JP2001266848A - Non-aqueous secondary battery - Google Patents

Non-aqueous secondary battery

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JP2001266848A
JP2001266848A JP2000074427A JP2000074427A JP2001266848A JP 2001266848 A JP2001266848 A JP 2001266848A JP 2000074427 A JP2000074427 A JP 2000074427A JP 2000074427 A JP2000074427 A JP 2000074427A JP 2001266848 A JP2001266848 A JP 2001266848A
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JP
Japan
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battery
secondary battery
aqueous secondary
positive electrode
thickness
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Application number
JP2000074427A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuya Kuriyama
和哉 栗山
Yukiko Okano
夕紀子 岡野
Shiro Kato
史朗 加藤
Shizukuni Yada
静邦 矢田
Haruo Kikuta
治夫 菊田
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.)
Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-aqueous secondary battery of a flat shape which has high precision of thickness and has small internal resistance and little variations of capacity. SOLUTION: The non-aqueous secondary battery has a flat shape and comprises a positive electrode, a negative electrode and a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt and is sealed by a battery container 1, 2 and has an energy capacity of 30 W/h or more, and a volume energy density of 180 Wh/l or more. The positive electrode 101a of this non-aqueous secondary battery contains at least a manganese oxide as an active material, and the mixture of the positive electrode composed of the active material, a conductor and a binder has a residual moisture amount of 400 ppm or less, based on the coulometry analysis of the Carl Fischer moisture measurement method.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、非水系二次電池に
関し、特に、蓄電システム用非水系二次電池に関する。
The present invention relates to a non-aqueous secondary battery, and more particularly to a non-aqueous secondary battery for a power storage system.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、地球環境保全、及び省資源を目指
したエネルギー有効利用の観点から、深夜電力貯蔵や太
陽光発電による電力貯蔵などを行うための家庭用分散型
蓄電システム、電気自動車のための蓄電システムなどが
注目を集めている。例えば、特開平6−86463号公
報には、エネルギー需要者にエネルギーを最適条件で供
給できるシステムとして、発電所から供給される電気、
ガスコジェネレーション、燃料電池、蓄電池などを組み
合わせたトータルシステムが提案されている。このよう
な蓄電システムに用いられる二次電池は、エネルギー容
量が10Wh以下の携帯機器用小型二次電池とは異な
り、容量が大きい大型のものが必要となる。また、これ
らのシステムでは、複数の二次電池を直列に配置し、電
池を例えば50〜400Vの組電池として用いるのが普
通であり、ほとんどの場合、鉛蓄電池を集合して用いて
いた。
2. Description of the Related Art In recent years, from the viewpoint of global environment preservation and effective use of energy with the aim of conserving resources, home-use decentralized power storage systems and electric vehicles for storing power at night or storing power by solar power generation have been developed. Is attracting attention. For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-86463 discloses a system capable of supplying energy to an energy consumer under optimal conditions.
A total system combining gas cogeneration, a fuel cell, a storage battery, and the like has been proposed. A secondary battery used in such a power storage system requires a large battery having a large capacity, unlike a small secondary battery for a portable device having an energy capacity of 10 Wh or less. In these systems, a plurality of secondary batteries are usually arranged in series, and the batteries are usually used as a battery pack of, for example, 50 to 400 V. In most cases, lead-acid batteries are collectively used.

【0003】一方、携帯機器用小型二次電池の分野で
は、小型かつ高容量のニーズに応えるべく、ニッケル水
素電池、リチウム二次電池等の新型電池の開発が進んで
おり、180Wh/l以上の体積エネルギー密度を有す
る電池が市販されている。特に、リチウムイオン電池
は、350Wh/lを超える高い体積エネルギー密度を
実現する可能性を有すること、安全性、サイクル特性な
ど信頼性の点で、金属リチウムを負極に用いたリチウム
二次電池に比べて優れていること等により、その市場を
飛躍的に増大している。
On the other hand, in the field of small rechargeable batteries for portable devices, new types of batteries such as nickel-metal hydride batteries and lithium rechargeable batteries have been developed in order to meet the needs of small size and high capacity. Batteries having a volume energy density are commercially available. In particular, lithium-ion batteries have the potential to achieve a high volume energy density exceeding 350 Wh / l, and are reliable in terms of safety, cycle characteristics, and the like, compared to lithium secondary batteries using lithium metal as the negative electrode. The market is dramatically increasing due to its superiority.

【0004】このような技術的な成果を背景として、蓄
電システム用大型電池の分野においても、高エネルギー
密度電池としてのリチウムイオン電池の実用化に向けて
の研究開発が、リチウム電池電力貯蔵技術研究組合(L
IBES)などにより精力的に進められている。
[0004] Against the background of such technical achievements, in the field of large-sized batteries for power storage systems, research and development for the practical use of lithium-ion batteries as high energy density batteries has been carried out. Union (L
IBES).

【0005】これら大型リチウムイオン電池はエネルギ
ー容量が100〜400Wh程度であり、また体積エネ
ルギー密度が200〜300Wh/lと携帯機器用小型
二次電池並みのレベルに達している。その形状は、直径
50〜70mm程度、長さ250〜450mm程度の円
筒型、厚さ35〜50mm程度の角形或いは長円角形な
どの扁平角柱形が代表的なものである。
[0005] These large-sized lithium ion batteries have an energy capacity of about 100 to 400 Wh and a volume energy density of 200 to 300 Wh / l, which is the level of a small secondary battery for portable equipment. The shape is typically a cylindrical shape having a diameter of about 50 to 70 mm and a length of about 250 to 450 mm, and a rectangular prism having a thickness of about 35 to 50 mm or an oblong prism.

【0006】また、薄型のリチウム二次電池に関して
は、薄型の外装に例えば金属と樹脂とをラミネートした
厚さ1mm以下のフィルムを収納したフィルム電池(特
開平5−159757号公報、特開平7−57788号
公報など)、厚さ2〜15mm程度の小型角型電池(特
開平8−195204号公報、特開平8−138727
号公報、特開平9−213286号公報など)が知られ
ている。これらのリチウム二次電池は、いずれも、その
目的が携帯機器の小型・薄型化に対応するものであり、
例えば携帯用パソコンの底面に収納できる厚さ数mmで
JIS A4サイズ程度の面積を有する薄型電池も開示
されているが、(特開平5−283105号公報)、エ
ネルギー容量が10Wh以下あるため、蓄電システム用
二次電池として使用するには容量が小さすぎる。
[0006] As for the thin lithium secondary battery, a film battery in which a thin film of 1 mm or less in which a metal and a resin are laminated, for example, is accommodated in a thin exterior (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Hei 5-159775 and Hei 7-1995). No. 57788, etc.), and a small rectangular battery having a thickness of about 2 to 15 mm (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 8-195204 and 8-138727).
And Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-213286) are known. The purpose of these lithium secondary batteries is to respond to the miniaturization and thinning of portable devices.
For example, a thin battery having a thickness of several mm and an area of about JIS A4 size that can be stored in the bottom surface of a portable personal computer has been disclosed (Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-283105). The capacity is too small to be used as a secondary battery for the system.

【0007】一方、リチウム二次電池用の正極活物質と
して、リチウム複合コバルト酸化物、リチウム複合ニッ
ケル酸化物、及びリチウム複合マンガン酸化物等を用い
ることが提案されている。これら材料は、層構造又はス
ピネル構造を有しており、リチウムとの層間化合物を形
成するという特性を有するので携帯機器用小型二次電池
として、既に実用化されている。
On the other hand, it has been proposed to use lithium composite cobalt oxide, lithium composite nickel oxide, lithium composite manganese oxide and the like as a positive electrode active material for a lithium secondary battery. These materials have a layer structure or a spinel structure, and have a property of forming an interlayer compound with lithium. Therefore, these materials have already been put to practical use as small secondary batteries for portable devices.

【0008】しかし、これら材料には各々一長一短があ
り、リチウム複合コバルト酸化物、リチウム複合ニッケ
ル酸化物を使用する場合には、真密度、充放電容量が高
く、高容量の電池が望めるが、その反面原料費、或いは
材料の合成費が高く、また安全性においてもリチウム複
合マンガン酸化物に比べると劣っている(LikeXi
e et al.,Mat.Res.Soc.Sym
p.Proc.,Vol.393 1995,285−
304)。一方、リチウム複合マンガン酸化物を使用す
る場合には、原料費が安く、安全性がリチウム複合コバ
ルト酸化物、リチウム複合ニッケル酸化物に比べて高い
ことから、大型電池に適した材料であるが、真密度、充
放電容量が低いという点で劣っている。
However, each of these materials has advantages and disadvantages. When a lithium composite cobalt oxide or a lithium composite nickel oxide is used, a battery having high true density, high charge / discharge capacity, and high capacity can be expected. On the other hand, raw material costs or material synthesis costs are high, and safety is inferior to lithium composite manganese oxides (LikeXi
e et al. , Mat. Res. Soc. Sym
p. Proc. , Vol. 393 1995, 285-
304). On the other hand, when using lithium composite manganese oxide, the material cost is low and the safety is higher than lithium composite cobalt oxide and lithium composite nickel oxide, so it is a material suitable for large batteries, It is inferior in that the true density and the charge / discharge capacity are low.

【0009】さらに、上述したリチウム複合マンガン酸
化物等のようなマンガン酸化物を正極活物質として使用
する場合には、合成時の原料由来の残存水分が非常に多
くなるという問題が生じていた。これは、コバルト酸化
物やニッケル酸化物が約650℃〜750℃の温度で合
成されるのに対して、マンガン酸化物は約450℃の比
較的低い温度で合成されるため、水酸基が付随した状態
となり易く、また、マンガン酸化物表面における微小な
ポアに水分が吸着して残存し易いためであると考えられ
る。このように、正極活物質の材料の残存水分が多い場
合には、初期充電時に水の分解による多量のガス発生が
起こる。
Further, when a manganese oxide such as the above-described lithium composite manganese oxide is used as a positive electrode active material, there has been a problem that the residual moisture derived from the raw materials during the synthesis becomes extremely large. This is because cobalt oxide and nickel oxide are synthesized at a temperature of about 650 ° C. to 750 ° C., while manganese oxide is synthesized at a relatively low temperature of about 450 ° C. This is presumably because water tends to be adsorbed on fine pores on the surface of the manganese oxide and easily remains. As described above, when the residual moisture of the material of the positive electrode active material is large, a large amount of gas is generated due to the decomposition of water at the time of initial charging.

【0010】このようなガスの発生に対し、従来のリチ
ウム複合マンガン酸化物を正極材料に用いた携帯機器用
小型電池は、円筒型、角型の金属容器内に捲回された電
極が収納された構造となっているので、電極は発生した
ガスの圧力による変形を生じ難い。従って、発生したガ
スは圧力の上昇に伴って電極間から押し出されることと
なり電極間での滞留を生じるという問題はなかった。
In response to such generation of gas, a conventional small battery for portable equipment using a lithium composite manganese oxide as a positive electrode material has a wound electrode in a cylindrical or square metal container. With such a structure, the electrode is unlikely to be deformed by the pressure of the generated gas. Therefore, the generated gas is pushed out from between the electrodes as the pressure rises, and there is no problem that stagnation occurs between the electrodes.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】一方、上記のような扁
平形状の電池では、電池の厚さを薄くするにつれ、電池
の厚さに対する電池の表裏面の面積は相対的に大きくな
り、電池内に収納される電極面を押さえ込む力が弱くな
る。特に、蓄電システムに用いられる大型リチウム二次
電池(エネルギー容量30Wh以上)において扁平形状
の電池を作製する場合は、その傾向が強く、例えば、1
00Wh級、厚さ6mmのリチウムイオン電池の場合、
電池表裏面の大きさは、600cm2(片面)となり、
厚さに対して非常に大きくなる。このことから、リチウ
ム複合マンガン酸化物などのマンガン酸化物を正極活物
質として用いて扁平形状のリチウム二次電池を作製し、
この電池の内部において初期充電時の水の分解による多
量のガス発生が起こった場合には、電池の膨れを押え込
むことが困難である。これによって、電池の厚さが上記
膨らみによって設計より厚くなるという問題や、発生し
たガスが押し出されずに電極間に留まることから電極の
不均一な反応を引き起こすというような問題が生じてい
た。さらに、上述のように電極が不均一な反応を示すた
め、複数の扁平形状のリチウム二次電池において、電池
の内部抵抗、容量がばらつくというような問題が生じて
いた。
On the other hand, in the flat battery as described above, as the thickness of the battery is reduced, the area of the front and back surfaces of the battery with respect to the thickness of the battery becomes relatively large, and the inside of the battery is reduced. The force for holding down the electrode surface housed in the battery is weakened. In particular, when a flat battery is manufactured in a large-sized lithium secondary battery (energy capacity of 30 Wh or more) used in a power storage system, the tendency is strong.
In the case of a lithium ion battery having a thickness of 00 Wh and a thickness of 6 mm,
The size of the battery front and back is 600 cm 2 (one side)
Very large for thickness. From this, a flat lithium secondary battery was manufactured using a manganese oxide such as a lithium composite manganese oxide as a positive electrode active material,
When a large amount of gas is generated inside the battery due to decomposition of water during initial charging, it is difficult to suppress the battery from swelling. As a result, there has been a problem that the thickness of the battery becomes thicker than designed due to the above-mentioned swelling and a problem that the generated gas stays between the electrodes without being pushed out, thereby causing an uneven reaction of the electrodes. Furthermore, as described above, since the electrodes exhibit non-uniform reactions, a plurality of flat lithium secondary batteries have a problem that the internal resistance and capacity of the batteries vary.

【0012】本発明は上記問題を解決するために為され
たものであり、30Wh以上の大容量且つ180Wh/
l以上の体積エネルギー密度を有し、比較的廉価で安全
性が高く、電池の膨れや、電池の内部抵抗、容量のばら
つきを防止できる扁平形状の非水系二次電池を提供する
ことをその目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and has a large capacity of 30 Wh or more and a capacity of 180 Wh /
The object of the present invention is to provide a flat non-aqueous secondary battery having a volume energy density of 1 l or more, relatively inexpensive and highly safe, and capable of preventing swelling of the battery and variations in the internal resistance and capacity of the battery. And

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の非水系二次電池は、正極、負極及びリチウ
ム塩を含む非水系電解質を備え電池容器にて密閉されエ
ネルギー容量が30Wh以上かつ体積エネルギー密度が
180Wh/l以上の扁平形状を有する非水系二次電池
として構成され、前記正極は、活物質として少なくとも
マンガン酸化物を含んでおり、該活物質、導電材、及び
結着剤からなる正極合剤のカールフィッシャー水分測定
法の電量法による残存水分量が400ppm以下となる
ように構成されている。
In order to achieve the above object, a non-aqueous secondary battery of the present invention comprises a positive electrode, a negative electrode and a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, and is sealed in a battery container and has an energy capacity of 30 Wh. And a non-aqueous secondary battery having a flat shape with a volume energy density of 180 Wh / l or more, wherein the positive electrode contains at least manganese oxide as an active material, and the active material, the conductive material, and the binder It is configured such that the residual water content by the coulometric method of the Karl Fischer moisture measurement method of the positive electrode mixture composed of the agent is 400 ppm or less.

【0014】前記マンガン酸化物は、マンガンの一部が
リチウムで置換されてリチウム過剰にされたLiMn2
4とすることができる。
The manganese oxide is LiMn 2 in which a part of manganese has been replaced by lithium to make lithium excess.
It can be O 4 .

【0015】前記マンガン酸化物は、マンガンの一部が
少なくともマグネシウムまたはアルミニウムで置換され
たLiMn24とすることができる。
The manganese oxide may be LiMn 2 O 4 in which a part of manganese is replaced by at least magnesium or aluminum.

【0016】前記扁平形状をなす電池容器の広平面部の
形状は、矩形とすることができる。
The shape of the wide flat portion of the flat battery container may be rectangular.

【0017】前記扁平形状をなす非水系二次電池の厚さ
が12mm未満となるように構成することができる。
The flat non-aqueous secondary battery may be configured to have a thickness of less than 12 mm.

【0018】前記電池容器の板厚は、0.2mm以上1
mm以下となるように構成することができる。
The thickness of the battery container is 0.2 mm or more and 1
mm or less.

【0019】以下、本発明の作用を説明する。The operation of the present invention will be described below.

【0020】本発明の非水系二次電池は、正極、負極及
びリチウム塩を含む非水系電解質を備え電池容器にて密
閉されエネルギー容量が30Wh以上かつ体積エネルギ
ー密度が180Wh/l以上の扁平形状を有する非水系
二次電池であり、蓄電システム用の大型の非水系二次電
池としての使用に適している。
The non-aqueous secondary battery of the present invention has a flat shape having a positive electrode, a negative electrode and a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, sealed in a battery container and having an energy capacity of 30 Wh or more and a volume energy density of 180 Wh / l or more. The non-aqueous secondary battery has a suitable non-aqueous secondary battery for a power storage system.

【0021】また、正極は、活物質として少なくともマ
ンガン酸化物を含むように構成されており、比較的廉価
で作製できるとともに安全性が高い。
Further, the positive electrode is configured to contain at least manganese oxide as an active material, and can be manufactured at a relatively low price and has high safety.

【0022】さらに、活物質、導電材、及び結着剤から
なる正極合剤のカールフィッシャー水分測定法の電量法
による残存水分量が400ppm以下となるように構成
されているので、特に初期充電時における電池内での水
の分解によるガスの発生量を少なくでき、初期の充放電
効率の低下を抑止出来るとともに、電池の膨れ、発生ガ
スが電極間に溜まることによる電極の不均一反応を防ぐ
ことができる。この結果、電池のサイクル寿命を向上さ
せることができる。
Furthermore, since the positive electrode mixture comprising the active material, the conductive material, and the binder is configured so that the residual water content by the coulometric method of Karl Fischer's water content measurement method is 400 ppm or less, particularly at the time of initial charging. In addition to reducing the amount of gas generated due to the decomposition of water in the battery at the same time, it is possible to suppress a decrease in the initial charge / discharge efficiency, and to prevent the battery from swelling and the non-uniform reaction of the electrode due to accumulation of generated gas between electrodes. Can be. As a result, the cycle life of the battery can be improved.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態の非
水系二次電池について図面を参照しながら説明する。図
1は、本発明の一実施の形態の扁平な矩形(ノート型)
の蓄電システム用非水系二次電池の平面図及び側面図を
示す図であり、図2は、図1に示す電池の内部に収納さ
れる電極積層体の構成を示す側面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A non-aqueous secondary battery according to one embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a flat rectangle (note type) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view and a side view of the non-aqueous secondary battery for a power storage system of FIG. 1, and FIG. 2 is a side view showing a configuration of an electrode laminate housed inside the battery shown in FIG.

【0024】図1及び図2に示すように、本実施の形態
の非水系二次電池は、上蓋1及び底容器2からなる電池
ケース(電池容器)と、該電池ケースの中に収納されて
いる複数の正極101a、負極101b、101c、及
びセパレータ104からなる電極積層体とを備えてい
る。本実施の形態のような扁平型非水系二次電池の場
合、正極101a、負極101b(又は積層体の両外側
に配置された負極101c)は、例えば、図2に示すよ
うに、セパレータ104を介して交互に配置されて積層
された形態とされているが、本発明は、この形態に特に
限定されず、積層数等は、必要とされる容量等に応じて
種々の変更が可能である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the non-aqueous secondary battery according to the present embodiment has a battery case (battery container) including an upper lid 1 and a bottom container 2, and is housed in the battery case. And an electrode stack including a plurality of positive electrodes 101a, negative electrodes 101b and 101c, and a separator 104. In the case of a flat nonaqueous secondary battery as in this embodiment, the positive electrode 101a and the negative electrode 101b (or the negative electrode 101c disposed on both outer sides of the stacked body) are provided with, for example, a separator 104 as shown in FIG. The present invention is not particularly limited to this form, and the number of layers and the like can be variously changed according to the required capacity and the like. .

【0025】各正極101aの正極集電体105aは、
正極端子3に電気的に接続され、同様に、各負極101
b、101cの負極集電体105bは、負極端子4に電
気的に接続されている。正極端子3及び負極端子4は、
電池ケースすなわち上蓋1と絶縁された状態で取り付け
られている。
The positive electrode current collector 105a of each positive electrode 101a is:
Each of the negative electrodes 101 is electrically connected to the positive electrode terminal 3.
The negative electrode current collectors 105b of b and 101c are electrically connected to the negative electrode terminal 4. The positive terminal 3 and the negative terminal 4 are
It is attached in a state insulated from the battery case, that is, the top cover 1.

【0026】また、上蓋1及び底容器2は、図1中の拡
大図に示したA点で全周を上蓋を溶かし込み、溶接され
ている。上蓋1には、電解液の注液口5が開けられてお
り、電解液注液後、アルミニウム−変成ポリプロピレン
ラミネートフィルムからなる封口フィルム6を用いて封
口される。この場合、封口フィルム6は電池内部の内圧
が上昇したときに解放するための安全弁としての機能を
兼ね備える事ができる。図1及び図2に示す非水系二次
電池の寸法は、例えば縦300mm×横210mm×厚
さ6mmであり、正極101aにLiMn24、負極1
01b、101cに炭素材料を用いるリチウム二次電池
の場合、例えば、蓄電システムに用いることができる。
The upper lid 1 and the bottom container 2 are welded by melting the upper lid at the point A shown in the enlarged view of FIG. The upper lid 1 is provided with a liquid injection port 5 for an electrolytic solution. After the liquid injection, the liquid is sealed with a sealing film 6 made of an aluminum-modified polypropylene laminated film. In this case, the sealing film 6 can also have a function as a safety valve for releasing when the internal pressure inside the battery rises. The dimensions of the nonaqueous secondary battery shown in FIGS. 1 and 2 are, for example, 300 mm long × 210 mm wide × 6 mm thick, and LiMn 2 O 4 and the negative electrode 1
In the case of a lithium secondary battery using a carbon material for 01b and 101c, for example, it can be used for a power storage system.

【0027】正極101aに用いられる正極活物質とし
ては、少なくともマンガン酸化物を含んでいれば特に限
定されない。マンガン酸化物としては、LiMn24
代表されるリチウム複合マンガン酸化物、更にはこれら
複合酸化物にマグネシウム、アルミニウム等の異種金属
元素を一種以上添加した系(例えば、マンガンの一部が
少なくともマグネシウムまたはアルミニウムで置換され
たLiMn24)、さらにはリチウム、酸素等を量論比
よりも過剰にしたLiMn24(例えば、マンガンの一
部がリチウムで置換されてリチウム過剰にされたLiM
24)を用いることができる。このようにマンガンの
一部がマグネシウム、アルミニウム又はリチウムで置換
されたLiMn2O4を用いれば、電池のサイクル寿命
を向上させることが出来る。
The positive electrode active material used for the positive electrode 101a is not particularly limited as long as it contains at least manganese oxide. As the manganese oxide, a lithium composite manganese oxide represented by LiMn 2 O 4 , and a system in which one or more different metal elements such as magnesium and aluminum are added to these composite oxides (for example, at least a part of manganese is at least LiMn 2 O 4 which is substituted by magnesium or aluminum), and further being lithium, LiMn 2 O 4 that the oxygen or the like was excessive relative to the stoichiometric ratio (e.g., lithium-rich part of the manganese is substituted with lithium LiM
n 2 O 4 ) can be used. By using LiMn2O4 in which a part of manganese is substituted by magnesium, aluminum or lithium, the cycle life of the battery can be improved.

【0028】また、電池の高容量化を図るため、リチウ
ム複合コバルト酸化物、リチウム複合ニッケル酸化物、
或いはこれらの混合物、更にはこれら複合酸化物に異種
金属元素を一種以上添加した系等と共に混合して用いる
こともできる。
In order to increase the capacity of the battery, lithium composite cobalt oxide, lithium composite nickel oxide,
Alternatively, a mixture of these materials, or a system in which one or more kinds of different metal elements are added to these composite oxides, can be used in combination.

【0029】また、正極101aの少なくともマンガン
酸化物を使用した活物質、導電材、及び結着剤からなる
正極合剤は、カールフィッシャー水分測定法の電量法に
よる残存水分量が400ppm以下、より好ましくは2
50ppm以下、さらに好ましくは100ppm以下の
ものが使用される。このように残存水分量を調整するた
めには、例えば、マンガン酸化物の合成を湿度の低い環
境下において行うことで水分の含有率を低減させる方法
や、合成後のマンガン酸化物を乾燥して水分を除去する
方法などを採ることができる。この値が、400ppm
を上まわる場合には、特に初期の充電時に電池内で水の
分解によるガスが多量に発生し、初期の充放電効率が低
下するとともに、電池の膨れ、発生ガスが電極間に溜ま
ることによる電極の不均一反応が生じる。この結果、電
池のサイクル寿命が著しく低下する。この観点から前記
残存水分量は、400ppm以下とされており、250
ppm以下とするのがより好ましく、100ppm以下
とするのがさらに好ましい。
Further, the positive electrode mixture of the positive electrode 101a comprising at least an active material using manganese oxide, a conductive material, and a binder has a residual water content of 400 ppm or less, more preferably 400 ppm or less according to the coulometric method of the Karl Fischer moisture measurement method. Is 2
Those having a concentration of 50 ppm or less, more preferably 100 ppm or less, are used. In order to adjust the residual water content in this manner, for example, a method of reducing the moisture content by performing the synthesis of manganese oxide in a low humidity environment, or drying the synthesized manganese oxide A method of removing water or the like can be employed. This value is 400 ppm
In particular, when the initial charge is performed, a large amount of gas is generated due to decomposition of water in the battery at the time of initial charging, the initial charge / discharge efficiency is reduced, the battery swells, and the generated gas collects between the electrodes. Heterogeneous reaction occurs. As a result, the cycle life of the battery is significantly reduced. From this viewpoint, the residual water content is set to 400 ppm or less,
It is more preferably at most ppm, and even more preferably at most 100 ppm.

【0030】また、負極101b、101cに用いられ
る負極活物質としては、リチウム系の負極材料であれば
特に限定されず、リチウムをドープ及び脱ドープ可能な
材料であることが、安全性、サイクル寿命などの信頼性
を向上させるので好ましい。リチウムをドープ及び脱ド
ープ可能な材料としては、公知のリチウムイオン電池の
負極材として使用されている黒鉛系物質、炭素系物質、
錫酸化物系、ケイ素酸化物系等の金属酸化物、或いはポ
リアセン系有機半導体に代表される導電性高分子等が挙
げられる。特に、安全性の観点から、熱分析(DSC:
示差走査熱量測定)における150℃前後での発熱量が
小さいポリアセン系物質又はこれを含んだ材料が望まし
い。
The negative electrode active material used for the negative electrodes 101b and 101c is not particularly limited as long as it is a lithium-based negative electrode material. This is preferable because it improves the reliability such as. As a material capable of doping and undoping lithium, a graphite-based material, a carbon-based material, which is used as a negative electrode material of a known lithium ion battery,
Examples thereof include metal oxides such as tin oxides and silicon oxides, and conductive polymers represented by polyacene-based organic semiconductors. In particular, from the viewpoint of safety, thermal analysis (DSC:
A polyacene-based substance having a small calorific value at about 150 ° C. in differential scanning calorimetry or a material containing the same is desirable.

【0031】セパレータ104の構成は、特に限定され
るものではないが、単層又は複層のセパレータを用いる
ことができ、少なくとも1枚は不織布を用いることが好
ましく、この場合、サイクル特性が向上する。また、セ
パレータ104の材質も、特に限定されるものではない
が、例えばポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオ
レフィン、ポリアミド、クラフト紙、ガラス等が挙げら
れるが、ポリエチレン、ポリプロピレンが、コスト、含
水量などの観点から好ましい。また、セパレータ104
として、ポリエチレン、ポリプロピレンを用いる場合、
セパレータの目付量は、好ましくは5g/m2以上30
g/m2以下であり、より好ましくは5g/m2以上20
g/m2以下であり、さらに好ましくは8g/m2以上2
0g/m2以下である。セパレータの目付量が、30g
/m2を越える場合、セパレータが厚くなりすぎたり、
また気孔率が低下し、電池の内部抵抗が高くなるので好
ましくなく、5g/m2未満の場合、実用的な強度が得
られないので好ましくない。
The structure of the separator 104 is not particularly limited, but a single-layer or multi-layer separator can be used, and at least one of the separators is preferably made of a nonwoven fabric. In this case, the cycle characteristics are improved. . The material of the separator 104 is also not particularly limited, and examples thereof include polyethylene, polyolefin such as polypropylene, polyamide, kraft paper, glass, and the like. Polyethylene and polypropylene are preferred from the viewpoints of cost, water content, and the like. preferable. Also, the separator 104
When using polyethylene or polypropylene,
The basis weight of the separator is preferably 5 g / m 2 or more and 30
g / m 2 or less, more preferably 5 g / m 2 or more and 20
g / m 2 or less, more preferably 8 g / m 2 or more.
0 g / m 2 or less. The basis weight of the separator is 30 g
/ M 2 , the separator becomes too thick,
In addition, the porosity is decreased, and the internal resistance of the battery is increased. If the porosity is less than 5 g / m 2 , it is not preferable because practical strength cannot be obtained.

【0032】本実施の形態の非水系二次電池の電解質と
しては、公知のリチウム塩を含む非水系電解質を使用す
ることができ、正極材料、負極材料、充電電圧等の使用
条件により適宜選択され、より具体的にはLiPF6
LiBF4、LiClO4等のリチウム塩を、プロピレン
カーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボ
ネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネ
ート、ジメトキシエタン、γーブチロラクトン、酢酸メ
チル、蟻酸メチル、或いはこれら2種以上の混合溶媒等
の有機溶媒に溶解したもの等が例示される。また、電解
液の濃度は特に限定されるものではないが、一般的に
0.5mol/lから2mol/lが実用的であり、該
電解液は、ガス発生抑止のために水分が100ppm以
下のものを用いることが好ましい。なお、本明細書にお
いて、非水系電解質とは、非水系電解液、有機電解液を
含む概念を意味するものであり、また、ゲル状又は固体
の電解質も含む概念を意味するものである。
As the electrolyte of the non-aqueous secondary battery of the present embodiment, a known non-aqueous electrolyte containing a lithium salt can be used, and is appropriately selected according to the conditions of use such as a positive electrode material, a negative electrode material, and a charging voltage. , More specifically LiPF 6 ,
LiBF 4 , a lithium salt such as LiClO 4 , propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, dimethoxyethane, γ-butyrolactone, methyl acetate, methyl formate, or a mixed solvent of two or more of these Examples thereof include those dissolved in an organic solvent. The concentration of the electrolytic solution is not particularly limited, but is generally practically 0.5 mol / l to 2 mol / l. The electrolytic solution has a water content of 100 ppm or less for suppressing gas generation. It is preferable to use one. In this specification, the term "non-aqueous electrolyte" means a concept including a non-aqueous electrolyte and an organic electrolyte, and also a concept including a gel or solid electrolyte.

【0033】なお、本発明の非水系二次電池は、電池内
の圧力が、残存水分による正極合剤からのガス発生が生
じた場合にも、大気圧未満となるように構成されている
ことが好ましく、さらに好ましくは650Torr以
下、特に好ましくは550Torr以下である。この圧
力は、使用するセパレータ、電解液の種類、電池缶の素
材、厚さ、電池の形状を加味して決定されるものであ
る。内圧が大気圧以上の場合、電池が設計厚さより大き
くなる、あるいは、電池の厚さのバラツキが大きくな
り、電池の内部抵抗、及び容量がばらつく原因となるた
め好ましくない。
It should be noted that the non-aqueous secondary battery of the present invention is configured so that the pressure in the battery is lower than the atmospheric pressure even when gas is generated from the positive electrode mixture due to residual moisture. Is preferably 650 Torr or less, particularly preferably 550 Torr or less. This pressure is determined in consideration of the separator used, the type of electrolyte, the material and thickness of the battery can, and the shape of the battery. When the internal pressure is equal to or higher than the atmospheric pressure, the battery becomes larger than the designed thickness, or the thickness of the battery varies greatly, which causes variations in the internal resistance and capacity of the battery, which is not preferable.

【0034】上記のように構成された非水系二次電池
は、家庭用蓄電システム(夜間電力貯蔵、コジェネレー
ション、太陽光発電等)、電気自動車等の蓄電システム
等に用いることができ、大容量且つ高エネルギー密度を
有することができる。この場合、エネルギー容量は、好
ましくは30Wh以上、より好ましくは50Wh以上で
あり、且つエネルギー密度は、好ましくは180Wh/
l以上、より好ましくは200Wh/l以上である。エ
ネルギー容量が30Wh未満の場合、或いは、体積エネ
ルギー密度が180Wh/l未満の場合は、蓄電システ
ムに用いるには容量が小さく、充分なシステム容量を得
るために電池の直並列数を増やす必要があること、ま
た、コンパクトな設計が困難となることから蓄電システ
ム用としては好ましくない。
The non-aqueous secondary battery configured as described above can be used in a home power storage system (nighttime power storage, cogeneration, solar power generation, etc.), a power storage system of an electric vehicle, etc., and has a large capacity. And it can have a high energy density. In this case, the energy capacity is preferably 30 Wh or more, more preferably 50 Wh or more, and the energy density is preferably 180 Wh /
1 or more, more preferably 200 Wh / l or more. When the energy capacity is less than 30 Wh or when the volume energy density is less than 180 Wh / l, the capacity is small for use in a power storage system, and it is necessary to increase the number of series-parallel batteries in order to obtain a sufficient system capacity. In addition, it is not preferable for a power storage system because a compact design is difficult.

【0035】ところで、一般に、蓄電システム用の大型
リチウム二次電池(エネルギー容量30Wh以上)にお
いては、高エネルギー密度が得られるものの、その電池
設計が携帯機器用小型電池の延長にあることから、直径
又は厚さが携帯機器用小型電池の3倍以上の円筒型、角
型等の電池形状とされる。この場合には、充放電時の電
池の内部抵抗によるジュール発熱、或いはリチウムイオ
ンの出入りによって活物質のエントロピーが変化するこ
とによる電池の内部発熱により、電池内部に熱が蓄積さ
れやすい。このため、電池内部の温度と電池表面付近の
温度との温度差が大きくなり、これに伴って内部抵抗が
異なる。その結果、充電量、電圧のバラツキを生じ易
い。また、この種の電池は複数個を組電池にして用いる
ため、システム内での電池の設置位置によっても蓄熱さ
れやすさが異なって各電池間のバラツキが生じ、組電池
全体の正確な制御が困難になる。更には、高率充放電時
等に放熱が不十分なため、電池温度が上昇し、電池にと
って好ましくない状態におかれることから、電解液の分
解等よる寿命の低下、更には電池の熱暴走の誘起など信
頼性、特に、安全性に問題が残されていた。
In general, a large lithium secondary battery (energy capacity of 30 Wh or more) for a power storage system can obtain a high energy density, but its battery design is an extension of a small battery for a portable device. Alternatively, the battery has a cylindrical shape, a square shape, or the like having a thickness three times or more that of a small battery for a portable device. In this case, heat easily accumulates inside the battery due to Joule heat generated by the internal resistance of the battery during charge / discharge or internal heat generated by the battery due to a change in entropy of the active material due to the entrance and exit of lithium ions. For this reason, the temperature difference between the temperature inside the battery and the temperature near the battery surface increases, and the internal resistance differs accordingly. As a result, the charge amount and the voltage are likely to vary. Also, since a plurality of batteries of this type are used as assembled batteries, the heat storage easiness varies depending on the installation position of the batteries in the system, causing variations among the batteries, and accurate control of the entire assembled battery. It becomes difficult. In addition, the battery temperature rises due to insufficient heat dissipation during high-rate charging and discharging, and the battery is put in an unfavorable state. Problems such as induction of reliability and, in particular, safety remain.

【0036】本実施の形態の扁平形状の非水系二次電池
は、放熱面積が大きくなり、放熱に有利であるため、上
記のような問題も解決することができる。すなわち、本
実施の形態の非水系二次電池は、扁平形状をしており、
その厚さは、好ましくは12mm未満、より好ましくは
10mm未満、さらに好ましくは8mm未満である。厚
さの下限については電極の充填率、電池サイズ(薄くな
れば同容量を得るためには面積が大きくなる)を考慮し
た場合、2mm以上が実用的である。電池の厚さが12
mm以上になると、電池内部の発熱を充分に外部に放熱
することが難しくなること、或いは電池内部と電池表面
付近とでの温度差が大きくなり、内部抵抗が異なる結
果、電池内での充電量、電圧のバラツキが大きくなる。
なお、具体的な厚さは、電池容量、エネルギー密度に応
じて適宜決定されるが、期待する放熱特性が得られる最
大厚さで設計するのが、好ましい。
The flat non-aqueous secondary battery of the present embodiment has a large heat radiation area and is advantageous for heat radiation, so that the above problems can be solved. That is, the non-aqueous secondary battery of the present embodiment has a flat shape,
Its thickness is preferably less than 12 mm, more preferably less than 10 mm, even more preferably less than 8 mm. The lower limit of the thickness is practically 2 mm or more in consideration of the filling rate of the electrode and the battery size (the smaller the thickness, the larger the area for obtaining the same capacity). Battery thickness is 12
mm or more, it becomes difficult to sufficiently radiate the heat generated inside the battery to the outside, or the temperature difference between the inside of the battery and the vicinity of the battery surface increases, resulting in a difference in internal resistance. , The variation in voltage increases.
Although the specific thickness is appropriately determined according to the battery capacity and the energy density, it is preferable to design the thickness so as to obtain the expected heat radiation characteristics.

【0037】また、本実施の形態の非水系二次電池の形
状としては、例えば、扁平形状の表裏面が角形、円形、
長円形等の種々の形状とすることができ、角形の場合
は、一般に矩形であるが、三角形、六角形等の多角形と
することもできる。さらに、肉厚の薄い円筒等の筒形に
することもできる。筒形の場合は、筒の肉厚がここでい
う厚さとなる。また、製造の容易性の観点から、電池の
扁平形状の表裏面が矩形であり、図1に示すようなノー
ト型の形状が好ましい。
The shape of the non-aqueous secondary battery of the present embodiment is, for example, that the flat front and back surfaces are square, circular,
Various shapes such as an oval shape can be used. In the case of a square shape, the shape is generally a rectangle, but it can also be a polygon such as a triangle or a hexagon. Further, it may be a cylindrical shape such as a thin-walled cylinder. In the case of a cylindrical shape, the thickness of the cylinder is the thickness referred to here. Further, from the viewpoint of ease of production, the flat front and back surfaces of the battery are preferably rectangular, and a notebook-type shape as shown in FIG. 1 is preferable.

【0038】電池ケースとなる上蓋1及び底容器2に用
いられる材質は、電池の用途、形状により適宜選択さ
れ、特に限定されるものではなく、鉄、ステンレス鋼、
アルミニウム等が一般的であり、実用的である。また、
電池ケースの厚さも電池の用途、形状或いは電池ケース
の材質により適宜決定され、特に限定されるものではな
い。好ましくは、その電池表面積の80%以上の部分の
厚さ(電池容器を構成する一番面積が広い部分の厚さ)
が0.2mm以上である。上記厚さが0.2mm未満で
は、電池の製造に必要な強度が得られないことから望ま
しくなく、この観点から、より好ましくは0.3mm以
上である。また、同部分の厚さは、1mm以下であるこ
とが望ましい。この厚さが1mmを超えると、電極面を
押さえ込む力は大きくなるが、電池の内容積が減少し充
分な容量が得られないこと、或いは、重量が重くなるこ
とから望ましくなく、この観点からより好ましくは0.
7mm以下である。
The material used for the top cover 1 and the bottom container 2 serving as a battery case is appropriately selected depending on the use and shape of the battery, and is not particularly limited.
Aluminum and the like are common and practical. Also,
The thickness of the battery case is also appropriately determined depending on the use and shape of the battery or the material of the battery case, and is not particularly limited. Preferably, the thickness of a portion that is 80% or more of the battery surface area (the thickness of the portion having the largest area constituting the battery container)
Is 0.2 mm or more. If the thickness is less than 0.2 mm, the strength required for manufacturing the battery cannot be obtained, which is not desirable. From this viewpoint, the thickness is more preferably 0.3 mm or more. Further, it is desirable that the thickness of the portion is 1 mm or less. When the thickness exceeds 1 mm, the force for pressing down the electrode surface increases, but it is not desirable because the internal volume of the battery is reduced and a sufficient capacity cannot be obtained, or the weight increases, which is not desirable. Preferably 0.
7 mm or less.

【0039】上記のように、非水系二次電池の厚さを1
2mm未満に設計することにより、例えば、該電池が3
0Wh以上の大容量且つ180Wh/lの高エネルギー
密度を有する場合、高率充放電時等においても、電池温
度の上昇が小さく、優れた放熱特性を有することができ
る。従って、内部発熱による電池の蓄熱が低減され、結
果として電池の熱暴走も抑止することが可能となり信頼
性、安全性に優れた非水系二次電池を提供することがで
きる。
As described above, the thickness of the non-aqueous secondary battery is set to 1
By designing it to be less than 2 mm, for example,
When the battery has a large capacity of 0 Wh or more and a high energy density of 180 Wh / l, the battery temperature rise is small even during high-rate charging and discharging, and excellent heat radiation characteristics can be obtained. Therefore, heat storage of the battery due to internal heat generation is reduced, and as a result, thermal runaway of the battery can be suppressed, and a non-aqueous secondary battery excellent in reliability and safety can be provided.

【0040】[0040]

【実施例】以下、本発明の実施例を示し、本発明をさら
に具体的に説明する。 (実施例1) (1)Li107Mn1934100重量部、アセチレ
ンブラック3重量部、ポリビニリデンジフロライド(P
VDF)7重量部をN−メチルピロリドン(NMP)1
00重量部と混合し正極合剤スラリーを得た。該スラリ
ーを集電体となる厚さ20μmのアルミニウム箔の両面
に塗布、乾燥した後、プレスを行い、正極を得た。図3
(a)は正極の説明図である。本実施例において正極1
01aの塗布面積(W1×W2)は、262.5×19
2mm2であり、厚さ20μmの集電体105a(図2
参照)の両面に108μmの厚さで塗布されている。そ
の結果、電極厚さtは236μmとなっている。また、
電極の短辺側には正極合剤が塗布されていない正極集電
部106aが設けられ、φ3mmの穴が開けられてい
る。
The present invention will be described more specifically below with reference to examples of the present invention. Example 1 (1) Li 1 . 07 Mn 1 . 93 O 4 100 parts by weight, acetylene black 3 parts by weight, polyvinylidene difluoride (P
VDF) 7 parts by weight of N-methylpyrrolidone (NMP) 1
And 100 parts by weight to obtain a positive electrode mixture slurry. The slurry was applied to both sides of a 20 μm-thick aluminum foil serving as a current collector, dried, and then pressed to obtain a positive electrode. FIG.
(A) is an explanatory view of a positive electrode. In this embodiment, the positive electrode 1
The application area (W1 × W2) of 01a is 262.5 × 19
2 mm 2 and a 20 μm thick current collector 105 a (FIG. 2).
) Is applied with a thickness of 108 μm. As a result, the electrode thickness t is 236 μm. Also,
A positive electrode current collector 106a to which the positive electrode mixture is not applied is provided on the short side of the electrode, and a hole of φ3 mm is formed.

【0041】作製した電極は、電池組立前に、減圧下、
170℃で約5時間再乾燥した。この電極の正極合剤1
0gをはかり取り、三菱化学社製カールフィシャー電量
法水分計(KF−100型)、及び水分気化装置(VA
−100型)を用い、測定温度200℃で測定したとこ
ろ、残存水分量は280ppmであった。
The fabricated electrode was placed under reduced pressure before assembling the battery.
It was re-dried at 170 ° C. for about 5 hours. Positive electrode mixture 1 for this electrode
0 g is weighed, and a Karl Fischer Coulometric Moisture Analyzer (Model KF-100) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation and a moisture vaporizer (VA)
-100 ppm), the residual water content was 280 ppm.

【0042】(2)黒鉛化メソカーボンマイクロビーズ
(MCMB、大阪ガスケミカル社製、品番6−28)1
00重量部、PVDF10重量部をNMP90重量部と
混合し、負極合剤スラリーを得た。該スラリーを集電体
となる厚さ14μmの銅箔の両面に塗布、乾燥した後、
プレスを行い、負極を得た。図3(b)は負極の説明図
である。本実施例において負極101bの塗布面積(W
1×W2)は、267×195mm2であり、厚さ14
μmの集電体105b(図2参照)の両面に95μmの
厚さで塗布されている。その結果、電極厚さtは204
μmとなっている。また、電極の短辺側には負極合剤が
塗布されていない負極集電部106bが設けられ、φ3
mmの穴が開けられている。更に、同様の手法で片面だ
けに塗布し、それ以外は同様の方法で厚さ109μmの
片面電極を作製した。片面電極は(3)項の電極積層体
において外側に配置される(図2中101c)。
(2) Graphitized mesocarbon microbeads (MCMB, manufactured by Osaka Gas Chemical Company, product number 6-28) 1
00 parts by weight and 10 parts by weight of PVDF were mixed with 90 parts by weight of NMP to obtain a negative electrode mixture slurry. After applying and drying the slurry on both sides of a 14 μm thick copper foil serving as a current collector,
Pressing was performed to obtain a negative electrode. FIG. 3B is an explanatory diagram of the negative electrode. In the present embodiment, the application area (W
1 × W2) is 267 × 195 mm 2 and has a thickness of 14
It is applied to both sides of a μm current collector 105b (see FIG. 2) with a thickness of 95 μm. As a result, the electrode thickness t becomes 204
μm. Further, on the short side of the electrode, a negative electrode current collector 106b to which the negative electrode mixture is not applied is provided.
mm holes are drilled. Further, a single-sided electrode having a thickness of 109 μm was prepared in the same manner except that the coating was performed on one side only. The single-sided electrode is disposed outside in the electrode laminate of item (3) (101c in FIG. 2).

【0043】(3)図2に示すように、上記(1)、
(2)項で得られた正極9枚、負極10枚(片面電極2
枚を含む)をセパレータ104a(ポリプロピレン不織
布:ニッポン高度紙工業社製、MP1050、目付10
g/m2)とセパレータ104b(ポリエチレン製微孔
膜;旭化成工業社製HIPORE6022,目付13.
3g/m2)とを張り合わせたセパレータ104を介し
て交互に積層し、さらに、電池容器との絶縁のために外
側の負極101cの更に外側にセパレータ104bを配
置し、電極積層体を作製した。張り合わせたセパレータ
104は、セパレータ104bが正極側に、セパレータ
104aが負極側になるように配置した。なお、図3
(c)はセパレータ104の平面を示し、本実施例にお
いてセパレータ104の寸法(W1×W2)は、272
×198mm2である。
(3) As shown in FIG.
Nine positive electrodes and ten negative electrodes (single-sided electrode 2) obtained in section (2)
Sheet 104) with separator 104a (polypropylene nonwoven fabric: manufactured by Nippon Advanced Paper Industry Co., Ltd., MP1050, basis weight 10).
g / m 2 ) and separator 104b (polyethylene microporous membrane; HIPORE6022 manufactured by Asahi Kasei Corporation, weight per unit area 13.
3 g / m 2 ) were alternately laminated via a separator 104 bonded thereto, and a separator 104 b was further disposed outside the outer negative electrode 101 c for insulation from a battery container, thereby producing an electrode laminate. The laminated separators 104 were arranged such that the separator 104b was on the positive electrode side and the separator 104a was on the negative electrode side. Note that FIG.
(C) shows the plane of the separator 104. In this embodiment, the dimension (W1 × W2) of the separator 104 is 272.
× 198 mm 2 .

【0044】(4)図1に示すように、底容器2は、厚
さ0.5mmのSUS304製薄板を深さ5mmに絞っ
て作製し、上蓋1も厚さ0.5mmのSUS304製薄
板で作製した。次に、図4に示すように、上蓋1にアル
ミニウム製の正極端子3及び銅製の負極端子4(頭部6
mmφ、M3のねじ部)を取り付けた。正極及び負極端
子3、4は、ポリプロピレン製ガスケットで上蓋1と絶
縁した。
(4) As shown in FIG. 1, the bottom container 2 is made by squeezing a 0.5 mm thick SUS304 thin plate to a depth of 5 mm, and the upper lid 1 is also a 0.5 mm thick SUS304 thin plate. Produced. Next, as shown in FIG. 4, a positive electrode terminal 3 made of aluminum and a negative electrode terminal 4 made of copper
mmφ, M3 thread). The positive and negative terminals 3 and 4 were insulated from the upper lid 1 by a polypropylene gasket.

【0045】(5)上記(3)項で作製した電極積層体
の各正極集電部(アルミニウム箔露出部)106aの穴
に正極端子3を入れ、各負極集電部(銅箔露出部)10
6bの穴に負極端子4を入れ、それぞれ、アルミニウム
製、銅製のボルトで接続した。接続された電極積層体を
絶縁テープで固定し、図1の角部Aを全周に亘りレーザ
ー溶接した。その後、注液口5(6mmφ)から電解液
としてエチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、
及びメチルエチルカーボネートを6:7:7体積比で混
合した溶媒に1mol/lの濃度にLiPF6を溶解し
た溶液を注液した。次に、300Torrの減圧下で1
2mmφに打ち抜いた厚さ0.08mmのアルミニウム
箔−変性ポリプロピレンラミネートフィルムからなる封
口フィルム6を、温度250〜350℃で熱融着するこ
とにより、注液口5を封口した。
(5) The positive electrode terminal 3 is inserted into the hole of each positive electrode current collector (exposed aluminum foil) 106a of the electrode laminate manufactured in the above item (3), and each negative electrode current collector (exposed copper foil) is inserted. 10
The negative electrode terminal 4 was inserted into the hole 6b and connected with aluminum and copper bolts, respectively. The connected electrode laminate was fixed with an insulating tape, and the corner A of FIG. 1 was laser-welded over the entire circumference. Then, ethylene carbonate, dimethyl carbonate,
Then, a solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 mol / l in a solvent in which the mixture was mixed with methyl ethyl carbonate at a volume ratio of 6: 7: 7 was injected. Next, under a reduced pressure of 300 Torr, 1
The injection port 5 was sealed by heat-sealing a sealing film 6 made of an aluminum foil-modified polypropylene laminated film having a thickness of 0.08 mm punched into 2 mmφ at a temperature of 250 to 350 ° C.

【0046】(6)上記のようにして得られた5個の電
池を、5Aの電流で4.2Vまで充電し、その後4.2
Vの定電圧を印加する定電流定電圧充電を8時間行い、
続いて、5Aの定電流で3.2Vまで放電するという条
件下で3回充放電を行った。3回目の放電容量は26.
1〜26.2Ahであった。これら5個の電池の厚さを
図5に示す測定点T1〜T5の5点で測定したところ、
すべての電池で6.14mm〜6.19mmの間であっ
た。また、1KHzの交流を用いて内部抵抗を測定した
ところ5mΩ〜6mΩであった。
(6) The five batteries obtained as described above are charged to 4.2 V with a current of 5 A, and then 4.2 batteries are charged.
Constant current constant voltage charging applying a constant voltage of V for 8 hours,
Subsequently, the battery was charged and discharged three times under the condition that the battery was discharged to 3.2 V at a constant current of 5 A. The third discharge capacity is 26.
It was 1-26.2 Ah. When the thicknesses of these five batteries were measured at five measurement points T1 to T5 shown in FIG.
It was between 6.14 mm and 6.19 mm for all cells. The internal resistance was measured using an alternating current of 1 KHz and found to be 5 mΩ to 6 mΩ.

【0047】(実施例2)本実施例における正極は、実
施例1の(1)項に示した正極において、Li107
1934に代えて活物質にLi110Mn1805
00954を用い、20μmの集電体105aの両面
に115μmの厚さで正極合剤スラリーを塗布し、電極
厚さtが250μmとなっていること以外は、実施例1
と同様にして作製した。実施例1と同様の条件で測定し
たところ、この電極の正極合剤10gの残存水分量は2
60ppmであった。
(Example 2) The positive electrode in this example is the same as the positive electrode described in item (1) of Example 1 except that Li 1 . 07 M
n 1 . In place of 93 O 4 , Li 1 . 10 Mn 1 . 805 A
l 0 . With 095 O 4, a mixture slurry was applied to both sides of 20μm of the current collector 105a with a thickness of 115 .mu.m, except that the electrode thickness t is in the 250 [mu] m, Example 1
It was produced in the same manner as described above. When measured under the same conditions as in Example 1, the residual water content of 10 g of the positive electrode mixture of this electrode was 2
It was 60 ppm.

【0048】また、負極は、14μmの集電体105b
の両面に85μmの厚さで負極合剤スラリーを塗布し電
極厚さtが184μmとなっており、同様にして集電体
105bの片面だけに塗布して厚さ99μmの片面電極
としたこと以外は、実施例1の(2)項に示すのと同様
にして作製した。
The negative electrode is a 14 μm current collector 105b.
The negative electrode mixture slurry was applied to both sides of the substrate at a thickness of 85 μm, and the electrode thickness t was 184 μm. Similarly, only one side of the current collector 105b was applied to form a single-sided electrode having a thickness of 99 μm. Was prepared in the same manner as described in the section (2) of Example 1.

【0049】このようにして得られた5個の電池を、実
施例1と同様の条件下で3回充放電を行った。3回目の
放電容量は24.0〜24.1Ahであった。これらの
電池の厚さを実施例1と同様に測定したところ、すべて
の電池で6.15mm〜6.20mmの間であった。ま
た、1KHzの交流を用いて内部抵抗を測定したところ
5mΩ〜6mΩであった。
The five batteries thus obtained were charged and discharged three times under the same conditions as in Example 1. The third discharge capacity was 24.0 to 24.1 Ah. When the thickness of these batteries was measured in the same manner as in Example 1, it was found to be between 6.15 mm and 6.20 mm for all batteries. The internal resistance was measured using an alternating current of 1 KHz and found to be 5 mΩ to 6 mΩ.

【0050】(比較例1)実施例1の(1)の項におい
て、電池組立前の電極の再乾燥温度を150℃とした以
外は実施例1と同様にして電池を組立てた。この電極の
正極合剤10gの残存水分量を実施例1と同様の条件で
測定したところ530ppmであった。
Comparative Example 1 A battery was assembled in the same manner as in Example 1 except that the electrode re-drying temperature before the battery assembly was changed to 150 ° C. in the section (1) of the example 1. The residual water content of 10 g of the positive electrode mixture of this electrode was measured under the same conditions as in Example 1 and was 530 ppm.

【0051】このようにして得られた5個の電池を、実
施例1と同様の条件下で3回充放電を行った。3回目の
放電容量は16.1〜20.5Ahと大きくばらつい
た。そのうち1個の電池の厚さは、T1=7.1mm,
T2=6.9mm,T3=6.7mm,T4=6.7m
m,T5=6.7mmと各測定点で大きくばらつき、設
計厚さ6.00mmに比べ10%以上厚くなっていた。
更に、他4個の電池厚さも6.6〜7.3mmとばらつ
いた。内部抵抗も9mΩ〜15mΩと大きくばらつい
た。
The five batteries thus obtained were charged and discharged three times under the same conditions as in Example 1. The third discharge capacity varied greatly from 16.1 to 20.5 Ah. One of them has a thickness of T1 = 7.1 mm,
T2 = 6.9 mm, T3 = 6.7 mm, T4 = 6.7 m
m, T5 = 6.7 mm, which varied greatly at each measurement point, and was 10% or more thicker than the design thickness of 6.00 mm.
Furthermore, the thickness of the other four batteries also varied from 6.6 to 7.3 mm. The internal resistance also varied greatly from 9 mΩ to 15 mΩ.

【0052】(比較例2)実施例2の(1)の項におい
て、電池組立前の電極の再乾燥温度を150℃とした以
外は実施例2と同様にして電池を組立てた。この電極の
正極合剤10gの残存水分量を実施例1と同様の条件で
測定したところ510ppmであった。
Comparative Example 2 A battery was assembled in the same manner as in Example 2 except that the electrode re-drying temperature before the battery assembly was changed to 150 ° C. in the item (1) of the embodiment 2. The amount of residual water in 10 g of the positive electrode mixture of this electrode was measured under the same conditions as in Example 1 and found to be 510 ppm.

【0053】このようにして得られた5個の電池を、実
施例1と同様の条件下で3回充放電を行った。3回目の
放電容量は15.0〜19.1Ahと大きくばらつい
た。そのうち1個の電池の厚さは、T1=7.0mm,
T2=6.9mm,T3=6.6mm,T4=6.7m
m,T5=6.6mmと各測定点で大きくばらつき、設
計厚さ6.00mmに比べ10%以上厚くなっていた。
更に、他4個の電池厚さも6.5〜7.1mmとばらつ
いた。内部抵抗も8mΩ〜13mΩと大きくばらつい
た。
The five batteries thus obtained were charged and discharged three times under the same conditions as in Example 1. The third discharge capacity varied greatly from 15.0 to 19.1 Ah. One of the batteries has a thickness of T1 = 7.0 mm,
T2 = 6.9 mm, T3 = 6.6 mm, T4 = 6.7 m
m, T5 = 6.6 mm, which varied greatly at each measurement point, and was 10% or more thicker than the design thickness of 6.00 mm.
Furthermore, the thickness of the other four batteries also varied from 6.5 to 7.1 mm. The internal resistance also varied greatly from 8 mΩ to 13 mΩ.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上から明らかな通り、本発明によれ
ば、扁平型電池、特に、大容量且つ高体積エネルギー密
度を有する扁平型電池において、正極に少なくともマン
ガン酸化物を活物質として使用し、活物質、導電材、及
び結着剤からなる正極合剤のカールフィッシャー水分測
法の電量法による残存水分量を400ppm以下にする
ことにより、厚さ精度が高く、内部抵抗、容量のバラツ
キが少ない、非水系二次電池を提供することができる。
As is apparent from the above, according to the present invention, in a flat battery, particularly a flat battery having a large capacity and a high volume energy density, at least manganese oxide is used as an active material for a positive electrode, Active material, conductive material, and the residual water content by the coulometric method of Karl Fischer moisture measurement of the positive electrode mixture composed of the binder is 400 ppm or less, the thickness accuracy is high, the internal resistance, the variation in capacity is small And a non-aqueous secondary battery can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態の蓄電システム用非水系
二次電池の平面図及び側面図を示す図である。
FIG. 1 is a plan view and a side view of a non-aqueous secondary battery for a power storage system according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す電池の内部に収納される電極積層体
の構成を示す側面図である。
FIG. 2 is a side view showing a configuration of an electrode laminate housed inside the battery shown in FIG.

【図3】本発明の非水系二次電池の実施例に用いた正極
(図3(a))、負極(図3(b))、及びセパレータ
(図3(c))の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view of a positive electrode (FIG. 3A), a negative electrode (FIG. 3B), and a separator (FIG. 3C) used in an example of the non-aqueous secondary battery of the present invention. .

【図4】本発明の非水系二次電池の実施例に用いた上蓋
の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view of an upper lid used in an example of the non-aqueous secondary battery of the present invention.

【図5】本発明の非水系二次電池の実施例における電池
の厚さ測定点の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a thickness measurement point of the battery in the embodiment of the non-aqueous secondary battery of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 上蓋 2 底容器 3 正極端子 4 負極端子 5 注液口 6 封口フィルム 101a 正極(両面) 101b 負極(両面) 101c 負極(片面) 104、104a、104b セパレータ 105a 正極集電体 105b 負極集電体 106a 正極集電部 106b 負極集電部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Top cover 2 Bottom container 3 Positive electrode terminal 4 Negative terminal 5 Injection port 6 Sealing film 101a Positive electrode (both sides) 101b Negative electrode (both sides) 101c Negative electrode (one side) 104, 104a, 104b Separator 105a Positive electrode collector 105b Negative electrode collector 106a Positive current collector 106b Negative current collector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 史朗 大阪府大阪市中央区平野町4丁目1−2 株式会社関西新技術研究所内 (72)発明者 矢田 静邦 大阪府大阪市中央区平野町4丁目1−2 株式会社関西新技術研究所内 (72)発明者 菊田 治夫 大阪府大阪市中央区平野町四丁目1番2号 大阪瓦斯株式会社内 Fターム(参考) 5H029 AJ12 AJ14 AK03 AL06 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ04 BJ15 DJ12 HJ01 HJ02 HJ04 5H050 AA15 AA19 BA17 CA09 CB07 DA02 DA09 EA02 EA09 EA23 FA06 FA12 HA01 HA02 HA04 HA19  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Shiro Kato 4-1-2 Hirano-cho, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Kansai New Technology Research Institute Co., Ltd. (72) Inventor Shizukuni Yada, Hirano-cho, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka 4-1-2 1-2 Kansai New Technology Research Institute Co., Ltd. (72) Haruo Kikuta Inventor 4-1-2, Hirano-cho, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka F-term in Osaka Gas Co., Ltd. 5H029 AJ12 AJ14 AK03 AL06 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ04 BJ15 DJ12 HJ01 HJ02 HJ04 5H050 AA15 AA19 BA17 CA09 CB07 DA02 DA09 EA02 EA09 EA23 FA06 FA12 HA01 HA02 HA04 HA19

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正極、負極及びリチウム塩を含む非水系
電解質を備え電池容器にて密閉されエネルギー容量が3
0Wh以上かつ体積エネルギー密度が180Wh/l以
上の扁平形状を有する非水系二次電池であって、 前記正極は、活物質として少なくともマンガン酸化物を
含んでおり、該活物質、導電材、及び結着剤からなる正
極合剤のカールフィッシャー水分測定法の電量法による
残存水分量が400ppm以下であることを特徴とする
非水系二次電池。
1. A battery comprising a positive electrode, a negative electrode and a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, which is sealed in a battery container and has an energy capacity of 3
A non-aqueous secondary battery having a flat shape of 0 Wh or more and a volume energy density of 180 Wh / l or more, wherein the positive electrode contains at least manganese oxide as an active material, and the active material, the conductive material, A non-aqueous secondary battery characterized in that the residual water content of the positive electrode mixture comprising the adhesive is 400 ppm or less as measured by the coulometric method of the Karl Fischer moisture measurement method.
【請求項2】 前記マンガン酸化物は、マンガンの一部
がリチウムで置換されてリチウム過剰にされたLiMn
24であることを特徴とする請求項1に記載の非水系二
次電池。
2. The manganese oxide according to claim 1, wherein the manganese oxide is LiMn in which a part of manganese is replaced with lithium to make lithium excess.
2. The non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein the secondary battery is 2 O 4 .
【請求項3】 前記マンガン酸化物は、マンガンの一部
が少なくともマグネシウムまたはアルミニウムで置換さ
れたLiMn24であることを特徴とする請求項1に記
載の非水系二次電池。
3. The non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein the manganese oxide is LiMn 2 O 4 in which at least a part of manganese is substituted with magnesium or aluminum.
【請求項4】 前記扁平形状をなす電池容器の広平面部
の形状は、矩形であることを特徴とする請求項1から3
のいずれかに記載の非水系二次電池。
4. The flat battery container according to claim 1, wherein a shape of the wide flat portion of the flat battery container is rectangular.
The non-aqueous secondary battery according to any one of the above.
【請求項5】 前記扁平形状をなす非水系二次電池の厚
さが12mm未満であることを特徴とする請求項1から
4のいずれかに記載の非水系二次電池。
5. The non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein the flat non-aqueous secondary battery has a thickness of less than 12 mm.
【請求項6】 前記電池容器の板厚は、0.2mm以上
1mm以下であることを特徴とする請求項1から5のい
ずれかに記載の非水系二次電池。
6. The non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein the thickness of the battery container is 0.2 mm or more and 1 mm or less.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101511022B1 (en) 2012-04-16 2015-04-10 주식회사 엘지화학 Moisture-Limited Electrode Active Material, Moisture-Limited Electrode and Lithium Secondary Battery Comprising The Same

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