DE112014005003T5 - Lithium-Ionen-Sekundärbatterie - Google Patents

Lithium-Ionen-Sekundärbatterie Download PDF

Info

Publication number
DE112014005003T5
DE112014005003T5 DE112014005003.2T DE112014005003T DE112014005003T5 DE 112014005003 T5 DE112014005003 T5 DE 112014005003T5 DE 112014005003 T DE112014005003 T DE 112014005003T DE 112014005003 T5 DE112014005003 T5 DE 112014005003T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
positive electrode
potential
lithium
negative electrode
electric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE112014005003.2T
Other languages
English (en)
Inventor
Motoaki Okuda
Takayuki Hirose
Atsushi MINAGATA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Industries Corp filed Critical Toyota Industries Corp
Publication of DE112014005003T5 publication Critical patent/DE112014005003T5/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0567—Liquid materials characterised by the additives
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/381—Alkaline or alkaline earth metals elements
    • H01M4/382—Lithium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
    • H01M4/5815—Sulfides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/578—Devices or arrangements for the interruption of current in response to pressure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M2010/4292—Aspects relating to capacity ratio of electrodes/electrolyte or anode/cathode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/20—Pressure-sensitive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025—Organic electrolyte
    • H01M2300/0028—Organic electrolyte characterised by the solvent
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

Eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 umfasst ein Gehäuse 2, eine Elektrolytlösung 3, die in dem Gehäuse 2 eingeschlossen ist, eine Elektrodenbaugruppe 4, die in dem Gehäuse 2 eingeschlossen ist und eine Positivelektrode 10 und eine Negativelektrode 20 aufweist, und eine Stromunterbrechungsvorrichtung 5, die in dem Gehäuse 2 eingeschlossen ist und dazu dient, einen Strom, der der Positivelektrode oder der Negativelektrode zuzuführen ist, in Abhängigkeit von einem Druck in dem Gehäuse 2 zu unterbrechen, wobei die Elektrolytlösung 3 ein Additiv beinhaltet, ein elektrisches Zersetzungspotential des Additivs ein elektrisches Potential zwischen einem elektrischen Potential der Positivelektrode in einem vollständig geladenen Zustand und einem elektrischen Zersetzungspotential eines Lösungsmittels in der Elektrolytlösung 3 ist und die Negativelektrode eine Kapazität aufweist, die in der Lage ist, 100% oder mehr von Lithiumionen einzulagern, die von der Positivelektrode ausgelagert werden, wenn das elektrische Potential bei der Positivelektrode von einem vollständig geladenen Zustand zu dem elektrischen Zersetzungspotential des Additivs vergrößert wird, um die Batterie zu überladen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie, die mit einer Stromunterbrechungsvorrichtung versehen ist.
  • Hintergrund der Erfindung
  • In einer Lithium-Ionen-Sekundärbatterie wird, wenn es zu einem Überladungszustand kommt, während geladen wird, um hierdurch ein elektrisches Potential der Positivelektrode zu dem elektrischen Zersetzungspotential eines Lösungsmittels in einer Elektrolytlösung zu vergrößern, die Zersetzungsreaktion des Lösungsmittels verursacht. Die Zersetzungsreaktion ist eine exotherme bzw. wärmeabgebende Reaktion, die eine Temperatur einer Lithium-Ionen-Sekundärbatterie vergrößert. Zur Verhinderung einer derartigen exothermen Reaktion sind einige Lithium-Ionen-Sekundärbatterien mit einer Stromunterbrechungsvorrichtung (CID) versehen. Wenn ein Druck innerhalb des Gehäuses einer Batterie auf einen Schwellenwert vergrößert wird, unterbricht die Stromunterbrechungsvorrichtung eine elektrische Verbindung nach außen, um einen Ladungsstrom von außen zu unterbrechen (siehe beispielsweise Patentdruckschrift 1).
  • Zitierungsliste
  • Patentliteratur
    • Patentdruckschrift 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2001-15155
  • Kurzzusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Ferner gilt in dem Überladungszustand, dass je höher ein elektrisches Potential der Positivelektrode wird, desto mehr Lithiumionen werden durch die Reaktion bei der Positivelektrode erzeugt. Die Negativelektrode mit einer ausreichenden Kapazität kann alle Lithiumionen, die bei der Positivelektrode erzeugt werden, für eine Reaktion damit aufnehmen bzw. empfangen. Wenn jedoch eine Kapazität der Negativelektrode für die Lithiumionen, die bei der Positivelektrode erzeugt werden, unzureichend ist, wird Lithiummetall auf der Oberfläche der Negativelektrode abgelagert. Die Ablagerung von Lithiummetall verschlechtert die thermische Stabilität einer Lithium-Ionen-Sekundärbatterie. Auch wenn die vorstehend genannte Stromunterbrechungsvorrichtung aktiviert wird, um einen Ladungsstrom zu unterbrechen, und die Reaktion bei der Positivelektrode erzwungen beendet, wird Lithiummetall weiterhin bei der Negativelektrode abgelagert, wenn eine Kapazität der Negativelektrode für die Lithiumionen unzureichend ist, die bereits bei der Positivelektrode bis dahin erzeugt worden sind.
  • Somit besteht auf dem Gebiet der vorliegenden Erfindung ein Bedarf für eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie, die in der Lage ist, die Lithiumablagerung in einem Überladungszustand zu verhindern.
  • Lösung der Aufgabe
  • Die Lithium-Ionen-Sekundärbatterie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst ein Gehäuse, eine Elektrolytlösung, die in dem Gehäuse eingeschlossen ist, eine Elektrodenbaugruppe, die in dem Gehäuse eingeschlossen ist und eine Positivelektrode und eine Negativelektrode aufweist, und eine Stromunterbrechungsvorrichtung, die in dem Gehäuse eingeschlossen ist und dazu dient, einen Strom, der der Positivelektrode oder der Negativelektrode zuzuführen ist, in Abhängigkeit von einem Druck in dem Gehäuse zu unterbrechen. Die Elektrolytlösung der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie beinhaltet ein Zusatzmittel bzw. Additiv. Das elektrische Zersetzungspotential des Additivs ist ein elektrisches Potential zwischen dem elektrischen Potential der Positivelektrode in einem vollständig geladenen Zustand der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie und dem elektrischen Zersetzungspotential eines Lösungsmittels in der Elektrolytlösung.
  • Ferner weist die Negativelektrode eine Kapazität auf, die in der Lage ist, 100% oder mehr der Lithiumionen einzufügen bzw. einzulagern, die von der Positivelektrode ausgelagert werden, wenn das elektrische Potential der Positivelektrode von einem vollständig geladenen Zustand zu dem elektrischen Zersetzungspotential des Additivs vergrößert ist, um die Batterie zu überladen.
  • Von einem anderen Standpunkt aus ist ein Kapazitätsverhältnis der Positivelektrodenkapazität zu der Negativelektrodenkapazität ein Kapazitätsverhältnis, das in der Lage ist, bei der Negativelektrode 100% oder mehr der Lithiumionen zu empfangen, die bei der Positivelektrode erzeugt worden sind, bis der Zustand, in dem die Batterie auf das elektrische Zersetzungspotential des Additivs überladen ist, erreicht wird. Es ist anzumerken, dass sowohl die Positivelektrodenkapazität als auch die Negativelektrodenkapazität in dem Kapazitätsverhältnis Kapazitäten zu der Zeit eines anfänglichen Ladens sein können.
  • Die Lithium-Ionen-Sekundärbatterie schließt die Elektrodenbaugruppe und die Elektrolytlösung in dem Gehäuse ein, wobei die Stromunterbrechungsvorrichtung in dem Gehäuse bereitgestellt ist. Die Elektrolytlösung beinhaltet ein Zusatzmittel bzw. Additiv, das einer Zersetzungsreaktion bei einem vorbestimmten elektrischen Potential ausgesetzt ist. Das elektrische Zersetzungspotential des Additivs ist ein elektrisches Potential zwischen dem elektrischen Potential in einem vollständig geladenen Zustand und dem elektrischen Zersetzungspotential des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung. Dementsprechend ist, wenn ein elektrisches Potential bei der Positivelektrode zu der Zeit eines Ladens höher ist als das elektrische Potential in einem vollständig geladenen Zustand (Überladungszustand) das Additiv der Zersetzungsreaktion ausgesetzt, wobei es ein Gas erzeugt, wenn das elektrische Potential das elektrische Zersetzungspotential des Additivs erreicht (ein elektrisches Potential, das niedriger als das elektrische Zersetzungspotential des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung ist). Das erzeugte Gas vergrößert einen Druck innerhalb des Gehäuses, wobei dementsprechend die Stromunterbrechungsvorrichtung aktiviert wird, um einen Ladungsstrom zu unterbrechen. Dementsprechend wird das elektrische Potential niemals, selbst in einem Überladungszustand, auf das elektrische Potential vergrößert, bei dem das Lösungsmittel in der Elektrolytlösung der Zersetzungsreaktion ausgesetzt ist, wodurch die Zersetzungsreaktion (exothermische Reaktion bzw. wärmeerzeugende Reaktion) des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung verhindert werden kann. Zu dieser Zeit reagiert die Positivelektrode und erzeugt (lagert aus) Lithiumionen, bis der Zustand, in dem die Batterie auf das elektrische Zersetzungspotential des Additivs überladen ist, erreicht wird. Die Negativelektrode der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie weist jedoch eine ausreichende Kapazität auf, um in der Lage zu sein, alle Lithiumionen zu empfangen, die durch das Überladen bei der Positivelektrode erzeugt werden. Aus diesem Grund ist die Kapazität der Negativelektrode niemals für die Menge an Lithiumionen, die bei der Positivelektrode erzeugt werden, unzureichend, wobei alle Lithiumionen bei der Negativelektrode empfangen (eingefügt bzw. eingelagert) werden können, wodurch kein Lithiummetall bei der Negativelektrode abgelagert wird. Somit kann die Lithium-Ionen-Sekundärbatterie die Lithiumablagerung in einem Überladungszustand verhindern. Als Ergebnis wird die thermische Stabilität aufgrund der Lithiumablagerung nicht verringert und die Sicherheit der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie wird verbessert.
  • In einem Ausführungsbeispiel der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie weist die Negativelektrode eine Kapazität auf, die in der Lage ist, 100% oder mehr der Lithiumionen einzufügen bzw. einzulagern, die von der Positivelektrode ausgelagert werden, wenn ein elektrisches Potential der Positivelektrode von einem vollständig geladenen Zustand zu einem vorbestimmten elektrischen Potential zwischen dem elektrischen Zersetzungspotential des Additivs und dem elektrischen Zersetzungspotential des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung vergrößert wird, um die Batterie zu überladen.
  • Wie es vorstehend beschrieben ist, ist selbst in einem Überladungszustand, wenn ein elektrisches Potential der Positivelektrode das elektrische Zersetzungspotential des Additivs erreicht, das Additiv üblicherweise der Zersetzungsreaktion ausgesetzt und aktiviert die Stromunterbrechungsvorrichtung, wodurch das elektrische Potential nicht auf das elektrische Zersetzungspotential des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung vergrößert wird. In einigen Fällen kann jedoch das Additiv möglicherweise nicht auf normale Weise der Zersetzungsreaktion aus irgendwelchen Gründen ausgesetzt sein, auch wenn ein elektrisches Potential das elektrische Zersetzungspotential des Additivs erreicht, wobei es darin versagt, die Stromunterbrechungsvorrichtung zu aktivieren. In einem derartigen Fall wird das Überladen fortgesetzt und ermöglicht es, dass das elektrische Potential der Positivelektrode auf das elektrische Zersetzungspotential des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung zunimmt, wodurch das Lösungsmittel der Zersetzungsreaktion ausgesetzt ist und ein Gas erzeugt. Aufgrund dieses Phänomens wird ein Druck innerhalb des Gehäuses vergrößert und die Stromunterbrechungsvorrichtung wird aktiviert, um einen Ladungsstrom zu unterbrechen. Wie es beschrieben ist, ist es in einem Überladungszustand sehr wahrscheinlich, dass ein elektrisches Potential auf das elektrische Zersetzungspotential des Additivs zunimmt, bei dem die Stromunterbrechungsvorrichtung typischerweise aktiviert wird, wobei es jedoch bisweilen ebenso wahrscheinlich ist, das elektrische Zersetzungspotential des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung zu vergrößern. Somit weist die Lithium-Ionen-Sekundärbatterie eine Überladungsobergrenze auf, die bis zu dem elektrischen Zersetzungspotential des Lösungsmittels in dem Elektrolyt reicht, auf die die Kapazität der Negativelektrode eingestellt wird.
  • In einem Ausführungsbeispiel der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie weist die Negativelektrode eine Kapazität auf, die in der Lage ist, 100% oder mehr der Lithiumionen einzulagern, die von der Positivelektrode ausgelagert werden, wenn ein elektrisches Potential der Positivelektrode von einem vollständig geladenen Zustand zu dem elektrischen Zersetzungspotential des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung vergrößert wird, um die Batterie zu überladen.
  • Wenn die Stromunterbrechungsvorrichtung bei dem elektrischen Zersetzungspotential des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung aktiviert wird, reagiert die Positivelektrode und erzeugt Lithiumionen, bis der Zustand, in dem die Batterie auf das elektrische Zersetzungspotential des Lösungsmittels in dem Elektrolyt überladen ist, erreicht wird. Die vorliegende Lithium-Ionen-Sekundärbatterie weist jedoch niemals eine unzureichende Kapazität der Negativelektrode für die Lithium-Ionen auf, die bei der Positivelektrode erzeugt werden, auch in dem vorstehend beschriebenen Fall, wobei dementsprechend kein Lithiummetall bei der Negativelektrode abgelagert wird. Somit kann die vorliegende Lithium-Ionen-Sekundärbatterie auch in dem Fall, in dem die Stromunterbrechungsvorrichtung bei dem elektrischen Zersetzungspotential des Additivs nicht aktiviert wird, die Lithiumablagerung verhindern, die durch das Überladen auf das elektrische Zersetzungspotential des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung verursacht wird, wobei somit die Sicherheit der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie verbessert werden kann.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie weist die Negativelektrode eine Kapazität auf, die in der Lage ist, 100% bis 120% der Lithiumionen einzulagern, die von der Positivelektrode ausgelagert werden, wenn das elektrische Potential der Positivelektrode von einem vollständig geladenen Zustand zu dem elektrischen Zersetzungspotential des Additivs vergrößert wird, um die Batterie zu überladen. In einem Ausführungsbeispiel der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie weist die Negativelektrode eine Kapazität auf, die in der Lage ist, 100% bis 120% der Lithiumionen einzulagern, die von der Positivelektrode ausgelagert werden, wenn ein elektrisches Potential der Positivelektrode von einem vollständig geladenen Zustand zu dem elektrischen Zersetzungspotential des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung vergrößert wird, um die Batterie zu überladen.
  • Die Herstellung einer Lithium-Ionen-Sekundärbatterie (insbesondere der Positivelektrode und der Negativelektrode) leidet an einer Herstellungstoleranz. Es ist unnötig zu erwähnen, dass Kapazitäten der hergestellten Positivelektrode und Negativelektrode eine Toleranz gegenüber Entwurfswerten aufweisen, wobei das Kapazitätsverhältnis ebenso eine Toleranz aufweist. Zur Berücksichtigung einer derartigen Herstellungstoleranz wird die Kapazität der Negativelektrode so eingestellt, um in der Lage zu sein, 100% bis 120% der Lithiumionen, die bei der Positivelektrode erzeugt werden, bei der Negativelektrode zu empfangen. Indem die Obergrenze auf 120% eingestellt wird, kann die Obergrenze der Kapazität der Negativelektrode in Bezug auf die Kapazität der Positivelektrode begrenzt werden, wobei somit eine Kapazität der Negativelektrode nicht größer als erforderlich wird. Dementsprechend kann die vorliegende Lithium-Ionen-Sekundärbatterie die Lithiumablagerung in dem Überladungszustand verhindern, die Sicherheit verbessern und ebenso die Verringerung einer Energiedichte pro Einheitsvolumen verhindern.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Lithiumablagerung in dem Überladungszustand verhindert werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • 1 zeigt eine Schnittseitendarstellung, die schematisch die Lithium-Ionen-Sekundärbatterie gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt.
  • 2 zeigt einen Graphen, der die Beziehung zwischen dem elektrischen Potential zu der Zeit des Überladens und dem internen Druck des Gehäuses in der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie, die in 1 gezeigt ist, zeigt.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist anzumerken, dass in den Figuren die gleichen oder äquivalente Elemente durch die gleichen Symbole bezeichnet werden, wobei wiederholte Beschreibungen hiervon weggelassen werden.
  • Die vorliegenden Ausführungsbeispiele sind bei einer Lithium-Ionen-Sekundärbatterie anwendbar, die mit einer Stromunterbrechungsvorrichtung versehen ist (eine elektrische Speichervorrichtung einer Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt). Die Lithium-Ionen-Sekundärbatterie gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aktiviert die Stromunterbrechungsvorrichtung bei einem vorbestimmten elektrischen Potential in einem Überladungszustand und beendet erzwungen das Laden, um die Zersetzungsreaktion (exothermische bzw. wärmeabgebende Reaktion) des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung zu verhindern. Aus diesem Grund wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Obergrenze einer Arbeitsspannung bei der Stromunterbrechungsvorrichtung auf das elektrische Zersetzungspotential des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung oder weniger eingestellt. Ferner wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Stromunterbrechungsvorrichtung aktiviert, bevor das elektrische Zersetzungspotential des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung erreicht wird. Um dies zu erreichen, beinhaltet die Elektrolytlösung das Zusatzmittel bzw. Additiv (Überladungsschutzadditiv), das ein elektrisches Zersetzungspotential bei einem vorbestimmten elektrischen Potential zwischen dem elektrischen Potential in einem vollständig geladenen Zustand und dem elektrischen Zersetzungspotential des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung aufweist. Es ist anzumerken, dass in der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das elektrische Potential in einem vollständig geladenen Zustand (SOC [Ladungszustand] = 100%) 4,1 V ist.
  • Die Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben. 1 zeigt eine Schnittseitendarstellung, die schematisch die Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 zeigt. 2 zeigt einen Graphen, der die Beziehung zwischen dem elektrischen Potential zu der Zeit eines Überladens und dem internen Druck des Gehäuses in der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 zeigt.
  • Die Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 weist eine Kapazität der Positivelektrode, eine Kapazität der Negativelektrode und ein zugehöriges Kapazitätsverhältnis auf, die derart eingestellt sind, dass die Lithiumablagerung verhindert werden kann, bis die Stromunterbrechungsvorrichtung in einem Überladungszustand aktiviert wird. Insbesondere ist in der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 die Kapazität der Negativelektrode eine Kapazität, die in der Lage ist, 100% oder mehr der Lithiumionen, die bei der Positivelektrode erzeugt werden, wenn die Batterie auf das elektrische Zersetzungspotential des Additivs von dem vollständig geladenen Zustand überladen wird oder die Batterie auf das elektrische Zersetzungspotential des Lösungsmittels in dem Elektrolyt überladen wird, bei der Negativelektrode zu empfangen.
  • Die Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 umfasst hauptsächlich ein Gehäuse 2, eine Elektrolytlösung 3, eine Elektrodenbaugruppe 4 und eine Stromunterbrechungsvorrichtung 5. Es ist anzumerken, dass das Gehäuse 2, die Elektrolytlösung 3, die Elektrodenbaugruppe 4 und die Stromunterbrechungsvorrichtung 5, die nachstehend ausführlich zu beschreiben sind, lediglich ein Ausführungsbeispiel veranschaulichen, wobei andere Ausführungsbeispiele angewendet werden können.
  • Das Gehäuse 2 ist ein Gehäuse, das die Elektrolytlösung 3 und die Elektrodenbaugruppe 4 unterbringt. Das Material und die Form des Gehäuses 2 sind nicht spezifisch begrenzt, wobei verschiedene bekannte Materialien, wie beispielsweise ein Harz bzw. Kunststoff, Metall oder dergleichen, verwendet werden, um das Gehäuse zu bilden. Wenn das Gehäuse 2 ein leitfähiges Material ist, ist die Elektrodenbaugruppe 4 vorzugsweise mit einem isolierenden Blatt bzw. einer isolierenden Folie 4a in dem Gehäuse 2 bedeckt. Das Gehäuse 2 weist eine Öffnung bei der oberen Endoberfläche auf, wobei eine Stromunterbrechungsvorrichtung 5 bei dem oberen Endabschnitt angeordnet ist.
  • Die Elektrolytlösung 3 ist eine organische Elektrolytlösung. Die Elektrolytlösung 3 beinhaltet ein Elektrolyt, ein Lösungsmittel zum Auflösen des Elektrolyts und ein Zusatzmittel bzw. Additiv, das bei einem vorbestimmten elektrischen Potential in einem Überladungszustand reagiert (sich zersetzt) und ein Gas erzeugt. Die Elektrolytlösung 3 ist in dem Gehäuse 2 eingeschlossen und in die Elektrodenbaugruppe 4 imprägniert.
  • Das Elektrolyt ist ein Lithiumsalz. Beispiele des Lithiumsalzes umfassen LiBF4, LiPF6, LiClO4, LiAsF6, LiCF3SO3 und LiN(CF3SO2)2. Das hier gezeigte Elektrolyt ist lediglich ein Beispiel, wobei andere bekannte Elektrolytlösungen angewendet werden können.
  • Das Lösungsmittel ist ein Carbonatlösungsmittel. Beispiele des Carbonatlösungsmittels umfassen Lösungsmittel, die alle von Ethylencarbonat (EC), Methylethylcarbonat (MEC) und Dimethylcarbonat (DMC) beinhalten. Die Lösungsmittel, die EC, MEC und DMC beinhalten, weisen ein elektrisches Zersetzungspotential von 4,6 V auf und sind der Zersetzungsreaktion ausgesetzt, wenn die Batterie auf dieses elektrische Zersetzungspotential überladen wird. Die Zersetzungsreaktion ist eine exothermische bzw. wärmegebende Reaktion, die Wärme erzeugt. Die Zersetzungsreaktion erzeugt ebenso ein Gas. Das hier gezeigte Lösungsmittel ist lediglich ein Beispiel, wobei andere bekannte Lösungsmittel angewendet werden können. Das elektrische Zersetzungspotential variiert in Abhängigkeit von dem verwendeten Lösungsmittel.
  • Das Additiv dient dazu, die Stromunterbrechungsvorrichtung 5 zu der Zeit eines Überladens zu aktivieren und die Zersetzungsreaktion (exothermische Reaktion) des Lösungsmittels zu verhindern. Dementsprechend ist das Additiv ein Additiv, das bei einem vorbestimmten elektrischen Potential zwischen dem elektrischen Potential in dem vollständig geladenen Zustand und dem elektrischen Zersetzungspotential des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung 3 (insbesondere ist es höher als das elektrische Potential in einem vollständig geladenen Zustand und niedriger als das elektrische Zersetzungspotential des Lösungsmittels) der Zersetzungsreaktion ausgesetzt ist und ein Gas erzeugt. Wie es vorstehend beschrieben ist, ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das elektrische Potential bei einer vollen Ladung 4,1 V und das elektrische Zersetzungspotential des Lösungsmittels ist 4,6 V. Dementsprechend wird das Additiv bei einem vorbestimmten elektrischen Potential zwischen 4,1 V und 4,6 V zersetzt. Die Additive, die diese Bedingungen erfüllen, umfassen Cyclohexylbenzen (CHB) und Biphenyl (BP). Die Additive in den Beispielen weisen ein elektrisches Zersetzungspotential von 4,3 V bis 4,5 V auf und sind der Zersetzungsreaktion ausgesetzt, wenn die Batterie auf diese elektrischen Zersetzungspotentiale überladen wird. In der Zersetzungsreaktion wird ein Gas erzeugt. Das Additiv, das hier gezeigt ist, ist lediglich ein Beispiel, wobei andere bekannte Additive verwendet werden können, solange die vorstehend genannte Bedingung erfüllt ist.
  • Die Elektrolytbaugruppe 4 umfasst eine Positivelektrode 10, eine Negativelektrode 20 und eine Trenneinrichtung bzw. einen Separator 30 zum Isolieren der Positivelektrode 10 von der Negativelektrode 20. Die Elektrodenbaugruppe 4 weist einen geschichteten Aufbau mit einer Vielzahl von blattartigen bzw. folienartigen Positivelektroden 10 und einer Vielzahl von blattartigen bzw. folienartigen Negativelektroden 20 und einer Vielzahl von blattartigen bzw. folienartigen (oder sackartigen) Trenneinrichtungen 30 auf. Die Elektrodenbaugruppe 4 ist in dem Gehäuse 20 eingeschlossen und mit der Elektrolytlösung 3 in dem Gehäuse 2 gefüllt.
  • Die Positivelektrode 10 umfasst eine Metallfolie 11 und aktive Positivelektrodenmaterialschichten 12, 12, die auf beiden Seiten der Metallfolie 11 ausgebildet sind. Die Positivelektrode 10 weist bei einem Endabschnitt der Metallfolie 11 einen Anhänger bzw. Streifen 11a auf, auf dem die aktive Positivelektrodenmaterialschicht 12 nicht ausgebildet ist. Der Streifen 11a ist elektrisch mit einer Leitung 13 verbunden.
  • Die Metallfolie 11 ist beispielsweise eine Aluminiumfolie oder eine Aluminiumlegierungsfolie. Die aktive Positivelektrodenmaterialschicht 12 beinhaltet ein aktives Positivelektrodenmaterial und ein Bindemittel. Die aktive Positivelektrodenmaterialschicht 12 kann ein leitfähiges Zusatzmittel bzw. Additiv beinhalten. Beispiele des aktiven Positivelektrodenmaterials umfassen komplexe Oxide, Metall-Lithium und Schwefel. Das komplexe Oxid beinhaltet zumindest ein Material aus Mangan, Nickel, Kobalt und Aluminium sowie Lithium. Beispiele des Bindemittels umfassen thermoplastische Kunststoffe bzw. Harze, wie beispielsweise Polyamidimid und Polyimid sowie Polymerkunststoffe mit einer Imidverbindung in der Hauptkette. Beispiele des leitfähigen Additivs umfassen Kohlenschwarz bzw. Ruß, Graphit, Acetylenruß und Ketchen-Ruß (registrierte Handelsmarke). Die Metallfolie 11 und die Materialkomponenten, die in der aktiven Positivelektrodenmaterialschicht 12 beinhaltet sind, die hier gezeigt ist, sind lediglich ein Beispiel, wobei andere bekannte Metallfolien und Materialien, die in der aktiven Positivelektrodenmaterialschicht beinhaltet sind, angewendet werden können.
  • Die Negativelektrode 20 umfasst eine Metallfolie 21 und aktive Negativelektrodenmaterialschichten 22, 22, die auf beiden Seiten der Metallfolie 21 ausgebildet sind. Die Negativelektrode 20 weist bei einem Endabschnitt der Metallfolie 21 einen Anhänger bzw. Streifen 21a auf, auf dem die aktive Negativelektrodenmaterialschicht 22 nicht ausgebildet ist. Der Streifen 21a ist elektrisch mit einer Leitung 23 verbunden.
  • Die Metallfolie 21 ist beispielsweise eine Kupferfolie oder eine Kupferlegierungsfolie. Die aktive Negativelektrodenmaterialschicht 22 beinhaltet ein aktives Negativelektrodenmaterial und ein Bindemittel. Die aktive Negativelektrodenmaterialschicht 22 kann ebenso ein leitfähiges Zusatzmittel bzw. Additiv beinhalten. Beispiele des aktiven Negativelektrodenmaterials umfassen Kohlenstoffe, wie beispielsweise Graphit, hochorientiertes Graphit, Mesokohlenstoff-Mikrokügelchen, harte Kohlenstoffe und weiche Kohlenstoffe; Alkalimetalle, wie beispielsweise Lithium und Natrium; metallische Zusammensetzungen, Metalloxide, wie beispielsweise SiOx (0,5 ≤ x ≤ 1,5); und bordotierter Kohlenstoff. Das Bindemittel und das leitfähige Additiv können das gleiche Bindemittel und das gleiche leitfähige Additiv sein, wie es in der Positivelektrode 10 beschrieben ist. Die Metallfolie 21 und die Materialkomponenten, die in der aktiven Negativelektrodenmaterialschicht 22 beinhaltet sind, die hier gezeigt sind, sind lediglich ein Beispiel, wobei andere bekannte Metallfolien und Materialien, die in der aktiven Negativelektrodenmaterialschicht beinhaltet sind, angewendet werden können.
  • Das Kapazitätsverhältnis von Kapazitäten der Positivelektrode 10 und der Negativelektrode 20, die in der Elektrodenbaugruppe 4 beinhaltet sind, wird nachstehend ausführlich beschrieben. Kapazitäten der Elektroden 10, 20 (beispielsweise ist die Einheit A·hr) werden durch Größen bzw. Mengen der aktiven Materialschichten 12, 22 (insbesondere der aktiven Materialien) der Elektroden 10, 20 bestimmt. Die aktiven Materialschichten 12, 22 werden ausgebildet, indem eine jeweilige der Elektrodenpasten (die erhalten werden, indem ein Lösungsmittel zu den Materialien hinzugefügt wird, die in den vorstehend beschriebenen aktiven Materialschichten beinhaltet sind, wobei diese verknetet und gerührt werden) für die Elektroden 10, 20 auf die Metallfolien 11, 21 aufgebracht wird und getrocknet wird. Somit können Mengen bzw. Größen der aktiven Materialschichten 12, 22 (insbesondere der aktiven Materialien) durch Mengen bzw. Größen einer jeweiligen Elektrodenpaste für die Elektroden 10, 20, die aufgebracht wird, gesteuert werden, wobei Kapazitäten der Elektroden 10, 20 dementsprechend gesteuert werden. Es ist anzumerken, dass in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Kapazitätsverhältnis = (Kapazität der Negativelektrode 20)/(Kapazität der Positivelektrode 10) ist.
  • Die Trenneinrichtung 30 isoliert die Positivelektrode 10 von der Negativelektrode 20 und gestattet es Lithiumionen hindurchzugehen, während ein Kurzschlussstrom, der durch den Kontakt beider Elektroden verursacht wird, verhindert wird. Beispiele der Trenneinrichtung 30 umfassen poröse filmartige Schichten, die aus Polyolefinkunststoffen, wie beispielsweise Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP), zusammengesetzt sind, Fasergewebe und Faservliesstoff, die aus Polypropylen, Polyethylenterephthalat (PET), Methylcellulose oder dergleichen zusammengesetzt sind. Die Trenneinrichtung 30, die hier gezeigt ist, ist lediglich ein Beispiel, wobei andere bekannte Trenneinrichtungen ebenso angewendet werden können.
  • Die Stromunterbrechungsvorrichtung 5 trennt eine elektrische Verbindung von außen, wenn ein Druck innerhalb des Gehäuses 2 den vorbestimmten Druck (Schwellenwert) oder höher erreicht, und unterbricht einen Strom, der in die Elektrodenbaugruppe 4 fließt. Der Schwellenwert eines Drucks, bei dem die Stromunterbrechungsvorrichtung 5 aktiviert wird, ist ein ausreichend höherer Druck als der Druck bei einer normalen Zeit in dem Gehäuse 2 und wird im Voraus bestimmt. Der obere Grenzwert einer Spannung, bei der die Stromunterbrechungsvorrichtung 5 aktiviert wird, ist eine niedrigere Spannung als das elektrische Zersetzungspotential (4,6 V in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung 3 und wird im Voraus bestimmt. Die Stromunterbrechungsvorrichtung 5 ist mit einer Dichtung 50, einer Membran 51, einem leitfähigen Element 52 und einer Abdeckung 53 aufgebaut. Der Aufbau der Stromunterbrechungsvorrichtung, die hier gezeigt ist, ist lediglich ein Beispiel, wobei andere bekannte Stromunterbrechungsvorrichtungen ebenso angewendet werden können.
  • Das Gehäuse 2 weist die Dichtung 50 bei einem Öffnungsabschnitt bei dem oberen Endabschnitt auf. Die Dichtung 50 weist eine Öffnung 50a in dem mittleren Teil auf. Die Membran 51 ist auf der oberen Oberfläche der Dichtung 50 bereitgestellt, sodass die Öffnung 50a abgedeckt ist. Die Membran 51 weist bei dem Teil, der der Öffnung 50a gegenüberliegt, eine Einbeulung 51a auf, die zu dem inneren Teil der Öffnung 50a herausragt. Die Membran 51 weist ebenso eine Rille 51b auf der zugehörigen oberen Oberfläche auf, die die Einbeulung 51a umgibt. Das leitfähige Element 52 ist unterhalb der Dichtung 50 angeordnet, sodass ein Teil des Elements der Öffnung 50a gegenüberliegt. Die obere Oberfläche des leitfähigen Elements 52 ist normalerweise in Kontakt mit der Einbeulung 51a der Membran 51. Die Abdeckung 53, die die Einbeulung 51a abdeckt, ist auf der oberen Seite der Membran 51 bereitgestellt. Die Membran 51 und die Abdeckung 53 sind leitfähig. Die Abdeckung 53 weist eine Öffnung 53 auf. Der obere Endabschnitt des Gehäuses 20 ist gegen die äußere Oberfläche der Dichtung 50 entlang der Umfangsrichtung gebördelt, sodass die Dichtung 50, die Membran 51 und die Abdeckung 53 bei dem oberen Endabschnitt des Gehäuses 2 fixiert sind, der somit abgedichtet ist.
  • Der Streifen 11a und das leitfähige Element 52 bei der Positivelektrode 10 sind elektrisch mit einer Leitung 13 verbunden. Anders ausgedrückt konfigurieren die Leitung 13, das leitfähige Element 52, die Membran 51 (die Einbeulung 51a) und die Abdeckung 53 einen Strompfad, der die Positivelektrode 10 und den äußeren Abschnitt des Gehäuses 2 elektrisch verbindet. Auf ähnliche Weise sind ein Streifen 21a bei der Negativelektrode und das nicht gezeigte leitfähige Element elektrisch mit einer Leitung 23 verbunden. Anders ausgedrückt konfigurieren das nicht gezeigte leitfähige Element, die Membran 51 (die Einbeulung 51a) und die Abdeckung 53 einen Strompfad, der die Negativelektrode 20 und den äußeren Abschnitt des Gehäuses 2 elektrisch verbindet. Die Membran 51 konfiguriert den Stromunterbrechungsmechanismus, der diese Strompfade in Abhängigkeit von einem Druck innerhalb des Gehäuses 2 unterbricht. Die Streifen 11a, 21a bei jeder der Elektroden 10, 20 sind mit dem leitfähigen Element durch die Leitungen 13, 23 verbunden, wobei sie jedoch alternativ durch andere Verfahren angeschlossen sein können, wie beispielsweise einem unmittelbaren Verbinden des Streifens mit dem leitfähigen Element durch Schweißen.
  • Wenn ein Druck in dem Gehäuse 2 den vorstehend genannten Schwellenwert der Stromunterbrechungsvorrichtung 5 erreicht, wird die Einbeulung 51a der Membran 51 aufgrund des hohen Drucks umgedreht bzw. umgestülpt, wie es durch die gestrichelte Linie in der Figur gezeigt ist. Dieser Mechanismus unterbricht den vorstehend genannten Strompfad. Dementsprechend wird ein Zustand erreicht, in dem die Positivelektrode 10 und die Negativelektrode 20 nicht elektrisch mit dem äußeren Abschnitt des Gehäuses 2 verbunden sind.
  • Wie es vorstehend beschrieben ist, beinhaltet die Elektrolytlösung 3 das Überladungsschutzadditiv. Wenn ein Überladen auf das elektrische Zersetzungspotential des Additivs stattfindet, ist das Additiv der Zersetzungsreaktion ausgesetzt und erzeugt ein Gas. Das erzeugte Gas vergrößert einen Druck in dem Gehäuse 2. Wenn ein derartiger hoher Druck den Schwellenwert erreicht, wird die Stromunterbrechungsvorrichtung 5 aktiviert (die Einbeulung 51a der Membran 51 wird umgedreht), wobei die elektrische Verbindung zwischen der Positivelektrode 10 und der Negativelektrode 20 und dem äußeren Abschnitt des Gehäuses 2 getrennt wird.
  • Nachstehend werden die Kapazität der Positivelektrode 10, die Kapazität der Negativelektrode 20 und das zugehörige Kapazitätsverhältnis unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. In 2 zeigt die Abszisse das elektrische Potential (insbesondere das elektrische Potential der Positivelektrode 10) an, und die Ordinate zeigt einen internen Druck des Gehäuses 2 an, wobei die Figur die Beziehung zwischen dem elektrischen Potential zu der Zeit eines Überladens und dem internen Druck zeigt. Ein elektrisches Potential A ist das vollständig geladene elektrische Potential, das 4,1 V in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist. Ein SOC zu dieser Zeit beträgt 100%. Ein elektrisches Potential B ist das elektrische Zersetzungspotential des Additivs in der Elektrolytlösung 3, wobei ein derartiges Potential 4,3 bis 4,5 V in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt. Ein SOC zu dieser Zeit ist 113% in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Ein elektrisches Potential C ist das elektrische Zersetzungspotential des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung 3, wobei ein derartiges Potential beispielsweise 4,6 V in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist. Ein SOC zu dieser Zeit beträgt 129% in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Ein interner Druck N ist der normale Druck des Gehäuses 2. Ein interner Druck S ist der Schwellenwertdruck, bei dem die Stromunterbrechungsvorrichtung 5 aktiviert wird.
  • Wenn das elektrische Potential der Positivelektrode 10 das vollständig geladene elektrische Potential A während eines Ladens der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 überschreitet, ist das Überladen erreicht. Selbst in dem Überladungszustand bleibt der interne Druck des Gehäuses 2 auf dem normalen internen Druck N, bis das elektrische Potential das elektrische Zersetzungspotential B des Additivs in der Elektrolytlösung 3 erreicht, wie es mit der durchgezogenen Linie X gezeigt ist. Die Stromunterbrechungsvorrichtung 5 wird bei diesem internen Druck N nicht aktiviert.
  • Wenn das elektrische Potential das elektrische Zersetzungspotential B des Additivs in der Elektrolytlösung 3 erreicht, wird das Additiv zersetzt, wobei es ein Gas erzeugt, was einen abrupten Anstieg des internen Drucks in dem Gehäuse 2 verursacht, wie es mit der durchgezogenen Linie Y gezeigt ist. Wenn der interne Druck des Gehäuses 2 den Schwellenwert S erreicht, wird die Stromunterbrechungsvorrichtung 5 aktiviert, die elektrische Verbindung zwischen der Positivelektrode 10 und der Negativelektrode 20 und dem äußeren Abschnitt des Gehäuses 2 wird getrennt, um den Ladungsstrom zu unterbrechen, wodurch das Laden beendet wird. Dementsprechend wird das elektrische Potential der Positivelektrode 10 nicht auf das elektrische Potential B oder höher vergrößert, solange das Additiv auf normale Weise zersetzt wird und die Stromunterbrechungsvorrichtung 5 somit aktiviert wird.
  • In einigen Fällen kann das Additiv jedoch möglicherweise nicht normal zersetzt werden (nur teilweise zersetzt werden oder insgesamt nicht zersetzt werden), auch wenn das elektrische Potential das elektrische Zersetzungspotential B des Additivs in der Elektrolytlösung 3 erreicht. In einem derartigen Fall wird der interne Druck des Gehäuses 2 nicht vergrößert und scheitert daran, die Stromunterbrechungsvorrichtung 5 zu aktivieren. Als Ergebnis setzt sich, wie es mit der durchgezogenen Linie Z angegeben ist, das Laden fort, wobei das elektrische Potential weiter auf das elektrische Potential B oder höher zunimmt. Schließlich wird, wenn das elektrische Potential das elektrische Zersetzungspotential C des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung 3 erreicht, das Lösungsmittel zersetzt, wobei ein Gas erzeugt wird, um einen abrupten Anstieg des internen Drucks in dem Gehäuse 2 zu verursachen, wie es mit der durchgezogenen Linie Z gezeigt ist. Wenn der interne Druck des Gehäuses 2 den Schwellenwert S erreicht, wird die Stromunterbrechungsvorrichtung 5 in der gleichen Art und Weise wie vorstehend beschrieben aktiviert, wodurch das Laden abgeschlossen wird. Somit wird das elektrische Potential der Positivelektrode 10 nicht auf das elektrische Potential C oder höher vergrößert.
  • Wenn eine Überladung auf das elektrische Potential B stattfindet, reagiert die Positivelektrode 10 auf eine Kapazität, die äquivalent zu einem SOC = 113% ist, wobei sie Lithiumionen in einer Menge entsprechend der Reaktion (Auslagerung) erzeugt und freigibt. Die Negativelektrode 20 reagiert auf die Lithiumionen, die von der Positivelektrode 10 freigegeben werden, wobei aber, wenn sie darin scheitert, alle Lithiumionen aufzunehmen bzw. zu empfangen (Interkalierung bzw. Einlagerung) (wenn die Menge von Lithiumionen, die bei der Positivelektrode 10 erzeugt werden, die Menge von Lithiumionen überschreitet, die die Negativelektrode 20 in der Lage ist zu empfangen), ein Lithiummetall auf der Oberfläche abgelagert wird. Wenn das Lithiummetall abgelagert wird, wird die thermische Stabilität bei der Elektrode verringert. Um mit diesem Phänomen zurechtzukommen, muss die Kapazität der Negativelektrode 20 eine Kapazität sein, die in der Lage ist, 100% oder mehr der Lithiumionen zu empfangen, die bei der Positivelektrode 10 erzeugt werden, wenn die Batterie auf das elektrische Zersetzungspotential B des Additivs in der Elektrolytlösung 3 von einem vollständig geladenen Zustand überladen wird.
  • Wenn das Additiv nicht normal zersetzt wird und das Überladen auf das elektrische Potential C stattfindet, reagiert die Positivelektrode 10 auf eine Kapazität, die äquivalent zu einem SOC = 129% ist, wobei sie Lithiumionen in einer Menge entsprechend der Reaktion erzeugt und freigibt. In diesem Fall wird in der gleichen Weise, wie es vorstehend beschrieben ist, wenn die Negativelektrode 20 nicht in der Lage ist, alle Lithiumionen zu empfangen, die von der Positivelektrode 10 freigegeben werden, ein Lithiummetall auf der Oberfläche abgelagert. Somit muss die Kapazität der Negativelektrode 20 unter Berücksichtigung der Sicherheit, wenn das Additiv nicht normal zersetzt wird, eine Kapazität sein, die in der Lage ist, 100% oder mehr der Lithiumionen zu empfangen, die bei der Positivelektrode 10 erzeugt werden, wenn das Überladen von einem vollständig geladenen Zustand zu dem elektrischen Zersetzungspotential C des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung 3 stattfindet. Eine Kapazität der Negativelektrode 20 wird größer als die Kapazität der Negativelektrode 20 in dem Fall, in dem die Batterie auf das vorstehend genannte elektrische Potential B überladen wird.
  • Wie es vorstehend beschrieben ist, verringert, wenn die Kapazität der Negativelektrode 20 eingestellt wird, um eine Kapazität zu sein, die in der Lage ist, 100% oder mehr der Lithiumionen zu empfangen, die bei der Positivelektrode 10 in einem Überladungszustand von einem vollständig geladenen Zustand erzeugt werden, eine übermäßig große Kapazität der Negativelektrode 20 unter Berücksichtigung der Sicherheit eine Energiedichte pro Einheitsvolumen der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1. Im Übrigen trägt die Kapazität der Positivelektrode 10 zu der Batteriekapazität bei. Je größer eine Kapazität der Negativelektrode 20 in Bezug auf eine Kapazität der Positivelektrode 10 ist, desto niedriger ist eine Energiedichte pro Einheitsvolumen der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1. Die Herstellung einer Lithium-Ionen-Sekundärbatterie (insbesondere der Positivelektrode 10 und der Negativelektrode 20) leidet an einer Herstellungstoleranz. Es ist unnötig zu erwähnen, dass Kapazitäten der hergestellten Positivelektrode 10 und der Negativelektrode 20 eine Toleranz gegenüber Entwurfswerten aufweisen, wobei das Kapazitätsverhältnis ebenso eine Toleranz aufweist. Aus diesem Grund wird die Herstellungstoleranz der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 (insbesondere der Positivelektrode 10 und der Negativelektrode 20) berücksichtigt und die Obergrenze der Kapazität der Negativelektrode 20 zu der Kapazität der Positivelektrode 10 (d.h. ein Kapazitätsverhältnis) wird bestimmt. Verschiedene Toleranzen während der Herstellung sind gemessen worden und die Messergebnisse sind zusammengetragen und analysiert worden, um somit das Ergebnis von ±10% in der Herstellungstoleranz zu erhalten. Beispiele der verschiedenen Toleranzen während der Herstellung umfassen die Toleranz in der Menge einer aufgebrachten Elektrodenpaste, die Toleranz in den Mengen der aktiven Materialien, die in einer Elektrodenpaste beinhaltet sind, die Toleranz in der Menge der aktiven Materialschichten 12, 22, die ausgebildet werden, und die Toleranz in den Mengen der aktiven Materialien, die in den aktiven Materialschichten 12, 22 beinhaltet sind. Somit wird unter Berücksichtigung der erhaltenen Herstellungstoleranz von ±10% als eine Kapazität der Negativelektrode 20, die in der Lage ist, 100% bis 120% der Lithiumionen zu empfangen, die bei der Positivelektrode 10 in dem Überladungszustand erzeugt werden, das Kapazitätsverhältnis (= Kapazität der Negativelektrode 20/Kapazität der Positivelektrode 10) eingestellt.
  • In dem Fall eines optimalen Entwurfs (vorausgesetzt, dass die Batterie auf das elektrische Zersetzungspotential B des Additivs in der Elektrolytlösung 3 überladen wird) wird das Kapazitätsverhältnis auf der Grundlage der Kapazität der Positivelektrode 10, das äquivalent zu einem SOC = 113% ist (d.h. ein Kapazitätsverhältnis von 1,13 als absolutes Minimum) mit einem Zusatz der Herstellungstoleranz von ±10% eingestellt. In diesem Fall ist das Kapazitätsverhältnis (= Kapazität der Negativelektrode 20/Kapazität der Positivelektrode 10) = 1,13 bis 1,33. 1,23, der Mittelwert zwischen dem erhaltenen Wert von 1,13 und 1,33, ist als Entwurfswert des Kapazitätsverhältnisses definiert, wobei die Positivelektrode 10 und die Negativelektrode 20 hergestellt werden, um das Kapazitätsverhältnis = 1,23 aufzuweisen. Beispielsweise ist, auch wenn die Negativelektrode 20, die hergestellt wird, eine Kapazität aufweist, die mehrere % kleiner als der Entwurfswert ist (alternativ hierzu ist eine Kapazität der Positivelektrode 10 mehrere % größer als der Entwurfswert), ein Kapazitätsverhältnis = 1,13 sichergestellt.
  • Für einen sichereren Entwurf wird (vorausgesetzt, dass die Batterie auf das elektrische Zersetzungspotential C des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung 3 überladen wird) das Kapazitätsverhältnis auf der Grundlage der Kapazität der Positivelektrode 10, das äquivalent zu einem SOC = 129% ist (d.h. ein Kapazitätsverhältnis von 1,29 ist ein absolutes Minimum) mit einem Zusatz der Herstellungstoleranz von ±10% eingestellt. In diesem Fall ist das Kapazitätsverhältnis (= Kapazität der Negativelektrode 20/Kapazität der Positivelektrode 10) = 1,29 bis 1,49. 1,39, der Mittelwert zwischen dem erhaltenen Wert von 1,29 und 1,49, wird als der Entwurfswert des Kapazitätsverhältnisses definiert, wobei die Positivelektrode 10 und die Negativelektrode 20 hergestellt werden, um ein derartiges vorbestimmtes Kapazitätsverhältnis aufzuweisen. Beispielsweise ist, auch wenn die Negativelektrode 20, die hergestellt wird, eine Kapazität aufweist, die mehrere % kleiner als der Entwurfswert ist, ein Kapazitätsverhältnis = 1,29 sichergestellt.
  • Die Aktion bzw. Handlung der überladenen Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 wird unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben. In der Beschreibung wird angenommen, dass die Positivelektrode 10 und die Negativelektrode 20 derart hergestellt sind, dass das optimale Entwurfskapazitätsverhältnis = 1,23 oder das sicherere Entwurfskapazitätsverhältnis = 1,39 ist. Die Beschreibung wendet ebenso den Fall an, bei dem das Additiv normal bei dem elektrischen Zersetzungspotential B zersetzt wird und die Stromunterbrechungsvorrichtung 5 dementsprechend aktiviert wird.
  • Während des Ladens ist die Unterseite der Einbeulung 51a der Membran 51 der Stromunterbrechungsvorrichtung 5 in Kontakt mit dem leitfähigen Element 52, wodurch die Positivelektrode 10 und die Negativelektrode 20 und der äußere Abschnitt des Gehäuses 2 elektrisch verbunden sind, um einen Ladungsstrom zuzuführen. Wenn das elektrische Potential der Positivelektrode 10 das elektrische Potential A (4,1 V) bei einer vollständigen Ladung (SOC = 100%) überschreitet, tritt ein Überladungszustand ein. Auch nach der Überladung wird der Ladestrom zugeführt, solange nicht die Stromunterbrechungsvorrichtung 5 aktiviert wird, wobei das elektrische Potential der Positivelektrode 10 weiter ansteigt. Bei der Positivelektrode 10 gilt, dass je mehr das elektrische Potential vergrößert wird, desto mehr Lithiumionen werden durch die Reaktion erzeugt. Die Negativelektrode 20 reagiert mit den erzeugten Lithiumionen und empfängt die Ionen.
  • Wenn das elektrische Potential der Positivelektrode 10 das elektrische Zersetzungspotential B des Additivs in der Elektrolytlösung 3 erreicht, wird das Additiv zersetzt, wobei ein Gas erzeugt wird. Das erzeugte Gas verursacht einen abrupten Anstieg des internen Drucks des Gehäuses 2. Dann dreht, wenn der interne Druck des Gehäuses 2 den Schwellenwert S erreicht, ein derartiger hoher Druck die Einbeulung 51a der Membran 51 um, die veranlasst wird, einen Kontakt mit dem leitfähigen Element 52 zu verlieren. Folglich wird die elektrische Verbindung zwischen der Positivelektrode 10 und der Negativelektrode 20 und dem äußeren Abschnitt des Gehäuses 2 getrennt, um den Ladungsstrom zu unterbrechen. Dementsprechend wird das Laden beendet und das elektrische Potential der Positivelektrode 10 wird nicht weiter als bis dahin vergrößert. Somit wird das Überladen nicht auf das elektrische Zersetzungspotential C des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung 3 fortgesetzt, wobei das Lösungsmittel der Zersetzungsreaktion (exothermische Reaktion) nicht ausgesetzt wird.
  • Die Positivelektrode 10 reagiert, bis der Zustand, in dem die Batterie auf das elektrische Zersetzungspotential B des Additivs überladen ist, erreicht wird, und erzeugt Lithiumionen entsprechend der Kapazität, die äquivalent zu einem SOC = 113% ist. Die Negativelektrode 20, die die Kapazität entsprechend dem Kapazitätsverhältnis (Entwurfswert) = 1,23 oder 1,39 aufweist (die Kapazität zumindest entsprechend dem Kapazitätsverhältnis 1,13 oder 1,29), ist in der Lage, auf alle Lithiumionen zu reagieren, die bei der Positivelektrode 10 erzeugt werden, ohne eine unzureichende Kapazität zu verursachen, und alle Lithiumionen zu empfangen. Als Ergebnis weist die Negativelektrode 20 keine Lithiummetallablagerung auf.
  • Gemäß der vorliegenden Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 kann die Lithiumablagerung in einem Überladungszustand (insbesondere bevor die Stromunterbrechungsvorrichtung 5 aktiviert wird) verhindert werden, indem die Kapazität der Negativelektrode bestimmt wird, um in der Lage zu sein, 100% oder mehr der Lithiumionen, die bei der Positivelektrode 10 erzeugt werden, wenn das Überladen von dem vollständig geladenen Zustand zu dem elektrischen Zersetzungspotential des Additivs in der Elektrolytlösung 3 stattfindet, bei der Negativelektrode 20 zu empfangen. Als Ergebnis wird die thermische Stabilität der Elektrode durch die Lithiumablagerung nicht verschlechtert, wobei somit die Sicherheit der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 verbessert wird.
  • Entsprechend der vorliegenden Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 kann die Lithiumablagerung in dem Überladungszustand verhindert werden, indem die Kapazität der Negativelektrode bestimmt wird, um in der Lage zu sein, 100% oder mehr der Lithiumionen, die bei der Positivelektrode 10 erzeugt worden sind, bis der Zustand, in dem die Batterie auf das elektrische Zersetzungspotential des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung 3 von dem vollständig geladenen Zustand überladen ist, erreicht ist, bei der Negativelektrode 20 zu empfangen, auch wenn die Stromunterbrechungsvorrichtung 5 nicht bei dem elektrischen Zersetzungspotential des Additivs aktiviert wird, wodurch die Sicherheit der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 weiter verbessert werden kann.
  • Entsprechend der vorliegenden Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 kann die Kapazität der Negativelektrode 20 zu der Kapazität der Positivelektrode 10 unter Berücksichtigung der Herstellungstoleranz begrenzt werden, indem die Kapazität der Negativelektrode bestimmt wird, um in der Lage zu sein, 100% bis 120% der Lithiumionen, die bei der Positivelektrode 10 von dem vollständig geladenen Zustand erzeugt werden, bei der Negativelektrode 20 zu empfangen, wobei somit die Kapazität der Negativelektrode 20 nicht auf unnötige Weise groß wird. Als Ergebnis kann die Verringerung der Energiedichte pro Einheitsvolumen der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 verhindert werden.
  • Entsprechend der vorliegenden Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 kann, wenn die Elektrolytlösung 3 ein Additiv beinhaltet, das als das elektrische Zersetzungspotential ein vorbestimmtes elektrisches Potential zwischen dem elektrischen Potential bei einem vollständig geladenen Zustand und dem elektrischen Zersetzungspotential des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung 3 aufweist, die Stromunterbrechungsvorrichtung 5 aktiviert werden, bevor die Batterie auf das elektrische Zersetzungspotential des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung 3 überladen ist, wobei das Auftreten des Überladens auf das elektrische Zersetzungspotential des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung 3 verhindert werden kann. Dementsprechend kann die exothermische Reaktion des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung 3 verhindert werden und die Temperaturvergrößerung der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 1 kann verhindert werden.
  • Vorstehend sind die Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben worden, wobei aber die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt ist und in verschiedenen Ausführungsbeispielen ausgeführt wird.
  • In den vorliegenden Ausführungsbeispielen wird beispielsweise veranschaulicht, dass, vorausgesetzt, dass die Batterie auf das elektrische Zersetzungspotential des Additivs in der Elektrolytlösung überladen wird und das Überladen auf das elektrische Zersetzungspotential des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung aufgetreten ist, die Kapazitäten der Negativelektrode in der Lage sind, 100% oder mehr der Lithiumionen, die bei der Positivelektrode von dem vollständig geladenen Zustand erzeugt werden, bei der Negativelektrode zu empfangen. Vorausgesetzt, dass die Batterie auf ein vorbestimmtes elektrisches Potential zwischen dem elektrischen Zersetzungspotential des Additivs in der Elektrolytlösung und dem elektrischen Zersetzungspotential des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung überladen wird, kann jedoch die Kapazität der Negativelektrode eine derartige sein, die in der Lage ist, 100% oder mehr der Lithiumionen, die bei der Positivelektrode von dem vollständig geladenen Zustand erzeugt werden, bei der Negativelektrode zu empfangen. In einem derartigen Fall kann die obere Empfangsgrenze unter Berücksichtigung der Herstellungstoleranz eingestellt werden.
  • Ferner wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel unter Berücksichtigung einer Herstellungstoleranz von ±10% der Kapazitätsbereich der Negativelektrode, die in der Lage ist, 100% bis 120% der Lithiumionen, die bei der Positivelektrode von dem vollständig geladenen Zustand erzeugt werden, bei der Negativelektrode zu empfangen, bestimmt, um den Entwurfswert des Kapazitätsverhältnisses einzustellen, wobei aber die Herstellungstoleranz ± mehrere Prozent oder ± über zehn Prozent sein kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 1 Lithium-Ionen-Sekundärbatterie, 2 Gehäuse, 3 Elektrolytlösung, 4 Elektrodenbaugruppe, 4a isolierende Folie, 5 Stromunterbrechungsvorrichtung, 10 Positivelektrode, 11 Metallfolie, 11a Streifen, 12 aktive Positivelektrodenmaterialschicht, 13 Leitung, 20 Negativelektrode, 21 Metallfolie, 21a Streifen, 22 aktive Negativelektrodenmaterialschicht, 23 Leitung, 30 Trenneinrichtung, 50 Dichtung, 50a Öffnung, 51 Membran, 51a Einbeulung, 51b Rille, 52 leitfähiges Element, 53 Abdeckung, 53a Öffnung

Claims (5)

  1. Lithium-Ionen-Sekundärbatterie mit: einem Gehäuse; einer Elektrolytlösung, die in dem Gehäuse eingeschlossen ist; einer Elektrodenbaugruppe, die in dem Gehäuse eingeschlossen ist und eine Positivelektrode und eine Negativelektrode aufweist; und einer Stromunterbrechungsvorrichtung, die in dem Gehäuse eingeschlossen ist und dazu dient, einen Strom, der der Positivelektrode oder der Negativelektrode zuzuführen ist, in Abhängigkeit von einem Druck in dem Gehäuse zu unterbrechen; wobei die Elektrolytlösung ein Additiv beinhaltet, ein elektrisches Zersetzungspotential des Additivs ein elektrisches Potential zwischen einem elektrischen Potential der Positivelektrode in einem vollständig geladenen Zustand der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie und einem elektrischen Zersetzungspotential eines Lösungsmittels in der Elektrolytlösung ist, und die Negativelektrode eine Kapazität aufweist, die in der Lage ist, 100% oder mehr von Lithiumionen einzulagern, die von der Positivelektrode ausgelagert werden, wenn das elektrische Potential der Positivelektrode von einem vollständig geladenen Zustand zu dem elektrischen Zersetzungspotential des Additivs vergrößert wird, um die Batterie zu überladen.
  2. Lithium-Ionen-Sekundärbatterie nach Anspruch 1, wobei die Negativelektrode eine Kapazität aufweist, die in der Lage ist, 100% oder mehr von Lithiumionen einzulagern, die von der Positivelektrode ausgelagert werden, wenn ein elektrisches Potential der Positivelektrode von einem vollständig geladenen Zustand zu einem vorbestimmten elektrischen Potential zwischen dem elektrischen Zersetzungspotential des Additivs und dem elektrischen Zersetzungspotential des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung vergrößert wird, um die Batterie zu überladen.
  3. Lithium-Ionen-Sekundärbatterie nach Anspruch 2, wobei die Negativelektrode eine Kapazität aufweist, die in der Lage ist, 100% oder mehr von Lithiumionen einzulagern, die von der Positivelektrode ausgelagert werden, wenn ein elektrisches Potential der Positivelektrode von einem vollständig geladenen Zustand zu dem elektrischen Zersetzungspotential des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung vergrößert wird, um die Batterie zu überladen.
  4. Lithium-Ionen-Sekundärbatterie nach Anspruch 1, wobei die Negativelektrode eine Kapazität aufweist, die in der Lage ist, 100 bis 120% von Lithiumionen einzulagern, die von der Positivelektrode ausgelagert werden, wenn ein elektrisches Potential der Positivelektrode von einem vollständig geladenen Zustand zu dem elektrischen Zersetzungspotential des Additivs vergrößert wird, um die Batterie zu überladen.
  5. Lithium-Ionen-Sekundärbatterie nach Anspruch 3, wobei die Negativelektrode eine Kapazität aufweist, die in der Lage ist, 100 bis 120% von Lithiumionen einzulagern, die von der Positivelektrode ausgelagert werden, wenn ein elektrisches Potential der Positivelektrode von einem vollständig geladenen Zustand zu dem elektrischen Zersetzungspotential des Lösungsmittels in der Elektrolytlösung vergrößert wird, um die Batterie zu überladen.
DE112014005003.2T 2013-10-31 2014-08-13 Lithium-Ionen-Sekundärbatterie Withdrawn DE112014005003T5 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-226337 2013-10-31
JP2013226337A JP5765404B2 (ja) 2013-10-31 2013-10-31 リチウムイオン二次電池
PCT/JP2014/071399 WO2015064179A1 (ja) 2013-10-31 2014-08-13 リチウムイオン二次電池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112014005003T5 true DE112014005003T5 (de) 2016-07-14

Family

ID=53003795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112014005003.2T Withdrawn DE112014005003T5 (de) 2013-10-31 2014-08-13 Lithium-Ionen-Sekundärbatterie

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20160254520A1 (de)
JP (1) JP5765404B2 (de)
KR (1) KR101871231B1 (de)
CN (1) CN105684206A (de)
DE (1) DE112014005003T5 (de)
WO (1) WO2015064179A1 (de)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102663370B1 (ko) 2015-08-05 2024-05-03 주식회사 쿠라레 만충전하여 사용하는 비수 전해질 이차 전지용의 난흑연화 탄소질 재료, 그 제조 방법, 비수 전해질 이차 전지용 부극재, 및 만충전된 비수 전해질 이차 전지
JP6265198B2 (ja) 2015-11-30 2018-01-24 トヨタ自動車株式会社 全固体電池システム
US10707531B1 (en) 2016-09-27 2020-07-07 New Dominion Enterprises Inc. All-inorganic solvents for electrolytes
KR102335696B1 (ko) * 2017-11-01 2021-12-07 주식회사 엘지에너지솔루션 전류차단부재 및 캡 조립체
JPWO2019151501A1 (ja) * 2018-02-02 2021-01-28 昭和電工マテリアルズ株式会社 リチウムイオン二次電池
US11830982B2 (en) 2018-03-23 2023-11-28 Tomiyama Pure Chemical Industries, Ltd. Electrolyte for power storage devices and nonaqueous electrolyte solution
CN111180649B (zh) * 2019-12-30 2021-06-11 合肥国轩高科动力能源有限公司 一体式高温分解接插件及含有该接插件的锂离子电池

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09293536A (ja) * 1996-04-25 1997-11-11 Seiko Instr Kk 非水電解質二次電池
JPH1064587A (ja) * 1996-08-23 1998-03-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水二次電池
JP3113652B1 (ja) 1999-06-30 2000-12-04 三洋電機株式会社 リチウム二次電池
JP5303857B2 (ja) * 2007-04-27 2013-10-02 株式会社Ｇｓユアサ 非水電解質電池及び電池システム
JP2012089413A (ja) * 2010-10-21 2012-05-10 Mitsubishi Chemicals Corp 非水系電解液電池
CN102306827B (zh) * 2011-08-18 2014-04-02 江门三捷电池实业有限公司 一种安全锂离子电池
JP5822089B2 (ja) * 2011-10-06 2015-11-24 トヨタ自動車株式会社 密閉型リチウム二次電池
JP5904366B2 (ja) * 2012-01-30 2016-04-13 トヨタ自動車株式会社 非水電解質二次電池およびその製造方法
JP2013161731A (ja) * 2012-02-07 2013-08-19 Toyota Motor Corp 密閉型リチウム二次電池
WO2013125030A1 (ja) * 2012-02-24 2013-08-29 トヨタ自動車株式会社 密閉型二次電池
JP2013182778A (ja) * 2012-03-01 2013-09-12 Toyota Motor Corp 密閉型非水電解質二次電池
JP5962961B2 (ja) * 2012-03-27 2016-08-03 トヨタ自動車株式会社 正極とその製造方法ならびにその正極を用いた非水電解質二次電池
WO2013147094A1 (ja) * 2012-03-30 2013-10-03 三菱化学株式会社 非水系電解液及びそれを用いた非水系電解液電池
CN104205474B (zh) * 2012-04-10 2017-05-10 丰田自动车株式会社 非水电解质二次电池

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015088354A (ja) 2015-05-07
KR101871231B1 (ko) 2018-06-27
CN105684206A (zh) 2016-06-15
WO2015064179A1 (ja) 2015-05-07
US20160254520A1 (en) 2016-09-01
KR20160079033A (ko) 2016-07-05
JP5765404B2 (ja) 2015-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112014005003T5 (de) Lithium-Ionen-Sekundärbatterie
DE112012004170B4 (de) Hermetisch abgedichtete Lithiumsekundärbatterie
DE112012005716B4 (de) Herstellungsverfahren für nichtwässrige Elektrolytsekundärbatterie und nichtwässrige Elektrolytsekundärbatterie
DE112015004696T5 (de) Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt und Verfahren zu ihrer Herstellung
KR101568110B1 (ko) 2차 전지의 충전 제어 방법 및 충전 제어 장치
DE102015106431A1 (de) Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt
JP7140899B2 (ja) 電極群
US11264649B2 (en) Cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery
DE102016118964A1 (de) Sekundärbatterievorrichtung
DE112015001082T5 (de) Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyten
US20130078522A1 (en) Lithium ion secondary battery
KR20170026610A (ko) 비수계 이차 전지
DE102016123765A1 (de) Nicht-wässriger-elektrolyt-wiederaufladbare batterie
US10381644B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery and storage circuit using the same
DE112015004615B4 (de) Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt und Batterieanordnung vor einer einleitenden Lade- und Entladebehandlung zur Herstellung der Sekundärbatterie
US20120007564A1 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery and method for charging the same
JP5855897B2 (ja) リチウムイオン二次電池
DE112015001939T5 (de) Vorrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie
US9865878B2 (en) Energy storage device
DE102022117453B3 (de) Elektrolytadditive für kondensatorgestützten akkumulator
DE102016114791A1 (de) Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt
DE102017200891B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Pouch-Zelle
DE102018120876A1 (de) Lithium-Ionen-elektrochemische Vorrichtungen mit überschüssiger Elektrolytkapazität zur Verbesserung der Lebensdauer
JP2015141814A (ja) 非水電解質二次電池
JP5459048B2 (ja) 非水電解質二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee