JP2002110250A - 非水系電解液二次電池 - Google Patents
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Abstract
復特性を改善した非水系電解液二次電池を提供する。 【解決手段】 リチウムを吸蔵・放出可能な正極、リチ
ウムを吸蔵・放出可能な負極、セパレータおよび非水系
電解液を備え、前記正極は、活物質としてカルコゲン化
合物を含み、前記負極は、集電体に担持される負極材料
として2種以上の炭素質材と結着剤を含み、前記非水系
電解液は、γ−ブチロラクトンを主成分とする非水溶媒
を含み、かつ前記正極の充電容量をPc(mAh/
g)、目付け量をPp(g/m2)とし、前記負極の充電
容量をNc(mAh/g)、目付け量をNp(g/m2)
とし、正極と負極の容量比(Cratio)をCratio=(P
c×Pp)/(Nc×Np)と表わした時、前記容量比は
0.724〜0.914であることを特徴とする。
Description
電池に関し、特に正極と負極の容量バランスを改良した
非水系電解液二次電池に係わる。
の各種電子機器、コードレスの携帯型電子機器の小型、
軽量化に伴ない、それら機器電源の高エネルギー密度の
要求が高まり、負極活物質に金属リチウムを使用したリ
チウム二次電池に代表される非水系電解液二次電池が提
案されている。しかしながら、負極活物質として金属リ
チウムを用いたリチウム二次電池は、放電時にリチウム
イオンとして電解液中に溶解したリチウムが電解液中の
非水溶媒と反応して一部不活性になる。このため、充放
電を繰り返すと負極の表面の凸部にリチウムが電析して
デンドライト状(樹枝状)に析出し、このデンドライト
状リチウムがセパレータを貫通して正極と接することに
より内部短絡を生じる問題があった。
260号公報には負極にカーボンを用いた軽量の二次電
池が開示されている。その後、負極活物質としてコーク
ス、グラファイト、樹脂焼成体、熱分解気相炭素等、種
々の炭素材料を用いる、いわゆるリチウムイオン二次電
池が提案され、実用化されている。
極にLiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4等のカル
コゲン化合物を用い、負極に前記炭素材料を用いたもの
が知られており、前記炭素材料の素材によって種々の特
徴を有する。例えば、特開平5−89879号公報のよ
うに繊維径の断面方向にラメラ構造を持つ炭素繊維を負
極活物質として含むリチウムイオン二次電池は優れた充
放電特性を有する。また、黒鉛度の高いグラファイトを
負極活物質として含むリチウムイオン二次電池は高い充
電エネルギーを有する。
ウムを負極として用いた二次電池に比べて安全性が高
く、各種の携帯端末の電源として広く利用されている。
また、電解液の電位窓が広く取れるので、素電池(単セ
ル)で高電圧になり高容量であるため、小型・軽量な携
帯機器用電源として需要が急伸している。特に、携帯端
末用の二次電池の需要が多くなるにつれて、更なる高容
量化と、多岐にわたる使用環境やトラブルを想定した特
性の維持の要求が多くなる。例えば、夏場に携帯電話機
を自動車内に放置する等、過酷な環境におかれた場合で
も正常に作動する、充放電特性を有することが要求され
ている。
や正極活物質自体の安定性を確保するため、実質的に満
充電時の電圧が4.2Vまでが限界であった。4.2V
を充電電圧の上限とする電池では、Co系酸化物よりも
Ni系酸化物を用いるもののほうが充放電容量が大き
く、更なる高容量化の試みとして従来のCo系正極から
Ni系正極への移行が検討されている。
と高く、利用率約50%のCo系正極活物質よりも5割
以上容量が高いが、サイクル性や安全性等の安定性に問
題があった。また、Co系正極活物質は湿気に対して安
定であったが、Ni系正極活物質は湿気に対して極めて
不安定であり、工業的に作りにくく、なかなか実用化が
進んでいない。
を使用したリチウムイオン二次電池では、充電電圧の上
限を4.2Vに設定している関係で、高容量化には限界
がある。また、通常の環境を想定して設計がなされ、特
殊仕様として寒冷地環境を採用することが行われてい
た。しかしながら、従来のリチウム二次電池では前述し
たような過酷な環境での使用に対応することが困難であ
った。
電解液の組み合わせと正極および負極の容量比の適正化
により高容量化達成し、安全性と高温充放電サイクル寿
命の向上と高温保存回復特性を改善した非水系電解液二
次電池を提供しようとするものである。
の本発明に係る非水系電解液二次電池は、リチウムを吸
蔵・放出可能な正極、リチウムを吸蔵・放出可能な負
極、セパレータおよび非水系電解液を備え、前記正極
は、活物質としてコバルト酸リチウムに代表されるカル
コゲン化合物を含み、前記負極は、集電体に担持される
負極材料として2種以上の炭素質材と結着剤を含み、前
記非水系電解液は、γ−ブチロラクトンを主成分とする
非水溶媒を含み、かつ、 前記正極の充電容量をP
c(mAh/g)、目付け量をPp(g/m2)とし、前
記負極の充電容量をNc(mAh/g)、目付け量をNp
(g/m2)とし、正極と負極の容量比(Cratio)をC
ratio=(Pc×Pp)/(Nc×Np)と表わした時、前
記容量比は0.724〜0.914であることを特徴と
するものである。
液二次電池を詳細に説明する。
吸蔵・放出可能な正極、リチウムを吸蔵・放出可能な負
極、セパレータおよび非水系電解液を備える。
非水系電解液を説明する。
る。
シュ材等を挙げることができる。特に、集電体として厚
みの規制はないが、20μm以下の箔が好ましい。
着剤を含有する。
球状、球塊状または擬球状の黒鉛とを含有することが好
ましい。
る活物質炭素材料として機能する。この繊維状炭素材と
しては、例えばメソフェーズピッチ系カーボン繊維、P
AN系炭素繊維、またはフェノール樹脂、ポリイミドか
らなる繊維状をなす炭素材、繊維状の気相成長炭素体等
を挙げることができる。特に、メソフェーズピッチ系カ
ーボン繊維が好ましい。
μm、平均繊維長10〜50μm、真密度2.22g/
cc以上であることが好ましい。このような繊維状炭素
材は、充放電サイクル特性の向上に寄与する。特に、前
記平均繊維長10μm未満にすると繊維形態を示す比率
が少なくなって粉末状になり、充放電効率が低下する恐
れがある。一方、前記平均繊維長が50μmを超えると
この繊維状炭素材(a)を含む負極材料を備えた負極の
物性、例えば集電体と負極材料との密着性が低下する恐
れがある。
線回折法での(101)回折ピークP101と(100)
回折ピークP100の強度比(P101/P100)が1.2〜
1.9であることがより好ましい。前記繊維状炭素材
は、面間隔(d002)が0.3354〜0.3370n
m(より好ましくは0.3354〜0.3359nm)
で、a軸方向の結晶子の大きさ(La)が60nm以
上、c軸方向の結晶子の大きさ(Lc)が40nm以上
であることがさらに望ましい。このような特性を有する
繊維状炭素材は、真密度が2.22〜2.26g/cc
を有する。
鉛結晶の面間隔(d002)を拡大する、つまり黒鉛化度
を高めることを許容する。
黒鉛は、前記繊維状炭素材間の結着性を高めて、前記負
極材料の密度の向上に寄与する。この黒鉛は、単独もし
くは2種以上の混合物の形態で用いることができる。こ
の黒鉛はは、3〜30μmの平均粒径を有することが好
ましい。この黒鉛の平均粒径を3μm未満にすると、比
表面積、吸油量が大きくなって負極材料を集電体に塗布
する際の固形分比率が低下すると共に、負極の不可逆容
量が大きくなる虞がある。一方、前記黒鉛の平均粒径が
30μmを超えると、集電体に対する負極材料の密着性
が低下する等の物性劣化とプレス成形に際して必要とす
る圧下線圧が増大する虞がある。
は、前者が20〜85重量%、後者が15〜80重量%
にすることが好ましい。前者の配合割合が85重量%を
超えると、繊維状炭素材が多くなり、高い固形分率で負
極スラリーの調製が可能になって製造面で有利になるも
のの、集電体に対する負極材料の密着性が低下して負極
の材料の密度を高くすることが困難になる。一方、後者
が80重量%を超えると、黒鉛の量が多くなり、電極密
度を高める上で有利であるものの、負極に対する非水電
解液の浸透性が低下して充放電サイクル特性が低くなる
虞がある。
度が1.50〜1.75g/ccの炭素材、例えば球状
のメソフェーズ低温焼成炭素材、メソフェーズ低温焼成
炭素繊維を含有することを許容する。
溶媒に溶解性を持つ高分子材料、CMC、SBRに代表
される水に分散し易い高分子材料等を用いることができ
るが、これらの高分子材料は一例に過ぎず特に制約を受
けない。ただし、今後の環境の点も考慮すると水に分散
し易い高分子材料が好ましい。
6.0重量%配合されることが好ましい。この結着剤の
配合量を1.0重量%未満にすると、容量向上等の電極
性能の点で好ましいものの、集電体に対する負極材料の
密着性が低下して負極の加工時(特に裁断時)において
欠けや剥離を生じ、また例えば正負極間にセパレータを
介在した帯状物を捲回して電極群を作製する際にその電
極群に微細な欠損物が混入して正負極の短絡等を招く虞
がある。一方、前記結着剤の配合量が6.0重量%を超
えると、負極中に占める結着剤量が増大して容量の低下
を招く。
る。
箔、アルミニウムメッシュ材等を挙げることができる。
集電体の厚さは、例えば20μm以下にすることが好ま
しい。
ルコゲン化合物と結着剤とを含有する。このカルコゲン
化合物としては、例えば二酸化マンガン、二硫化モリブ
デン、LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4等を挙
げることができる。これらのカルコゲン化合物は、2種
以上の混合物で用いることができるが、特にLiCoO
2を主として使用することが好ましく、さらに、コバル
トの一部を錫(Sn)で置換したものがより好ましい。
系樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレン系樹脂、アクリ
ル系樹脂のような熱可塑性エラストマー系樹脂、または
フッ素ゴムのようなゴム系樹脂を用いることができる。
具体的には、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化
ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリエチレン、ポリア
クリロニトリル、ニトリルゴム、ポリブタジエン、ブチ
ルゴム、ポリスチレン、スチレン−ブタジエンゴム、水
添スチレン−ブタジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセル
ロース、シアノエチルセルロース、カルボキシメチルセ
ルロース等が挙げられる。これらの結着剤の中でエラス
トマー、ゴム架橋体または極性基を導入した変成体は、
前記集電体と前記正極材料との密着性の向上および過充
電時における抵抗増大効果の向上の観点から好適であ
る。
チレンブラック、粉末状膨張黒鉛などのグラファイト
類、炭素繊維粉砕物、黒鉛化炭素繊維粉砕物、等をさら
に含有することを許容する。
を有するポリエチレン多孔質フィルム、ポリプロピレン
多孔質フィルム等を用いることができる。
る非水溶媒に過塩素酸リチウム(LiClO4)、六フ
ッ化リン酸リチウム(LiPF6)、ホウフッ化リチウ
ム(LiBF4)、六フッ化砒素リチウム(LiAs
F6)を溶解した組成のもの等を用いることができる。
前記γ−ブチロラクトン以外の非水溶媒としては、例え
ばエチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、メチ
ルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート等を挙げ
ることができる。特に、前記非水溶媒中にはγ−ブチロ
ラクトンが50重量%以上(より好ましくは55〜70
重量%)含有することが望ましい。
チロラクトン単独で使用するよりもγ−ブチロラクトン
を含む2〜3種類を混合して使用することが好ましく、
この非水溶媒に溶解する電解質の濃度は0.5〜1.5
モル/Lの範囲にすることが好ましい。
て、前記正極の充電容量をPc(mAh/g)、目付け
量をPp(g/m2)とし、前記負極の充電容量をN
c(mAh/g)、目付け量をNp(g/m2)とし、正
極と負極の容量比(Cratio)をCratio=(Pc×Pp)
/(Nc×Np)と表わした時、前記容量比は0.724
〜0.914である。この容量比を0.724未満にす
る、つまり二次電池に占める負極の容量を大きくし過ぎ
ると、充放電時において正極から引出されるリチウムイ
オン量が多くなって正極の劣化を招く虞がある。一方、
前記容量比が0.914を超える、つまり二次電池に占
める正極の容量を大きいとセル電位を引き上げることが
できない。より好ましい前記容量比は、0.73〜0.
90である。
4〜0.914である条件の下で、前記正極として充電
容量が140mAh/g以上、目付け量が250g/m
2以下(好ましくは160〜245g/m2)のものを、
前記負極として充電容量が340〜410mAh/g、
目付け量が95g/m2以下(好ましくは60〜92g
/m2)のものを用いることが望ましい。
は、次に説明する図1に示す円筒型、図2に示す角型、
図3,図4に示す薄型の構造のものが挙げられる。
例えば負極端子を兼ね、底部内面に下部絶縁板2が配置
されている。発電要素である電極体3は、前記外装缶1
内に収納されている。前記電極体3は、負極4とセパレ
ータ5と正極6とを前記セパレータ5が最外周に位置す
るように渦巻き状に捲回することにより作製したもので
ある。前記負極4の下端面には、負極リードタブ7がせ
つぞくされ、かつこのリードタブ7の他端は前記外装缶
1の底部内面に接続されている。中心付近に正極リード
タブ取出穴を有する上部絶縁板8は、前記外装缶1内の
前記電極体3上に配置されている。
を兼ね、前記外装缶1の上端開口部に絶縁ガスケット1
0を介してかしめ固定されている。この封口部材9は、
中央付近にガス抜き穴11が開口された皿形封口板12
と、この封口板12に前記ガス抜き穴11を覆うように
固定された例えばアルミニウムからなる弁膜ラブチャ1
3と、前記封口板12の周縁に配置されたリング状のP
TC(Positive temperature Coefficient)14と、複
数のガス抜き孔15が開口された帽子形の正極端子16
とから構成されている。前記封口板12の下面には、正
極リードタブ17が接続され、かつこのリードタブ17
の他端は前記上部絶縁板8のリード取出穴を通して前記
電極3の正極6に接続されている。
ムから作られる外装缶21は、例えば正極端子を兼ね、
底部内面に絶縁フィルム22が配置されている。発電要
素である電極体23は、前記外装缶21内に収納されて
いる。なお、外装缶がステンレスまたは鉄からなる場合
には負極端子を兼ねる。前記電極体23は、負極24と
セパレータ25と正極26とを前記正極26が最外周に
位置するように渦巻状に捲回した後、扁平状にプレス成
形することにより作製したものである。中心付近にリー
ド取出穴を有する例えば合成樹脂からなるスペーサ27
は、前記外装缶21内の前記電極体23上に配置されて
いる。
口部に例えばレーザ溶接により気密に接合されている。
前記蓋体28の中心付近には、負極端子の取出穴29が
開口されている。負極端子30は、前記蓋体28の穴2
9にガラス製または樹脂製の絶縁材31を介してハーメ
ティックシールされている。前記負極端子30の下端面
には、リード32が接続され、かつこのリード32の他
端は前記電極体23の負極24に接続されている。
面全体に被覆されている。スリット34を有する下部側
絶縁紙35は、前記外装缶21の底面に配置されてい
る。二つ折りされたPTC素子(Positive Temperatur
e Coefficient)36は、一方の面が前記外装缶21の
底面と前記下部側絶縁紙35の間に介装され、かつ他方
の面が前記スリット34を通して前記絶縁紙35の外側
に延出されている。外装チューブ37は、前記外装缶2
1の側面から上下面の絶縁紙33、35の周辺まで延出
するように配置され、前記上部側絶縁紙33および下部
側絶縁紙35を前記外装缶21に固定している。このよ
うな外装チューブ37の配置により、外部に延出された
前記PTC素子36の他方の面が前記下部側絶縁紙35
の底面に向けて折り曲げられる。
および結着剤を含む正極材料である正極活物質層42が
集電体43の両面に担持された正極44とセパレータ4
5と活物質および結着剤を含む負極材料である負極活物
質層46が集電体47の両面に担持された負極48とセ
パレータ45とを渦巻状に捲回し、さらに成形した扁平
で矩形状をなす。前記正極44,負極48に接続された
外部リード端子49,50は、それぞれ前記発電要素4
1の同一側面から外部に延出されている。
えば2つ折りのカップ型外装フィルム51のカップ52
内にその折曲げ部が前記発電要素41の前記外部リード
端子49,50が延出された側面と反対側の側面側に位
置するように包み込まれている。この外装フィルム51
は、図4に示すように内面側に位置するシーラントフィ
ルム53、アルミニウムまたはアルミニウム合金の箔5
4および剛性を有する有機樹脂フィルム55をこの順序
で積層した構造を有する。前記外装フィルム51におけ
る前記折り曲げ部を除く前記発電要素1の2つの長側面
および1つの短側面に対応する3つの側部は、前記シー
ラントフィルム53同士を熱シールして水平方向に延出
したシール部56a,56b,56cが形成され、これ
らのシール部56a,56b,56cにより前記発電要素
41を封口している。前記発電要素41の正極44、負
極48に接続された外部端子49,50は、前記折り曲
げ部と反対側のシール部56bを通して外部に延出され
ている。前記発電要素41内部および前記シール部56
a,56b,56cで封口された前記外装フィルム51内
には、非水系電解液が含浸・収容されている。
いて外装フィルムはカップ型に限らず、ピロー型、パウ
チ型にしてもよい。
ウムを吸蔵・放出可能な正極、リチウムを吸蔵・放出可
能な負極、セパレータおよび非水系電解液を備え、前記
正極が活物質としてカルコゲン化合物を含み、前記負極
が集電体に担持される負極材料として2種以上の炭素質
材と結着剤を含み、前記非水系電解液がγ−ブチロラク
トンを主成分とする非水溶媒を含み、かつ前記正極の充
電容量をPc(mAh/g)、目付け量をPp(g/
m2)とし、前記負極の充電容量をNc(mAh/g)、
目付け量をNp(g/m2)とし、正極と負極の容量比
(Cratio)をCrat io=(Pc×Pp)/(Nc×Np)と
表わした時、前記容量比が0.724〜0.914であ
る構成にすることによって、セル容量アップを可能と
し、高温充放電サイクル寿命の向上と高温保存回復特性
の改善がなされた非水電解液二次電池を得ることができ
る。
化により正極のLiの放出(デインターカレーション)
を高い領域まで利用することが可能になる。通常、正極
活物質(カルコゲン化合物)から引き抜くリチウムイオ
ンの量は約50%程度である。このため、二次電池の容
量を高めるには負極の容量を上げることによって対応せ
ざるを得ない。しかしながら、負極の容量のみを上げる
と正極の劣化を招くことから、正極の活物質量を多くす
る必要がある。したがって、二次電池の容量アップはサ
イズ(電池容積)を一定にした場合、実装率が低下する
制約を受けるため、容量アップ効果が実効的に小さくな
る。
チロラクトンを非水溶媒として含む特定の非水系電解液
との組み合わせにおいて、前記正極と負極の容量比[C
rati o=(Pc×Pp)/(Nc×Np)]を0.724〜
0.914と大幅な負極リッチにしても正極活物質を安
定化できることを究明した。その結果、負極の容量アッ
プ分を正極の利用率の向上に寄与させることによって、
容量アップ(高容量化)を図ることができ、さらに高温
のサイクル特性維持率および高温貯蔵回復率の優れた非
水系電解液二次電池を見出した。
状炭素材(好ましくは平均繊維径8〜18μm、平均繊
維長10〜50μm、真密度2.22g/cc以上の繊
維状炭素)と燐片状、球状または球塊状の黒鉛(好まし
くは平均粒径3〜30μmの黒鉛)との2種の炭素質材
を用いることによって、より高容量で、より高温のサイ
クル特性維持率および高温貯蔵回復率の優れた非水系電
解液二次電池を得ることができる。
4〜0.914である条件の下で、前記正極を充電容量
140mAh/g以上、目付け量250g/m2以下
(好ましくは160〜250g/m2)とし、前記負極
を充電容量340〜410mAh/g、目付け量95g
/m2以下(好ましくは60〜95g/m2)とすること
によって、より一層高容量で、より一層高温のサイクル
特性維持率および高温貯蔵回復率の優れた非水系電解液
二次電池を得ることができる。
する。
チを紡糸、不融化し、アルゴン雰囲気下、680℃で炭
化し、適度に粉砕した後、窒素雰囲気下で3000℃に
て黒鉛化することにより繊維状炭素材を得た。
子(Lc)の大きさ60nm、平均繊維径8.5μm、
平均繊維長18.5μm、真密度2.26g/cc、面
間隔(d002)0.3358nm、Cu−KαによるX
線回折法での(101)回折ピークP101と(100)
回折ピークP100の強度比(P101/P100)が1.45
であった。
して所定の黒鉛を得た。この黒鉛は、平均粒径8.5μ
m、比表面積6.7m2/g、面間隔(d002)が0.3
358nmであった。
リデン樹脂(PVdF)のN−メチルピロリドン溶液4
1.7重量部に活物質としてのLiCoO2(Sn置換
量2%)粉末100重量部、導電フィラーとしてのグラ
ファイト粉末(ロンザ社製商品名;KS4)5重量部を
混合し、混練した。つづいて、この混合物にN−メチル
ピロリドン15重量部をさらに添加し、ビーズミルを用
いて前記固形物を分散させて正極塗工スラリーを調製し
た。
μmのAl箔(集電体)の両面にそれぞれ目付量が18
5g/m2になるように塗工し、乾燥した後、プレス、
スリット加工を施すことにより厚さ127μm、幅4
9.5mmの帯状正極を作製した。
ルロースの0.73重量%濃度の粘調水溶液192重量
部に前記繊維状炭素材50重量部および前記球塊状黒鉛
50重量部を添加した後、せん断分散した。つづいて、
この混合物にSBRラテックス3.4重量部を添加し、
均一の混合攪拌して負極塗工スラリーを調製した。
コータにより厚さ12μmの銅箔(集電体)の両面にそ
れぞれ目付量が76g/m2になるように塗工し、乾燥
した。その後、プレス、スリット加工を施して厚さ11
3μm、幅51.0mmの帯状負極を作製した。
リードタブをそれぞれ接合し、自動捲回機を用いてポリ
エチレン製多孔膜を2枚介してスパイラル状に巻き上
げ、さらにプレスすることにより扁平状の発電要素を作
製した。このときの電極層数は10層である。得られた
発電要素に直流電源から100Vの電圧を5秒間印加
し、10μV以上流れるものを不良と判定して除外し
た。
ルムと厚さ40μmのアルミニウムシートと厚さ30μ
mの直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)フィルム
とをこの順序でウレタン系接着剤を介して積層・接着し
た厚さ120μmの外装材用フィルム素材を二つ折りに
し、一方の面にカップ部(深さ3.6mm、幅35m
m、高さ62mm)を絞り加工し、このカップ部に良品
として判定された発電要素を挿入し、他方の面を前記カ
ップ部を有する面の周辺に注液口を除いて熱シールし、
非水系電解液を注入した後、前記注液口を熱シールして
封口することによって、前述した図3,図4に示すラミ
ネート型リチウムイオン二次電池を組立てた。なお、前
記非水系電解液はエチレンカーボネートとγ−ブチロラ
クトンを2:3の重量比で混合した混合非水溶媒にホウ
フッ化リチウム(LiBF4)を1.5モル/Lの濃度
で溶解した組成を有する。
に説明する方法で作製したものを用いた以外、実施例1
と同様な構造の薄型リチウムイオン二次電池を組立て
た。なお、扁平状の発電要素を作製する際の電極層数は
10層とした。また、正負極、セパレータを有する発電
要素の作製後は、実施例1と同様な良・不良の判定を行
ない、良品として判定された発電要素のみを使用した。
スラリーを厚さ15μmのAl箔(集電体)の両面にそ
れぞれ目付量が190g/m2になるように塗工し、乾
燥した後、プレス、スリット加工を施すことにより厚さ
130μm、幅49.5mmの帯状正極を作製した。
スラリーをナイフエッジコータにより厚さ12μmの銅
箔(集電体)の両面にそれぞれ目付量が86g/m2に
なるように塗工し、乾燥した。その後、プレス、スリッ
ト加工を施して厚さ110μm、幅51.0mmの帯状
負極を作製した。
に説明する方法で作製したものを用いた以外、実施例1
と同様な構造の薄型リチウムイオン二次電池を組立て
た。なお、扁平状の発電要素を作製する際の電極層数は
10層とした。また、正負極、セパレータを有する発電
要素の作製後は、実施例1と同様な良・不良の判定を行
ない、良品として判定された発電要素のみを使用した。
スラリーを厚さ15μmのAl箔(集電体)の両面にそ
れぞれ目付量が195g/m2になるように塗工し、乾
燥した後、プレス、スリット加工を施すことにより厚さ
133μm、幅49.5mmの帯状正極を作製した。
スラリーをナイフエッジコータにより厚さ12μmの銅
箔(集電体)の両面にそれぞれ目付量が78g/m2に
なるように塗工し、乾燥した。その後、プレス、スリッ
ト加工を施して厚さ139μm、幅51.0mmの帯状
負極を作製した。
に説明する方法で作製したものを用いた以外、実施例1
と同様な構造の薄型リチウムイオン二次電池を組立て
た。なお、扁平状の発電要素を作製する際の電極層数は
9層とした。また、正負極、セパレータを有する発電要
素の作製後は、実施例1と同様な良・不良の判定を行な
い、良品として判定された発電要素のみを使用した。
スラリーを厚さ15μmのAl箔(集電体)の両面にそ
れぞれ目付量が200g/m2になるように塗工し、乾
燥した後、プレス、スリット加工を施すことにより厚さ
136μm、幅49.5mmの帯状正極を作製した。
スラリーをナイフエッジコータにより厚さ12μmの銅
箔(集電体)の両面にそれぞれ目付量が96g/m2に
なるように塗工し、乾燥した。その後、プレス、スリッ
ト加工を施して厚さ136μm、幅51.0mmの帯状
負極を作製した。
に説明する方法で作製したものを用いた以外、実施例1
と同様な構造の薄型リチウムイオン二次電池を組立て
た。なお、扁平状の発電要素を作製する際の電極層数は
10層とした。また、正負極、セパレータを有する発電
要素の作製後は、実施例1と同様な良・不良の判定を行
ない、良品として判定された発電要素のみを使用した。
リフッ化ビニリデン樹脂(PVdF)のN−メチルピロ
リドン溶液41.7重量部に活物質としてのLiCoO
2粉末100重量部、導電フィラーとしてのグラファイ
ト粉末(ロンザ社製商品名;KS4)5重量部を混合
し、混練した。つづいて、この混合物にN−メチルピロ
リドン15重量部をさらに添加し、ビーズミルを用いて
前記固形物を分散させて正極塗工スラリーを調製した。
μmのAl箔(集電体)の両面にそれぞれ目付量が18
0g/m2になるように塗工し、乾燥した後、プレス、
スリット加工を施すことにより厚さ127μm、幅4
9.5mmの帯状正極を作製した。
ルロースの0.73重量%濃度の粘調水溶液192重量
部に前記繊維状炭素材50重量部および前記球塊状黒鉛
50重量部を添加した後、せん断分散した。つづいて、
この混合物にSBRラテックス3.4重量部を添加し、
均一の混合攪拌して負極塗工スラリーを調製した。
コータにより厚さ12μmの銅箔(集電体)の両面にそ
れぞれ目付量が76g/m2になるように塗工し、乾燥
した。その後、プレス、スリット加工を施して厚さ11
3μm、幅51.0mmの帯状負極を作製した。
に説明する方法で作製したものを用いた以外、実施例1
と同様な構造の薄型リチウムイオン二次電池を組立て
た。なお、扁平状の発電要素を作製する際の電極層数は
9層とした。また、正負極、セパレータを有する発電要
素の作製後は、実施例1と同様な良・不良の判定を行な
い、良品として判定された発電要素のみを使用した。
スラリーを厚さ15μmのAl箔(集電体)の両面にそ
れぞれ目付量が190g/m2になるように塗工し、乾
燥した後、プレス、スリット加工を施すことにより厚さ
133μm、幅49.5mmの帯状正極を作製した。
スラリーをナイフエッジコータにより厚さ12μmの銅
箔(集電体)の両面にそれぞれ目付量が80g/m2に
なるように塗工し、乾燥した。その後、プレス、スリッ
ト加工を施して厚さ139μm、幅51.0mmの帯状
負極を作製した。
に説明する方法で作製したものを用いた以外、実施例1
と同様な構造の薄型リチウムイオン二次電池を組立て
た。なお、扁平状の発電要素を作製する際の電極層数は
10層とした。また、正負極、セパレータを有する発電
要素の作製後は、実施例1と同様な良・不良の判定を行
ない、良品として判定された発電要素のみを使用した。
スラリーを厚さ15μmのAl箔(集電体)の両面にそ
れぞれ目付量が166g/m2になるように塗工し、乾
燥した後、プレス、スリット加工を施すことにより厚さ
117μm、幅49.5mmの帯状正極を作製した。
スラリーをナイフエッジコータにより厚さ12μmの銅
箔(集電体)の両面にそれぞれ目付量が83g/m2に
なるように塗工し、乾燥した。その後、プレス、スリッ
ト加工を施して厚さ123μm、幅51.0mmの帯状
負極を作製した。
に説明する方法で作製したものを用いた以外、実施例1
と同様な構造の薄型リチウムイオン二次電池を組立て
た。なお、扁平状の発電要素を作製する際の電極層数は
10層とした。また、正負極、セパレータを有する発電
要素の作製後は、実施例1と同様な良・不良の判定を行
ない、良品として判定された発電要素のみを使用した。
スラリーを厚さ15μmのAl箔(集電体)の両面にそ
れぞれ目付量が166g/m2になるように塗工し、乾
燥した後、プレス、スリット加工を施すことにより厚さ
117μm、幅49.5mmの帯状正極を作製した。
スラリーをナイフエッジコータにより厚さ12μmの銅
箔(集電体)の両面にそれぞれ目付量が86g/m2に
なるように塗工し、乾燥した。その後、プレス、スリッ
ト加工を施して厚さ123μm、幅51.0mmの帯状
負極を作製した。
に説明する方法で作製したものを用いた以外、実施例1
と同様な構造の薄型リチウムイオン二次電池を組立て
た。なお、扁平状の発電要素を作製する際の電極層数は
9層とした。また、正負極、セパレータを有する発電要
素の作製後は、実施例1と同様な良・不良の判定を行な
い、良品として判定された発電要素のみを使用した。
スラリーを厚さ15μmのAl箔(集電体)の両面にそ
れぞれ目付量が210g/m2になるように塗工し、乾
燥した後、プレス、スリット加工を施すことにより厚さ
142μm、幅49.5mmの帯状正極を作製した。
スラリーをナイフエッジコータにより厚さ12μmの銅
箔(集電体)の両面にそれぞれ目付量が78g/m2に
なるように塗工し、乾燥した。その後、プレス、スリッ
ト加工を施して厚さ130μm、幅51.0mmの帯状
負極を作製した。
に説明する方法で作製したものを用いた以外、実施例1
と同様な構造の薄型リチウムイオン二次電池を組立て
た。なお、扁平状の発電要素を作製する際の電極層数は
9層とした。また、正負極、セパレータを有する発電要
素の作製後は、実施例1と同様な良・不良の判定を行な
い、良品として判定された発電要素のみを使用した。
スラリーを厚さ15μmのAl箔(集電体)の両面にそ
れぞれ目付量が215g/m2になるように塗工し、乾
燥した後、プレス、スリット加工を施すことにより厚さ
145μm、幅49.5mmの帯状正極を作製した。
スラリーをナイフエッジコータにより厚さ12μmの銅
箔(集電体)の両面にそれぞれ目付量が82g/m2に
なるように塗工し、乾燥した。その後、プレス、スリッ
ト加工を施して厚さ127μm、幅51.0mmの帯状
負極を作製した。
に説明する方法で作製したものを用いた以外、実施例1
と同様な構造の薄型リチウムイオン二次電池を組立て
た。なお、扁平状の発電要素を作製する際の電極層数は
10層とした。また、正負極、セパレータを有する発電
要素の作製後は、実施例1と同様な良・不良の判定を行
ない、良品として判定された発電要素のみを使用した。
スラリーを厚さ15μmのAl箔(集電体)の両面にそ
れぞれ目付量が185g/m2になるように塗工し、乾
燥した後、プレス、スリット加工を施すことにより厚さ
127μm、幅49.5mmの帯状正極を作製した。
ルロースの0.71重量%濃度の粘調水溶液171重量
部に前記繊維状炭素材100重量部を添加した後、せん
断分散した。つづいて、この混合物にSBRラテックス
3.4重量部を添加し、均一の混合攪拌して負極塗工ス
ラリーを調製した。
ッジコータにより厚さ12μmの銅箔(集電体)の両面
にそれぞれ目付量が76g/m2になるように塗工し、
乾燥した。その後、プレス、スリット加工を施して厚さ
113μm、幅51.0mmの帯状負極を作製した。
に説明する方法で作製したものを用いた以外、実施例1
と同様な構造の薄型リチウムイオン二次電池を組立て
た。なお、扁平状の発電要素を作製する際の電極層数は
10層とした。また、正負極、セパレータを有する発電
要素の作製後は、実施例1と同様な良・不良の判定を行
ない、良品として判定された発電要素のみを使用した。
スラリーを厚さ15μmのAl箔(集電体)の両面にそ
れぞれ目付量が184g/m2になるように塗工し、乾
燥した後、プレス、スリット加工を施すことにより厚さ
126μm、幅49.5mmの帯状正極を作製した。
ルロースの0.83重量%濃度の粘調水溶液207重量
部に前記黒鉛100重量部を添加した後、せん断分散し
た。つづいて、この混合物にSBRラテックス3.4重
量部を添加し、均一の混合攪拌して負極塗工スラリーを
調製した。
ッジコータにより厚さ12μmの銅箔(集電体)の両面
にそれぞれ目付量が73g/m2になるように塗工し、
乾燥した。その後、プレス、スリット加工を施して厚さ
114μm、幅51.0mmの帯状負極を作製した。
の二次電池の正負極の基準容量を次のような方法により
測定した。その結果を下記表1に示す。
囲気中のグローブボックス内で2×2cmの大きさに切
り出したサンプルを全重量から集電体の重量を引いて活
物質量(正極材料および負極材料の量)を計算する。前
記正極および負極それぞれのサンプル別に対極リチウム
金属の間にガラスフィルタを介在させ、参照極に金属リ
チウムを使用し、これらを三極端子付のガラス容器内に
組み込む。このガラス容器にエチレンカーボネートとγ
−ブチロラクトンが重量比で2:3の割合で混合された
非水溶媒にLiBF4を1.5モル/L溶解した組成を
有する電解液を注液した後、脱泡するために真空排気し
ガラスセルを組立てる。ここまでの作業は、ドライアル
ゴン雰囲気中のグローブボックス内で行なう。
5℃の雰囲気中の恒温槽に入れる。前記充放電器では、
前記サンプルと対極の間に電流を流した時に電圧電流を
モニタし、前記対極と前記サンプルの間の電圧をモニタ
する。正負極の各サンプルにおける充放電は、次のよう
な条件に設定して充電量(mAh/g)および放電量
(mAh/g)を測定した。
mAhを1Cとし、サンプル活物質重量に応じて1C電
流を決める。
C×3.0Vカットオフの放電の条件で充放電を行な
い、正極の充電量(mAh/g)および放電量(mAh
/g)を測定した。その結果を下記表1に示す。
mAhを1Cとし、サンプル活物質重量に応じて1C電
流を決める。
C×3.0Vカットオフの放電の条件で充放電を行な
い、負極の充電量(mAh/g)および放電量(mAh
/g)を測定した。
池について、室温にて350mAで8時間の初充電を行
ない、エージングを12時間施した後、一度放電し、再
度4.2Vまで満充電し、0.2C相当で3Vまで放電
した時の容量(初期容量)を測定した。
を20℃の環境下で0.5C相当の充電、0.5C
(3.0Vのカットオフ)の放電を1サイクルとし、5
00回繰り返した時の初期放電容量に対する放電容量維
持率(サイクル特性)を測定した。
池を65℃の環境下で0.5C相当の充電、0.5C
(3.0Vのカットオフ)の放電を1サイクルとし、2
50回および500回繰り返した時の初期放電容量に対
する放電容量維持率(サイクル特性)を測定した。
池を90℃の恒温槽に24時間静置した後、再度、充電
して放電した時の放電容量を測定し、この放電容量から
静置前の放電容量に対する回復率を求めた。
る。
2には実施例1〜6および比較例1〜6の二次電池仕様
[(層数および正極と負極の容量比(Cratio)]、二
次電池に組み込まれる正極の電位、O.2C相当の二次
電池の容量を併記する。
容量比(Cratio)が0.724〜0.914である実
施例1〜6の二次電池は、セル容量も高く、高温保存後
の回復率、高温での充放電サイクルル特性が優れている
ことがわかる。
較例1〜6の二次電池は実施例1〜6の二次電池に比べ
て高温保存後の回復率、高温での充放電サイクルル特性
が低くなることがわかる。特に、繊維状炭素材のみを炭
素質材として含む負極を備えた比較例5の二次電池は、
高温貯蔵後の回復率が高いが、高温でのサイクル維持率
が低い。また、黒鉛のみを炭素質材として含む負極を備
えた比較例6の二次電池は、高温保存後の回復率、高温
での充放電サイクルル特性がさらに低下することがわか
る。
の薄型リチウムイオン二次電池について説明したが、本
発明は前述した図1の円筒型リチウムイオン二次電池、
図2に示す角型リチウムイオン二次電池に適用しても同
様な優れた高温保存後の回復率、高温充放電サイクル特
性を有する。
定の非水溶媒を有する非水系電解液の組み合わせと正極
および負極の容量比の適正化により、正極の利用効率を
アップすることが可能となり高容量が達成し易くなり、
かつ高温充放電サイクル寿命の向上と高温保存回復特性
を改善できる。例えば夏場に携帯電話機を自動車内に放
置する等、過酷な環境に置かれた場合でも正常に作動す
る高信頼性、高性能の非水系電解液二次電池を提供する
ことができる。
る円筒型非水系電解液二次電池(円筒型リチウムイオン
二次電池)を示す部分断面図。
ある角型非水系電解液二次電池(角型リチウムイオン二
次電池)を示す部分切欠斜視図。
の形態ある薄型非水系電解液二次電池(薄型リチウムイ
オン二次電池)を示す斜視図。
Claims (10)
- 【請求項1】 リチウムを吸蔵・放出可能な正極、リチ
ウムを吸蔵・放出可能な負極、セパレータおよび非水系
電解液を備え、前記正極は、活物質としてカルコゲン化
合物を含み、前記負極は、集電体に担持される負極材料
として2種以上の炭素質材と結着剤を含み、前記非水系
電解液は、γ−ブチロラクトンを主成分とする非水溶媒
を含み、かつ前記正極の充電容量をPc(mAh/
g)、目付け量をPp(g/m2)とし、前記負極の充電
容量をNc(mAh/g)、目付け量をNp(g/m2)
とし、正極と負極の容量比(Cratio)をCratio=(P
c×Pp)/(Nc×Np)と表わした時、前記容量比は
0.724〜0.914であることを特徴とする非水系
電解液二次電池。 - 【請求項2】 前記正極は、活物質として、コバルト酸
リチウム化合物を含み、20μm未満のアルミ箔集電体
と活物質層とから構成され、前記集電体あたりの電極層
重量が250g/m2未満であり、かつ正極電位(対リ
チウム酸化還元電位)が4.27〜4.29Vであるこ
とを特徴とする請求項1記載の非水電解液系二次電池。 - 【請求項3】 前記正極活物質が、Snを0.1〜3重
量%含有し、かつ満充電時のセル電圧が4.25V未満
であることを特徴とする請求項1または2記載の非水電
解液系二次電池。 - 【請求項4】 前記炭素質材は、繊維状炭素材と燐片
状、球状、球塊状、または擬球状の黒鉛とを含有するこ
とを特徴とする請求項1ないし3いずれか記載の非水系
電解液二次電池。 - 【請求項5】 前記正極活物質の99%以上が10μm
以下の粒子であり、かつ1μm以下の粒子が1%未満で
あることを特徴とする請求項1ないし4いずれか記載の
非水電解液系二次電池。 - 【請求項6】 前記繊維状炭素材は、平均繊維径8〜1
8μm、平均繊維長10〜50μm、真密度2.22g
/cc以上であり、前記黒鉛は平均粒径3〜30μmで
あることを特徴とする請求項4記載の非水系電解液二次
電池。 - 【請求項7】 前記鱗片状、球塊状または擬球状の黒鉛
は、平均粒径2〜50μm、比表面積2〜20m2/
g、真密度2.23〜2.28g/cc、面間隔(d
002)0.3354〜0.3358nmであることを特
徴とする請求項4記載の非水系電解液二次電池。 - 【請求項8】 前記繊維状炭素材と前記黒鉛との配合割
合は、前者が20〜85重量%、後者が15〜80重量
%であることを特徴とする請求項4記載の非水系電解液
二次電池。 - 【請求項9】 前記γ−ブチロラクトンは、非水溶媒中
に50重量%以上含まれることを特徴とする請求項1記
載の非水系電解液二次電池。 - 【請求項10】 前記正極は、充電容量が140mAh
/g以上、目付け量が250g/m2以下であり、前記
負極は充電容量が340〜410mAh/g、目付け量
が95g/m2以下であることを特徴とする請求項1な
いし9項いずれか記載の非水系電解液二次電池。
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---|---|
JP (1) | JP2002110250A (ja) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1542307A2 (en) * | 2003-09-29 | 2005-06-15 | Shin-Kobe Electric Machinery Co. Ltd | Battery pack and electric vehicle |
JP2007039264A (ja) * | 2005-08-01 | 2007-02-15 | Univ Of Miyazaki | レゾルシノール系ポリマーを前駆体としたワイヤー状炭素粒子とその製造方法及び用途 |
JP2007073334A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Sanyo Electric Co Ltd | リチウム二次電池 |
US7811706B2 (en) | 2004-11-08 | 2010-10-12 | Sony Corporation | Battery |
WO2011074083A1 (ja) | 2009-12-16 | 2011-06-23 | トヨタ自動車株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
JP2011154783A (ja) * | 2010-01-26 | 2011-08-11 | Equos Research Co Ltd | 電気化学デバイス用電解液の製造方法 |
JP2012252839A (ja) * | 2011-06-01 | 2012-12-20 | Toyota Motor Corp | 非水電解質二次電池の製造方法 |
WO2013018179A1 (ja) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | トヨタ自動車株式会社 | リチウムイオン二次電池およびその製造方法 |
JP2015011930A (ja) * | 2013-07-01 | 2015-01-19 | トヨタ自動車株式会社 | 非水電解質二次電池 |
WO2019151638A1 (ko) * | 2018-01-31 | 2019-08-08 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지 제조방법, 이차전지용 파우치 제조방법 및 이차전지용 파우치 |
CN115101803A (zh) * | 2022-07-14 | 2022-09-23 | 江苏正力新能电池技术有限公司 | 一种二次电池 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04337247A (ja) * | 1991-05-14 | 1992-11-25 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 非水系二次電池 |
JPH0562712A (ja) * | 1991-08-30 | 1993-03-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解液二次電池 |
JPH06111818A (ja) * | 1992-09-29 | 1994-04-22 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 非水電解液二次電池用炭素負極 |
JPH09266011A (ja) * | 1996-03-28 | 1997-10-07 | Toray Ind Inc | 非水溶媒系二次電池 |
JPH11214027A (ja) * | 1998-01-22 | 1999-08-06 | Samsung Display Devices Co Ltd | 陽極と陰極の容量比を補償した二次電池 |
JP2000195518A (ja) * | 1998-12-28 | 2000-07-14 | Toshiba Corp | 非水電解液二次電池 |
JP2000228224A (ja) * | 1999-02-09 | 2000-08-15 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 非水電解液二次電池 |
JP2000260472A (ja) * | 1999-03-11 | 2000-09-22 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 非水電解質二次電池 |
-
2000
- 2000-09-27 JP JP2000294915A patent/JP2002110250A/ja active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04337247A (ja) * | 1991-05-14 | 1992-11-25 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 非水系二次電池 |
JPH0562712A (ja) * | 1991-08-30 | 1993-03-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解液二次電池 |
JPH06111818A (ja) * | 1992-09-29 | 1994-04-22 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 非水電解液二次電池用炭素負極 |
JPH09266011A (ja) * | 1996-03-28 | 1997-10-07 | Toray Ind Inc | 非水溶媒系二次電池 |
JPH11214027A (ja) * | 1998-01-22 | 1999-08-06 | Samsung Display Devices Co Ltd | 陽極と陰極の容量比を補償した二次電池 |
JP2000195518A (ja) * | 1998-12-28 | 2000-07-14 | Toshiba Corp | 非水電解液二次電池 |
JP2000228224A (ja) * | 1999-02-09 | 2000-08-15 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 非水電解液二次電池 |
JP2000260472A (ja) * | 1999-03-11 | 2000-09-22 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 非水電解質二次電池 |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1542307A3 (en) * | 2003-09-29 | 2010-02-03 | Shin-Kobe Electric Machinery Co. Ltd | Battery pack and electric vehicle |
EP1542307A2 (en) * | 2003-09-29 | 2005-06-15 | Shin-Kobe Electric Machinery Co. Ltd | Battery pack and electric vehicle |
US7811706B2 (en) | 2004-11-08 | 2010-10-12 | Sony Corporation | Battery |
JP2007039264A (ja) * | 2005-08-01 | 2007-02-15 | Univ Of Miyazaki | レゾルシノール系ポリマーを前駆体としたワイヤー状炭素粒子とその製造方法及び用途 |
JP2007073334A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Sanyo Electric Co Ltd | リチウム二次電池 |
US8936875B2 (en) | 2009-12-16 | 2015-01-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Negative electrode containing graphite for lithium ion secondary battery |
WO2011074083A1 (ja) | 2009-12-16 | 2011-06-23 | トヨタ自動車株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
JP2011154783A (ja) * | 2010-01-26 | 2011-08-11 | Equos Research Co Ltd | 電気化学デバイス用電解液の製造方法 |
JP2012252839A (ja) * | 2011-06-01 | 2012-12-20 | Toyota Motor Corp | 非水電解質二次電池の製造方法 |
WO2013018179A1 (ja) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | トヨタ自動車株式会社 | リチウムイオン二次電池およびその製造方法 |
CN103733397A (zh) * | 2011-07-29 | 2014-04-16 | 丰田自动车株式会社 | 锂离子二次电池及其制造方法 |
JPWO2013018179A1 (ja) * | 2011-07-29 | 2015-03-02 | トヨタ自動車株式会社 | リチウムイオン二次電池およびその製造方法 |
JP2015011930A (ja) * | 2013-07-01 | 2015-01-19 | トヨタ自動車株式会社 | 非水電解質二次電池 |
CN105359308A (zh) * | 2013-07-01 | 2016-02-24 | 丰田自动车株式会社 | 非水电解质二次电池 |
WO2019151638A1 (ko) * | 2018-01-31 | 2019-08-08 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지 제조방법, 이차전지용 파우치 제조방법 및 이차전지용 파우치 |
US11613053B2 (en) | 2018-01-31 | 2023-03-28 | Lg Energy Solution, Ltd. | Method for manufacturing secondary battery, method for manufacturing pouch for secondary battery, and pouch for secondary battery |
CN115101803A (zh) * | 2022-07-14 | 2022-09-23 | 江苏正力新能电池技术有限公司 | 一种二次电池 |
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