JP2003303622A - Battery and its manufacturing method - Google Patents
Battery and its manufacturing methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、一対の電極および
それらの間に介在された電解質を巻回してなる電池およ
びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery in which a pair of electrodes and an electrolyte interposed between the electrodes are wound, and a method for manufacturing the battery.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、カメラ一体型VTR(videotape
recorder),携帯電話あるいはラップトップコンピュー
タなどのポータブル電子機器が多く登場し、その小型化
および軽量化が図られている。それに伴い、これら電子
機器のポータブル電源として、電池、特に二次電池につ
いて、エネルギー密度を向上させるための研究開発が活
発に進められている。中でも、リチウムイオン二次電池
は、従来の非水系電解液二次電池である鉛電池あるいは
ニッケルカドミウム電池と比較して大きなエネルギー密
度が得られるため、非常に期待されている。2. Description of the Related Art Recently, a camera-integrated VTR (videotape)
Many portable electronic devices such as recorders), mobile phones, and laptop computers have appeared, and their size and weight have been reduced. Along with this, research and development for improving the energy density of batteries, especially secondary batteries, have been actively promoted as portable power supplies for these electronic devices. Among them, the lithium ion secondary battery is highly expected because it can obtain a larger energy density than a lead battery or a nickel cadmium battery, which are conventional non-aqueous electrolyte secondary batteries.
【0003】最近、このリチウムイオン二次電池におい
て、固体状またはゲル状の電解質を用いたいわゆる固体
電解質電池が提案されている。この固体電解質電池は、
液漏れの心配がなく電解液を用いた二次電池のような外
装缶による封止構造が不要であるので、例えば、正極お
よび負極の巻回電極体を防湿性ラミネートフィルムで封
入することにより作製することができる。従って、固体
電解質電池は、電解液を用いた二次電池に比べて軽量化
および薄型化することができ、電池のエネルギー密度を
より向上させることができるという利点を有している。Recently, in this lithium ion secondary battery, a so-called solid electrolyte battery using a solid or gel electrolyte has been proposed. This solid electrolyte battery is
Since there is no need to worry about liquid leakage and there is no need for a sealing structure such as a secondary battery that uses an electrolytic solution, a wound electrode body for the positive and negative electrodes is sealed with a moisture-proof laminated film. can do. Therefore, the solid electrolyte battery has advantages that it can be made lighter and thinner than a secondary battery using an electrolytic solution, and the energy density of the battery can be further improved.
【0004】この固体電解質電池では、正極および負極
などは通常のリチウムイオン電池と同様であるが、電解
質として、例えばポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオ
ロプロピレンとの共重合体などの高分子材料に、LiP
F6 などのリチウム塩を溶解させたものを用いている。
このような電解質は、炭酸エチレンや炭酸プロピレンな
どの溶媒を添加しない全固体状の電解質として用いられ
ることもあるが、溶媒を添加して可塑化したゲル状の電
解質として用いられる場合もある。特に、ゲル状の電解
質は、室温で比較的高いイオン伝導性を得ることがで
き、将来の二次電池として有望視されている。In this solid electrolyte battery, the positive electrode and the negative electrode are similar to those of a normal lithium ion battery, but as an electrolyte, for example, a polymer material such as a copolymer of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene is used, and LiP is used.
A solution in which a lithium salt such as F 6 is dissolved is used.
Such an electrolyte may be used as an all-solid-state electrolyte in which a solvent such as ethylene carbonate or propylene carbonate is not added, but may also be used as a gelled electrolyte that is plasticized by adding a solvent. In particular, the gel electrolyte can obtain a relatively high ionic conductivity at room temperature, and is regarded as a promising secondary battery in the future.
【0005】このような固体電解質電池では、電解質を
セパレータとして機能させる場合もある。しかし、電解
質が柔らかく、また温度を上げると軟化してしまうの
で、温度上昇時に電極間距離が極端に短くなってしま
い、サイクルを重ねることによって、あるいは高温中で
保存すると容量劣化などが起こる場合があった。In such a solid electrolyte battery, the electrolyte may function as a separator in some cases. However, since the electrolyte is soft and softens when the temperature is raised, the distance between the electrodes becomes extremely short when the temperature rises, and capacity deterioration may occur due to repeated cycles or storage at high temperatures. there were.
【0006】そこで、従来より、電解質に充填剤(フィ
ラー)を添加することにより機械的強度を向上して軟化
を防止し、高温保存特性やサイクル特性を高める試みが
なされてきた。充填剤としては、例えば種々の絶縁性粒
子が用いられ、例えば、ケイ素(Si),アルミニウム
(Al)あるいはチタン(Ti)等の酸化物、ゼオライ
ト等のセラミック、ポリオレフィン,ナイロンあるいは
ポリカーボネート等の高分子、スチレンブタジエンゴム
等のゴムを主材料とし、これを繊維状,球状,岩石状な
どの形状に成型した粉末を用いた例が報告されている
(例えば特開2000−164254公報,特開平7−
237258号公報,特開平10−116513号公
報,特開2001−167795公報,米国特許第5,
658,685号公報,米国特許第5,460,904
号公報,米国特許第5,720,780号公報など)。Therefore, conventionally, attempts have been made to improve the mechanical strength by preventing the softening by adding a filler to the electrolyte to improve the high temperature storage characteristics and the cycle characteristics. As the filler, for example, various insulating particles are used, and examples thereof include oxides of silicon (Si), aluminum (Al) or titanium (Ti), ceramics such as zeolite, polymers such as polyolefin, nylon or polycarbonate. , Styrene-butadiene rubber and the like as a main material, and an example of using a powder obtained by molding this into a fibrous, spherical, rock-shaped or the like has been reported (for example, JP-A 2000-164254, JP-A 7-
237258, JP-A-10-116513, JP-A-2001-167795, and US Pat.
658,685, U.S. Pat. No. 5,460,904.
Gazette, US Pat. No. 5,720,780, etc.).
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな絶縁性粒子を添加した電解質を用いた電池では、初
期不良率が高いという大きな問題があった。この原因は
ショートによる場合が多い。一般に、リチウムイオン電
池では、リチウムが析出する電位に近いところに負極電
位がある。このため、電流が集中するようなエッジ部な
どが存在するとその部分でリチウムの析出現象が起こ
り、樹枝状に析出したリチウムによってショートが起こ
る。これを防ぐ対策として、負極の方が正極よりも数m
m程度、面方向で大きくなるように作られているが、こ
のような対策をもってしても、不良率を抑えることがで
きない。However, the battery using the electrolyte to which the insulating particles are added has a big problem that the initial failure rate is high. This is often due to a short circuit. Generally, in a lithium ion battery, the negative electrode potential is near the potential at which lithium is deposited. For this reason, if there is an edge portion or the like where the current is concentrated, a lithium precipitation phenomenon occurs at that portion, and a short-circuit occurs due to the dendritic lithium deposition. As a measure to prevent this, the negative electrode is several meters longer than the positive electrode.
Although it is made to be large in the plane direction by about m, the defect rate cannot be suppressed even with such measures.
【0008】ショートしなければ、充填剤の添加により
容量劣化を防止する効果は発揮されるものの、今度は初
期容量や負荷特性が得られない。特に、近年の高性能・
多機能化された携帯用電子機器用の電池としては、負荷
特性が得られないことは重大な問題となっていた。Unless short-circuited, the effect of preventing the capacity deterioration due to the addition of the filler is exhibited, but this time the initial capacity and load characteristics cannot be obtained. In particular, high performance in recent years
As a battery for multifunctional portable electronic devices, it has been a serious problem that load characteristics cannot be obtained.
【0009】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、初期不良率を改善すると共に、電池
容量および負荷特性などの電池特性を向上させることが
できる電池およびその製造方法を提供することにある。The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a battery and a manufacturing method thereof which can improve the initial failure rate and battery characteristics such as battery capacity and load characteristics. To provide.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明による第1の電池
は、一対の電極およびそれらの間に介在された電解質を
巻回してなるものであって、電解質は、高分子材料およ
び絶縁性粒子を含むと共に、電解質の幅が電極よりも
0.5mm以上4mm以下の範囲で大きく形成されてい
るものである。A first battery according to the present invention comprises a pair of electrodes and an electrolyte wound between the electrodes, and the electrolyte is a polymer material and insulating particles. In addition, the width of the electrolyte is larger than that of the electrode in the range of 0.5 mm or more and 4 mm or less.
【0011】本発明による第2の電池は、一対の電極お
よびそれらの間に介在された電解質を巻回してなるもの
であって、電解質は高分子材料および絶縁性粒子を含
み、絶縁性粒子の含有量は6体積%以上15体積%以下
であるものである。The second battery according to the present invention comprises a pair of electrodes and an electrolyte wound between the electrodes, and the electrolyte contains a polymer material and insulating particles. The content is 6% by volume or more and 15% by volume or less.
【0012】本発明による第1の電池の製造方法は、一
対の電極およびそれらの間に介在された電解質を巻回し
てなる電池を製造するためのものであって、一対の電極
の間に、高分子材料および絶縁性粒子を含む電解質を、
この電解質の幅が電極よりも0.5mm以上4mm以下
の範囲で大きくなるように形成する工程と、電解質を形
成したのち、電解質を加熱しながら加圧する工程とを含
むものである。The first method for manufacturing a battery according to the present invention is for manufacturing a battery in which a pair of electrodes and an electrolyte interposed between the electrodes are wound, and An electrolyte containing a polymer material and insulating particles,
This step includes a step of forming the electrolyte so that its width is larger than that of the electrode within a range of 0.5 mm or more and 4 mm or less, and a step of forming the electrolyte and then pressing the electrolyte while heating the electrolyte.
【0013】本発明による第2の電池の製造方法は、一
対の電極およびそれらの間に介在された電解質を巻回し
てなる電池を製造するためのものであって、一対の電極
の間に、高分子材料および絶縁性粒子を含み、絶縁性粒
子の含有量が6体積%以上15体積%以下である電解質
を形成する工程と、電解質を形成したのち、電解質を加
熱しながら加圧する工程とを含むものである。The second method for manufacturing a battery according to the present invention is for manufacturing a battery in which a pair of electrodes and an electrolyte interposed between the electrodes are wound, and A step of forming an electrolyte containing a polymer material and insulating particles and having a content of the insulating particles of 6% by volume or more and 15% by volume or less; and a step of forming the electrolyte and then applying pressure while heating the electrolyte. It includes.
【0014】本発明による第1の電池では、電解質の幅
が電極よりも0.5mm以上4mm以下の範囲で大きく
形成されているので、絶縁性粒子を含む電解質によって
電極端部が完全に覆われる。よって、ショートの原因と
なる電極端部のバリが電解質で完全に覆われ、初期不良
率が改善する。In the first battery according to the present invention, the width of the electrolyte is larger than that of the electrode in the range of 0.5 mm or more and 4 mm or less, so that the end portion of the electrode is completely covered with the electrolyte containing the insulating particles. . Therefore, the burr at the electrode end portion that causes the short circuit is completely covered with the electrolyte, and the initial defect rate is improved.
【0015】本発明による第2の電池では、電解質にお
ける絶縁性粒子の含有量が6体積%以上15体積%以下
となっているので、ショート率が低減されると共に、電
池容量が向上する。In the second battery according to the present invention, since the content of the insulating particles in the electrolyte is 6% by volume or more and 15% by volume or less, the short circuit rate is reduced and the battery capacity is improved.
【0016】本発明による第1および第2の製造方法で
は、電解質が50℃以上120℃以下の温度で加熱しな
がら加圧される。よって、電解質における絶縁性粒子の
密度が均一化され、ショートが低減される。In the first and second manufacturing methods according to the present invention, the electrolyte is pressurized while being heated at a temperature of 50 ° C. or higher and 120 ° C. or lower. Therefore, the density of the insulating particles in the electrolyte is made uniform, and the short circuit is reduced.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
【0018】図1は本発明の一実施の形態に係る二次電
池の構成を分解して表すものである。この二次電池は、
正極リード線11および負極リード線12が取り付けら
れた巻回電極体20をフィルム状の外装部材30a,3
0bの内部に封入したものである。FIG. 1 is an exploded view of the structure of a secondary battery according to an embodiment of the present invention. This secondary battery is
The spirally wound electrode body 20 to which the positive electrode lead wire 11 and the negative electrode lead wire 12 are attached is attached to the film-shaped exterior member 30a, 3
It is enclosed inside 0b.
【0019】正極リード線11および負極リード線12
は、外装部材30a,30bの内部から外部に向かい例
えば同一方向にそれぞれ導出されている。正極リード線
11および負極リード線12は、例えば、アルミニウム
(Al),銅(Cu),ニッケル(Ni)あるいはステ
ンレスなどの金属材料によりそれぞれ構成されており、
それぞれ薄板状または網目状とされている。Positive electrode lead wire 11 and negative electrode lead wire 12
Are led out from the inside of the exterior members 30a and 30b to the outside, for example, in the same direction, respectively. The positive electrode lead wire 11 and the negative electrode lead wire 12 are each made of a metal material such as aluminum (Al), copper (Cu), nickel (Ni) or stainless steel,
Each is in the form of a thin plate or mesh.
【0020】外装部材30a,30bは、例えば、ナイ
ロンフィルム,アルミニウム箔およびポリエチレンフィ
ルムをこの順に張り合わせた矩形状のラミネートフィル
ムにより構成されている。外装部材30a,30bは、
例えば、ポリエチレンフィルム側と巻回電極体20とが
対向するように配設されており、各外縁部が融着あるい
は接着剤により互いに密着されている。外装部材30
a,30bと正極リード線11および負極リード線12
との間には、外気の侵入を防止するための密着フィルム
31が挿入されている。密着フィルム31は、正極リー
ド線11および負極リード線12に対して密着性を有す
る材料により構成され、例えば、正極リード線11およ
び負極リード線12が上述した金属材料により構成され
る場合には、ポリエチレン,ポリプロピレン,変性ポリ
エチレンあるいは変性ポリプロピレンなどのポリオレフ
ィン樹脂により構成されることが好ましい。The exterior members 30a and 30b are made of, for example, a rectangular laminated film obtained by laminating a nylon film, an aluminum foil and a polyethylene film in this order. The exterior members 30a and 30b are
For example, the polyethylene film side and the spirally wound electrode body 20 are disposed so as to face each other, and the respective outer edge portions are adhered to each other by fusion or an adhesive. Exterior member 30
a, 30b, positive electrode lead wire 11 and negative electrode lead wire 12
An adhesion film 31 for preventing the invasion of the outside air is inserted between and. The adhesion film 31 is made of a material having adhesion to the positive electrode lead wire 11 and the negative electrode lead wire 12. For example, when the positive electrode lead wire 11 and the negative electrode lead wire 12 are made of the above-mentioned metal material, It is preferably composed of a polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, modified polyethylene or modified polypropylene.
【0021】なお、外装部材30a,30bは、上述し
たラミネートフィルムに代えて、他の構造を有するラミ
ネートフィルム,ポリプロピレンなどの高分子フィルム
あるいは金属フィルムにより構成するようにしてもよ
い。The exterior members 30a and 30b may be made of a laminated film having another structure, a polymer film such as polypropylene, or a metal film instead of the above-mentioned laminated film.
【0022】図2は、図1に示した巻回電極体20のI
I−II線に沿った断面構造を表すものである。巻回電
極体20は、正極21と負極22とを電解質23を介し
て積層し、巻回したものである。巻回電極体20では、
リチウムの析出によるショートを防ぐため、負極22の
幅の方が正極21の幅よりも数mm程度広くなってい
る。ここで正極21または負極22の幅とは、正極21
または負極22の長手方向(すなわち、巻回方向)に対
して垂直な方向の長さをいい、具体的には後述する正極
合剤層21aまたは負極合剤層22aの幅を意味してい
る。FIG. 2 shows I of the spirally wound electrode body 20 shown in FIG.
It shows a cross-sectional structure taken along line I-II. The spirally wound electrode body 20 is formed by laminating a positive electrode 21 and a negative electrode 22 with an electrolyte 23 in between and winding the layers. In the wound electrode body 20,
In order to prevent a short circuit due to the deposition of lithium, the width of the negative electrode 22 is wider than the width of the positive electrode 21 by several mm. Here, the width of the positive electrode 21 or the negative electrode 22 means the positive electrode 21.
Alternatively, it refers to the length in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the negative electrode 22 (that is, the winding direction), and specifically means the width of the positive electrode mixture layer 21a or the negative electrode mixture layer 22a described later.
【0023】正極21は、例えば、正極集電体21a
と、この正極集電体21aの両面あるいは片面に設けら
れた正極合剤層21bとを有している。正極集電体21
aには、長手方向における一方の端部に正極合剤層21
bが設けられず露出している部分があり、この露出部分
に正極リード線11が巻回電極体20をほぼ貫通するよ
うに取り付けられている。正極集電体21aは、例え
ば、アルミニウム箔,ニッケル箔あるいはステンレス箔
などの金属箔により構成されている。The positive electrode 21 is, for example, a positive electrode current collector 21a.
And a positive electrode mixture layer 21b provided on both surfaces or one surface of the positive electrode current collector 21a. Positive electrode current collector 21
a includes the positive electrode mixture layer 21 at one end in the longitudinal direction.
There is an exposed portion where b is not provided, and the positive electrode lead wire 11 is attached to this exposed portion so as to substantially penetrate the spirally wound electrode body 20. The positive electrode collector 21a is made of, for example, a metal foil such as an aluminum foil, a nickel foil, or a stainless foil.
【0024】正極合剤層21bは、例えば、正極活物質
としてリチウムを吸蔵および離脱することが可能な正極
材料のいずれか1種または2種以上を含んでいる。ま
た、必要に応じて黒鉛などの導電剤、およびポリフッ化
ビニリデン,スチレンブタジエンゴム,ポリメタクリル
酸メチル,エチレンプロピレンジエンモノマーあるいは
これらを含む共重合体などの結着剤を含んでいてもよ
い。リチウムを吸蔵および離脱することが可能な正極材
料としては、例えば、TiS2 ,MoS2 ,FeS 2 ,
NbSe2 ,MnO2 あるいはV2 O5 などのリチウム
を含有しない金属硫化物あるいは酸化物などや、または
リチウム酸化物,リチウム硫化物あるいはリチウムを含
む層間化合物などのリチウム含有化合物、または黒鉛あ
るいは高分子材料が挙げられる。The positive electrode mixture layer 21b is made of, for example, a positive electrode active material.
Positive electrode capable of inserting and extracting lithium as
It contains any one kind or two or more kinds of materials. Well
If necessary, conductive agents such as graphite, and polyfluoride
Vinylidene, styrene butadiene rubber, polymethacryl
Methyl acid, ethylene propylene diene monomer or
It may contain a binder such as a copolymer containing these.
Yes. Positive electrode material capable of inserting and extracting lithium
As the material, for example, TiS2, MoS2, FeS 2,
NbSe2, MnO2Or V2OFiveSuch as lithium
Metal sulfides or oxides that do not contain, or
Contains lithium oxide, lithium sulfide or lithium
Intercalation compounds such as lithium-containing compounds or graphite
Rui or polymeric materials can be mentioned.
【0025】特に、エネルギー密度を高くするには、一
般式Lix MIO2 で表されるリチウム複合酸化物ある
いはリチウムを含んだ層間化合物が好ましい。なお、M
Iは1種類以上の遷移金属であり、例えばコバルト(C
o),ニッケル,マンガン(Mn),鉄(Fe),アル
ミニウム,バナジウム(V)およびチタン(Ti)のう
ちの少なくとも1種が好ましい。xは電池の充放電状態
によって異なり、通常0.05≦x≦1.10の範囲内
の値である。このようなリチウム複合酸化物などの具体
例としては、LiCoO2 ,LiNiO2 ,Liy Ni
z Co1-z O2(yおよびzは電池の充放電状態によっ
て異なり、通常0<y<1、0.7<z<1.02の範
囲内の値である)あるいはLiMn2 O4 などが挙げら
れる。また、オリビン型結晶構造を有するLiMIIPO
4 (MIIは1種以上の遷移金属である)などのリチウム
リン酸化合物も高いエネルギー密度を得ることができる
ので好ましい。Particularly, in order to increase the energy density, a lithium composite oxide represented by the general formula Li x MIO 2 or an intercalation compound containing lithium is preferable. In addition, M
I is one or more kinds of transition metals, for example, cobalt (C
At least one of o), nickel, manganese (Mn), iron (Fe), aluminum, vanadium (V) and titanium (Ti) is preferable. x varies depending on the charge / discharge state of the battery and is usually a value within the range of 0.05 ≦ x ≦ 1.10. Specific examples of such a lithium composite oxide include LiCoO 2 , LiNiO 2 , Li y Ni.
z Co 1-z O 2 (y and z differ depending on the charge / discharge state of the battery, and are usually values within the range of 0 <y <1, 0.7 <z <1.02) or LiMn 2 O 4 etc. Is mentioned. In addition, LiMIIPO having an olivine type crystal structure
Lithium phosphate compounds such as 4 (MII is one or more kinds of transition metals) are also preferable because a high energy density can be obtained.
【0026】負極22は、例えば、正極21と同様に、
負極集電体22aと、この負極集電体22aの両面ある
いは片面に設けられた負極合剤層22bとを有してい
る。なお、上述した負極22の幅は、負極合剤層22b
の幅に相当する。すなわち、負極合剤層22bの幅が正
極合剤層21bの幅よりも大きくなっている。負極集電
体22aには、長手方向における一方の端部に負極合剤
層22bが設けられず露出している部分があり、この露
出部分に負極リード線12が巻回電極体20をほぼ貫通
するように取り付けられている。負極集電体22aは、
例えば、銅箔,ニッケル箔あるいはステンレス箔などの
金属箔により構成されている。The negative electrode 22 is, for example, similar to the positive electrode 21,
It has a negative electrode current collector 22a and a negative electrode mixture layer 22b provided on both surfaces or one surface of the negative electrode current collector 22a. The width of the negative electrode 22 described above is determined by the negative electrode mixture layer 22b.
Equivalent to the width of. That is, the width of the negative electrode mixture layer 22b is larger than the width of the positive electrode mixture layer 21b. The negative electrode current collector 22a has an exposed portion where the negative electrode mixture layer 22b is not provided at one end in the longitudinal direction, and the negative electrode lead wire 12 substantially penetrates the wound electrode body 20 at this exposed portion. It is installed so that The negative electrode current collector 22a is
For example, it is made of a metal foil such as a copper foil, a nickel foil, or a stainless foil.
【0027】負極合剤層22bは、例えば、負極活物質
としてリチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極
材料のいずれか1種または2種以上を含んでいる。ま
た、必要に応じて導電剤、およびポリフッ化ビニリデ
ン,スチレンブタジエンゴム,ポリメタクリル酸メチ
ル,エチレンプロピレンジエンモノマーあるいはこれら
を含む共重合体などの結着剤を含んでいてもよい。The negative electrode mixture layer 22b contains, for example, one or more negative electrode materials capable of inserting and extracting lithium as a negative electrode active material. If necessary, a conductive agent and a binder such as polyvinylidene fluoride, styrene butadiene rubber, polymethyl methacrylate, ethylene propylene diene monomer or a copolymer containing these may be contained.
【0028】リチウムを吸蔵および離脱することが可能
な負極材料としては、例えば、黒鉛,難黒鉛化性炭素あ
るいは易黒鉛化性炭素などの炭素材料が挙げられる。こ
れら炭素材料は、高い充放電容量を得ることができると
共に、良好なサイクル特性を得ることができるので好ま
しい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエネル
ギー密度を得ることができ好ましい。Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include carbon materials such as graphite, non-graphitizable carbon, and graphitizable carbon. These carbon materials are preferable because they can obtain high charge / discharge capacity and good cycle characteristics. Particularly, graphite is preferable because it has a large electrochemical equivalent and can obtain a high energy density.
【0029】炭素材料についてより具体的に例示すれ
ば、熱分解炭素類,コークス類,グラファイト類,ガラ
ス状炭素類,有機高分子化合物焼成体,炭素繊維,活性
炭あるいはカーボンブラック類などがある。このうち、
コークス類には、ピッチコークス,ニードルコークスあ
るいは石油コークスなどがあり、有機高分子化合物焼成
体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂などの高分
子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいう。Specific examples of carbon materials include pyrolytic carbons, cokes, graphites, glassy carbons, organic polymer compound fired bodies, carbon fibers, activated carbons and carbon blacks. this house,
Coke includes pitch coke, needle coke, petroleum coke, and the like. An organic polymer compound fired body is a carbon material obtained by firing a polymer material such as phenol resin or furan resin at an appropriate temperature. Say.
【0030】リチウムを吸蔵および離脱することが可能
な負極材料としては、また、リチウムと合金を形成可能
な金属元素あるいは半金属元素の単体、合金または化合
物が挙げられる。これらは高いエネルギー密度を得るこ
とができるので好ましく、特に、炭素材料と共に用いる
ようにすれば、高エネルギー密度を得ることができると
共に、優れたサイクル特性を得ることができるのでより
好ましい。なお、本明細書において、合金には2種以上
の金属元素からなるものに加えて、1種以上の金属元素
と1種以上の半金属元素とからなるものも含める。その
組織には固溶体,共晶(共融混合物),金属間化合物あ
るいはそれらのうち2種以上が共存するものがある。Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include a simple substance, an alloy or a compound of a metal element or a semimetal element capable of forming an alloy with lithium. These are preferable because they can obtain a high energy density, and particularly when used together with a carbon material, it is more preferable because a high energy density can be obtained and excellent cycle characteristics can be obtained. In the present specification, the alloy includes not only an alloy composed of two or more kinds of metal elements but also an alloy composed of one or more kinds of metal elements and one or more kinds of metalloid elements. The texture may be a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or a coexistence of two or more of them.
【0031】このような金属元素あるいは半金属元素と
しては、スズ(Sn),鉛(Pb),アルミニウム,イ
ンジウム(In),ケイ素(Si),亜鉛(Zn),ア
ンチモン(Sb),ビスマス(Bi),カドミウム(C
d),マグネシウム(Mg),ホウ素(B),ガリウム
(Ga),ゲルマニウム(Ge),ヒ素(As),銀
(Ag),ジルコニウム(Zr),イットリウム(Y)
またはハフニウム(Hf)などが挙げられる。これらの
合金あるいは化合物としては、例えば、化学式Mas M
bt Liu 、あるいは化学式Map Mcq Mdr で表さ
れるものが挙げられる。これら化学式において、Maは
リチウムと合金を形成可能な金属元素および半金属元素
のうちの少なくとも1種、MbはリチウムおよびMa以
外の金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1
種、Mcは非金属元素の少なくとも1種、MdはMa以
外の金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種
をそれぞれ表す。また、s、t、u、p、qおよびrの
値はそれぞれs>0、t≧0、u≧0、p>0、q>
0、r≧0である。Examples of such metal elements or metalloid elements are tin (Sn), lead (Pb), aluminum, indium (In), silicon (Si), zinc (Zn), antimony (Sb), bismuth (Bi). ), Cadmium (C
d), magnesium (Mg), boron (B), gallium (Ga), germanium (Ge), arsenic (As), silver (Ag), zirconium (Zr), yttrium (Y)
Alternatively, hafnium (Hf) or the like can be used. As these alloys or compounds, for example, the chemical formula Ma s M
Examples thereof include those represented by b t Li u or the chemical formula Map p Mc q Md r . In these chemical formulas, Ma is at least one of metal elements and metalloid elements capable of forming an alloy with lithium, and Mb is at least one of metal elements and metalloid elements other than lithium and Ma.
Seed, Mc represents at least one kind of non-metal element, and Md represents at least one kind of metal element and metalloid element other than Ma. The values of s, t, u, p, q, and r are s> 0, t ≧ 0, u ≧ 0, p> 0, and q>, respectively.
0 and r ≧ 0.
【0032】中でも、4B族の金属元素あるいは半金属
元素の単体、合金または化合物が好ましく、特に好まし
いのはケイ素あるいはスズ、またはこれらの合金あるい
は化合物である。これらは結晶質のものでもアモルファ
スのものでもよい。Among them, simple substances, alloys or compounds of 4B group metal elements or metalloid elements are preferable, and particularly preferable are silicon or tin, or alloys or compounds thereof. These may be crystalline or amorphous.
【0033】このような合金あるいは化合物について具
体的に例を挙げれば、LiAl,AlSb,CuMgS
b,SiB4 ,SiB6 ,Mg2 Si,Mg2 Sn,N
i2Si,TiSi2 ,MoSi2 ,CoSi2 ,Ni
Si2 ,CaSi2 ,CrSi2 ,Cu5 Si,FeS
i2 ,MnSi2 ,NbSi2 ,TaSi2 ,VS
i 2 ,WSi2 ,ZnSi2 ,SiC,Si3 N4 ,S
i2 N2 O,SiOv (0<v≦2),SnOw (0<
w≦2),SnSiO3 ,LiSiOあるいはLiSn
Oなどがある。For such alloys or compounds
Physically, for example, LiAl, AlSb, CuMgS
b, SiBFour, SiB6, Mg2Si, Mg2Sn, N
i2Si, TiSi2, MoSi2, CoSi2, Ni
Si2, CaSi2, CrSi2, CuFiveSi, FeS
i2, MnSi2, NbSi2, TaSi2, VS
i 2, WSi2, ZnSi2, SiC, Si3NFour, S
i2N2O, SiOv(0 <v ≦ 2), SnOw(0 <
w ≦ 2), SnSiO3, LiSiO or LiSn
There is O etc.
【0034】リチウムを吸蔵および離脱することが可能
な負極材料としては、更に、他の金属化合物あるいは高
分子材料が挙げられる。他の金属化合物としては、チタ
ン酸化物,チタン酸リチウム,酸化鉄,酸化ルテニウム
あるいは酸化モリブデンなどの酸化物や、あるいはLi
N3 などが挙げられ、高分子材料としてはポリアセチレ
ン,ポリアニリンあるいはポリピロールなどが挙げられ
る。As the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium, other metal compounds or polymer materials can be further cited. Other metal compounds include oxides of titanium oxide, lithium titanate, iron oxide, ruthenium oxide, molybdenum oxide, or Li.
Examples of the polymer material include N 3 and the like, and examples of the polymer material include polyacetylene, polyaniline, polypyrrole and the like.
【0035】電解質23は、高分子材料と、電解質塩で
あるリチウム塩と、必要に応じて溶媒とを含んでいる。The electrolyte 23 contains a polymer material, a lithium salt as an electrolyte salt, and a solvent if necessary.
【0036】高分子材料としては、例えばポリフッ化ビ
ニリデンおよびポリフッ化ビニリデンの共重合体が挙げ
られ、その共重合体モノマーとしてはヘキサフルオロプ
ロピレンあるいはテトラフルオロエチレンなどが挙げら
れる。これらポリフッ化ビニリデンおよびその共重合体
は高い電池特性を得ることができるので好ましく、中で
も、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの
共重合体は特に好ましい。Examples of the polymer material include polyvinylidene fluoride and copolymers of polyvinylidene fluoride, and examples of the copolymer monomer include hexafluoropropylene and tetrafluoroethylene. These polyvinylidene fluoride and its copolymers are preferable because high battery characteristics can be obtained, and among them, the copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene is particularly preferable.
【0037】高分子材料としては、他にも、例えばカル
ボキシメチルセルロース、ポリアクリロニトリルおよび
ポリアクリロニトリルの共重合体を用いることができ、
その共重合体モノマー、例えばビニル系モノマーとして
は酢酸ビニル,メタクリル酸メチル,メタクリル酸ブチ
ル,アクリル酸メチル,アクリル酸ブチル,イタコン
酸,水素化メチルアクリレート,水素化エチルアクリレ
ート,アクリルアミド,塩化ビニル,フッ化ビニリデン
あるいは塩化ビニリデンなどが挙げられる。また他に
も、アクリロニトリルブタジエンゴム,アクリロニトリ
ルブタジエンスチレン樹脂,アクリロニトリル塩化ポリ
エチレンプロピレンジエンスチレン樹脂,アクリロニト
リル塩化ポリエチレンプロピレンジエンスチレン樹脂,
アクリロニトリル塩化ビニル樹脂,アクリロニトリルメ
タアクリレート樹脂あるいはアクリロニトリルアクリレ
ート樹脂などを用いてもよい。As the polymer material, for example, carboxymethyl cellulose, polyacrylonitrile and a copolymer of polyacrylonitrile can be used.
The copolymer monomers such as vinyl monomers are vinyl acetate, methyl methacrylate, butyl methacrylate, methyl acrylate, butyl acrylate, itaconic acid, hydrogenated methyl acrylate, hydrogenated ethyl acrylate, acrylamide, vinyl chloride, fluorine. Examples thereof include vinylidene chloride and vinylidene chloride. In addition, acrylonitrile butadiene rubber, acrylonitrile butadiene styrene resin, acrylonitrile chloride polyethylene propylene diene styrene resin, acrylonitrile chloride polyethylene propylene diene styrene resin,
Acrylonitrile vinyl chloride resin, acrylonitrile methacrylate resin or acrylonitrile acrylate resin may be used.
【0038】高分子材料としては、更に、例えばポリエ
チレンオキサイドおよびポリエチレンオキサイドの共重
合体を用いてもよく、その共重合モノマーとしては、ポ
リプロピレンオキサイド,メタクリル酸メチル,メタク
リル酸ブチル,アクリル酸メチルあるいはアクリル酸ブ
チルなどが挙げられる。また他にも、ポリエーテル変性
シロキサンおよびその共重合体を用いてもよい。As the polymer material, for example, polyethylene oxide or a copolymer of polyethylene oxide may be used, and as the copolymerization monomer, polypropylene oxide, methyl methacrylate, butyl methacrylate, methyl acrylate or acryl is used. Butyl acid and the like can be mentioned. In addition, polyether-modified siloxane and its copolymer may be used.
【0039】これらの高分子材料は、いずれか1種また
は2種以上を混合して用いてもよい。These polymeric materials may be used either individually or in combination of two or more.
【0040】リチウム塩としては、例えば、LiP
F6 ,LiAsF6 ,LiBF4 ,LiClO4 ,Li
B(C6 H5 )4 ,LiCH3 SO3 ,LiCF3 SO
3 ,LiN(CF3 SO2 )2 ,LiN(C2 F5 SO
2 )2 ,LiN(C4 F9 SO2)(CF3 SO2 ),
LiC(CF3 SO2 )3 ,LiC4 F9 SO3 ,Li
AlCl4 、LiSiF6 、LiClあるいはLiBr
が挙げられ、これらのいずれか1種または2種以上を混
合して用いてもよい。中でも、LiPF6 は、高い導電
率を得ることができるので好ましい。As the lithium salt, for example, LiP
F 6 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , Li
B (C 6 H 5) 4 , LiCH 3 SO 3, LiCF 3 SO
3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO
2 ) 2 , LiN (C 4 F 9 SO 2 ) (CF 3 SO 2 ),
LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , Li
AlCl 4 , LiSiF 6 , LiCl or LiBr
And any one of these or two or more thereof may be mixed and used. Among them, LiPF 6 is preferable because high conductivity can be obtained.
【0041】溶媒としては、従来より非水電解液に使用
されている種々の非水溶媒を用いることができる。具体
的には、炭酸プロピレン,炭酸エチレン,炭酸ブチレン
などの環状炭酸エステル、炭酸ジメチル,炭酸ジエチ
ル,炭酸エチルメチルなどの鎖状エステル、またはγ−
ブチロラクトン,スルホラン,オキソラン,2−メチル
テトラヒドロフラン,1,2−ジメトキシエタンなどの
エーテル類などが挙げられる。特に、酸化安定性の点か
らは、炭酸エステルを含めることが好ましい。As the solvent, various nonaqueous solvents conventionally used in nonaqueous electrolytic solutions can be used. Specifically, cyclic carbonic acid esters such as propylene carbonate, ethylene carbonate and butylene carbonate, chain esters such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethylmethyl carbonate, or γ-
Examples include ethers such as butyrolactone, sulfolane, oxolane, 2-methyltetrahydrofuran, and 1,2-dimethoxyethane. In particular, from the viewpoint of oxidation stability, it is preferable to include carbonic acid ester.
【0042】電解質23は、更に、例えばアルミナ(A
l2 O3 )などよりなる絶縁性粒子23aを含んでお
り、機械的強度を向上させ、ショートを防止するように
なっている。電解質23における絶縁性粒子23aの含
有量は6体積%以上15体積%以下の範囲であることが
好ましい。6体積%より少ないとショートを防ぐことが
できず、また、15体積%より多いと容量が低下してし
まうからである。The electrolyte 23 further includes, for example, alumina (A
The insulating particles 23a made of, for example, 1 2 O 3 ) are included to improve the mechanical strength and prevent a short circuit. The content of the insulating particles 23a in the electrolyte 23 is preferably 6% by volume or more and 15% by volume or less. This is because if it is less than 6% by volume, short circuit cannot be prevented, and if it is more than 15% by volume, the capacity decreases.
【0043】図3は、電解質23の幅と正極21および
負極22の幅との関係を表すものである。電解質23の
幅W23は、正極21の幅W21および負極22の幅W22よ
りも大きいことが好ましい。正極21および負極22の
端部を絶縁性粒子23aを含む電解質23で完全に覆う
ことができ、正極21の端部またはバリと対向する負極
22の部分に電流が集中し、リチウムが析出することに
よるショートを防止することができるからである。具体
的には、電解質23の幅W23は、正極21および負極2
2のうち長い方の幅、ここでは負極22の幅W22より
も、0.5mm以上4mm以下の範囲で大きくなってい
ることが好ましい。0.5mm未満では正極21および
負極22の端部を完全に覆うことができず、4mmを超
えると電池反応に寄与しない部分の増加により容量が低
下してしまうからである。FIG. 3 shows the relationship between the width of the electrolyte 23 and the widths of the positive electrode 21 and the negative electrode 22. Width W 23 of the electrolyte 23 is preferably larger than the width W 22 of width W 21 and the anode 22 of the cathode 21. The end portions of the positive electrode 21 and the negative electrode 22 can be completely covered with the electrolyte 23 containing the insulating particles 23a, and the current is concentrated on the end portion of the positive electrode 21 or the portion of the negative electrode 22 facing the burr to deposit lithium. This is because a short circuit due to Specifically, the width W 23 of the electrolyte 23 is defined by the positive electrode 21 and the negative electrode 2
It is preferable that the longer width of the two, that is, the width W 22 of the negative electrode 22 in this case, is larger in the range of 0.5 mm or more and 4 mm or less. This is because if it is less than 0.5 mm, the ends of the positive electrode 21 and the negative electrode 22 cannot be completely covered, and if it exceeds 4 mm, the capacity decreases due to an increase in the portion that does not contribute to the battery reaction.
【0044】図4は、絶縁性粒子23aの大きさと電解
質23の厚さとを説明するために正極21、負極22お
よび電解質23の一部を拡大して表すものである。絶縁
性粒子23aの平均粒子径は十分大きく、具体的には、
0.5μm以上であることが好ましい。電解質23のト
ーチュオシティを向上させて、電流を分散させることに
より、正極21のエッジ部と対向する負極22の部分に
電流が集中するのを防止してショート率を低減すること
ができるからである。また、絶縁性粒子23aの粒径が
小さいと、絶縁性粒子23aが正極活物質粒子21cま
たは負極活物質粒子22cの隙間から正極合剤層21b
または負極合剤層22bの内部に混入し、正極合剤層2
1bまたは負極合剤層22bの目詰まりによる負荷特性
の低下を招いてしまうからである。一方、絶縁性粒子2
3aの平均粒子径が5μmより大きいと絶縁性粒子23
aが電解質23内で偏在してしまい、絶縁性粒子23a
が少ない部分でショートが発生しやすくなる。FIG. 4 is an enlarged view of a part of the positive electrode 21, the negative electrode 22 and the electrolyte 23 in order to explain the size of the insulating particles 23a and the thickness of the electrolyte 23. The average particle diameter of the insulating particles 23a is sufficiently large, and specifically,
It is preferably 0.5 μm or more. By improving the tortuosity of the electrolyte 23 and dispersing the current, it is possible to prevent the current from concentrating on the portion of the negative electrode 22 facing the edge portion of the positive electrode 21 and reduce the short-circuit rate. is there. In addition, when the particle size of the insulating particles 23a is small, the insulating particles 23a can be inserted into the positive electrode mixture layer 21b through the gap between the positive electrode active material particles 21c or the negative electrode active material particles 22c.
Alternatively, it is mixed into the negative electrode mixture layer 22b to form the positive electrode mixture layer 2
This is because the load characteristics are deteriorated due to clogging of the 1b or the negative electrode mixture layer 22b. On the other hand, insulating particles 2
If the average particle diameter of 3a is larger than 5 μm, the insulating particles 23
a is unevenly distributed in the electrolyte 23, and the insulating particles 23a
A short circuit is likely to occur in a portion where there is little.
【0045】また、絶縁性粒子23aの平均粒子径をこ
のように設定した場合、これに連動して、平均電極間距
離Cは15μm以上50μm未満とすることが好まし
い。平均電極間距離Cが50μm以上であると、正極2
1と負極22との間の抵抗が増大してしまうため、負荷
特性が低下する虞があるからである。また、平均電極間
距離Cを15μm未満とすると、上述のような絶縁性粒
子23aの偏在によるショートが発生しやすくなるから
である。なお、ここで平均電極間距離Cは、正極リード
線11および負極リード線12の厚みと外装部材30
a,30bの厚みとを電池の厚みから差し引き、得られ
た値を、厚み方向で正極21および負極22の対向が繰
り返される数、すなわち積層数で割り、得られた値から
さらに、負極22の厚みの総合計の2分の1と正極21
の厚みの総合計の2分の1とを差し引くことによって得
られる。When the average particle diameter of the insulating particles 23a is set in this way, the average inter-electrode distance C is preferably 15 μm or more and less than 50 μm in conjunction with this. When the average inter-electrode distance C is 50 μm or more, the positive electrode 2
This is because the resistance between the No. 1 and the negative electrode 22 increases, which may deteriorate the load characteristics. Further, when the average inter-electrode distance C is less than 15 μm, the short circuit due to the uneven distribution of the insulating particles 23a is likely to occur. Here, the average inter-electrode distance C is determined by the thicknesses of the positive electrode lead wire 11 and the negative electrode lead wire 12 and the exterior member 30.
The thicknesses of a and 30b are subtracted from the thickness of the battery, and the obtained value is divided by the number of repeated facings of the positive electrode 21 and the negative electrode 22 in the thickness direction, that is, the number of stacked layers. Half of total thickness and positive electrode 21
It is obtained by subtracting one half of the total thickness of the.
【0046】このような構成を有する二次電池は、例え
ば次のようにして製造することができる。The secondary battery having such a structure can be manufactured, for example, as follows.
【0047】図5は、本実施の形態に係る二次電池の製
造方法を表すものである。まず、例えば、リチウムを吸
蔵・離脱可能な正極材料と導電剤と結着剤とを混合して
正極合剤を調製し、N−メチルピロリドンなどの溶剤に
分散して正極合剤スラリーとしたのち、この正極合剤ス
ラリーを正極集電体21aの両面あるいは片面に塗布し
乾燥させ、圧縮成型して正極合剤層21bを形成し、正
極21を作製する(ステップS101)。FIG. 5 shows a method of manufacturing the secondary battery according to this embodiment. First, for example, a positive electrode material capable of inserting and extracting lithium, a conductive agent, and a binder are mixed to prepare a positive electrode mixture, which is then dispersed in a solvent such as N-methylpyrrolidone to prepare a positive electrode mixture slurry. The positive electrode mixture slurry is applied to both sides or one side of the positive electrode current collector 21a, dried, and compression molded to form the positive electrode mixture layer 21b, and the positive electrode 21 is manufactured (step S101).
【0048】次いで、例えば、リチウムを吸蔵・離脱可
能な負極材料と結着剤とを混合して負極合剤を調製し、
N−メチルピロリドンなどの溶剤に分散して負極合剤ス
ラリーとしたのち、この負極合剤スラリーを負極集電体
22aの例えば両面あるいは片面に塗布し乾燥させ、圧
縮成型して負極合剤層22bを形成し、負極22を作製
する(ステップS102)。Next, for example, a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium and a binder are mixed to prepare a negative electrode mixture,
After being dispersed in a solvent such as N-methylpyrrolidone to form a negative electrode mixture slurry, this negative electrode mixture slurry is applied to, for example, both surfaces or one surface of the negative electrode current collector 22a, dried, and compression molded to form a negative electrode mixture layer 22b. To form the negative electrode 22 (step S102).
【0049】続いて、例えば高分子材料,電解質塩,絶
縁性粒子23aおよび必要に応じて溶媒を分散媒に分散
して電解質前駆体を作製し、これを下敷の上に置いた正
極21および負極22の上に塗布して、必要に応じて重
合などを行い、分散媒を揮発させて電解質23を形成す
る(ステップS103)。その際、例えば電解質前駆体
を正極21および負極22よりも広い幅で塗布するよう
にすることが好ましい。電解質23の幅は、例えば分散
媒を揮発させたのち、電解質23を切断して整え、下敷
を取り除くことにより調整する。また、電解質23にお
ける絶縁性粒子23aの含有量、および平均粒子径は、
上述した範囲になるように調節することが好ましい。更
に、電解質23の厚さは、正極21および負極22を積
層、巻回して巻回電極体20を形成したときの電極間距
離Cが上述した範囲になるように調節することが好まし
い。Subsequently, for example, a polymer material, an electrolyte salt, insulating particles 23a and, if necessary, a solvent are dispersed in a dispersion medium to prepare an electrolyte precursor, and the electrolyte precursor is put on the positive electrode 21 and the negative electrode. It is applied onto 22 and, if necessary, polymerization or the like is performed to volatilize the dispersion medium to form the electrolyte 23 (step S103). At this time, for example, it is preferable to apply the electrolyte precursor in a width wider than that of the positive electrode 21 and the negative electrode 22. The width of the electrolyte 23 is adjusted by, for example, volatilizing the dispersion medium, cutting the electrolyte 23, and arranging it, and removing the underlay. The content of the insulating particles 23a in the electrolyte 23 and the average particle size are
It is preferable to adjust it to fall within the above range. Further, the thickness of the electrolyte 23 is preferably adjusted so that the inter-electrode distance C when the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are laminated and wound to form the wound electrode body 20 is in the above range.
【0050】電解質23を形成したのち、例えば、正極
集電体21aに正極リード線11を取り付けると共に、
負極集電体22aに負極リード線12を取り付ける。そ
ののち、例えば、電解質23を介して、正極21と負極
22とを積層する。そののち、この積層体を巻回して、
巻回電極体20を形成する(ステップS104)。After forming the electrolyte 23, for example, the positive electrode lead wire 11 is attached to the positive electrode current collector 21a, and
The negative electrode lead wire 12 is attached to the negative electrode current collector 22a. After that, for example, the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are laminated via the electrolyte 23. After that, wind this laminated body,
The wound electrode body 20 is formed (step S104).
【0051】巻回電極体20を形成したのち、例えば、
外装部材30a,30bの間に巻回電極体20を挟み込
み、外装部材30a,30bの外縁部同士を熱融着など
により密着させて封入する(ステップS105)。その
際、正極リード線11および負極リード線12と外装部
材30a,30bとの間には密着フィルム31を挿入す
る。After forming the wound electrode body 20, for example,
The spirally wound electrode body 20 is sandwiched between the exterior members 30a and 30b, and the outer edge portions of the exterior members 30a and 30b are brought into close contact with each other by heat fusion or the like (step S105). At that time, the adhesion film 31 is inserted between the positive electrode lead wire 11 and the negative electrode lead wire 12 and the exterior members 30a and 30b.
【0052】巻回電極体20を外装部材30a,30b
に封入したのち、電解質23を所定の温度で加熱しなが
ら加圧する熱プレス工程を行う(ステップS106)。
これにより、正極21上に設けられた電解質23と負極
22に設けられた電解質23とが一体化し界面の抵抗が
小さくなる。また、電解質23の表面付近に偏在してい
る絶縁性粒子23aが電解質23の内部に均一に詰まっ
た状態となる。熱プレス工程の温度は、電解質23を十
分柔らかくでき、かつリチウム塩が分解しない程度が好
ましく、具体的には50℃以上120℃以下の範囲が好
ましい。The spirally wound electrode body 20 is attached to the exterior members 30a and 30b.
Then, a hot press process is performed in which the electrolyte 23 is heated and pressed at a predetermined temperature (step S106).
As a result, the electrolyte 23 provided on the positive electrode 21 and the electrolyte 23 provided on the negative electrode 22 are integrated, and the interface resistance is reduced. Further, the insulating particles 23 a unevenly distributed near the surface of the electrolyte 23 are uniformly packed inside the electrolyte 23. The temperature of the hot pressing step is preferably such that the electrolyte 23 can be sufficiently softened and the lithium salt is not decomposed, and specifically, it is preferably in the range of 50 ° C. or higher and 120 ° C. or lower.
【0053】熱プレス工程は、巻回電極体20を外装部
材30a,30bに封入したのちに行うことが好まし
い。電解質23の幅が正極21および負極22よりも大
きく形成した場合、封入前に熱プレス工程を行うと、軟
化した電解質23がプレス機に着き、電解質23の幅が
変化してしまうからである。以上により、図1および図
2に示した二次電池が完成する。The hot pressing step is preferably performed after the wound electrode body 20 is sealed in the exterior members 30a and 30b. This is because, if the width of the electrolyte 23 is formed larger than that of the positive electrode 21 and the negative electrode 22, if the hot pressing step is performed before encapsulation, the softened electrolyte 23 reaches the pressing machine and the width of the electrolyte 23 changes. By the above, the secondary battery shown in FIGS. 1 and 2 is completed.
【0054】この二次電池は次のように作用する。This secondary battery operates as follows.
【0055】この二次電池では、充電を行うと、正極合
剤層21bからリチウムイオンが離脱し、電解質23を
介して、負極合剤層22bに吸蔵される。また、放電を
行うと、負極合剤層22bからリチウムイオンが離脱
し、電解質23を介して正極合剤層21bに吸蔵され
る。In this secondary battery, when charged, lithium ions are desorbed from the positive electrode mixture layer 21b and are occluded in the negative electrode mixture layer 22b via the electrolyte 23. Further, when discharged, lithium ions are released from the negative electrode mixture layer 22b and are occluded in the positive electrode mixture layer 21b via the electrolyte 23.
【0056】本実施の形態では、電解質23が絶縁性粒
子23aを6体積%以上15体積%以上含むので、ショ
ート率が改善され、かつ容量が向上する。また、電解質
23の幅が正極21および負極22よりも大きいので、
絶縁性粒子23aを含む電解質23によって正極21お
よび負極22が完全に覆われ、より効果的にショートが
防止される。さらに、平均電極間距離Cを15μm以上
50μm未満、かつ絶縁性粒子23aの平均粒子径を
0.5μm以上5μm以下としたので、より効果的にシ
ョートが防止されると共に、高い負荷特性を得ることが
できる。In the present embodiment, since the electrolyte 23 contains the insulating particles 23a in an amount of 6% by volume or more and 15% by volume or more, the short-circuit rate is improved and the capacity is improved. Further, since the width of the electrolyte 23 is larger than that of the positive electrode 21 and the negative electrode 22,
The positive electrode 21 and the negative electrode 22 are completely covered with the electrolyte 23 containing the insulating particles 23a, and the short circuit is more effectively prevented. Furthermore, since the average inter-electrode distance C is 15 μm or more and less than 50 μm and the average particle diameter of the insulating particles 23a is 0.5 μm or more and 5 μm or less, short circuit can be prevented more effectively and high load characteristics can be obtained. You can
【0057】このように本実施の形態によれば、電解質
23における絶縁性粒子23aの含有量を6体積%以上
15体積%以下としたので、機械的強度を向上してショ
ートを防止すると共に、高い容量を得ることができる。As described above, according to the present embodiment, the content of the insulating particles 23a in the electrolyte 23 is set to 6% by volume or more and 15% by volume or less, so that the mechanical strength is improved and the short circuit is prevented. A high capacity can be obtained.
【0058】また、電解質23の幅は、正極21および
負極22よりも大きく形成されているので、正極21お
よび負極22の端部を絶縁性粒子23aを含む電解質2
3で完全に覆うことができ、正極21の端部またはバリ
と対向する負極22の部分におけるショートの発生が防
止される。Since the width of the electrolyte 23 is formed larger than that of the positive electrode 21 and the negative electrode 22, the electrolyte 2 containing the insulating particles 23a at the ends of the positive electrode 21 and the negative electrode 22 is formed.
3 can be completely covered, and the occurrence of a short circuit at the end of the positive electrode 21 or the portion of the negative electrode 22 facing the burr can be prevented.
【0059】さらに、平均電極間距離Cを15μm以上
50μm未満、かつ絶縁性粒子23aの平均粒子径を
0.5μm以上5μm以下としたので、ショートの発生
を抑制すると共に負荷特性を向上させることができる。Furthermore, since the average inter-electrode distance C is 15 μm or more and less than 50 μm and the average particle diameter of the insulating particles 23a is 0.5 μm or more and 5 μm or less, occurrence of short circuit can be suppressed and load characteristics can be improved. it can.
【0060】なお、ショートを防止する方法として、n
mオーダーの非常に細かい絶縁性粒子を使用し、ばらつ
きを解決する方法も提案されているが(特開平7−23
7258号公報)、この方法では、負荷特性が得られな
い。これに対して、本実施の形態によれば、絶縁性粒子
の分散ばらつきを許容しつつ負荷特性を向上させるとい
う効果を得られる。As a method of preventing a short circuit, n
A method for solving the variation by using very fine insulating particles of m order has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 7-23).
No. 7258), this method cannot obtain load characteristics. On the other hand, according to the present embodiment, it is possible to obtain the effect of improving the load characteristics while allowing the dispersion variation of the insulating particles.
【0061】加えて、電解質23を所定の温度で加熱し
ながら加圧する熱プレス工程を行うようにしたので、正
極21に設けられた電解質23と負極22に設けられた
電解質23とを一体化して界面の抵抗を減少させ、電解
質23内部の抵抗を小さくすることができ、容量が向上
する。また、電解質23の表面付近に偏在している絶縁
性粒子23aを電解質23の内部に均一に詰まった状態
とすることができるので、絶縁性粒子23aのばらつき
によるショートの発生を防止することができる。In addition, since the hot pressing step of pressing the electrolyte 23 while heating it at a predetermined temperature is performed, the electrolyte 23 provided on the positive electrode 21 and the electrolyte 23 provided on the negative electrode 22 are integrated. The resistance at the interface can be reduced, the resistance inside the electrolyte 23 can be reduced, and the capacity is improved. Further, since the insulating particles 23a unevenly distributed near the surface of the electrolyte 23 can be uniformly packed inside the electrolyte 23, it is possible to prevent a short circuit due to the dispersion of the insulating particles 23a. .
【0062】[0062]
【実施例】更に、本発明の具体的な実施例について、図
1および図2を参照し同一の符号を用いて詳細に説明す
る。EXAMPLES Further, specific examples of the present invention will be described in detail by using the same reference numerals with reference to FIGS.
【0063】(実施例1−1〜1−3)まず、正極活物
質としてリチウム・コバルト複合酸化物(LiCo
O2 )を用い、このリチウム・コバルト複合酸化物94
質量部と、導電剤であるカーボンブラック3質量部と、
結着剤であるポリフッ化ビニリデン3質量部とを混合し
て正極合剤を調整した。次いで、この正極合剤を溶剤で
あるN−メチル−2−ピロリドンに分散して正極合剤ス
ラリーとし、厚み20μmの帯状アルミニウム箔よりな
る正極集電体21aの両面に均一に塗布して乾燥させ、
ロールプレス機で圧縮成型して、厚み50μmの正極合
剤層21bを形成し正極21を作製した。(Examples 1-1 to 1-3) First, a lithium-cobalt composite oxide (LiCo) was used as a positive electrode active material.
O 2 ), the lithium-cobalt composite oxide 94
Parts by mass, and 3 parts by mass of carbon black which is a conductive agent,
A positive electrode mixture was prepared by mixing 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder. Next, this positive electrode mixture is dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone, which is a solvent, to form a positive electrode mixture slurry, which is uniformly applied to both surfaces of a positive electrode current collector 21a made of a strip-shaped aluminum foil having a thickness of 20 μm and dried. ,
A positive electrode 21 was prepared by compression molding with a roll press to form a positive electrode material mixture layer 21b having a thickness of 50 μm.
【0064】また、負極活物質として人造黒鉛粉末を用
意し、この人造黒鉛粉末90質量部と、結着剤であるポ
リフッ化ビニリデン10質量部とを混合して負極合剤を
調整した。次いで、この負極合剤を溶剤であるN−メチ
ル−2−ピロリドンに分散して負極合剤スラリーとした
のち、厚み20μmの帯状銅箔よりなる負極集電体22
aの両面に均一に塗布して乾燥させ、ロールプレス機で
圧縮成型して、厚み50μmの負極合剤層22bを形成
し負極22を作製した。Further, artificial graphite powder was prepared as a negative electrode active material, and 90 parts by mass of this artificial graphite powder and 10 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder were mixed to prepare a negative electrode mixture. Next, this negative electrode mixture is dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone which is a solvent to prepare a negative electrode mixture slurry, and the negative electrode current collector 22 made of a strip-shaped copper foil having a thickness of 20 μm
A uniform coating was applied to both surfaces of a, dried, and compression-molded by a roll press to form a negative electrode mixture layer 22b having a thickness of 50 μm, and the negative electrode 22 was produced.
【0065】続いて、高分子材料の原料であるポリフッ
化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレン共重合体と、
電解質塩であるLiPF6 と、溶媒である炭酸エチレン
および炭酸プロピレンとを、分散媒である炭酸ジメチル
で混合して電解質前駆体を作成した。そののち、電解質
前駆体をキャスト法により正極21および負極22の上
にそれらと同じ幅で塗布し、炭酸ジメチルを揮発させ
た。その際、絶縁性粒子23には平均粒子径0.04μ
mのアルミナ粉末を用い、その添加量は実施例1−1〜
1−3で、電解質23における絶縁性粒子23aの含有
量が表1に示した値となるように変化させた。また、電
解質前駆体の塗布量は、平均電極間距離が50μmとな
るように調整した。電解質23を形成したのち、正極集
電体21aに正極リード線11を取り付けると共に、負
極集電体22aに負極リード線12を取り付けた。Then, polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene copolymer, which are raw materials of the polymer material,
An electrolyte precursor was prepared by mixing LiPF 6 , which is an electrolyte salt, and ethylene carbonate and propylene carbonate, which are solvents, with dimethyl carbonate, which is a dispersion medium. After that, the electrolyte precursor was applied on the positive electrode 21 and the negative electrode 22 with the same width as those by the casting method to volatilize dimethyl carbonate. At that time, the insulating particles 23 have an average particle diameter of 0.04 μm.
m alumina powder was used, and the addition amount was
In 1-3, the content of the insulating particles 23a in the electrolyte 23 was changed to the values shown in Table 1. Further, the coating amount of the electrolyte precursor was adjusted so that the average interelectrode distance was 50 μm. After forming the electrolyte 23, the positive electrode lead wire 11 was attached to the positive electrode collector 21a, and the negative electrode lead wire 12 was attached to the negative electrode collector 22a.
【0066】[0066]
【表1】 [Table 1]
【0067】正極リード線11および負極リード線12
を取り付けたのち、正極21と負極22とを積層して巻
回し、おおよそ厚み4mm、幅35mm、高さ62mm
の巻回電極体20とした。そののち、正極リード線11
および負極リード線12を外部へ導出しつつ、巻回電極
体20をラミネートフィルムよりなる外装部材30a,
30bに減圧封入し、図1および図2に示した二次電池
を得た。Positive electrode lead wire 11 and negative electrode lead wire 12
After attaching, the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are laminated and wound, and the thickness is approximately 4 mm, the width is 35 mm, and the height is 62 mm.
The wound electrode body 20 was used. After that, the positive electrode lead wire 11
And while winding out the negative electrode lead wire 12 to the outside, the spirally wound electrode body 20 is covered with an exterior member 30a made of a laminate film,
30b was sealed under reduced pressure to obtain the secondary battery shown in FIGS. 1 and 2.
【0068】この二次電池を実施例1−1〜1−3につ
いて20個づつ作製した。得られた二次電池について、
初回充電前に平均電極間距離を計測したところ、50μ
mであった。なお、この値は、実施の形態で説明したよ
うにして求めた。具体的には、正極リード線11および
負極リード線12の厚み(それぞれ0.2mm)と、外
装部材30a,30bの厚み(それぞれ0.15mm)
とを、電池の厚み(3.9mm)から差し引き、得られ
た値を、厚み方向で正極21および負極22の対向が繰
り返される数、すなわち積層数(20)で割り、得られ
た値から、負極22の厚みの総合計(120μm)の2
分の1と、正極21の厚みの総合計(120μm)の2
分の1とを差し引いた。20 secondary batteries were prepared for each of Examples 1-1 to 1-3. Regarding the obtained secondary battery,
When the average inter-electrode distance was measured before the first charge, it was 50μ.
It was m. Note that this value was obtained as described in the embodiment. Specifically, the thicknesses of the positive electrode lead wire 11 and the negative electrode lead wire 12 (each 0.2 mm) and the thickness of the exterior members 30a and 30b (each 0.15 mm).
Is subtracted from the thickness (3.9 mm) of the battery, and the obtained value is divided by the number of repeated facing of the positive electrode 21 and the negative electrode 22 in the thickness direction, that is, the number of stacked layers (20), and from the obtained value, 2 of the total thickness (120 μm) of the negative electrode 22
1 and 2 of the total thickness of the positive electrode 21 (120 μm)
Subtracted 1 /.
【0069】本実施例に対する比較例1−1,1−2と
して、絶縁性粒子23aの含有量を表1のように変化さ
せたことを除き、他は本実施例と同様にして二次電池を
作製した。As Comparative Examples 1-1 and 1-2 with respect to this example, the secondary battery was the same as this example except that the content of the insulating particles 23a was changed as shown in Table 1. Was produced.
【0070】得られた実施例1−1〜1−3および比較
例1−1,1−2の二次電池について、4.2V〜3V
にて同一条件で5サイクル充放電を行い、定格容量(2
サイクル目の放電容量)およびショート率を計測した。
得られた結果を表1に併せて示す。なお、ショートした
ものは開回路時に電圧が0となることから判断した。Regarding the obtained secondary batteries of Examples 1-1 to 1-3 and Comparative examples 1-1 and 1-2, 4.2V to 3V
5 cycles of charging and discharging under the same conditions at the rated capacity (2
The discharge capacity at the cycle) and the short circuit rate were measured.
The obtained results are also shown in Table 1. The short-circuited ones were judged from the fact that the voltage becomes 0 when the circuit is open.
【0071】表1から分かるように、絶縁性粒子23a
の含有量を6体積%以上15体積%以下とした実施例1
−1〜1−3の方が、絶縁性粒子23aの含有量を4体
積%とした比較例1−1、および17体積%とした比較
例1−2よりも容量が高く、ショート率も改善されてい
た。すなわち、絶縁性粒子23aの含有量を6体積%以
上15体積%以上とすれば、ショートを防止すると共に
容量を向上させることが分かった。As can be seen from Table 1, the insulating particles 23a
Example 1 in which the content of is 6 vol% or more and 15 vol% or less
-1 to 1-3 have higher capacities and improved short-circuit rates than Comparative Example 1-1 in which the content of the insulating particles 23a is 4% by volume and Comparative Example 1-2 in which the content of the insulating particles 23a is 17% by volume. It had been. That is, it was found that when the content of the insulating particles 23a was 6% by volume or more and 15% by volume or more, short circuit was prevented and the capacity was improved.
【0072】(実施例2−1〜2−6)電解質23の幅
を表2に示したように変更させたことを除き、他は実施
例1−2と同様にして二次電池を作製した。電解質23
の幅は、電解質前駆体を塗布する際にガラス板の下敷を
用い、下敷きを取らずに炭酸ジメチルを揮発させ、所望
の幅に切断することにより変化させた。正極21の幅は
48mm、負極22の幅は50mmとした。なお、実施
例2−1は実施例1−2と同一条件のものである。Examples 2-1 to 2-6 Secondary batteries were produced in the same manner as in Example 1-2 except that the width of the electrolyte 23 was changed as shown in Table 2. . Electrolyte 23
The width of was changed by using an underlay of a glass plate when applying the electrolyte precursor, volatilizing dimethyl carbonate without removing the underlay, and cutting to a desired width. The width of the positive electrode 21 was 48 mm, and the width of the negative electrode 22 was 50 mm. The example 2-1 is under the same conditions as the example 1-2.
【0073】[0073]
【表2】 [Table 2]
【0074】得られた実施例2−1〜2−6の二次電池
について、4.2V〜3Vにて同一条件で5サイクル充
放電を行い、定格容量およびショート率を計測した。得
られた結果を表2に併せて示す。Each of the obtained secondary batteries of Examples 2-1 to 2-6 was charged and discharged for 5 cycles under the same conditions at 4.2V to 3V, and the rated capacity and the short circuit rate were measured. The obtained results are also shown in Table 2.
【0075】表2から分かるように、電解質23の幅を
負極22よりも広くした実施例2−2〜2−6によれば
ショート率を改善でき、定格容量も向上させることがで
きた。特に実施例2−3〜2−6ではショート率が0と
なり、正極21の端部の金属箔バリによる短絡を完全に
防ぐことができた。また、電解質23の幅を広くするに
従い、容量は大きくなり極大値を示したのち小さくなる
傾向が見られた。すなわち、電解質23の幅を負極22
よりも0.5mm以上4mm以下の範囲で大きくすれ
ば、ショートを防止でき、容量も大きくできることがわ
かった。As can be seen from Table 2, according to Examples 2-2 to 2-6 in which the width of the electrolyte 23 was wider than that of the negative electrode 22, the short circuit rate could be improved and the rated capacity could be improved. In particular, in Examples 2-3 to 2-6, the short circuit rate was 0, and the short circuit due to the metal foil burr at the end of the positive electrode 21 could be completely prevented. Further, as the width of the electrolyte 23 was increased, the capacity increased, showed a maximum value, and then tended to decrease. That is, the width of the electrolyte 23 is set to the negative electrode 22.
It was found that short circuit can be prevented and the capacity can be increased by increasing the thickness in the range of 0.5 mm to 4 mm.
【0076】しかし、定格容量は未だ低く、入力した容
量(550mAh)に対して約380mAh程度にとど
まった。この原因は、電解質23内の抵抗によるものと
推察される。すなわち、電解質23はキャスト後におい
ては流動性が殆どないため、正極21上の電解質23と
負極22上の電解質23とを一体化させることが難しい
が、特に絶縁性粒子23aが混合されている場合には、
両者が一体化していない部分が多く生じていると思われ
る。However, the rated capacity was still low, and was about 380 mAh with respect to the input capacity (550 mAh). It is presumed that the cause is the resistance in the electrolyte 23. That is, since the electrolyte 23 has almost no fluidity after casting, it is difficult to integrate the electrolyte 23 on the positive electrode 21 and the electrolyte 23 on the negative electrode 22, but especially when the insulating particles 23a are mixed. Has
It seems that there are many parts where the two are not integrated.
【0077】(実施例3−1〜3−6)巻回電極体20
を外装部材30a,30bに封入して二次電池を作製し
たのち、電解質23を所定の温度で加熱しながら加圧す
る熱プレス工程を行ったことを除き、他は実施例2−2
と同様にして二次電池を作製した。熱プレス工程の温度
は、表3に示したように変化させた。なお、実施例3−
1は実施例2−4と同一条件のものである。(Examples 3-1 to 3-6) Rolled electrode body 20
Example 2-2 except that a hot pressing step of pressing the electrolyte 23 while heating the electrolyte 23 at a predetermined temperature was performed after the secondary battery was manufactured by enclosing it in the exterior members 30a and 30b.
A secondary battery was produced in the same manner as in. The temperature of the hot pressing process was changed as shown in Table 3. In addition, Example 3-
1 is under the same conditions as in Example 2-4.
【0078】[0078]
【表3】 [Table 3]
【0079】得られた実施例3−1〜3−6の二次電池
について、4.2V〜3Vにて同一条件で5サイクル充
放電を行い、定格容量およびショート率を計測した。得
られた結果を表3に併せて示す。Each of the obtained secondary batteries of Examples 3-1 to 3-6 was charged and discharged for 5 cycles under the same conditions at 4.2V to 3V, and the rated capacity and the short circuit rate were measured. The obtained results are also shown in Table 3.
【0080】表3から分かるように、熱プレス工程を行
った実施例3−2〜3−6によれば、熱プレス工程を行
わない実施理恵3−1よりも、定格容量を向上させるこ
とができた。また、定格容量は熱プレス温度を大きくす
るに従い大きくなり極大値を示したのち小さくなる傾向
が見られた。特に、熱プレス工程の温度を50℃〜12
0℃とした実施例3−3〜3−5では、定格容量を50
0mAh以上と十分大きくすることができた。これは、
熱プレス工程を行うことにより、正極21上の電解質2
3と負極22上の電解質23とが一体化して界面の抵抗
が減少したこと、および電解質23の表面付近に偏在し
ていた絶縁性粒子23aが電解質23の内部に均一に詰
まった状態となり、ショート防止効果が高まったことに
よるものと考えられる。すなわち、電解質23を形成し
たのち、熱プレス工程を行うようにすれば、容量を向上
させることができ、その温度を50℃以上120℃以下
とすれば、より高い効果を得られることが分かった。As can be seen from Table 3, according to Examples 3-2 to 3-6 in which the hot pressing process is performed, the rated capacity can be improved more than in the case of Rie 3-1 in which the hot pressing process is not performed. did it. Moreover, the rated capacity tended to increase as the hot-pressing temperature was increased, reached a maximum value, and then decreased. In particular, the temperature of the hot press process is 50 ° C to 12 ° C.
In Examples 3-3 to 3-5 in which the temperature is 0 ° C., the rated capacity is 50
It was able to be sufficiently increased to 0 mAh or more. this is,
By performing the hot pressing step, the electrolyte 2 on the positive electrode 21
3 and the electrolyte 23 on the negative electrode 22 are integrated to reduce the resistance of the interface, and the insulating particles 23a unevenly distributed in the vicinity of the surface of the electrolyte 23 are uniformly clogged inside the electrolyte 23, resulting in a short circuit. This is probably because the prevention effect was enhanced. That is, it was found that the capacity can be improved by performing the hot pressing step after forming the electrolyte 23, and a higher effect can be obtained by setting the temperature to 50 ° C. or higher and 120 ° C. or lower. .
【0081】(実施例4−1〜4−20)絶縁性粒子2
3aの平均粒子径と平均電極間距離とを表4に示したよ
うに変化させたことを除き、他は実施例3−4と同様に
して二次電池を作製した。なお、実施例4−1は実施例
3−4と同一条件のものである。(Examples 4-1 to 4-20) Insulating particles 2
A secondary battery was made in the same manner as in Example 3-4, except that the average particle diameter of 3a and the average distance between electrodes were changed as shown in Table 4. In addition, Example 4-1 is under the same conditions as Example 3-4.
【0082】[0082]
【表4】 [Table 4]
【0083】得られた実施例4−1〜4−20の二次電
池について、4.2V〜3Vにて同一条件で5サイクル
充放電を行い、定格容量およびショート率を計測した。
また、定格容量を20分で放電しきる電流値(3C)で
負荷放電を行い負荷特性を計測した。得られた結果を表
4に併せて示す。Each of the obtained secondary batteries of Examples 4-1 to 4-20 was charged and discharged for 5 cycles under the same conditions at 4.2V to 3V, and the rated capacity and the short circuit rate were measured.
In addition, the load characteristics were measured by performing load discharge at a current value (3 C) at which the rated capacity was completely discharged in 20 minutes. The obtained results are also shown in Table 4.
【0084】表4から分かるように、平均粒子径が大き
い方が、または平均電極間距離が短い方が負荷特性が向
上する傾向が見られたが、その一方でショート率が大き
くなる傾向が見られた。すなわち、平均粒子径を0.5
μm以上5μm以下、かつ平均電極間距離を15μm以
上50μm以下とすれば、ショートの発生がなく、しか
も非常に高い負荷特性を得ることができることが分かっ
た。As can be seen from Table 4, the larger the average particle size or the shorter the average distance between the electrodes, the more the load characteristics tended to improve, while the short-circuit rate tended to increase. Was given. That is, the average particle size is 0.5
It was found that if the average electrode distance is 15 μm or more and 50 μm or less and a short circuit does not occur, a very high load characteristic can be obtained.
【0085】以上、実施の形態および実施例を挙げて本
発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施
例に限定されるものではなく、種々変形可能である。例
えば、絶縁性粒子23aとして球状のものを用いる場合
について説明したが、岩石状,繊維状など他の形状の絶
縁性粒子を用いてもよい。繊維状のものを用いる場合に
は、上記実施の形態および実施例における平均粒子径が
繊維径に相当する。加えて、上記実施の形態および実施
例では、絶縁性粒子23aとしてアルミナを用いる場合
について説明したが、アルミナ以外の絶縁性材料を用い
てもよい。例えば、SiまたはTiの酸化物、Caなど
を用いたセラミクス、ゼオライト、ポリオレフィン,ポ
リテトラフルオロエチレン,ポリカーボネートなどの高
分子材料およびこれらの誘導体や変性品、あるいはこれ
らの混合物などが挙げられる。Although the present invention has been described with reference to the embodiments and examples, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made. For example, the case where spherical particles are used as the insulating particles 23a has been described, but insulating particles having other shapes such as rock-like or fibrous may be used. When a fibrous material is used, the average particle diameter in the above-mentioned embodiments and examples corresponds to the fiber diameter. In addition, in the above embodiments and examples, the case where alumina is used as the insulating particles 23a has been described, but an insulating material other than alumina may be used. Examples thereof include oxides of Si or Ti, ceramics using Ca, etc., polymer materials such as zeolite, polyolefin, polytetrafluoroethylene, and polycarbonate, and derivatives or modified products thereof, or a mixture thereof.
【0086】また、上記実施の形態および実施例では、
高分子材料、電解質塩および溶媒について具体的に例を
挙げて説明したが、他の材料を用いてもよい。Further, in the above-mentioned embodiment and example,
Although the polymer material, the electrolyte salt and the solvent have been specifically described with examples, other materials may be used.
【0087】更に、上記実施の形態および実施例では、
ラミネートフィルムからなる外装部材30a,30bを
用いた巻回ラミネート型の二次電池について説明した
が、本発明は、缶などの他の外装部材を用いる場合につ
いても同様に適用することができる。また、二次電池に
限らず、一次電池についても適用することができる。Further, in the above-mentioned embodiment and examples,
Although the winding laminate type secondary battery using the exterior members 30a and 30b made of a laminate film has been described, the present invention can be similarly applied to the case of using another exterior member such as a can. Further, not only the secondary battery but also the primary battery can be applied.
【0088】加えて、上記実施の形態および実施例で
は、軽金属としてリチウムを用いる場合について説明し
たが、ナトリウム(Na)あるいはカリウム(K)など
の他のアルカリ金属、またはマグネシウムあるいはカル
シウム(Ca)などのアルカリ土類金属、またはアルミ
ニウムなどの他の軽金属、またはリチウムあるいはこれ
らの合金を用いる場合についても、本発明を適用するこ
とができ、同様の効果を得ることができる。その際、軽
金属を吸蔵および離脱することが可能な負極材料、正極
材料、非水溶媒、あるいは電解質塩などは、その軽金属
に応じて選択される。In addition, in the above-described embodiments and examples, the case where lithium is used as the light metal has been described, but other alkali metal such as sodium (Na) or potassium (K), or magnesium or calcium (Ca), etc. The present invention can be applied to the case of using the alkaline earth metal, or other light metal such as aluminum, lithium, or an alloy thereof, and similar effects can be obtained. At that time, a negative electrode material, a positive electrode material, a non-aqueous solvent, an electrolyte salt or the like capable of inserting and extracting a light metal is selected according to the light metal.
【0089】[0089]
【発明の効果】以上説明したように請求項1ないし請求
項3のいずれか1項に記載の電池によれば、電解質が、
高分子材料および絶縁性粒子を含むと共に、電解質の幅
を電極よりも0.5mm以上4mm以下の範囲で大きく
形成するようにしたので、絶縁性粒子を含む電解質によ
って電極が完全に覆われ、電極端部の金属箔バリによる
ショートが防止される。よって、初期不良率を圧倒的に
低減すると共に、容量を向上させることができる。As described above, according to the battery described in any one of claims 1 to 3, the electrolyte is
Since the electrolyte is formed to have a width larger than that of the electrode by 0.5 mm or more and 4 mm or less as well as including the polymer material and the insulating particles, the electrolyte including the insulating particles completely covers the electrode, Short circuit due to metal foil burr in the extreme part is prevented. Therefore, the initial defect rate can be significantly reduced and the capacity can be improved.
【0090】特に、請求項2または請求項4あるいは請
求項5に記載電池によれば、電解質における絶縁性粒子
の含有量を6体積%以上15体積%以下としたので、機
械的強度を向上してショートを防止すると共に容量を向
上させることができる。In particular, according to the battery of claim 2, claim 4 or claim 5, the content of the insulating particles in the electrolyte is set to 6% by volume or more and 15% by volume or less, so that the mechanical strength is improved. It is possible to prevent short circuit and improve the capacity.
【0091】特に、請求項3または請求項5記載の電池
によれば、平均電極間距離を15μm以上50μm未満
とし、かつ、絶縁性粒子の平均粒子径を0.5μm以上
5μm以下とするようにしたので、ショートを防止する
と共に負荷特性を向上させることができる。Particularly, according to the battery of claim 3 or 5, the average interelectrode distance is set to 15 μm or more and less than 50 μm, and the average particle diameter of the insulating particles is set to 0.5 μm or more and 5 μm or less. Therefore, it is possible to prevent a short circuit and improve load characteristics.
【0092】また、請求項6または請求項7記載の電池
の製造方法によれば、電解質を加熱しながら加圧する工
程を含むようにしたので、電解質の界面における抵抗を
減少させ、電解質内部での抵抗を小さくすることがで
き、容量が向上する。また、絶縁性粒子を電解質の内部
に均一に詰まった状態とすることができ、絶縁性粒子の
ばらつきによるショートの発生を防止することができ
る。Further, according to the battery manufacturing method of the sixth or seventh aspect, since the step of pressurizing the electrolyte while heating is included, the resistance at the interface of the electrolyte is reduced and the inside of the electrolyte is reduced. The resistance can be reduced and the capacity is improved. In addition, the insulating particles can be uniformly packed inside the electrolyte, and a short circuit due to variations in the insulating particles can be prevented.
【図1】本発明の一実施の形態に係る二次電池を分解し
て表す分解斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view showing an exploded secondary battery according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1に示した巻回電極体のII−II線に沿っ
た断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of the spirally wound electrode body shown in FIG.
【図3】図2に示した電解質の幅と正極および負極の幅
との関係を説明するための平面図である。FIG. 3 is a plan view for explaining the relationship between the width of the electrolyte shown in FIG. 2 and the widths of the positive electrode and the negative electrode.
【図4】図2に示した絶縁性粒子の大きさと電解質の厚
さとを説明するために正極、負極および電解質の一部を
拡大して表す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a positive electrode, a negative electrode, and a part of the electrolyte in an enlarged scale in order to explain the size of the insulating particles and the thickness of the electrolyte shown in FIG.
【図5】図1および図2に示した二次電池の製造工程を
表す流れ図である。5 is a flowchart showing a manufacturing process of the secondary battery shown in FIGS. 1 and 2. FIG.
11…正極リード線、12…負極リード線、20…巻回
電極体、21…正極、21a…正極集電体、21b…正
極合剤層、21c…正極活物質粒子、22…負極、22
a…負極集電体、22b…負極合剤層、22c…負極活
物質粒子、23…電解質、23a…絶縁性粒子、30
a,30b…外装部材、31…密着フィルムDESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Positive electrode lead wire, 12 ... Negative electrode lead wire, 20 ... Winding electrode body, 21 ... Positive electrode, 21a ... Positive electrode collector, 21b ... Positive electrode mixture layer, 21c ... Positive electrode active material particle, 22 ... Negative electrode, 22
a ... Negative electrode collector, 22b ... Negative electrode mixture layer, 22c ... Negative electrode active material particles, 23 ... Electrolyte, 23a ... Insulating particles, 30
a, 30b ... Exterior member, 31 ... Adhesive film
フロントページの続き Fターム(参考) 5H029 AJ02 AJ03 AJ06 AJ11 AJ12 AK03 AL01 AL02 AL03 AL06 AL07 AL11 AL16 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ02 BJ14 CJ02 CJ03 CJ07 EJ04 EJ12 HJ04 HJ05 HJ07 Continued front page F-term (reference) 5H029 AJ02 AJ03 AJ06 AJ11 AJ12 AK03 AL01 AL02 AL03 AL06 AL07 AL11 AL16 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ02 BJ14 CJ02 CJ03 CJ07 EJ04 EJ12 HJ04 HJ05 HJ07
Claims (7)
た電解質を巻回してなる電池であって、 前記電解質は、高分子材料および絶縁性粒子を含むと共
に、前記電解質の幅が前記電極よりも0.5mm以上4
mm以下の範囲で大きく形成されていることを特徴とす
る電池。1. A battery formed by winding a pair of electrodes and an electrolyte interposed therebetween, wherein the electrolyte contains a polymer material and insulating particles, and the width of the electrolyte is larger than that of the electrodes. Is 0.5 mm or more 4
A battery characterized by being formed large in a range of not more than mm.
有量は、6体積%以上15体積%以下であることを特徴
とする請求項1記載の電池。2. The battery according to claim 1, wherein the content of the insulating particles in the electrolyte is 6% by volume or more and 15% by volume or less.
μm以上50μm未満であり、かつ、前記絶縁性粒子の
平均粒子径は0.5μm以上5μm以下であることを特
徴とする請求項1記載の電池。3. The average inter-electrode distance between the pair of electrodes is 15
The battery according to claim 1, wherein the battery has a size of not less than μm and less than 50 μm, and an average particle size of the insulating particles is not less than 0.5 μm and not more than 5 μm.
た電解質を巻回してなる電池であって、 前記電解質は高分子材料および絶縁性粒子を含み、前記
絶縁性粒子の含有量は6体積%以上15体積%以下であ
ることを特徴とする電池。4. A battery formed by winding a pair of electrodes and an electrolyte interposed between the electrodes, wherein the electrolyte contains a polymer material and insulating particles, and the content of the insulating particles is 6 volumes. % To 15% by volume, a battery.
μm以上50μm未満であり、かつ、前記絶縁性粒子の
平均粒子径は0.5μm以上5μm以下であることを特
徴とする請求項4記載の電池。5. The average inter-electrode distance between the pair of electrodes is 15
The battery according to claim 4, wherein the battery has a size of not less than μm and less than 50 μm, and an average particle size of the insulating particles is not less than 0.5 μm and not more than 5 μm.
た電解質を巻回してなる電池の製造方法であって、 一対の電極の間に、高分子材料および絶縁性粒子を含む
電解質を、この電解質の幅が前記電極よりも0.5mm
以上4mm以下の範囲で大きくなるように形成する工程
と、 前記電解質を形成したのち、前記電解質を加熱しながら
加圧する工程とを含むことを特徴とする電池の製造方
法。6. A method for producing a battery, which comprises winding a pair of electrodes and an electrolyte interposed therebetween, wherein an electrolyte containing a polymer material and insulating particles is formed between the pair of electrodes. The width of the electrolyte is 0.5 mm than the electrode
A method of manufacturing a battery, comprising: a step of increasing the size in the range of 4 mm or less; and a step of pressing the electrolyte while heating the electrolyte after forming the electrolyte.
た電解質を巻回してなる電池の製造方法であって、 一対の電極の間に、高分子材料および絶縁性粒子を含
み、前記絶縁性粒子の含有量が6体積%以上15体積%
以下である電解質を形成する工程と、 前記電解質を形成したのち、前記電解質を加熱しながら
加圧する工程とを含むことを特徴とする電池の製造方
法。7. A method for producing a battery, which comprises winding a pair of electrodes and an electrolyte interposed between the pair of electrodes, comprising a polymer material and insulating particles between the pair of electrodes, The content of particles is 6% by volume or more and 15% by volume
A method of manufacturing a battery, comprising the following steps of forming an electrolyte and, after forming the electrolyte, applying pressure while heating the electrolyte.
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Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006156311A (en) * | 2004-12-01 | 2006-06-15 | Sony Corp | Battery |
JP2016506027A (en) * | 2013-03-08 | 2016-02-25 | エルジー・ケム・リミテッド | Stepped electrode group stack |
US9478773B2 (en) | 2012-03-16 | 2016-10-25 | Lg Chem, Ltd. | Battery cell of asymmetric structure and battery pack employed with the same |
US9484560B2 (en) | 2013-02-13 | 2016-11-01 | Lg Chem, Ltd. | Electric device having a round corner and including a secondary battery |
US9548517B2 (en) | 2012-04-05 | 2017-01-17 | Lg Chem, Ltd. | Battery cell of stair-like structure |
US9620789B2 (en) | 2012-03-08 | 2017-04-11 | Lg Chem, Ltd. | Battery pack of the stair-like structure |
US9685679B2 (en) | 2012-05-29 | 2017-06-20 | Lg Chem, Ltd. | Stepwise electrode assembly having variously-shaped corner and secondary battery, battery pack and device comprising the same |
US9786874B2 (en) | 2013-03-08 | 2017-10-10 | Lg Chem, Ltd. | Electrode having round corner |
JP2018045965A (en) * | 2016-09-16 | 2018-03-22 | 株式会社東芝 | Nonaqueous electrolyte battery, battery pack and vehicle |
US9954203B2 (en) | 2013-03-08 | 2018-04-24 | Lg Chem, Ltd. | Stepped electrode group stack |
US10026994B2 (en) | 2012-11-13 | 2018-07-17 | Lg Chem, Ltd. | Stepped electrode assembly |
JP2020030924A (en) * | 2018-08-22 | 2020-02-27 | ユースエンジニアリング株式会社 | Lithium-ion battery and manufacturing method for lithium-ion battery |
WO2021043297A1 (en) * | 2019-09-06 | 2021-03-11 | 青岛九环新越新能源科技股份有限公司 | Solid-state battery and manufacturing method and manufacturing apparatus thereof |
-
2002
- 2002-04-10 JP JP2002108398A patent/JP2003303622A/en active Pending
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006156311A (en) * | 2004-12-01 | 2006-06-15 | Sony Corp | Battery |
US9263740B2 (en) | 2004-12-01 | 2016-02-16 | Sony Corporation | Battery anode containing CoSnC material |
US9620789B2 (en) | 2012-03-08 | 2017-04-11 | Lg Chem, Ltd. | Battery pack of the stair-like structure |
US9478773B2 (en) | 2012-03-16 | 2016-10-25 | Lg Chem, Ltd. | Battery cell of asymmetric structure and battery pack employed with the same |
US9548517B2 (en) | 2012-04-05 | 2017-01-17 | Lg Chem, Ltd. | Battery cell of stair-like structure |
US9685679B2 (en) | 2012-05-29 | 2017-06-20 | Lg Chem, Ltd. | Stepwise electrode assembly having variously-shaped corner and secondary battery, battery pack and device comprising the same |
US10026994B2 (en) | 2012-11-13 | 2018-07-17 | Lg Chem, Ltd. | Stepped electrode assembly |
US9484560B2 (en) | 2013-02-13 | 2016-11-01 | Lg Chem, Ltd. | Electric device having a round corner and including a secondary battery |
JP2016506027A (en) * | 2013-03-08 | 2016-02-25 | エルジー・ケム・リミテッド | Stepped electrode group stack |
US9786874B2 (en) | 2013-03-08 | 2017-10-10 | Lg Chem, Ltd. | Electrode having round corner |
US9954203B2 (en) | 2013-03-08 | 2018-04-24 | Lg Chem, Ltd. | Stepped electrode group stack |
JP2018045965A (en) * | 2016-09-16 | 2018-03-22 | 株式会社東芝 | Nonaqueous electrolyte battery, battery pack and vehicle |
EP3297064B1 (en) * | 2016-09-16 | 2024-04-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nonaqueous electrolyte battery, battery pack and vehicle |
JP2020030924A (en) * | 2018-08-22 | 2020-02-27 | ユースエンジニアリング株式会社 | Lithium-ion battery and manufacturing method for lithium-ion battery |
WO2021043297A1 (en) * | 2019-09-06 | 2021-03-11 | 青岛九环新越新能源科技股份有限公司 | Solid-state battery and manufacturing method and manufacturing apparatus thereof |
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