JP2005085674A - 非水電解質二次電池 - Google Patents
非水電解質二次電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005085674A JP2005085674A JP2003318177A JP2003318177A JP2005085674A JP 2005085674 A JP2005085674 A JP 2005085674A JP 2003318177 A JP2003318177 A JP 2003318177A JP 2003318177 A JP2003318177 A JP 2003318177A JP 2005085674 A JP2005085674 A JP 2005085674A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode plate
- active material
- current collector
- negative electrode
- lead
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
【課題】内部短絡時に、電池温度の上昇を抑制する低抵抗の電池内回路を形成する構造を有する、高信頼性の非水電解質二次電池を提供する。
【解決手段】非水電解質二次電池が、第1の極板15、第2の極板16、セパレータ17を捲回した極板群14を収容する電池ケース11と、前記第1の極板と前記電池ケースとを接続する第1のリード部15aと、前記第2の極板と封口板12に設けられた端子部12aとを接続する第2のリード部16aとを具備し、前記第1の極板は、第1の活物質付与部および第1のリード部付与部からなり、前記第2の極板は、第2の活物質付与部、第2のリード部付与部、および前記極板群の最外周に位置する第2の露出部からなり、前記第1の極板の集電体における第1の活物質付与部の第1のリード部側端部から前記第1のリード部の電池ケース側端部までの間の抵抗が5mΩ以下である。
【選択図】図4
【解決手段】非水電解質二次電池が、第1の極板15、第2の極板16、セパレータ17を捲回した極板群14を収容する電池ケース11と、前記第1の極板と前記電池ケースとを接続する第1のリード部15aと、前記第2の極板と封口板12に設けられた端子部12aとを接続する第2のリード部16aとを具備し、前記第1の極板は、第1の活物質付与部および第1のリード部付与部からなり、前記第2の極板は、第2の活物質付与部、第2のリード部付与部、および前記極板群の最外周に位置する第2の露出部からなり、前記第1の極板の集電体における第1の活物質付与部の第1のリード部側端部から前記第1のリード部の電池ケース側端部までの間の抵抗が5mΩ以下である。
【選択図】図4
Description
本発明は、非水電解質二次電池、さらに詳しくは、安全性を確保するために特定の構造を有する非水電解質二次電池に関する。
近年、携帯電話やノートパソコン等のポータブル、コードレス機器の普及により、これらの機器に電力を供給する電池の需要が高まっている。なかでも、小型軽量で、エネルギー密度が高く、繰り返し充放電が可能な二次電池の需要が高まっている。このような二次電池として、非水電解質二次電池が挙げられる。
非水電解質二次電池は、正極板、負極板、およびセパレータからなる極板群と、前記極板群を収容した電池ケースと、前記極板群に保持された非水電解質とにより構成される。一般的に、正極板には、AlまたはAl合金箔からなる集電体に正極活物質としてリチウム複合酸化物を塗布したものが用いられる。また、負極板には、Cu、Ni、またはNi−Cu合金からなる集電体に負極活物質として炭素材料または所定の合金材料を塗布したものが用いられる。
極板群には、このような正極板と負極板の間に、ポリエチレン、ポリプロピレン等からなる多孔質セパレータを介在させ、正極板と負極板と多孔質セパレータとを渦巻き状に捲回したものが用いられる。そして、この極板群に電解液を保持させたものが、ステンレス鋼製あるいはAl製の電池ケース内に収容されている。
しかし、従来より、非水電解質二次電池は、釘刺し・クラッシュ試験などで想定される外的圧力により電池が変形すると、電池ケース内部に収容された渦巻き状の極板群内で内部短絡が起こる場合がある。このとき、正極板における正極活物質と負極板における負極活物質との間で短絡が生じた場合、正極活物質と負極活物質との間で発熱を伴う化学反応が起こる。これにより、電池温度が急激に上昇し、電池の開封による電解液の漏液が起こり、電池の信頼性を損ねるという問題がある。
これに対して、非水電解質二次電池の安全性を向上するための技術開発が行われている。
例えば、特許文献1では、渦巻き状の極板群における正極板の最外周部および負極板の最外周部にそれぞれ集電体部分を設けることが開示されている。クラッシュ試験により電池ケースが内側に圧壊された場合、または釘刺し試験により尖状突起物が電池ケースを突き破って電池ケース内部の極板群に突き刺さった場合、この正極板の集電部と負極板の集電部との低抵抗部で短絡させることにより、短絡電流を分散させることができる。これにより、正極活物質と負極活物質との間の短絡により生じる発熱反応を抑制し、電池の温度上昇を抑えることができる。
例えば、特許文献1では、渦巻き状の極板群における正極板の最外周部および負極板の最外周部にそれぞれ集電体部分を設けることが開示されている。クラッシュ試験により電池ケースが内側に圧壊された場合、または釘刺し試験により尖状突起物が電池ケースを突き破って電池ケース内部の極板群に突き刺さった場合、この正極板の集電部と負極板の集電部との低抵抗部で短絡させることにより、短絡電流を分散させることができる。これにより、正極活物質と負極活物質との間の短絡により生じる発熱反応を抑制し、電池の温度上昇を抑えることができる。
また、特許文献2および3では、電池ケースの圧壊により生じた電池ケースの突起部と、電池ケースと異なる極の極板外周部に設けた集電体部分との間の低抵抗部で短絡させることにより、短絡電流を分散させ電池の温度上昇を抑えることが提案されている。
しかし、上記のような正極集電体と負極集電体との低抵抗部における接触による短絡、または集電体と電池ケースとの低抵抗部における接触による短絡だけでは、電池の急激な温度上昇の原因である正極活物質と負極活物質間の高抵抗接触部を通る短絡電流を十分に分散することが困難である。特に、充電状態の電池では内部短絡による電池の温度上昇が大きくなり、電池の信頼性が低下する問題を払拭することができない。
特開平08−153542号公報
特開平08−264206号公報
特開平09−259926号公報
そこで、本発明は、上記問題を鑑みたものであり、内部短絡を生じた場合に、より多くの短絡電流を正極活物質と負極活物質間の高抵抗な接触部以外の、発熱反応が起こりにくい低抵抗部へ分散させるため、内部短絡により形成される電池内回路の抵抗を小さく制限した電池を提供することを目的とする。このような電池を構成することにより、正極活物質と負極活物質との高抵抗の接触部を短絡電流が流れることにより生じる正負極活物質間での発熱反応を抑制し、電池温度の上昇を抑えることができる。
すなわち、本発明は、内部短絡時に、電池温度の上昇を抑制するために、低抵抗の電池内回路を形成する構造を有する高信頼性の非水電解質二次電池を提供することを目的とする。
すなわち、本発明は、内部短絡時に、電池温度の上昇を抑制するために、低抵抗の電池内回路を形成する構造を有する高信頼性の非水電解質二次電池を提供することを目的とする。
本発明の非水電解質二次電池は、第1の活物質を付与した集電体を含む第1の極板、第2の活物質を付与した集電体を含む第2の極板、および前記第1の極板と第2の極板との間に配されたセパレータを渦巻き状に捲回した極板群、ならびに前記極板群に保持された非水電解質からなる発電部と、前記発電部を収容する電池ケースと、前記電池ケースを封口する、端子部を備えた封口板と、前記第1の極板と前記電池ケースとを接続する第1のリード部と、前記第2の極板と前記端子部とを接続する第2のリード部とを具備し、
前記第1の極板は、第1の活物質を付与した第1の活物質付与部、第1のリード部を付与した第1のリード部付与部からなり、
前記第2の極板は、前記極板群の外側に位置し、第2の活物質を付与した第2の活物質付与部、第2のリード部を付与した第2のリード部付与部、および前記極板群における最外周に位置する部分において集電体が露出した第2の露出部からなり、
前記第1の極板の集電体における第1の活物質付与部の第1のリード部付与部側の端部から前記第1のリード部の電池ケース側の端部までの間の抵抗が5mΩ以下であることを特徴とする。
前記第1の極板は、第1の活物質を付与した第1の活物質付与部、第1のリード部を付与した第1のリード部付与部からなり、
前記第2の極板は、前記極板群の外側に位置し、第2の活物質を付与した第2の活物質付与部、第2のリード部を付与した第2のリード部付与部、および前記極板群における最外周に位置する部分において集電体が露出した第2の露出部からなり、
前記第1の極板の集電体における第1の活物質付与部の第1のリード部付与部側の端部から前記第1のリード部の電池ケース側の端部までの間の抵抗が5mΩ以下であることを特徴とする。
前記第1の極板の集電体における第1の活物質付与部の第1のリード部付与部側の端部から前記第1のリード部の電池ケース側の端部までの間の抵抗が0.1〜2.3mΩであることが好ましい。
前記第2の極板の集電体における前記第2の活物質付与部の第2の露出部側の端部から前記第2の露出部における最外周側の端部までの間の抵抗が5mΩ以下であることが好ましい。
前記第2の極板の集電体における前記第2の活物質付与部の第2の露出部側の端部から前記第2の露出部における最外周側の端部までの間の抵抗が0.1〜1.5mΩであることが好ましい。
前記第2の極板の集電体における前記第2の活物質付与部の第2の露出部側の端部から前記第2の露出部における最外周側の端部までの間の抵抗が0.1〜1.5mΩであることが好ましい。
前記第2の露出部における集電体の厚さは、前記第2の活物質付与部における集電体の厚さの1〜10倍であることが好ましい。
前記第2の露出部における集電体の厚さは、前記第2の活物質付与部における集電体の厚さの1.2〜10倍であることが好ましい。
前記第2の露出部における集電体の厚さは、前記第2の活物質付与部における集電体の厚さの1.2〜10倍であることが好ましい。
前記第2の露出部における捲回方向の長さは、前記極板群の最外周の1.1〜5周であることが好ましい。
前記第1の極板は、さらに前記極板群における外周側において集電体が露出した第1の露出部を有し、前記第1の露出部における捲回方向の長さは、極板群の外周の1〜4.9周であり、前記第1の露出部は前記第2の露出部によって外周が捲回されることが好ましい。
前記第1の極板は、さらに前記極板群における外周側において集電体が露出した第1の露出部を有し、前記第1の露出部における捲回方向の長さは、極板群の外周の1〜4.9周であり、前記第1の露出部は前記第2の露出部によって外周が捲回されることが好ましい。
前記第1および第2の極板の一方が、LixMyN1-yO2(式中、xは、1.10≧x≧0.98、およびyは、1≧y≧0を満たす。また、M、Nは、M≠Nであり、Co、Ni、Mn、Cr、Fe、Mg、Al、およびZnからなる群より選択された少なくとも1種を含む。)からなる正極活物質を含む正極合剤を、AlまたはAl合金からなる正極集電体上に塗着することにより得られた正極板であることが好ましい。
前記第1および第2の極板の一方が、Liを吸蔵・放出可能な炭素材料、黒鉛材料、合金、または金属酸化物からなる負極活物質を含む負極合剤を、Cu、Ni、またはCu−Ni合金からなる負極集電体上に塗着することにより得られた負極板であることが好ましい。
前記第1および第2の極板の一方が、Liを吸蔵・放出可能な炭素材料、黒鉛材料、合金、または金属酸化物からなる負極活物質を含む負極合剤を、Cu、Ni、またはCu−Ni合金からなる負極集電体上に塗着することにより得られた負極板であることが好ましい。
本発明によれば、内部短絡時に、低抵抗の電池内回路を形成する構造を有する高信頼性の非水電解質二次電池を提供することができる。
本発明は、第1の活物質を付与した集電体を含む第1の極板、第2の活物質を付与した集電体を含む第2の極板、および前記第1の極板と第2の極板との間に配されたセパレータを渦巻き状に捲回した極板群、ならびに前記極板群に保持された非水電解質からなる発電部と、前記発電部を収容する電池ケースと、前記電池ケースを封口する、端子部を備えた封口板と、前記第1の極板と前記電池ケースとを接続する第1のリード部と、前記第2の極板と前記端子部とを接続する第2のリード部とを具備し、
前記第1の極板は、第1の活物質を付与した第1の活物質付与部、第1のリード部を付与した第1のリード部付与部からなり、
前記第2の極板は、前記極板群の外側に位置し、第2の活物質を付与した第2の活物質付与部、第2のリード部を付与した第2のリード部付与部、および前記極板群における最外周に位置する部分において集電体が露出した第2の露出部からなり、
前記第1の極板の集電体における第1の活物質付与部の第1のリード部付与部側の端部から前記第1のリード部の電池ケース側の端部までの間の抵抗が5mΩ以下である非水電解質二次電池に関する。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
前記第1の極板は、第1の活物質を付与した第1の活物質付与部、第1のリード部を付与した第1のリード部付与部からなり、
前記第2の極板は、前記極板群の外側に位置し、第2の活物質を付与した第2の活物質付与部、第2のリード部を付与した第2のリード部付与部、および前記極板群における最外周に位置する部分において集電体が露出した第2の露出部からなり、
前記第1の極板の集電体における第1の活物質付与部の第1のリード部付与部側の端部から前記第1のリード部の電池ケース側の端部までの間の抵抗が5mΩ以下である非水電解質二次電池に関する。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態1
非水電解質二次電池の一例として円筒形リチウム二次電池の概略縦断面図を図1に示す。
発電部は、正極活物質5cを付与した正極集電体5bを含む正極板5、負極活物質6cを付与した負極集電体6bを含む負極板6、および前記正極板5と負極板6との間に配されたセパレータ7を渦巻き状に捲回した極板群4、ならびに前記極板群4に保持された非水電解質からなる。この発電部は、ステンレス鋼製の電池ケース1内に収容され、その上部および下部には、それぞれ絶縁リング8が配されている。極板群4における負極板6は、負極リード部6aを介して電池ケース1の底面内側に接続されている。なお、負極リード部6aは、電池ケース1の底面部分まで延びており、一方の端がその底面部分で接続されている。電池ケース1は、前記極板群4における正極板5が正極リード部5aを介して接続された正極端子を備えた封口板2により封口される。電池ケース1と封口板2との間には、絶縁パッキング3が配されている。
非水電解質二次電池の一例として円筒形リチウム二次電池の概略縦断面図を図1に示す。
発電部は、正極活物質5cを付与した正極集電体5bを含む正極板5、負極活物質6cを付与した負極集電体6bを含む負極板6、および前記正極板5と負極板6との間に配されたセパレータ7を渦巻き状に捲回した極板群4、ならびに前記極板群4に保持された非水電解質からなる。この発電部は、ステンレス鋼製の電池ケース1内に収容され、その上部および下部には、それぞれ絶縁リング8が配されている。極板群4における負極板6は、負極リード部6aを介して電池ケース1の底面内側に接続されている。なお、負極リード部6aは、電池ケース1の底面部分まで延びており、一方の端がその底面部分で接続されている。電池ケース1は、前記極板群4における正極板5が正極リード部5aを介して接続された正極端子を備えた封口板2により封口される。電池ケース1と封口板2との間には、絶縁パッキング3が配されている。
ここで、負極板の平面図を図2に、正極板の平面図を図3にそれぞれ示す。
前記負極板6は、前記負極集電体6b上に負極活物質6cを付与した活物質付与部および負極リード部6aを付与したリード部付与部からなる。リード部付与部は、負極集電体6bが露出しており、その部分に負極リード部6aが取り付けられる。
前記負極リード部6aには、NiやCu等が用いられる。
前記負極板6は、前記負極集電体6b上に負極活物質6cを付与した活物質付与部および負極リード部6aを付与したリード部付与部からなる。リード部付与部は、負極集電体6bが露出しており、その部分に負極リード部6aが取り付けられる。
前記負極リード部6aには、NiやCu等が用いられる。
一方、前記正極板5は、前記正極集電体5b上に正極活物質5cを付与した活物質付与部、および正極リード部5aを付与したリード部付与部、ならびに前記極板群4の最外周に対応する部分において集電体5bが露出した露出部5dからなる。リード部付与部は、正極集電体5bが露出しており、その部分に正極リード部5aが取り付けられる。
前記正極リード部5aには、Al等が用いられる。
すなわち、負極板6が上記第1の極板に相当し、正極板5が上記第2の極板に相当する。負極リード部6aが上記第1のリード部に相当し、正極リード部5aが上記第2のリード部に相当する。
前記正極リード部5aには、Al等が用いられる。
すなわち、負極板6が上記第1の極板に相当し、正極板5が上記第2の極板に相当する。負極リード部6aが上記第1のリード部に相当し、正極リード部5aが上記第2のリード部に相当する。
そして、前記極板群4の最外周には、露出部5dが位置するように、負極端子である前記電池ケース1と異なる極の正極板5が配される。
上記構成において、図2に示す前記負極板6の集電体6bにおける前記活物質付与部のリード部付与部側の端部X1から前記負極リード部6aの電池ケース1側の端部Y1までの抵抗値が5mΩ以下である。
上記構成において、図2に示す前記負極板6の集電体6bにおける前記活物質付与部のリード部付与部側の端部X1から前記負極リード部6aの電池ケース1側の端部Y1までの抵抗値が5mΩ以下である。
上記構成の電池は、外部より機械的圧力が加えられた場合、電池ケース1と最外周に位置する正極の露出部5dが最初に接触し、電気的に短絡する構造を有する。したがって、内部短絡を生じた場合でも、この部分の接触により低抵抗の回路が形成されるため、正極活物質5cと負極活物質6cとの高抵抗接触部の短絡により生じる電池温度の異常な上昇を抑えることができ、高信頼性の非水電解質二次電池が得られる。
さらに、前記X1−Y1間の抵抗値は0.1〜2.3mΩがより好ましい。このとき、電池ケース1と正極板5の露出部5dとの接触により形成される短絡回路の抵抗がより小さくなり、正極活物質および負極活物質を含まない部分での短絡出力が大きくなるため、電池温度の異常な上昇をより抑えることができる。
さらに、前記X1−Y1間の抵抗値は0.1〜2.3mΩがより好ましい。このとき、電池ケース1と正極板5の露出部5dとの接触により形成される短絡回路の抵抗がより小さくなり、正極活物質および負極活物質を含まない部分での短絡出力が大きくなるため、電池温度の異常な上昇をより抑えることができる。
図3に示す前記正極板5の露出部5dにおける前記正極活物質5c付与部側の端部X2から最外周側の端部Y2までの抵抗値が5mΩ以下であることが好ましい。
前記X2−Y2間の抵抗値は、0.1〜1.5mΩがより好ましい。このとき、電池ケース1と正極板5の露出部5dとの接触により形成される短絡回路の抵抗がより小さくなり、電池ケース1と露出部5d間の短絡出力が大きくなるため、電池温度の異常な上昇をより抑えることができる。
前記X2−Y2間の抵抗値は、0.1〜1.5mΩがより好ましい。このとき、電池ケース1と正極板5の露出部5dとの接触により形成される短絡回路の抵抗がより小さくなり、電池ケース1と露出部5d間の短絡出力が大きくなるため、電池温度の異常な上昇をより抑えることができる。
前記正極集電体5bが露出した露出部5dにおける集電体5bの厚さは、前記正極活物質5c付与部における集電体5bの厚さの1〜10倍であることが好ましい。
さらに、前記正極集電体5bが露出した露出部5dにおける集電体5bの厚さは、前記正極活物質5c付与部における集電体5bの厚さの1.2〜10倍であることがより好ましい。このとき、電池ケース1と正極板5の露出部5dとの間の短絡出力が大きくなるため、電池温度の異常な上昇をより抑えることができる。
さらに、前記正極集電体5bが露出した露出部5dにおける集電体5bの厚さは、前記正極活物質5c付与部における集電体5bの厚さの1.2〜10倍であることがより好ましい。このとき、電池ケース1と正極板5の露出部5dとの間の短絡出力が大きくなるため、電池温度の異常な上昇をより抑えることができる。
前記露出部5dの捲回方向の長さは、前記極板群4の最外周の1.1〜5周であることが好ましい。
負極板には、上記の図2の負極板6以外に、図7に示す負極板26や図8に示す負極板36を用いてもよい。図7の負極板26および図8の負極板36は、さらに前記極板群4における外周側において負極集電体26b、36bが露出した露出部26d、36dを有し、前記露出部26d、36dにおける捲回方向の長さは、極板群4の外周の1〜4.9周であり、前記負極板26、36の集電体露出部26d、36dは前記正極板5の集電体露出部5dによって外周が捲回されることが好ましい。
図7および8は、いずれも極板群における外周側に露出部が設けられているが、図7の負極板26では、負極リード部26aが露出部26dの外周側に設けられており、図8の負極板36では、負極リード部36aが露出部36dの活物質付与部側に設けられている。
負極板には、上記の図2の負極板6以外に、図7に示す負極板26や図8に示す負極板36を用いてもよい。図7の負極板26および図8の負極板36は、さらに前記極板群4における外周側において負極集電体26b、36bが露出した露出部26d、36dを有し、前記露出部26d、36dにおける捲回方向の長さは、極板群4の外周の1〜4.9周であり、前記負極板26、36の集電体露出部26d、36dは前記正極板5の集電体露出部5dによって外周が捲回されることが好ましい。
図7および8は、いずれも極板群における外周側に露出部が設けられているが、図7の負極板26では、負極リード部26aが露出部26dの外周側に設けられており、図8の負極板36では、負極リード部36aが露出部36dの活物質付与部側に設けられている。
前記正極板は、例えば、LixMyN1-yO2(式中、xは、1.10≧x≧0.98、およびyは、1≧y≧0を満たす。また、M、Nは、M≠Nであり、Co、Ni、Mn、Cr、Fe、Mg、Al、およびZnからなる群より選択された少なくとも1種を含む。)からなる正極活物質を含む正極合剤を、AlまたはAl合金からなる正極集電体上に塗着することにより得られる。
前記負極板は、例えば、Liを吸蔵・放出可能な炭素材料、黒鉛材料、合金、または金属酸化物からなる負極活物質を含む負極合剤を、Cu、Ni、またはCu−Ni合金からなる負極集電体上に塗着することにより得られる。
前記負極板は、例えば、Liを吸蔵・放出可能な炭素材料、黒鉛材料、合金、または金属酸化物からなる負極活物質を含む負極合剤を、Cu、Ni、またはCu−Ni合金からなる負極集電体上に塗着することにより得られる。
実施の形態2
非水電解質二次電池の他の一例として角形リチウム二次電池の一部を切り欠いた斜視図を図4に示す。
発電部は、正極活物質15cを付与した正極集電体15bを含む正極板15、負極活物質16cを付与した負極集電体16bを含む負極板16、および前記正極板15と負極板16との間に配されたセパレータ17を渦巻き状に捲回した極板群14、ならびに前記極板群14に保持された非水電解質からなる。この発電部は、AlまたはAl合金製の電池ケース11内に収容され、その上部には、絶縁板18が配されている。極板群14における正極板15は、正極リード部15aを介して電池ケース11に接続されている。電池ケース11は、前記極板群14における負極板16が負極リード部16aを介して接続された負極端子12aおよび注液口12bを備えた樹脂製の封口板12により封口される。
非水電解質二次電池の他の一例として角形リチウム二次電池の一部を切り欠いた斜視図を図4に示す。
発電部は、正極活物質15cを付与した正極集電体15bを含む正極板15、負極活物質16cを付与した負極集電体16bを含む負極板16、および前記正極板15と負極板16との間に配されたセパレータ17を渦巻き状に捲回した極板群14、ならびに前記極板群14に保持された非水電解質からなる。この発電部は、AlまたはAl合金製の電池ケース11内に収容され、その上部には、絶縁板18が配されている。極板群14における正極板15は、正極リード部15aを介して電池ケース11に接続されている。電池ケース11は、前記極板群14における負極板16が負極リード部16aを介して接続された負極端子12aおよび注液口12bを備えた樹脂製の封口板12により封口される。
ここで、正極板15の平面図を図5に、負極板16の平面図を図6に示す。
前記正極板15は、前記正極集電体15b上に正極活物質15cを付与した活物質付与部および正極リード部15aを付与したリード部付与部からなる。正極リード部付与部は、正極集電体15bが露出しており、その部分に正極リード部15aが取り付けられている。
前記正極板15は、前記正極集電体15b上に正極活物質15cを付与した活物質付与部および正極リード部15aを付与したリード部付与部からなる。正極リード部付与部は、正極集電体15bが露出しており、その部分に正極リード部15aが取り付けられている。
一方、前記負極板16は、前記負極集電体16b上に正極活物質16cを付与した活物質付与部、および負極リード部16aを付与したリード部付与部、ならびに前記極板群14の最外周に対応する部分において集電体16bが露出した露出部16dからなる。
すなわち、正極板15が上記第1の極板に相当し、負極板16が第2の極板に相当する。正極リード部15aが上記第1のリード部に相当し、負極リード部16aが上記第2のリード部に相当する。
すなわち、正極板15が上記第1の極板に相当し、負極板16が第2の極板に相当する。正極リード部15aが上記第1のリード部に相当し、負極リード部16aが上記第2のリード部に相当する。
そして、前記極板群14の最外周には、露出部16dが位置するように、正極端子である前記電池ケース11と異なる極の負極板16が配される。
上記構成において、図5に示す前記正極板15の集電体15bにおける前記活物質15c付与部のリード部15a付与部側の端部X3から前記正極リード部15aの電池ケース11側の端部Y3までの抵抗値が5mΩ以下である。
上記構成において、図5に示す前記正極板15の集電体15bにおける前記活物質15c付与部のリード部15a付与部側の端部X3から前記正極リード部15aの電池ケース11側の端部Y3までの抵抗値が5mΩ以下である。
上記構成の電池は、外部より機械的圧力が加えられた場合、電池ケース11と最外周に位置する負極板16の露出部16dが最初に接触し、電気的に短絡する構造を有する。したがって、内部短絡を生じた場合でも、この部分の接触により低抵抗の回路が形成されるため、正極活物質15cと負極活物質16cとの接触部分の短絡により生じる電池温度の異常な上昇を抑えることができ、高信頼性の非水電解質二次電池が得られる。
以下に本発明の実施例を詳細に説明する。
以下に本発明の実施例を詳細に説明する。
《実施例1》
実施の形態1における図1に示す構成と同様の円筒形リチウム二次電池を以下のように作製した。
(i)負極板の作製
上記の図2と同様の構成の負極板6を以下のように作製した。
厚さ20μmのCu箔からなる負極集電体6bの両面における活物質付与部に、負極活物質6cとして炭素材料を塗布した後、乾燥、圧延して負極板6を作製した。そして、負極集電体6bにおける幅1cmのリード部付与部に、厚さ100μm、幅5.0mmのNiからなる負極リード部6aを取り付けた。なお、負極リード部6aの負極集電板6bから突出した部分の長さを11.0mmとした。
実施の形態1における図1に示す構成と同様の円筒形リチウム二次電池を以下のように作製した。
(i)負極板の作製
上記の図2と同様の構成の負極板6を以下のように作製した。
厚さ20μmのCu箔からなる負極集電体6bの両面における活物質付与部に、負極活物質6cとして炭素材料を塗布した後、乾燥、圧延して負極板6を作製した。そして、負極集電体6bにおける幅1cmのリード部付与部に、厚さ100μm、幅5.0mmのNiからなる負極リード部6aを取り付けた。なお、負極リード部6aの負極集電板6bから突出した部分の長さを11.0mmとした。
(ii)正極板の作製
上記の図3と同様の構成の正極板5を以下のように作製した。
厚さ20μmのAl箔からなる正極集電体5bの両面における活物質付与部に、正極活物質5cとしてリチウム複合酸化物LiCoO2を塗布した後、乾燥、圧延して、厚さ170μmの正極板5を作製した。そして、正極集電体5bにおけるリード部付与部に、Alからなる正極リード部5aを取り付けた。なお、正極集電体が露出した露出部5dの捲回方向における長さは、構成された極板群4の最外周における1.5周分とした。また、この露出部5dの集電体には、厚さ20μmのAl箔を用いた。
上記の図3と同様の構成の正極板5を以下のように作製した。
厚さ20μmのAl箔からなる正極集電体5bの両面における活物質付与部に、正極活物質5cとしてリチウム複合酸化物LiCoO2を塗布した後、乾燥、圧延して、厚さ170μmの正極板5を作製した。そして、正極集電体5bにおけるリード部付与部に、Alからなる正極リード部5aを取り付けた。なお、正極集電体が露出した露出部5dの捲回方向における長さは、構成された極板群4の最外周における1.5周分とした。また、この露出部5dの集電体には、厚さ20μmのAl箔を用いた。
(iii)電池の組み立て
上記の正極板5および負極板6を用いて構成された極板群4は、厚さ50μmのステンレス鋼製の電池ケースに収容され、図1と同様の構成の直径18mm、高さ650mm、および電池容量1800mAhの円筒形リチウム二次電池を作製した。このとき、非水電解質には、LiPF6を1mol/L含むEC(エチレンカーボネート)とEMC(エチルメチルカーボネート)の混合溶媒(体積比1:1)を用いた。セパレータ7には、厚さ25μmのポリエチレン製多孔質膜を用いた。
この電池について下記のような評価を行った。
上記の正極板5および負極板6を用いて構成された極板群4は、厚さ50μmのステンレス鋼製の電池ケースに収容され、図1と同様の構成の直径18mm、高さ650mm、および電池容量1800mAhの円筒形リチウム二次電池を作製した。このとき、非水電解質には、LiPF6を1mol/L含むEC(エチレンカーボネート)とEMC(エチルメチルカーボネート)の混合溶媒(体積比1:1)を用いた。セパレータ7には、厚さ25μmのポリエチレン製多孔質膜を用いた。
この電池について下記のような評価を行った。
[評価]
(1)正極板および負極板における抵抗値の測定
図2中の負極板6の集電体6bにおける負極活物質付与部のリード部付与部側端部(図2中のX1)から電池ケース1の底面部分と接触する負極リード部6aの電池ケース1側端部(図2中のY1)までの抵抗値を4端子法にて測定した。なお、電池ケース1と負極リード部6aとの接点における抵抗は0.01mΩ以下であった。
また、図3中の正極板5の集電体5bにおける活物質付与部の露出部5d側端部(図3中のX2)から前記露出部5dにおける最外周側端部(図3中のY2)までの抵抗値を4端子法にて測定した。
その結果、図2に示すX1−Y1間の抵抗値は2.7mΩであり、図3に示すX2−Y2間の抵抗値は2.1mΩであった。
(1)正極板および負極板における抵抗値の測定
図2中の負極板6の集電体6bにおける負極活物質付与部のリード部付与部側端部(図2中のX1)から電池ケース1の底面部分と接触する負極リード部6aの電池ケース1側端部(図2中のY1)までの抵抗値を4端子法にて測定した。なお、電池ケース1と負極リード部6aとの接点における抵抗は0.01mΩ以下であった。
また、図3中の正極板5の集電体5bにおける活物質付与部の露出部5d側端部(図3中のX2)から前記露出部5dにおける最外周側端部(図3中のY2)までの抵抗値を4端子法にて測定した。
その結果、図2に示すX1−Y1間の抵抗値は2.7mΩであり、図3に示すX2−Y2間の抵抗値は2.1mΩであった。
(2)釘差し試験
また、作製した電池について釘刺し試験を行った。4.2Vの定電圧で充電を3時間行った後、20℃環境下で電池側面における中央部分を直径2mmの市販の釘を用い、一定の速度で完全に貫いた。
その結果、この時の電池の最高温度は78℃であった。
また、作製した電池について釘刺し試験を行った。4.2Vの定電圧で充電を3時間行った後、20℃環境下で電池側面における中央部分を直径2mmの市販の釘を用い、一定の速度で完全に貫いた。
その結果、この時の電池の最高温度は78℃であった。
《実施例2》
実施例1の負極リード部6aにおける負極集電体6bから突出した部分の長さを3.0mmとし、負極リード部6aの電池ケース1側端部Y1を前記端部Y1と対向する電池ケース1の側面部分に接続した以外は、実施例1と同様の方法により電池を作製した。そして、実施例1と同様の方法により抵抗値の測定および釘刺し試験を行った。その結果、図2に示すX1−Y1間の抵抗値は0.4mΩであった。また、釘刺し試験では、電池の最高温度は74℃であった。
実施例1の負極リード部6aにおける負極集電体6bから突出した部分の長さを3.0mmとし、負極リード部6aの電池ケース1側端部Y1を前記端部Y1と対向する電池ケース1の側面部分に接続した以外は、実施例1と同様の方法により電池を作製した。そして、実施例1と同様の方法により抵抗値の測定および釘刺し試験を行った。その結果、図2に示すX1−Y1間の抵抗値は0.4mΩであった。また、釘刺し試験では、電池の最高温度は74℃であった。
《実施例3》
正極板5の露出部5dにおける集電体5bの厚さを30μmとした以外は、実施例1と同様の方法により電池を作製した。そして、実施例1と同様の方法により抵抗値の測定および釘刺し試験を行った。その結果、図3に示すX2−Y2間の抵抗値は1.4mΩであった。また、釘刺し試験では、電池の最高温度は72℃であった。
正極板5の露出部5dにおける集電体5bの厚さを30μmとした以外は、実施例1と同様の方法により電池を作製した。そして、実施例1と同様の方法により抵抗値の測定および釘刺し試験を行った。その結果、図3に示すX2−Y2間の抵抗値は1.4mΩであった。また、釘刺し試験では、電池の最高温度は72℃であった。
《実施例4》
正極板5の露出部5dの捲回方向における長さを、極板群4の最外周の3周分とした以外は、実施例1と同様の方法により電池を作製した。そして、実施例1と同様の方法により抵抗値の測定および釘刺し試験を行った。その結果、図3に示すX2−Y2間の抵抗値は4.2mΩであった。また、釘刺し試験では、電池の最高温度は69℃であった。
正極板5の露出部5dの捲回方向における長さを、極板群4の最外周の3周分とした以外は、実施例1と同様の方法により電池を作製した。そして、実施例1と同様の方法により抵抗値の測定および釘刺し試験を行った。その結果、図3に示すX2−Y2間の抵抗値は4.2mΩであった。また、釘刺し試験では、電池の最高温度は69℃であった。
《実施例5》
正極板5の露出部5dの集電体5bの厚さを40μmとし、その捲回方向における長さを極板群4の最外周の3周とした以外は、実施例1と同様の方法により電池を作製した。そして、実施例1と同様の方法により抵抗値の測定および釘刺し試験を行った。その結果、図3に示すX2−Y2間の抵抗値は2.1mΩであった。釘刺し試験では、電池の最高温度は65℃であった。
正極板5の露出部5dの集電体5bの厚さを40μmとし、その捲回方向における長さを極板群4の最外周の3周とした以外は、実施例1と同様の方法により電池を作製した。そして、実施例1と同様の方法により抵抗値の測定および釘刺し試験を行った。その結果、図3に示すX2−Y2間の抵抗値は2.1mΩであった。釘刺し試験では、電池の最高温度は65℃であった。
《実施例6》
上記の図7と同様の構成の負極板26を以下のように作製した。
厚さ20μmのCu箔からなる負極集電体26bの両面における活物質付与部に、負極活物質26cとして炭素材料を塗布した後、乾燥、圧延して負極板26を作製した。なお、負極集電体26bの露出部26dにおける捲回方向の長さは、極板群4の最外周の1周分とした。そして、前記露出部26dの外周側に、実施例1と同様の負極リード部26aを取り付けた。
上記の図7と同様の構成の負極板26を以下のように作製した。
厚さ20μmのCu箔からなる負極集電体26bの両面における活物質付与部に、負極活物質26cとして炭素材料を塗布した後、乾燥、圧延して負極板26を作製した。なお、負極集電体26bの露出部26dにおける捲回方向の長さは、極板群4の最外周の1周分とした。そして、前記露出部26dの外周側に、実施例1と同様の負極リード部26aを取り付けた。
上記の負極板26を用いた以外は、実施例1と同様の方法により電池を作製した。そして、実施例1と同様の方法により抵抗値の測定および釘刺し試験を行った。
その結果、図7中におけるX5−Y5間の抵抗値は4.9mΩであった。また、釘刺し試験では、電池の最高温度は72℃であった。
その結果、図7中におけるX5−Y5間の抵抗値は4.9mΩであった。また、釘刺し試験では、電池の最高温度は72℃であった。
《実施例7》
上記の図8と同様の構成の負極板36を以下のように作製した。
厚さ20μmのCu箔からなる負極集電体36bの両面における活物質付与部に、負極活物質36cとして炭素材料を塗布した後、乾燥、圧延して負極板36を作製した。なお、負極集電体36bの露出部36dにおける捲回方向の長さは、極板群4の最外周の1周分とした。そして、前記露出部36dに、実施例1と同様の負極リード部36aを活物質付与部36cに隣接するように取り付けた。
上記の図8と同様の構成の負極板36を以下のように作製した。
厚さ20μmのCu箔からなる負極集電体36bの両面における活物質付与部に、負極活物質36cとして炭素材料を塗布した後、乾燥、圧延して負極板36を作製した。なお、負極集電体36bの露出部36dにおける捲回方向の長さは、極板群4の最外周の1周分とした。そして、前記露出部36dに、実施例1と同様の負極リード部36aを活物質付与部36cに隣接するように取り付けた。
上記の負極板36を用いた以外は、実施例1と同様の方法により電池を作製した。そして、実施例1と同様の方法により抵抗値の測定および釘刺し試験を行った。
その結果、図8中におけるX6−Y6間の抵抗値は2.7mΩであった。また、釘刺し試験では、電池の最高温度は69℃であった。
その結果、図8中におけるX6−Y6間の抵抗値は2.7mΩであった。また、釘刺し試験では、電池の最高温度は69℃であった。
《実施例8》
図9の構成の負極板を以下のように作製した。
負極板46は、負極板6と同様に、負極活物質46cを付与した活物質付与部、負極リード部46aを付与するリード部付与部を有する。本実施例では、さらに、活物質付与部の下部にも負極リード部を取り付けるために集電体46bが露出したリード部付与部を設け、そこに複数片の負極リード部46dを設けた。
図9の構成の負極板を以下のように作製した。
負極板46は、負極板6と同様に、負極活物質46cを付与した活物質付与部、負極リード部46aを付与するリード部付与部を有する。本実施例では、さらに、活物質付与部の下部にも負極リード部を取り付けるために集電体46bが露出したリード部付与部を設け、そこに複数片の負極リード部46dを設けた。
厚さ20μmのCu箔からなる負極集電体46bの両面における活物質付与部に、負極活物質46cとして炭素材料を塗布した後、乾燥、圧延して負極板46を作製した。そして、負極集電体46bにおけるリード部付与部に、厚さ100μm、幅5.0mmのNiからなる負極リード部46aおよび46dを複数片取り付けた。そして、捲回した後、複数片の負極リード部46aおよび46dを重ねて接着した。
上記の負極板46を用いた以外は、実施例1と同様の方法により電池を作製した。そして、実施例1と同様の方法により抵抗値の測定および釘刺し試験を行った。
その結果、図9中におけるX7−Y7間の抵抗値は0.3mΩであった。また、釘刺し試験では、電池の最高温度は67℃であった。
その結果、図9中におけるX7−Y7間の抵抗値は0.3mΩであった。また、釘刺し試験では、電池の最高温度は67℃であった。
《実施例9》
正極板5における集電体露出部5dにおける集電体5bの厚さを10μmとした以外は、実施例1と同様の方法により図2に示す構成の正極板5を作製した。また、この正極板5を用いた以外は、実施例1と同様の方法により電池を作製した。
そして、上記で得られた正極板5および電池について実施例1と同様の方法により抵抗値の測定および釘刺し試験を行った。
その結果、図2におけるX1−Y1間の抵抗値は2.7mΩ、図3におけるX2−Y2間の抵抗値は4.2mΩであった。また、釘刺し試験では、電池の最高温度は89℃であった。
正極板5における集電体露出部5dにおける集電体5bの厚さを10μmとした以外は、実施例1と同様の方法により図2に示す構成の正極板5を作製した。また、この正極板5を用いた以外は、実施例1と同様の方法により電池を作製した。
そして、上記で得られた正極板5および電池について実施例1と同様の方法により抵抗値の測定および釘刺し試験を行った。
その結果、図2におけるX1−Y1間の抵抗値は2.7mΩ、図3におけるX2−Y2間の抵抗値は4.2mΩであった。また、釘刺し試験では、電池の最高温度は89℃であった。
《実施例10》
実施の形態2における図4に示す構成と同様の角形リチウム二次電池を以下のように作製した。
(i)負極板の作製
図6と同様の構成の負極板16を以下のように作製した。
厚さ20μmのCu箔からなる負極集電体16bの両面における活物質付与部に、負極活物質16cとして炭素材料を塗布した後、乾燥、圧延して負極板16を作製した。そして、負極集電体16bにおける幅1cmのリード部付与部に、厚さ100μm、幅5.0mmのNiからなる負極リード部16aを取り付けた。なお、負極集電体16bが露出した露出部16dの捲回方向における長さは、構成された極板群14の最外周における1.5周分とした。また、この露出部16dの集電体16bには、厚さ20μmのCu箔を用いた。
実施の形態2における図4に示す構成と同様の角形リチウム二次電池を以下のように作製した。
(i)負極板の作製
図6と同様の構成の負極板16を以下のように作製した。
厚さ20μmのCu箔からなる負極集電体16bの両面における活物質付与部に、負極活物質16cとして炭素材料を塗布した後、乾燥、圧延して負極板16を作製した。そして、負極集電体16bにおける幅1cmのリード部付与部に、厚さ100μm、幅5.0mmのNiからなる負極リード部16aを取り付けた。なお、負極集電体16bが露出した露出部16dの捲回方向における長さは、構成された極板群14の最外周における1.5周分とした。また、この露出部16dの集電体16bには、厚さ20μmのCu箔を用いた。
(ii)正極板の作製
図5と同様の構成の正極板15を以下のように作製した。
厚さ20μmのAl箔からなる正極集電体15bの両面における活物質付与部に、正極活物質15cとしてリチウム複合酸化物LiCoO2を塗布した後、乾燥、圧延して、厚さ170μmの正極板15を作製した。そして、正極集電体15bにおけるリード部付与部に、Alからなる正極リード部15aを取り付けた。なお、正極リード部15aの正極集電体15bから突出した部分の長さを11.0mmとした。
図5と同様の構成の正極板15を以下のように作製した。
厚さ20μmのAl箔からなる正極集電体15bの両面における活物質付与部に、正極活物質15cとしてリチウム複合酸化物LiCoO2を塗布した後、乾燥、圧延して、厚さ170μmの正極板15を作製した。そして、正極集電体15bにおけるリード部付与部に、Alからなる正極リード部15aを取り付けた。なお、正極リード部15aの正極集電体15bから突出した部分の長さを11.0mmとした。
(iii)電池の組み立て
上記の正極板15および負極板16を用いて構成された極板群4は、厚さ50μmのAl合金製の電池ケースに収容され、図4と同様の構成の高さ50mm、幅3.4mm、および厚さ10mm、ならびに電池容量1000mAhの角形リチウム二次電池を作製した。このとき、非水電解質には、LiPF6を1mol/L含むECとEMCの混合溶媒(体積比1:1)を用いた。セパレータ17には、厚さ25μmのポリエチレン製多孔質膜を用いた。
上記の正極板15および負極板16を用いて構成された極板群4は、厚さ50μmのAl合金製の電池ケースに収容され、図4と同様の構成の高さ50mm、幅3.4mm、および厚さ10mm、ならびに電池容量1000mAhの角形リチウム二次電池を作製した。このとき、非水電解質には、LiPF6を1mol/L含むECとEMCの混合溶媒(体積比1:1)を用いた。セパレータ17には、厚さ25μmのポリエチレン製多孔質膜を用いた。
図5中の正極板15の集電体15bにおける正極活物質付与部のリード部付与部側端部(図5中のX3)から正極リード部15aの電池ケース11側端部(図5中のY3)までの抵抗値を4端子法にて測定したところ、1.6mΩであった。
図6中の負極板16の集電体16bにおける活物質付与部の露出部16d側端部(図6中のX4)から前記露出部16dにおける最外周側端部(図6中のY4)までの抵抗値を4端子法にて測定したところ、2.2mΩであった。
さらに、上記角形電池について、実施例1と同様の方法により釘刺し試験を行ったところ、電池の最高温度は75℃であった。
図6中の負極板16の集電体16bにおける活物質付与部の露出部16d側端部(図6中のX4)から前記露出部16dにおける最外周側端部(図6中のY4)までの抵抗値を4端子法にて測定したところ、2.2mΩであった。
さらに、上記角形電池について、実施例1と同様の方法により釘刺し試験を行ったところ、電池の最高温度は75℃であった。
《実施例11》
正極リード部15aにおける正極集電板15bより突出した部分の長さを3.0mmとし、正極リード部15aの電池ケース1側端部Y3を、前記端部Y3と対向する電池ケース11の側面部分に接続した以外は、実施例10と同様の方法により角形電池を作製した。
実施例1と同様の方法により抵抗値の測定および釘刺し試験を行った。その結果、正極板15の図5中におけるX3−Y3の抵抗値は0.2mΩであった。また、釘刺し試験では、電池の最高温度は72℃であった。
正極リード部15aにおける正極集電板15bより突出した部分の長さを3.0mmとし、正極リード部15aの電池ケース1側端部Y3を、前記端部Y3と対向する電池ケース11の側面部分に接続した以外は、実施例10と同様の方法により角形電池を作製した。
実施例1と同様の方法により抵抗値の測定および釘刺し試験を行った。その結果、正極板15の図5中におけるX3−Y3の抵抗値は0.2mΩであった。また、釘刺し試験では、電池の最高温度は72℃であった。
《実施例12》
図10に示す構成の正極板25を作製した。
本実施例の正極板25は、図5における正極板5の内周側に、さらに集電体が露出した正極リード部付与部を設けて、その部分に正極リード部25dを設け、正極リード部を2片設けた構成とした。
図10に示す構成の正極板25を作製した。
本実施例の正極板25は、図5における正極板5の内周側に、さらに集電体が露出した正極リード部付与部を設けて、その部分に正極リード部25dを設け、正極リード部を2片設けた構成とした。
正極板25における内周側と外周側に、Al箔からなる集電体25bが露出した幅1cmのリード部付与部を設け、そこに厚み100μm、幅5.0mmのAlからなる正極リード部25a、25dをそれぞれ取り付けた。この図10の正極板25を用いた以外は実施例9と同様に捲回した後、これら2片の正極リード部25a、25dを重ね合わせて接着した。
上記正極板25の図10中におけるX8−Y8間の抵抗値を実施例9と同様の方法により測定したところ、0.9mΩであった。
この正極板25を用いた以外は、実施例9と同様の方法により角形電池を作製した。そして、この電池について釘刺し試験を行ったところ、電池の最高温度は71℃であった。
この正極板25を用いた以外は、実施例9と同様の方法により角形電池を作製した。そして、この電池について釘刺し試験を行ったところ、電池の最高温度は71℃であった。
《比較例1》
極板群外周側において図3のような露出部5dを有しない以外は、実施例1と同様の方法により図11に示す正極板35を作製した。この正極板35を用いた以外は、実施例1と同様の方法により円筒形電池を作製した。そして、この電池について実施例1と同様の方法により釘刺し試験を行ったところ、電池の最高温度は140℃であった。
極板群外周側において図3のような露出部5dを有しない以外は、実施例1と同様の方法により図11に示す正極板35を作製した。この正極板35を用いた以外は、実施例1と同様の方法により円筒形電池を作製した。そして、この電池について実施例1と同様の方法により釘刺し試験を行ったところ、電池の最高温度は140℃であった。
《比較例2》
負極リード部6aの幅を2.5mmとした以外は、実施例1と同様の方法により図2に示す負極板6を作製した。このとき、実施例1と同様の方法により図2中のX1−Y1間の抵抗値を測定したところ、抵抗値は5.5mΩであった。
この負極板6を用いた以外は、実施例1と同様の方法により円筒形電池を作製した。そして、この円筒形電池について釘刺し試験を行ったところ、電池の最高温度は110℃であった。
負極リード部6aの幅を2.5mmとした以外は、実施例1と同様の方法により図2に示す負極板6を作製した。このとき、実施例1と同様の方法により図2中のX1−Y1間の抵抗値を測定したところ、抵抗値は5.5mΩであった。
この負極板6を用いた以外は、実施例1と同様の方法により円筒形電池を作製した。そして、この円筒形電池について釘刺し試験を行ったところ、電池の最高温度は110℃であった。
次に、上記の実施例1〜12ならびに比較例1および2の各リチウム二次電池について釘刺し試験の評価結果をまとめたものを表1に示す。
表1に示すように、釘刺し評価の結果を実施例1と比較例1とを比較すると、実施例1では、電池ケース(負極)と正極集電体の最外周における露出部との接触部分、すなわち低抵抗接触部に電流を分散することができ、最外周部で露出した正極集電体の存在により電池温度の上昇を抑制できた。
比較例2の電池は、実施例1と同様に電池ケース(負極)と極板群最外周に設けられた正極集電体との間での低抵抗接触が可能な構成である。しかし、負極リード部の幅が小さいため、図2中におけるX1−Y1間の抵抗値が6.9mΩと実施例1の3.2mΩよりも大きな値を示した。このため、上記の低抵抗接触部に電流が流れにくくなり、電池の最高温度が140℃となった。
実施例8では、複数の負極リード部を重ねて厚みを持たせているため、図2におけるX1−Y1間の抵抗値は、実施例1より小さくなり、電池温度の上昇抑制に対してより大きな効果が得られた。
実施例2の負極リード部は、実施例1の負極リード部よりも短く、電池ケースの側面で接続されるため、図2のX1−Y1間の抵抗がより小さくなり、内部短絡による電池温度の上昇の抑制に対してより大きな効果が得られた。また、実施例11でも、電池ケースに接続される正極リード部を短くすることにより、抵抗がより小さくなり、電池温度の上昇の抑制に対してより大きな効果が得られた。
また、実施例3では、負極リード部の厚さが大きいため、図2におけるX1−Y1間の抵抗値がより小さくなり、温度上昇抑制に対してより大きな効果が得られた。
実施例2の負極リード部は、実施例1の負極リード部よりも短く、電池ケースの側面で接続されるため、図2のX1−Y1間の抵抗がより小さくなり、内部短絡による電池温度の上昇の抑制に対してより大きな効果が得られた。また、実施例11でも、電池ケースに接続される正極リード部を短くすることにより、抵抗がより小さくなり、電池温度の上昇の抑制に対してより大きな効果が得られた。
また、実施例3では、負極リード部の厚さが大きいため、図2におけるX1−Y1間の抵抗値がより小さくなり、温度上昇抑制に対してより大きな効果が得られた。
また、実施例6および7では、電池ケース(負極)と極板群の最外周における正極集電体露出部との接触部に加え、さらに正極集電体露出部の内側に配された負極集電体露出部との接触も可能な構成とした。このため、実施例1よりも大きな温度上昇抑制の効果が得られた。
さらに、実施例7では、負極リード部を負極集電体露出部の活物質付与部側に取り付け、負極活物質と負極リード部の距離を小さくした。このため、図8の負極板におけるX6−Y6間の抵抗値が、実施例6の図7に示す負極板におけるX5−Y5間の抵抗値よりも小さくなり、電池温度の上昇抑制に対してより大きな効果が得られた。
さらに、実施例7では、負極リード部を負極集電体露出部の活物質付与部側に取り付け、負極活物質と負極リード部の距離を小さくした。このため、図8の負極板におけるX6−Y6間の抵抗値が、実施例6の図7に示す負極板におけるX5−Y5間の抵抗値よりも小さくなり、電池温度の上昇抑制に対してより大きな効果が得られた。
また、実施例9では、図3におけるX2−Y2間の抵抗値が大きいが、負極側の図2におけるX1−Y1間の抵抗値が十分に小さいため、釘刺し試験での電池の最高温度は比較例2と比べて低くなった。
また、電池ケースが正極端子であり、封口板に負極端子を設けた実施例10のような角形電池でも、実施例1の場合と同様に、電池の温度上昇を抑制することできた。
また、電池ケースが正極端子であり、封口板に負極端子を設けた実施例10のような角形電池でも、実施例1の場合と同様に、電池の温度上昇を抑制することできた。
さらに、実施例12では、2片の正極リード部を並列に電池ケースと接続し、電池ケースと正極板との間の抵抗を小さくした。このため、電池ケース(正極)と極板群の最外周に配された負極板における露出部との間の低抵抗接触部に短絡電流を分散することができ、短絡による電池温度の上昇を抑制する効果が大きいことがわかった。
本発明の非水電解質二次電池は、内部短絡時に、低抵抗の電池内回路を形成するように構成されており、短絡電流が高抵抗部を流れることによる電池温度の上昇を抑制することができるため、電池の発熱により損傷しない精密電子機器等に適用できる。
1、11 電池ケース
2、12 封口板
3 絶縁パッキング
4、14 極板群
5、15、25 正極板
5a、15a、25a、25d 正極リード部
5b、15b、25b 正極集電体
5c、15c、25c 正極活物質
5d、16d、26d、36d 露出部
6、16、26、36、46 負極板
6a、16a、26a、36a、46a 負極リード部
6b、16b、26b、36b、46b 負極集電体
6c、16c、26c、36c、46c 負極活物質
7、17 セパレータ
8 絶縁リング
12a 負極端子
12b 注液口
18 絶縁板
2、12 封口板
3 絶縁パッキング
4、14 極板群
5、15、25 正極板
5a、15a、25a、25d 正極リード部
5b、15b、25b 正極集電体
5c、15c、25c 正極活物質
5d、16d、26d、36d 露出部
6、16、26、36、46 負極板
6a、16a、26a、36a、46a 負極リード部
6b、16b、26b、36b、46b 負極集電体
6c、16c、26c、36c、46c 負極活物質
7、17 セパレータ
8 絶縁リング
12a 負極端子
12b 注液口
18 絶縁板
Claims (10)
- 第1の活物質を付与した集電体を含む第1の極板、第2の活物質を付与した集電体を含む第2の極板、および前記第1の極板と第2の極板との間に配されたセパレータを渦巻き状に捲回した極板群、ならびに前記極板群に保持された非水電解質からなる発電部と、
前記発電部を収容する電池ケースと、
前記電池ケースを封口する、端子部を備えた封口板と、
前記第1の極板と前記電池ケースとを接続する第1のリード部と、
前記第2の極板と前記端子部とを接続する第2のリード部とを具備し、
前記第1の極板は、第1の活物質を付与した第1の活物質付与部、第1のリード部を付与した第1のリード部付与部からなり、
前記第2の極板は、前記極板群の外側に位置し、第2の活物質を付与した第2の活物質付与部、第2のリード部を付与した第2のリード部付与部、および前記極板群における最外周に位置する部分において集電体が露出した第2の露出部からなり、
前記第1の極板の集電体における第1の活物質付与部の第1のリード部付与部側の端部から前記第1のリード部の電池ケース側の端部までの間の抵抗が5mΩ以下であることを特徴とする非水電解質二次電池。 - 前記第1の極板の集電体における第1の活物質付与部の第1のリード部付与部側の端部から前記第1のリード部の電池ケース側の端部までの間の抵抗が0.1〜2.3mΩである請求項1記載の非水電解質二次電池。
- 前記第2の極板の集電体における前記第2の活物質付与部の第2の露出部側の端部から前記第2の露出部における最外周側の端部までの間の抵抗が5mΩ以下である請求項1記載の非水電解質二次電池。
- 前記第2の極板の集電体における前記第2の活物質付与部の第2の露出部側の端部から前記第2の露出部における最外周側の端部までの間の抵抗が0.1〜1.5mΩである請求項1記載の非水電解質二次電池。
- 前記第2の露出部における集電体の厚さは、前記第2の活物質付与部における集電体の厚さの1〜10倍である請求項3または4記載の非水電解質二次電池。
- 前記第2の露出部における集電体の厚さは、前記第2の活物質付与部における集電体の厚さの1.2〜10倍である請求項3または4記載の非水電解質二次電池。
- 前記第2の露出部における捲回方向の長さは、前記極板群の最外周の1.1〜5周である請求項1記載の非水電解質二次電池。
- 前記第1の極板は、さらに前記極板群における外周側において集電体が露出した第1の露出部を有し、前記第1の露出部における捲回方向の長さは、極板群の外周の1〜4.9周であり、前記第1の露出部は前記第2の露出部によって外周が捲回された請求項7記載の非水電解質二次電池。
- 前記第1および第2の極板の一方が、LixMyN1-yO2(式中、xは、1.10≧x≧0.98、およびyは、1≧y≧0を満たす。また、M、Nは、M≠Nであり、Co、Ni、Mn、Cr、Fe、Mg、Al、およびZnからなる群より選択された少なくとも1種を含む。)からなる正極活物質を含む正極合剤を、AlまたはAl合金からなる正極集電体上に塗着することにより得られた正極板であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の非水電解質二次電池。
- 前記第1および第2の極板の一方が、Liを吸蔵・放出可能な炭素材料、黒鉛材料、合金、または金属酸化物からなる負極活物質を含む負極合剤を、Cu、Ni、またはCu−Ni合金からなる負極集電体上に塗着することにより得られた負極板であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の非水電解質二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003318177A JP2005085674A (ja) | 2003-09-10 | 2003-09-10 | 非水電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003318177A JP2005085674A (ja) | 2003-09-10 | 2003-09-10 | 非水電解質二次電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005085674A true JP2005085674A (ja) | 2005-03-31 |
Family
ID=34417530
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003318177A Pending JP2005085674A (ja) | 2003-09-10 | 2003-09-10 | 非水電解質二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005085674A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007072833A1 (ja) * | 2005-12-19 | 2007-06-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | リチウムイオン二次電池 |
JP2008181850A (ja) * | 2006-10-19 | 2008-08-07 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
JP2011187241A (ja) * | 2010-03-05 | 2011-09-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
WO2013014833A1 (ja) * | 2011-07-25 | 2013-01-31 | パナソニック株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
WO2014097849A1 (ja) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | 株式会社豊田自動織機 | 蓄電装置 |
-
2003
- 2003-09-10 JP JP2003318177A patent/JP2005085674A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007072833A1 (ja) * | 2005-12-19 | 2007-06-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | リチウムイオン二次電池 |
US7968221B2 (en) | 2005-12-19 | 2011-06-28 | Panasonic Corporation | Lithium ion secondary battery |
JP2008181850A (ja) * | 2006-10-19 | 2008-08-07 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
JP2011187241A (ja) * | 2010-03-05 | 2011-09-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
WO2013014833A1 (ja) * | 2011-07-25 | 2013-01-31 | パナソニック株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
US9048490B2 (en) | 2011-07-25 | 2015-06-02 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Lithium ion secondary battery |
WO2014097849A1 (ja) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | 株式会社豊田自動織機 | 蓄電装置 |
JP2014123490A (ja) * | 2012-12-21 | 2014-07-03 | Toyota Industries Corp | 蓄電装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4423290B2 (ja) | 積層形リチウムイオン再充電可能バッテリ | |
RU2340983C1 (ru) | Аккумуляторная батарея, имеющая повышенную защиту | |
JP2004119383A (ja) | リチウムイオン電池の電極組立体及びこれを利用したリチウムイオン電池 | |
KR101629499B1 (ko) | 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 | |
KR101049331B1 (ko) | 리튬 이차 전지 | |
JP2008103302A (ja) | 電池モジュール | |
WO2013099295A1 (ja) | 円筒形リチウムイオン電池 | |
JP2004273139A (ja) | リチウム二次電池 | |
JP2008027668A (ja) | 電池 | |
JP5571318B2 (ja) | 円筒形電池 | |
JPH06181069A (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP2005310577A (ja) | コイン形二次電池 | |
JP2006080066A (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
KR20080114770A (ko) | 전기화학 소자 | |
JP4361445B2 (ja) | リチウム2次電池 | |
KR101310486B1 (ko) | 실테이프 및 이를 포함하는 이차전지 | |
JPH11154500A (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP2005085674A (ja) | 非水電解質二次電池 | |
KR100709871B1 (ko) | 이차전지 | |
JP2003051292A (ja) | 密閉型電池およびその封口板 | |
JP2009302019A (ja) | 密閉型電池 | |
JP5122169B2 (ja) | 電気化学素子 | |
JP2006099977A (ja) | 密閉型リチウム二次電池 | |
JP2005123058A (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP2010186667A (ja) | コイン形電池 |