitt 37a nicht zu groß und die Eindringtiefe F1 ausreichend klein gehalten. Da die Eindringtiefe F1 so klein gehalten wird, dass sie auf eine geeignete Weite eingestellt werden kann, wird eine ausreichend breite Kontaktfläche zwischen der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 und dem Postivelektrodenstromkollektor 32 sichergestellt und der elektrische Widerstand zwischen der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 und dem Positivelektrodenstromkollektor 32 verringert. Auf diese Weise kann eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt mit ausgezeichneten Eingangs-/Ausgangsstromeigenschaften erhalten werden. Jedoch ist anzumerken, dass es sich bei der vorstehenden Erläuterung um eine Hypothese der Erfinder für den Grund handelt, warum die hier offenbarte Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 gute Eingangs-/Ausgangsstromeigenschaften, die aus der Beobachtung des Querschnitts an der Grenze zwischen der Positivelektrodenmasse und der Isoliermasse abgeleitet wurde, aufweist, und die Details noch nicht vollständig verstanden sind.
  • [Beurteilungstest von Eingangsstromleistung]
  • Die Erfinder bereiteten Beurteilungstestbatterien für die Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt vor, bei denen das Verhältnis A/B durch Variation der Materialien, wie z. B. des für die Isolierschicht 36 verwendeten anorganischen Füllstoffs, entsprechend variiert wurde, um die Eingangsstromleistung der Testbatterien zu beurteilen.
  • <Vorbereiten von Positivelektrodenlage>
  • 5 ist ein Verfahrensschaubild, das den Prozess des Simultanbeschichtens schematisch darstellt.
  • Wie in 5 dargestellt ist, wurden die Positivelektrodenmasse und die Isoliermasse durch Simultanbeschichten auf den Postivelektrodenstromkollektor aufgetragen und getrocknet, und anschließend wurde der Positivelektrodenstromkollektor mit der Positivelektrodenmasse und der Isoliermasse auf eine vorbestimmte Dicke gepresst, um so eine Positivelektrodenlage vorzubereiten. Wie in 5 dargestellt ist, wurden bei der experimentellen Herstellung der Proben folgende Materialien verwendet, um die Positivelektrodenmasse und die Isoliermasse zu präparieren.
  • In der Positivelektrodenmasse waren, wie in 5 dargestellt, Positivelektrodenaktivmaterialpartikel, ein leitfähiges Mittel und ein erstes Bindemittel in einem Dispersionsmedium enthalten.
  • Als Positivelektrodenaktivmaterialpartikel wurde LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2, als leitfähiges Mittel Acetylenruß und als erstes Bindemittel Polyvinylidenfluorid (PVDF) verwendet.
  • Die hier verwendeten Positivelektrodenaktivmaterialpartikel hatten eine durchschnittliche Partikelgröße von 3 µm bis 15 µm. Das hier verwendete PVDF hatte ein Molekulargewicht von etwa 600.000. Das Verhältnis (Gewichtsverhältnis) von Positivelektrodenaktivmaterialpartikeln, Acetylenruß und PVDF wurde auf das folgende Verhältnis eingestellt: Positivelektrodenaktivmaterialpartikel : Acetylenruß : PVDF = 100 : 10 : 1,2 bis 2,4. Mit anderen Worten, die Menge an PVDF als erstes Bindemittel wurde für die hier bereitgestellte Positivelektrodenmasse eingestellt. Als Dispersionsmedium für die Masse wurde N-Methyl-2-Pyrrolidon (NMP) verwendet. Die Viskosität der bereitgestellten Positivelektrodenmasse wurde auf etwa 5.000 mPa s eingestellt. Die Viskosität der bereitgestellten Masse wurde mit einem Kegelplattenviskosimeter bei 20°C und bei einer Scherrate von 21,5 s-1 gemessen. Die Viskosität kann z. B. durch Anpassen des Feststoffgehalts in der Masse eingestellt werden.
  • Die Isoliermasse enthielt einen anorganischen Füllstoff und ein zweites Bindemittel in einem Dispersionsmedium. Als anorganischer Füllstoff wurde Böhmit und als zweites Bindemittel PVDF verwendet. Das hier verwendete PVDF hatte ein Molekulargewicht von etwa 1.000.000. Bei dem bereitgestellten Böhmit handelte es sich um plattenförmiges Böhmit mit einem Seitenverhältnis von 1,5 bis weniger als 10, dendritisches Böhmit mit einem Längenverhältnis von 10 bis weniger als 30 und flockiges Böhmit mit einem Längenverhältnis von 8 bis weniger als 30. Alle hier verwendeten Böhmit-Materialien hatten eine durchschnittliche Partikelgröße im Bereich von 1 µm bis 10 µm. Neben Böhmit wurde als anorganischer Füllstoff Aluminiumoxid verwendet. Das hier verwendete Aluminiumoxid war feines Aluminiumoxidpulver mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von weniger als 0,8 µm. Bei dem hier verwendeten Aluminiumoxid handelte es sich um feines Pulver in einer im Wesentlichen kugelförmigen oder kubischen Form mit einem Seitenverhältnis von etwa 1,1. Als Dispersionsmittel der verwendeten Isoliermasse wurde NMP verwendet. Die Viskosität der bereitgestellten Isoliermasse wurde auf etwa 2.000 mPa s eingestellt.
  • Wie in 5 dargestellt ist, werden beim Simultanbeschichten die Positivelektrodenaktivmaterialpartikel, das leitfähige Mittel und das Bindemittel mit einem Dispersionsmedium in vorbestimmten Anteilen gemischt und geknetet, um eine Positivelektrodenmasse herzustellen. Ferner werden der anorganische Füllstoff und das Bindemittel mit einem Dispersionsmedium in vorbestimmten Anteilen gemischt und geknetet, um eine Isoliermasse vorzubereiten (siehe 5). Anschließend werden gleichzeitig die Positivelektrodenmasse und die Isoliermasse durch eine Düse auf eine sich in einer vorgegebenen Geschwindigkeit beförderte Stromkollektorfolie aufgetragen. Die Positivelektrodenmasse wird an einer vorbestimmten Position der Stromkollektorfolie mit einer vorbestimmten Breite aufgetragen. Die Isoliermasse wird an einer vorbestimmten Position, die etwas von der Positivelektrodenmasse entfernt ist, mit einer vorbestimmten Breite aufgetragen. Die Positivelektrodenmasse und Isoliermasse, die aufgetragenen wurden, verteilen sich in Breitenrichtung und vermischen sich in der Mitte, so dass ein Mischabschnitt 37 der Positivelektrodenmasse und der Isoliermasse (siehe 2 und 4) gebildet wird. Die Fördergeschwindigkeit des Postivelektrodenstromkollektors 32 kann in einem Bereich von z. B. 30 m/min bis 100 m/min eingestellt werden.
  • Hier wurde für die Stromkollektorfolie als Postivelektrodenstromkollektor eine Aluminiumfolie mit einer Dicke von etwa 12 µm verwendet. Die Positivelektrodenmasse und die Isoliermasse werden auf eine vorbestimmte Breite entlang einer Breitenrichtung der Stromkollektorfolie mit einem vorbestimmten Flächengewicht aufgetragen. Die Positivelektrodenmasse und die von der Matrize aufgetragene Isoliermasse verteilen sich gleichmäßig in Breitenrichtung der Stromkollektorfolie. Der Feststoffgehalt oder ähnliches der Positivelektrodenmasse und der Isoliermasse kann so eingestellt sein, dass sie unter vorgegebenen Trocknungsbedingungen innerhalb von etwa 15 Sekunden getrocknet werden können. Die Temperatur des Trockenofens kann in einem Bereich von etwa 100°C bis etwa 200°C eingestellt werden.
  • Um Strom zu sammeln ist die Positivelektrodenlage mit einem unbeschichteten Abschnitt versehen, auf dem die Positivelektrodenaktivmaterialschicht entlang eines Randes in Breitenrichtung des Postivelektrodenstromkollektors nicht ausgebildet ist.
  • <Bereitstellen von Negativelektrodenlage>
  • Die Negativelektrodenlage wurde wie folgt bereitgestellt. Eine Negativelektrodenmasse wurde auf eine Kupferfolie als Negativelektrodenstromkollektor aufgetragen und getrocknet und anschließend der mit der Negativelektrodenmasse beschichtete Negativelektrodenstromkollektor auf eine vorbestimmte Dicke gepresst.
  • Dabei wurden für die Negativelektrodenmasse Negativelektrodenaktivmaterialpartikel, ein Bindemittel und ein Verdickungsmittel verwendet. Als Negativelektrodenaktivmaterial wurde Naturgraphit verwendet. Als Bindemittel wurde Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) verwendet. Als Verdickungsmittel wurde Carboxymethylcellulose (CMC) verwendet. Die resultierende Negativelektrodenmasse wurde auf beide Oberflächen einer langen Kupferfolie mit einer Dicke von etwa 10 µm als Negativelektrodenstromkollektor aufgetragen und anschließend getrocknet, um so eine mit einer Negativelektrodenaktivmaterialschicht versehene Negativelektrode zu erhalten. Zur Stromabnahme wurde die Negativelektrodenlage mit einem unbeschichteten Abschnitt versehen, auf dem die Negativelektrodenaktivmaterialschicht entlang eines Randes in Breitenrichtung des Negativelektrodenstromkollektors nicht ausgebildet war.
  • <Herstellen von Testbatterie>
  • Wie in 2 dargestellt ist, wurden die so vorbereiteten Positivelektrodenlage und Negativelektrodenlage, die auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellt wurden, zusammen mit Separatoren in einem mehrschichtigen Körper in folgender Reihenfolge geschichtet: Separator, Negativelektrodenlage, Separator und Positivelektrodenlage. Anschließend wurden diese zusammengewickelt, um eine Wickelelektrodenanordnung zu bilden. Dabei wurden die Positivelektrodenlage und die Negativelektrodenlage so übereinandergelegt, dass die Positivelektrodenaktivmaterialschicht von der Negativelektrodenaktivmaterialschicht mit zwischen ihnen angeordneten Separatoren bedeckt wurde. Ferner wurden die Positivelektrodenlage und die Negativelektrodenlage so übereinandergelegt, dass der unbeschichtete Abschnitt 32A der Positivelektrodenlage und der unbeschichtete Abschnitt 42A der Negativelektrodenlage (siehe 2) in Breitenrichtung entlang der Wickelachse WL gegenüberliegend angeordnet waren. Für jeden der Separatoren wurde eine 20 µm dicke poröse Platte mit einer Dreischichtstruktur PP/PE/PP verwendet.
  • Das bereitgestellte Batteriegehäuse war ein flachprismatisches Batteriegehäuse aus einer Aluminiumlegierung. Wie in 1 dargestellt ist, wurde die bereitgestellte Wickelelektrodenanordnung am Positivelektrodenanschluss und an dem am Deckel vorgesehenen Negativelektrodenanschluss angebracht, mit einem Isolierfilm bedeckt und im Gehäusehauptkörper eingefasst. Anschließend wurde der Deckel hermetisch verschlossen. Daraufhin wurde eine nichtwässrige Elektrolytlösung in das Batteriegehäuse gefüllt. Die verwendete nichtwässrige Elektrolytlösung war eine Lösung, in der LiPF6 als Trägersalz in einem Lösungsmittelgemisch aus Ethylencarbonat (EC), Ethylmethylcarbonat (EMC) und Dimethylcarbonat (DMC) gelöst war. Das Gewichtsverhältnis der Zusammensetzung der nichtwässrigen Elektrolytlösung betrug: LiPF6 : EC : EMC : DMC = 14 : 30 : 28 : 28. Die hier experimentell bereitgestellten Testbatterien waren so ausgelegt, dass sie eine Zellkapazität von etwa 4 Ah und bei Konstantstromentladen mit 40 A für 0,2 Sekunden bei 25°C und 50% SOC einen I-U-Widerstand von etwa 1,5 mΩ aufweisen.
  • <Beurteilungstest>
  • Hier wurde die Eingangsstromleistung der Testbatterie nach der Lagerung unter vorgegebenen Bedingungen beurteilt. Die Testbatterien wurden auf 100% SOC eingestellt und dann 120 Tage lang bei einer Temperatur von 60°C gelagert. Daraufhin wurden die Testbatterien auf 80% SOC eingestellt und dann bei einer vorbestimmten Stromstärke in einer Temperaturumgebung von -20°C mit Konstantstrom geladen, bis die Spannung 4 V erreichte. Bei den hier bereitgestellten Testbatterien betrug die Leerlaufspannung (OCV) etwa 3,85 V bei 80% SOC. Nachdem jede der Testbatterien jedes Mal auf 80% SOC eingestellt worden war, wurden sie jeweils mit Konstantstrom geladen, wobei der Stromwert schrittweise zwischen 60 A und 120 A variiert wurde, bis die Spannung 4 V erreichte. Anschließend wurde unter den Stromstärken zwischen 60 A und 120 A die Stromstärke bestimmt, bei der die Spannung innerhalb von 5 Sekunden nach dem Aufladen 4 V erreichte. Wenn in diesem Fall die Stromstärke, die es der Testbatterie mit 80% SOC ermöglicht, innerhalb von 5 Sekunden nach dem Laden eine Spannung von 4 V zu erreichen, höher war, zeigte dies an, dass die Testbatterie eine höhere Eingangsstromleistung erreicht hatte. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 dargestellt.
  • Wie in Tabelle 1 dargestellt ist, wurde für jede der Testbatterien das Gewichtsverhältnis A des Bindemittels (zweites Bindemittel) und des anorganischen Füllstoffs in der Isolierschicht und ferner das Gewichtsverhältnis B des Bindemittels (erstes Bindemittel) und der Positivelektrodenaktivmaterialpartikel in der Positivelektrodenaktivmaterialschicht bestimmt. Anschließend wurde für jede der Testbatterien das Verhältnis A/B ermittelt. Darüber hinaus wurde die Eindringtiefe F1 (siehe 4) für jede Positivelektrode beurteilt. Die Eindringtiefe F1 wurde auf der Grundlage der Positivelektrodenlage bewertet, die beim Bereitstellen jeder der Testbatterien verwendet wurde. Die Eindringtiefe F1 wurde an drei oder mehr Stellen in der Positivelektrodenlage bestimmt und der Durchschnittswert der erhaltenen Werte als Eindringtiefe F1 verwendet.
  • TABELLE 1
    A B A/B Anorganische Partikel (HRL-Schicht) Durchschnittliche Partikelgröße (D50) Seiten verhältnis Eindringtiefe (mm) Eingangsstrom (A) HRL-Schicht
    Probe 1 0,25 0,0167 14,97 Plattenförmiges Böhmit 3 6 0,20 100 Gut
    Probe 2 0,33 0,0167 19,76 Plattenförmiges Böhmit 3 6 0,10 105 Gut
    Probe 3 0,43 0,0167 25,75 Plattenförmiges Böhmit 3 6 0,05 104 Gut
    Probe 4 0,43 0,0159 27,04 Plattenförmiges Böhmit 3 6 0,05 102 Gut
    Probe 5 0,33 0,0125 26,40 Flockiges Böhmit 5 30 0,09 105 Gut
    Probe 6 0,33 0,0220 15,00 Flockiges Böhmit 5 30 0,33 95 Gut
    Probe 7 0,20 0,0120 16,67 Dendritisches Böhmit 6 30 0,13 105 Gut
    Probe 8 0,40 0,0210 19,05 Dendritisches Böhmit 6 30 0,18 102 Gut
    Probe 9 0,54 0,0167 32,34 Plattenförmiges Böhmit 3 6 0,00 85 Schlecht
    Probe 10 0,18 0,0167 10,78 Plattenförmiges Böhmit 3 6 0,35 82 Gut
    Probe 11 0,18 0,0171 10,53 Plattenförmiges Böhmit 3 6 0,50 73 Gut
    Probe 12 0,33 0,0240 13,75 Plattenförmiges Böhmit 3 6 0,30 83 Gut
    Probe 13 0,25 0,0200 12,50 Plattenförmiges Böhmit 3 6 0,35 82 Gut
    Probe 14 0,40 0,0130 30,77 Plattenförmiges Böhmit 3 6 0,02 82 Schlecht
    Probe 15 0,33 0,0110 30,00 Plattenförmiges Böhmit 3 6 0,01 85 Schlecht
    Probe 16 0,18 0,0167 10,78 Aluminiumoxid 0,8 1,1 0,30 95 Gut
    Probe 17 0,25 0,0167 14,97 Aluminiumoxid 0,8 1,1 0,22 100 Gut
    Probe 18 0,43 0,0167 25,75 Aluminiumoxid 0,8 1,1 0,20 90 Gut
    Probe 19 0,33 0,0167 19,76 Siliciumdioxid 5 2 0,13 99 Gut
    Probe 20 0,33 0,0167 19,76 Plattenförmiges Böhmit 3 6 0,08 98 Gut
  • Bei allen hier aufgeführten Proben 1 bis 15 und Probe 20 wurde als in der Isolierschicht 36 enthaltener anorganischer Füllstoff Böhmit verwendet (siehe 4). Das hier verwendete Böhmit hatte eine durchschnittliche Partikelgröße im Bereich von 1 µm bis 10 µm. Bei jeder der Proben 16 bis 18 wurde Aluminiumoxid als anorganischer Füllstoff in der Isolierschicht verwendet. Das hier verwendete Aluminiumoxid war feines Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,8 µm. Bei Probe 19 wurde als in der Isolierschicht enthaltener anorganischer Füllstoff Siliciumdioxid verwendet. Das hier verwendete Siliciumdioxid war feines Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 5 µm und einem Seitenverhältnis von 2.
  • 6 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem Verhältnis A/B und der Eindringtiefe darstellt. 7 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem Verhältnis A/B und den Eingangsstromkennlinien darstellt. In 6 und 7 sind die Proben 1 bis 15, die Böhmit als anorganischen Füllstoff in der Isolierschicht verwenden, durch schwarze Punkte dargestellt. Die Proben 16 bis 18, bei denen Aluminiumoxid als anorganischer Füllstoff in der Isolierschicht verwendet wird, sind durch schwarze Dreiecke dargestellt. Ferner zeigt 6 eine angepasste bzw. gefittete Kurve C1, die die Korrelation zwischen A/B-Werten und Eindringtiefe für die Proben 1 bis 15 anzeigt. 7 zeigt eine gefittete Kurve C2, die die Korrelation zwischen A/B-Werten und Eingangsstromkennlinien für die Proben 1 bis 15 anzeigt.
  • Wie in Tabelle 1 dargestellt wird, wiesen die Proben 1 bis 8 ein Verhältnis A/B im Bereich von 14 bis 28 auf. In jeder der Proben 1 bis 8 wurde die Eindringtiefe F1 auf eine geeignete Tiefe von 0,05 bis 0,33 eingestellt. Als Ergebnis wurden Sekundärbatterien mit nichtwässrigem Elektrolyt erhalten, die gute Eingangs-/Ausgangsstromeigenschaften aufwiesen. Insbesondere ist der Mischabschnitt 37 der Positivelektrodenmasse und der Isoliermasse nicht groß ausgebildet. Dies dient dazu, die Menge des aus der Isolierschicht stammenden anorganischen Füllstoffs zu reduzieren, der zwischen die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 und den Postivelektrodenstromkollektor 32 dringt. Bei der Beurteilung der Eingangsstromkennlinien konnten daher höhere Eingangsstromkennlinien von 95 A oder höher erzielt werden. Von den Proben 1 bis 8 hatte Probe 6 eine Eindringtiefe von 0,33 mm. Mit Ausnahme von Probe 6 wiesen die Proben 1 bis 5 und Probe 7 bei der Beurteilung der Eingangsstromkennlinien besonders hohe Eingangsstromkennlinien von 100 A oder höher auf. Die Eindringtiefe kann unter diesem Gesichtspunkt z. B. von 0,05 mm bis 0,20 mm betragen.
  • Demgegenüber wies Probe 9 ein Verhältnis A/B von 32,34 und eine Eindringtiefe von 0,00 auf. Probe 14 wies ein Verhältnis A/B von 30,77 und eine Eindringtiefe von 0,02 auf. Probe 15 wies ein Verhältnis A/B von 30,0 und eine Eindringtiefe von 0,01 auf. Nach den Beobachtungen der Erfinder zeigten die Proben 9, 14 und 15 keine konstante Breite der Isolierschicht 36, und ihre Eingangsstromkennlinien waren schwächer als die der Proben 1 bis 8. Die Erfinder sind der Auffassung, dass die Positivelektrodenmasse und die Isoliermasse leicht miteinander vermischt werden, wenn das Verhältnis von A und B (A/B) größer ist, etwa 30, so dass die Breite der Isolierschicht tendenziell unbeständig ist. Auf der anderen Seite zeigten die Proben 3 bis 5 usw. ein Verhältnis A/B von etwa 25 bis etwa 28. In solchen Fällen war die Eindringtiefe geringer, von 0,05 bis 0,09, und die Eingangsstromkennlinien konstant höher. Ausgehend von diesen Punkten sind die Erfinder der Auffassung, dass es bei einer Verwendung von Böhmit als anorganischer Füllstoff in der Isoliermasse und der Simultanbeschichtung der Positivelektrodenmasse und der Isoliermasse, wie vorstehend beschrieben, bevorzugt ist, dass das Verhältnis von A und B (A/B) kleiner als 30, vorzugsweise kleiner oder gleich 28, z. B. kleiner oder gleich 27 ist.
  • Die Proben 10, 11, 12 und 13 zeigten ein Verhältnis A/B von etwa 10 bis etwa 14 und ungünstigere Eingangsstromkennlinien als die Proben 1 bis 8. Auf der anderen Seite wiesen beispielsweise die Proben 1, 2, 6, 7 und 8 ein Verhältnis A/B von etwa 14 bis etwa 20 und gute Eingangsstromkennlinien von 100 A oder höher auf. Die Erfinder sind der Auffassung, dass bei einer Verwendung von Böhmit als anorganischer Füllstoff in der Isoliermasse und der gleichzeitigen Beschichtung der Positivelektrodenmasse und der Isoliermasse, wie vorstehend beschrieben, das Verhältnis A/B größer oder gleich 14 sein kann, z. B. größer oder gleich 15.
  • Demgegenüber wurde bei jeder der Proben 16 bis 18 Aluminiumoxid als anorganischer Füllstoff in der Isolierschicht verwendet. Das hier verwendete Aluminiumoxid war feines Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,8 µm. In diesem Fall ist es, wie die Proben 16 bis 18 zeigen, unabhängig von den Werten des Gewichtsverhältnisses A, des Gewichtsverhältnisses B und des Verhältnisses A/B schwierig, die Eindringtiefe zu reduzieren. Obwohl Aluminiumoxid nicht dazu dient, die Eindringtiefe zu verringern, hat es jedoch keinen großen Einfluss auf die Eingangsstromeigenschaften. Die Erfinder sind der Auffassung, dass der Einfluss der Eindringtiefe auf die Reaktionen in der Positivelektrodenaktivmaterialschicht weniger signifikant war als bei der Verwendung von Böhmit, da es sich bei dem verwendeten Aluminiumoxid um feines Pulver mit im Wesentlichen kugelförmiger Beschaffenheit handelte.
  • Im Gegensatz dazu verwendete jede der Proben 1 bis 15 einen anorganischen Füllstoff mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 1 µm bis 10 µm. Bei den Proben 1 bis 15 zeigen die Korrelation zwischen dem Verhältnis A/B und der Eindringtiefe und die Korrelation zwischen dem Verhältnis A/B und den Eingangsstromkennlinien Trends, die nahe an den in 6 und 7 dargestellten gefitteten Kurven C1 und C2 liegen. Daher wird angenommen, dass es eine gewisse Beziehung zwischen dem Verhältnis A/B und der Eindringtiefe sowie zwischen dem Verhältnis A/B und den Eingangsstromkennlinien gibt. Bei den Proben 16 bis 18 hingegen, bei denen Aluminiumoxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von weniger als 0,8 µm als anorganischer Füllstoff in der Isolierschicht 36 verwendet wurde, weicht die Beziehung zwischen dem Verhältnis A/B und der Eindringtiefe und die Beziehung zwischen dem Verhältnis A/B und den Eingangsstromkennlinien von den in 6 und 7 gezeigten gefitteten Kurven C1 und C2 ab. Wie in 6 und 7 dargestellt ist, sind zwischen den Proben 16 bis 18 und den Proben 1 bis 15 unterschiedliche Trends in der Beziehung zwischen dem Verhältnis A/B und der Eindringtiefe sowie in der Beziehung zwischen dem Verhältnis A/B und den Eingangsstromkennlinien zu beobachten.
  • 8 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen A und B für die Proben 1 bis 15 darstellt. Bei den Proben 1 bis 15 wurde Böhmit mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 µm bis 10 µm als anorganischer Füllstoff in der Isolierschicht 36 verwendet. Wie in 8 dargestellt ist, wurde festgestellt, dass bei der Verwendung von Böhmit mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 µm bis 10 µm als anorganischer Füllstoff tendenziell eine Batterie mit guten Eingangsstromeigenschaften mit dem Verhältnis A/B im Bereich von 14 bis 28 erhalten wurde.
  • Wenn somit Böhmit mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 µm bis 10 µm als anorganischer Füllstoff in der Isolierschicht 36 verwendet wird, kann das Verhältnis A/B im Bereich von 14 bis 28 liegen. Wenn das Verhältnis A/B im Bereich von 14 bis 28 liegt, kann eine Batterie mit guten Eingangsstromeigenschaften erhalten werden. Anders ausgedrückt sollte das Verhältnis A/B für das Gewichtsverhältnis A (d. h. zweites Bindemittel/anorganischer Füllstoff) des Bindemittels (zweites Bindemittel) und des anorganischen Füllstoffs in der Isolierschicht und das Gewichtsverhältnis B (d. h. erstes Bindemittel/Positivelektrodenaktivmaterialpartikel) des Bindemittels (erstes Bindemittel) und der Positivelektrodenaktivmaterialpartikel in der Positivelektrodenaktivmaterialschicht so eingestellt sein, dass es im Bereich von 14 bis 28 liegt.
  • Zu beachten ist, dass ferner ein solcher Trend auch für andere anorganische Füllstoffe, nicht nur für Böhmit, erzielt werden kann. Probe 19 ist ein Beispiel für die Verwendung von Siliciumdioxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 5 µm und einem Seitenverhältnis von 2. Die Gewichtsverhältnisse A und B und das Verhältnis A/B waren identisch mit denen der Probe 2. In diesem Fall wurde die Eindringtiefe klein gehalten, etwa 0,13 mm, und die Eingangsstromeigenschaften von 99 A waren gut. Probe 20 ist ein Beispiel, bei dem plattenförmiges Böhmit mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 3 µm und einem Seitenverhältnis von 6 verwendet wurde. Die Gewichtsverhältnisse A und B und das Verhältnis A/B waren identisch mit denen der Probe 2. Hierbei wurde die Viskosität der Positivelektrodenmasse auf 10.000 mPa s und die Viskosität des anorganischen Füllstoffs auf 5.000 mPa s eingestellt. In diesem Fall wurde die Eindringtiefe klein gehalten, etwa 0,08 mm, und die Eingangsstromeigenschaften von 98 A waren gut. Somit konnten die Erfinder feststellen, dass tendenziell eine Sekundärbatterie mit guten Eingangsstromeigenschaften erhalten werden kann, wenn ein anorganischer Füllstoff mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 1 µm bis 10 µm für die Isolierschicht 36 verwendet und das Verhältnis A/B im Bereich von 14 bis 28 eingestellt wird.
  • Unter dem Gesichtspunkt, dass eine Sekundärbatterie mit guten Eingangsstromeigenschaften erhalten werden kann, ist es ferner möglich, dass das Gewichtsverhältnis A (zweites Bindemittel/anorganischer Füllstoff) in der Isolierschicht auf 0,20 bis 0,43 eingestellt sein kann. Ferner ist es unter dem Gesichtspunkt, dass eine Sekundärbatterie mit guten Eingangsstromeigenschaften einfacher zu erhalten ist, möglich, dass das Gewichtsverhältnis B (erstes Bindemittel/Positivelektrodenaktivmaterialpartikel) in der Positivelektrodenaktivmaterialschicht auf 0,0120 bis 0,0220 eingestellt sein kann. Darüber hinaus kann das zweite in der Isolierschicht 36 enthaltene Bindemittel z. B. PVDF sein. Ferner kann das Molekulargewicht des als zweites Bindemittel verwendeten PVDF beispielsweise zwischen 800.000 und 1.300.000 liegen. Das in der Isolierschicht 36 enthaltene zweite Bindemittel kann ein höheres Molekulargewicht haben als das in der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 enthaltene erste Bindemittel. Wenn z. B. PVDF jeweils als zweites und erstes Bindemittel verwendet wird, kann der Unterschied zwischen den Molekulargewichten des ersten und des zweiten Bindemittels 20 % oder mehr und vorzugsweise 30 % oder mehr des Molekulargewichts des zweiten Bindemittels betragen. In diesem Fall dient dies dazu, zusammen mit dem Einstellen des Verhältnisses A/B im Bereich von 14 bis 28 einfacher eine Sekundärbatterie mit guten Eingangsstromeigenschaften zu erhalten.
  • Nach der Entdeckung der Erfinder kann das Seitenverhältnis des in der Isolierschicht 36 enthaltenen anorganischen Füllstoffs im Durchschnitt größer oder gleich 1,5 bis kleiner als 30 über die Isolierschicht 36 sein. Darüber hinaus kann unter dem Gesichtspunkt von Verschleißvermeidung in der Fertigungsanlage der anorganische Füllstoff Böhmit sein.
  • Wenn Böhmit als in der Isolierschicht 36 enthaltener anorganischer Füllstoff verwendet wird, kann die Positivelektrodenlage 30 so beschaffen sein, dass der Mischabschnitt, in dem die in der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 34 enthaltenen Positivelektrodenaktivmaterialpartikel und der in der Isolierschicht 36 enthaltene anorganische Füllstoff miteinander vermischt werden, eine Breite (Eindringtiefe F1) von 0,05 mm bis 0,33 mm haben kann.
  • Beispielsweise kann das Seitenverhältnis des in der Isolierschicht 36 enthaltenen anorganischen Füllstoffs von größer oder gleich 1,5 bis kleiner als 30 im ungefähren Durchschnitt über die Isolierschicht 36 betragen. Wie in den Proben 1 bis 8 gezeigt ist, kann der anorganische Füllstoff z. B. Partikel mit einem großen Seitenverhältnis verwenden, wie z. B. plattenförmige, flockige oder dendritische Partikel. Das Seitenverhältnis des in der Isolierschicht 36 enthaltenen anorganischen Füllstoffs kann z. B. durch Probenahme des in der Isolierschicht 36 enthaltenen anorganischen Füllstoffs, durch zufällige Auswahl einer vorgegebenen Anzahl von Proben des anorganischen Füllstoffs, durch Erhalt der Seitenverhältnisse auf der Grundlage von Mikroskopaufnahmen (z. B. REM-Bilder, die mit einem Rasterelektronenmikroskop aufgenommen wurden) und durch Ermittlung des Mittelwerts dieser Aufnahmen bestimmt werden.
  • Aufgrund der Verwendung eines anorganischen Füllstoffs mit einem hohen Seitenverhältnis, wie z. B. plattenförmiger, flockiger oder dendritischer anorganischer Füllstoff, ist es unwahrscheinlich, dass die Isolierschicht 36 einfach durchstochen wird, auch wenn Metall abgeschieden wird oder metallische Verunreinigungen im Endabschnitt der Negativelektrodenlage vorhanden sind. Böhmit ist hierbei als Beispiel gezeigt. Auf ähnliche Weise können als plattenförmige, flockige oder dendritische anorganische Füllstoffe neben Böhmit auch Bornitrid, Siliciumdioxid und Magnesiumoxid verwendet werden. Da Böhmit zudem weicher als Aluminiumoxid ist, ist es weniger wahrscheinlich, dass es Verschleiß an Produktionsanlagen wie z. B. einer Düse verursacht, die zum Simultanbeschichten verwendet wird. Hinsichtlich eines Materials, das an den Produktionsanlangen weniger Verschleiß verursacht, ist es möglich, als anorganischen Füllstoff anstelle von Böhmit z. B. Siliciumdioxid, Glimmer oder hydratisiertes Magnesiumsilikat zu verwenden. Da Böhmit kostengünstiger ist als Aluminiumoxid, trägt seine Verwendung zur Senkung der Herstellungskosten der Sekundärbatterie bei. Als preiswerter anorganischer Füllstoff ist es ferner möglich, anstelle von Böhmit z. B. auch Siliciumdioxid und hydratisiertes Magnesiumsilikat zu verwenden.
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung wurden vorstehend verschiedene Ausführungsformen der Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt beschrieben. Sofern es nicht anders angegeben ist, schränken die hier beschriebenen Ausführungsformen der Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht ein. Zu beachten ist, dass in den hier offenbarten Ausführungsformen der Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt verschiedene andere Modifikationen und Veränderungen möglich sind. Darüber hinaus können die hier beschriebenen Merkmale, Strukturen oder Schritte gegebenenfalls weggelassen oder in beliebigen geeigneten Kombinationen kombiniert werden, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2017143004 A [0002]
    • JP 2017157471 A [0002]

Claims (7)

  1. Sekundärbatterie (1) mit nichtwässrigem Elektrolyt mit: einem Batteriegehäuse (10), einer im Batteriegehäuse (10) enthaltenen Elektrodenanordnung (20) und einem im Batteriegehäuse (10) eingeschlossenen nichtwässrigen Elektrolyt, wobei: die Elektrodenanordnung (20) eine Positivelektrodenlage (30), eine Negativelektrodenlage (40) und einen Separator (51) umfasst; und wobei: die Positivelektrodenlage (30) aufweist: einen Postivelektrodenstromkollektor (32); eine Positivelektrodenaktivmaterialschicht (34), die auf einem Abschnitt einer Oberfläche des Postivelektrodenstromkollektors (32) angeordnet ist und Positivelektrodenaktivmaterialpartikel enthält; eine Isolierschicht (36), die auf einer Oberfläche des Postivelektrodenstromkollektors (32) entlang eines Randes der Positivelektrodenaktivmaterialschicht (34) angeordnet ist und einen anorganischen Füllstoff enthält; und einen Mischabschnitt (37), in dem die Positivelektrodenaktivmaterialpartikel und der anorganische Füllstoff miteinander vermischt sind, wobei der Mischabschnitt (37) an einem Grenzabschnitt zwischen der Positivelektrodenaktivmaterialschicht (34) und der Isolierschicht (36) angeordnet ist; die Negativelektrodenlage (40) einen Negativelektrodenstromkollektor (42) und eine auf einem Abschnitt einer Oberfläche des Negativelektrodenstromkollektors (42) angeordnete Negativelektrodenaktivmaterialschicht (44) aufweist; die Positivelektrodenlage (30) und die Negativelektrodenlage (40) so angeordnet sind, dass sich die Positivelektrodenaktivmaterialschicht (34) und die Negativelektrodenaktivmaterialschicht (44) mit dem zwischen sich angeordneten Separator (51) gegenüberliegen; die Positivelektrodenaktivmaterialschicht (34) ein erstes Bindemittel aufweist; die Isolierschicht (36) ein zweites Bindemittel aufweist; der anorganische Füllstoff eine durchschnittliche Teilchengröße von 1 µm bis 10 µm hat; und ein Verhältnis A/B von 14 bis 28 ist, wobei A ein zweites Bindemittel/anorganischem Füllstoff-Gewichtsverhältnis des zweiten Bindemittels und des anorganischen Füllstoffs in der Isolierschicht ist, und B ein erstes Bindemittel/Positivelektrodenaktivmaterialpartikeln Gewichtsverhältnis des ersten Bindemittels und der Positivelektrodenaktivmaterialpartikel in der Positivelektrodenaktivmaterialschicht ist.
  2. Sekundärbatterie (1) mit nichtwässrigem Elektrolyt nach Anspruch 1, wobei das Gewichtsverhältnis A von 0,20 bis 0,43 beträgt.
  3. Sekundärbatterie (1) mit nichtwässrigem Elektrolyt nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gewichtsverhältnis B von 0,0120 bis 0,0220 beträgt.
  4. Sekundärbatterie (1) mit nichtwässrigem Elektrolyt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das zweite Bindemittel Polyvinylidenfluorid ist.
  5. Sekundärbatterie (1) mit nichtwässrigem Elektrolyt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der anorganische Füllstoff ein Seitenverhältnis von größer oder gleich 1,5 bis kleiner als 30 im Durchschnitt über die Isolierschicht (36) aufweist.
  6. Sekundärbatterie (1) mit nichtwässrigem Elektrolyt nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der anorganische Füllstoff Böhmit ist.
  7. Sekundärbatterie (1) mit nichtwässrigem Elektrolyt nach Anspruch 6, wobei der Mischabschnitt (37) eine Breite von 0,05 mm bis 0,33 mm hat.
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