JP2005063856A - 非水電解質二次電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ヒートシールによって封止されたラミネートフィルム製容器1と、前記容器1内に収納された扁平形状の電極群2と、前記電極群2に保持された非水電解質とを具備する非水電解質二次電池であって、下記(1)式を満足することを特徴とする非水電解質二次電池。
(X/Y)≦1.8 (1)
但し、前記(1)式において、Xは前記容器1の電極群収納部の面積で、Yはラミネートフィルム片面当りのヒートシール部の面積である。
【選択図】図1
Description
但し、前記(1)式において、Xは前記容器の電極群収納部の面積で、Yはラミネートフィルム片面当りのヒートシール部の面積である。
但し、前記(1)式において、Xは容器1の電極群収納部の面積で、Yはラミネートフィルム片面当りのヒートシール部11,12の合計面積である。図1〜3に例示されるような、ラミネートフィルムをカップ状に成形した電極群収納部に蓋体をヒートシールで固定した容器の場合、面積Xは、容器1のカップ部の開口端の一辺の長さをL1とし、他辺の長さをL2とした際に、L1×L2で算出される面積である。本願発明では、カップ状以外の形状の容器を用いることができ、この場合、面積Xは、容器の厚さ方向と垂直な面についての投影面積から面積Yを差し引くことによって求めることができる。カップ状以外の形状の容器としては、例えば、以下の(a)〜(c)に説明する容器を挙げることができる。
この正極は、集電体と、集電体の片面もしくは両面に担持され、活物質を含む正極層とを含む。
前記負極は、集電体と、集電体の片面もしくは両面に担持される負極層とを含む。
このセパレータとしては、微多孔性の膜、織布、不織布、これらのうち同一材または異種材の積層物等を用いることができる。中でも、微多孔性の膜は、過充電等による発熱で電極群の温度が異常に上昇すると、セパレータを構成する樹脂が塑性変形し微細な孔が塞がる、いわゆるシャットダウン現象を生じ、リチウムイオンの流れが遮断され、それ以上の発熱を防止し、過充電状態を安全に終了させることができるので好ましい。セパレータを形成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合ポリマー、エチレン−ブテン共重合ポリマー等を挙げることができる。セパレータの形成材料としては、前述した種類の中から選ばれる1種類または2種類以上を用いることができる。
非水電解質は、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解される電解質(例えば、リチウム塩)とを含むものである。非水電解質の形態は、液状、ゲル状あるいは固体状にすることができる。
容器を形成するラミネートフィルムとしては、例えば、一方の表面を構成する外部保護層と、他方の表面を構成する熱可塑性樹脂層と、外部保護層と熱可塑性樹脂層との間に配置される金属層とを含むものが好ましい。なお、このシートは、各層を貼り合わせるために使用する接着剤を含むことを許容する。また、各層は、1種類の材料から形成しても、2種類以上の材料から形成しても良い。
<正極の作製>
まず、リチウムコバルト酸化物(LixCoO2;但し、Xは0<X≦1である)粉末90重量%に、アセチレンブラック5重量%と、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)5重量%のジメチルフォルムアミド(DMF)溶液とを加えて混合し、スラリーを調製した。前記スラリーを厚さが15μmのアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布した後、乾燥し、プレスすることにより、正極層が集電体の両面に担持された構造の正極を作製した。なお、正極層の厚さは、片面当り60μmであった。
炭素質材料として3000℃で熱処理したメソフェーズピッチ系炭素繊維(粉末X線回折により求められる(002)面の面間隔(d002 )が0.336nm)の粉末を95重量%と、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)5重量%のジメチルフォルムアミド(DMF)溶液とを混合し、スラリーを調製した。前記スラリーを厚さが12μmの銅箔からなる集電体の両面に塗布し、乾燥し、プレスすることにより、負極層が集電体に担持された構造の負極を作製した。なお、負極層の厚さは、片面当り55μmであった。
厚さ25μmの微多孔性ポリエチレン膜からなるセパレータを用意した。
エチレンカーボネート(EC)とγ−ブチロラクトン(GBL)とを体積比が1:2になるように混合して非水溶媒を調製した。得られた非水溶媒に四フッ化硼酸リチウム(LiBF4)を1.5モル/L溶解させ、液状非水電解質を調製した。
前記正極の集電体に厚さ100μmの帯状アルミニウム箔からなる正極リードを超音波溶接し、前記負極の集電体に厚さ100μmの帯状ニッケル箔からなる負極リードを超音波溶接した。次いで、前記正極及び前記負極をその間に前記セパレータを介して渦巻き状に捲回した後、偏平状に成形し、電極群を作製した。
厚さ25μmの延伸ナイロンフィルムと厚さ40μmのアルミニウム合金箔(JIS H 4160 A8079材)と厚さ30μmの直鎖状低密度ポリエチレンフィルム(シーラントフィルム)とを、この順序でウレタン系接着材を介して積層接着することによりラミネートフィルムを作製した。このラミネートフィルムを、シーラントフィルム側から張り出し加工または深絞り加工をしてカップ状の電極群収納部を形成した後、シーラントフィルムを内側にして180°折り曲げて蓋体を形成し、容器を得た。カップ状の電極群収納部の開口端では、リード端子延出方向(長辺方向)の長さL1を40mm、リード端子延出方向と直交する方向(短辺方向)の長さL2を30mmにした。
前記電極群を容器の収納部に配置し、正極リード端子と負極リード端子を容器外部に延出し、蓋体のシーラントフィルムと正負極リード端子との間、並びに収納部のシーラントフィルムと正負極リード端子との間それぞれにマレイン酸変性したポリエチレン樹脂製保護フィルムを正負極リード端子に跨るように介在させ、次いで、幅5mmのトップシール11を施した。さらに、このトップシール11部分に直交する長手方向側の一方の端部に幅10mmのサイドシール12を施した。
容器の電極群収納部の開口端の寸法(L1、L2)、トップシール部11の幅、サイドシール部12の幅、面積X及び面積比(X/Y)を下記表1に示すように設定すること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様な構成の非水電解質二次電池を得た。なお、実施例2の非水電解質二次電池の容器部分を示す上面図を図4に、実施例3の非水電解質二次電池の容器部分を示す上面図を図5に、実施例4の非水電解質二次電池の容器部分を示す上面図を図6に、実施例5の非水電解質二次電池の容器部分を示す上面図を図7に、実施例6の非水電解質二次電池の容器部分を示す上面図を図8に示す。
容器の電極群収納部の開口端の寸法(L1、L2)、トップシール部11の幅、サイドシール部12の幅、面積X及び面積比(X/Y)を下記表1に示すように設定すること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様な構成の非水電解質二次電池を得た。なお、比較例1の非水電解質二次電池の容器部分を示す上面図を図9に、比較例2の非水電解質二次電池の容器部分を示す上面図を図10に、比較例3の非水電解質二次電池の容器部分を示す上面図を図11に、比較例4の非水電解質二次電池の容器部分を示す上面図を図12に示す。
Claims (3)
- ヒートシールによって封止されたラミネートフィルム製容器と、前記容器内に収納された扁平形状の電極群と、前記電極群に保持された非水電解質とを具備する非水電解質二次電池であって、下記(1)式を満足することを特徴とする非水電解質二次電池。
(X/Y)≦1.8 (1)
但し、前記(1)式において、Xは前記容器の電極群収納部の面積で、Yはラミネートフィルム片面当りのヒートシール部の面積である。 - 前記ヒートシール部の幅は、2mm以上、10mm以下であることを特徴とする請求項1記載の非水電解質二次電池。
- 前記面積Xは、100mm2以上、3500mm2未満であることを特徴とする請求項1または2記載の非水電解質二次電池。
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