JP2006120564A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve load characteristics at discharging of a nonaqueous electrolyte secondary battery which uses phosphoric acid iron lithium as the positive electrode active material. <P>SOLUTION: The nonaqueous electrolyte secondary battery comprises a positive electrode, which contains phosphoric acid iron lithium as positive electrode active material, negative electrode, nonaqueous electrolyte, and battery can 1 for housing the positive electrode, negative electrode, and nonaqueous electrolyte. Since the heating at battery discharging is accumulated in the battery can 1, the external surface of the battery can 1 is covered with a heat insulating material 2. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、非水電解質二次電池に関するものである。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery.

現在、高エネルギー密度のエネルギー電池として、非水電解質を使用し、リチウムイオンを正極と負極との間で移動させて充放電を行う非水電解質二次電池が利用されている。   Currently, non-aqueous electrolyte secondary batteries that use a non-aqueous electrolyte and charge and discharge by moving lithium ions between a positive electrode and a negative electrode are used as high-energy density energy batteries.

このような非水電解質二次電池においては、一般に正極にLiCoO2を用いるとともに、負極に、リチウム金属、リチウム合金、またはリチウムの吸蔵・放出が可能な炭素材料等を用い、非水電解液として、エチレンカーボネートやジエチルカーボネート等の有機溶媒にLiBF4やLiPF6等のリチウム塩からなる電解質を溶解させたものが使用されている。 In such a non-aqueous electrolyte secondary battery, LiCoO 2 is generally used for the positive electrode, and lithium metal, a lithium alloy, or a carbon material capable of occluding and releasing lithium is used for the negative electrode. A solution in which an electrolyte made of a lithium salt such as LiBF 4 or LiPF 6 is dissolved in an organic solvent such as ethylene carbonate or diethyl carbonate is used.

しかしながら、Coは埋蔵量が限られており、希少な資源であるため、生産コストが高くなる。また、LiCoO2を用いた電池の場合、充電状態の電池が通常の使用状態では考えられない高温になると、熱安定性が低くなるという問題がある。 However, Co has limited reserves and is a scarce resource, which increases production costs. In addition, in the case of a battery using LiCoO 2 , there is a problem that the thermal stability is lowered when the battery in a charged state becomes a high temperature that cannot be considered in a normal use state.

このため、LiCoO2に代わる正極材料として、LiMn24やLiNiO2等の利用が検討されている。しかしながら、LiMn24は十分な放電容量が期待できず、電池温度が高くなるとマンガンが溶解する等の問題点を有している。また、LiNiO2は、放電電圧が低くなる等の問題点を有している。 For this reason, utilization of LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 or the like as a positive electrode material replacing LiCoO 2 has been studied. However, LiMn 2 O 4 cannot be expected to have a sufficient discharge capacity, and has problems such as dissolution of manganese when the battery temperature increases. Further, LiNiO 2 has problems such as a low discharge voltage.

そこで、近年、LiFePO4等のオリビン型リン酸リチウムが、LiCoO2に代わる正極材料として注目されている。 Therefore, in recent years, olivine type lithium phosphate such as LiFePO 4 has attracted attention as a positive electrode material replacing LiCoO 2 .

オリビン型リン酸リチウムは、一般式LiMPO4等(Mは、Co、Ni、Mn、及びFeから選ばれる少なくとも1種以上の元素)で表わされるリチウム複合化合物であり、核となる金属元素Mの種類によって作動電圧が異なる。従って、Mの選択によりで電池電圧を任意に設定でき、また、理論容量も140mAh/g〜170mAh/g程度と比較的高いので、単位質量当たりの電池容量を大きくすることができるという利点がある。さらに、一般式におけるMとして鉄を選択することができ、鉄は産出量が多く、安価であることから、鉄を用いることにより生産コストを大幅に低減させることができるという利点を有する。 The olivine-type lithium phosphate is a lithium composite compound represented by a general formula LiMPO 4 or the like (M is at least one element selected from Co, Ni, Mn, and Fe), and the metal element M that is a nucleus. The operating voltage varies depending on the type. Therefore, the battery voltage can be arbitrarily set by selecting M, and the theoretical capacity is relatively high at about 140 mAh / g to 170 mAh / g, so that there is an advantage that the battery capacity per unit mass can be increased. . Furthermore, iron can be selected as M in the general formula. Since iron is produced in a large amount and is inexpensive, there is an advantage that the production cost can be greatly reduced by using iron.

しかしながら、オリビン型リン酸リチウムを非水電解質二次電池の正極活物質として使用するには未だ解決すべき問題があり、特に以下の事が大きな問題となっている。すなわち、オリビン型リン酸リチウムは電池充放電時のリチウムの脱挿入反応が遅く、またコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、及びマンガン酸リチウム等と比較すると、電子導電性が非常に低いという問題がある。このため、オリビン型リン酸リチウムを正極活物質として用いた電池は、特にハイレート放電時に分極が増大し、顕著に電池特性が劣化するという問題があった。   However, there are still problems to be solved in order to use olivine type lithium phosphate as a positive electrode active material of a non-aqueous electrolyte secondary battery. In particular, the following matters are serious problems. That is, olivine-type lithium phosphate has a problem that the lithium desorption / insertion reaction during battery charging / discharging is slow, and the electronic conductivity is very low compared with lithium cobaltate, lithium nickelate, lithium manganate, and the like. . For this reason, the battery using olivine type lithium phosphate as the positive electrode active material has a problem that the polarization is increased particularly during high-rate discharge, and the battery characteristics are remarkably deteriorated.

上記問題を解決するため、特許文献1では、一次粒子の粒子径が3.1μm以下と非常に小さく、比表面積が十分に大きなLiFePO4を正極活物質として使用することを提案している。粒子径を小さくすることにより、反応面積を増大させることができ、またLiの拡散距離も短くなる。また、導電剤との接触面積も大きくなり、正極活物質の電子導電性が良好なものとなる。これらの効果により、負荷特性が改善されるが、粒子径の小さな正極活物質を使用するため、正極の充填密度が低下し、電池としてのエネルギー密度も低下するという新たな問題も生じる。
特開2002−110162号公報
In order to solve the above problem, Patent Document 1 proposes to use LiFePO 4 as a positive electrode active material, in which the primary particle size is as small as 3.1 μm or less and the specific surface area is sufficiently large. By reducing the particle size, the reaction area can be increased, and the diffusion distance of Li is shortened. In addition, the contact area with the conductive agent is increased, and the electronic conductivity of the positive electrode active material is improved. Although these load effects are improved by these effects, since a positive electrode active material having a small particle diameter is used, there arises a new problem that the packing density of the positive electrode is lowered and the energy density of the battery is also lowered.
JP 2002-110162 A

本発明の目的は、リン酸鉄リチウムを正極活物質として用いた非水電解質二次電池において、放電時の負荷特性に優れた非水電解質二次電池を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery using a lithium iron phosphate as a positive electrode active material and having excellent load characteristics during discharge.

本発明は、正極活物質としてリン酸鉄リチウムを含む正極と、負極と、非水電解質と、正極、負極及び非水電解質を収納する電池外装体とを備える非水電解質二次電池であり、電池放電時の発熱を電池外装体内に蓄積するため、電池外装体の外部表面を断熱材で覆うことを特徴としている。   The present invention is a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode containing lithium iron phosphate as a positive electrode active material, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte, and a battery outer body containing the positive electrode, the negative electrode, and the non-aqueous electrolyte, In order to accumulate heat generated during battery discharge in the battery exterior body, the outer surface of the battery exterior body is covered with a heat insulating material.

本発明に従い、電池外装体の外部表面を断熱材で覆うことにより、放電時の負荷特性を向上させることができる。上述のように、リン酸鉄リチウムを正極活物質として用いた電池においては、室温(25℃程度)において、充放電時のリチウムの脱挿入反応が遅いという問題がある。しかしながら、リン酸鉄リチウムは、40℃〜60℃程度の高温においては、活物質内のリチウムの拡散速度が大きくなり、充放電時におけるリチウムの脱挿入反応速度が速くなる。すなわち、リン酸鉄リチウムを正極活物質として用いた電池においては、高温で充放電させることにより、負荷特性を向上させることができる。   According to the present invention, the load characteristics during discharge can be improved by covering the outer surface of the battery outer package with a heat insulating material. As described above, in a battery using lithium iron phosphate as a positive electrode active material, there is a problem in that the lithium desorption / insertion reaction is slow at room temperature (about 25 ° C.). However, lithium iron phosphate increases the diffusion rate of lithium in the active material at a high temperature of about 40 ° C. to 60 ° C., and increases the rate of lithium deinsertion reaction during charge and discharge. That is, in a battery using lithium iron phosphate as a positive electrode active material, load characteristics can be improved by charging and discharging at a high temperature.

本発明においては、電池外装体の外部表面を断熱材で覆っているため、電池の放電時の発熱を電池外装体内に蓄積するとこができ、これによって電池内部の温度を上昇させることができる。このため、ハイレートの放電特性を高めることができ、放電時における負荷特性を向上させることができる。   In the present invention, since the outer surface of the battery outer body is covered with a heat insulating material, the heat generated when the battery is discharged can be accumulated in the battery outer body, thereby increasing the temperature inside the battery. For this reason, high-rate discharge characteristics can be improved, and load characteristics during discharge can be improved.

また、リン酸鉄リチウムは、LiCoO2やLiMn24などと比較して熱安定性に優れているため、高温で使用しても特に問題とはならない。 Moreover, since lithium iron phosphate is excellent in thermal stability as compared with LiCoO 2 and LiMn 2 O 4 , even if it is used at a high temperature, there is no particular problem.

本発明において用いる断熱材は、電池外装体の外部表面を覆うことにより、電池放電時の発熱を電池外装体内に蓄積することができるものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、セラミックウール及びガラスウールなどの綿状断熱材が好ましく用いられる。セラミックウールとしては、アルミナ・シリカ繊維からなるウールが好ましく用いられる。その他の断熱材としては、パーライト、珪藻土、アルミナ粉末などを用いた断熱材、アスベストなどを用いた断熱材、泡ガラス、発泡コンクリート、発泡スチレン、発泡ウレタンなどの発泡材を用いた断熱材、複層板ガラスなどを用いた断熱材などが挙げられる。また、電池外装体の外部表面に真空構造を形成し、この真空構造により断熱効果をもたせた断熱材であってもよい。断熱材の熱伝導率としては、0.08W/mK以下のものが好ましく用いられる。   The heat insulating material used in the present invention is not particularly limited as long as it can accumulate heat generated during battery discharge in the battery outer body by covering the outer surface of the battery outer body. Cotton-like heat insulating materials such as ceramic wool and glass wool are preferably used. As the ceramic wool, wool made of alumina / silica fibers is preferably used. Other heat insulating materials include heat insulating materials using pearlite, diatomaceous earth, alumina powder, etc., heat insulating materials using asbestos, etc., heat insulating materials using foam materials such as foam glass, foam concrete, foam styrene, and urethane foam, Examples thereof include a heat insulating material using laminated glass. Moreover, the heat insulating material which formed the vacuum structure in the outer surface of the battery exterior body, and gave the heat insulation effect by this vacuum structure may be sufficient. The thermal conductivity of the heat insulating material is preferably 0.08 W / mK or less.

本発明に従い、電池外装体の外部表面を断熱材で覆う場合、単電池を断熱材で覆ってもよいし、組電池や電池パック全体を断熱材で覆ってもよい。組電池や電池パックを全体を断熱材で覆う場合も、単電池の場合と同様の効果を得ることができる。また、断熱材で覆った単電池を組み合わせて組電池や電池パックとして用いてもよい。   According to the present invention, when the outer surface of the battery outer package is covered with a heat insulating material, the unit cell may be covered with the heat insulating material, or the assembled battery or the entire battery pack may be covered with the heat insulating material. Even when the assembled battery or the battery pack is entirely covered with a heat insulating material, the same effect as in the case of the unit cell can be obtained. Moreover, you may use it as an assembled battery or a battery pack combining the cell covered with the heat insulating material.

本発明において正極活物質として用いるリン酸鉄リチウムは、例えば、一般式LixFe1-(d+t+q+r)dtqr(PO4)(ここで、Dは2価の金属であり、Mg、Ni、Co、Zn、及びCuから選ばれ、Tは3価の金属であり、Al、Ti、Cr、Fe、Mn、Ga、Zn、及びVから選ばれ、Qは4価の金属であり、Ti、Ge、Sn、及びVから選ばれ、Rは5価の金属であり、V、Nb、及びTaから選ばれ、x、d、t、q、及びrは、0≦x≦1、0≦d,t,q,r≦1を満足する。)で表わされるものを用いることができる。このようなリン酸鉄リチウムとしては、例えば、Li0.90Ti0.05Nb0.05Fe0.30Co0.30Mn0.30PO4などが挙げられ、代表的なものとしては、LiFePO4が挙げられる。 Lithium iron phosphate used as the positive electrode active material in the present invention include, for example, the general formula Li x Fe 1- (d + t + q + r) D d T t Q q R r (PO 4) ( wherein, D is A divalent metal, selected from Mg, Ni, Co, Zn, and Cu; T is a trivalent metal, selected from Al, Ti, Cr, Fe, Mn, Ga, Zn, and V; Q is a tetravalent metal, selected from Ti, Ge, Sn, and V, R is a pentavalent metal, selected from V, Nb, and Ta, and x, d, t, q, and r Satisfying 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ d, t, q, r ≦ 1) can be used. Examples of such lithium iron phosphate include Li 0.90 Ti 0.05 Nb 0.05 Fe 0.30 Co 0.30 Mn 0.30 PO 4 , and typical examples include LiFePO 4 .

リン酸鉄リチウムは、電子導電性が低いので、電子導電性を高めるため、リン酸鉄リチウム粒子の表面に、炭素をコーティングしたり、炭素を付着するなどの処理を行ったものを用いてもよい。また、リン酸鉄リチウムのリチウムの一部を遷移金属で置換したものを用いてもよい。   Lithium iron phosphate has a low electronic conductivity. Therefore, in order to increase the electronic conductivity, the surface of the lithium iron phosphate particles may be coated with carbon or treated with carbon attached. Good. Moreover, you may use what substituted some lithium of lithium iron phosphate with the transition metal.

本発明において用いるリン酸鉄リチウムは粒子径が制御されたものであってもよい。粒子径としては、レーザー回折式粒度分布測定装置で測定したメディアン径(Rmedian)及びモード径(Rmode)がともに10μm以下であることが好ましく、さらに好ましくは、5μm以下である。このように粒子径を制御することにより、粒子内における充放電に伴うリチウムの拡散距離を制御することができ、リチウムの挿入脱離に伴う抵抗を低減し、電極特性を向上させることができる。また、リン酸鉄リチウム粒子と集電体との接触面積を高めることができる。 The lithium iron phosphate used in the present invention may have a controlled particle size. As the particle diameter, both the median diameter (R median ) and the mode diameter (R mode ) measured with a laser diffraction particle size distribution measuring apparatus are preferably 10 μm or less, and more preferably 5 μm or less. By controlling the particle diameter in this way, the diffusion distance of lithium accompanying charging / discharging in the particle can be controlled, the resistance accompanying lithium insertion / extraction can be reduced, and the electrode characteristics can be improved. In addition, the contact area between the lithium iron phosphate particles and the current collector can be increased.

本発明においては、正極活物質としてリン酸鉄リチウムが含まれているが、正極活物質として他の材料を混合して用いてもよい。   In the present invention, lithium iron phosphate is included as the positive electrode active material, but other materials may be mixed and used as the positive electrode active material.

本発明において、正極は、正極集電体の上に合剤層を形成することにより、一般に作製することができる。合剤層は、合剤スラリーを正極集電体上に塗布した後、乾燥することにより形成することができる。また、合剤層には、導電性粉末を混合することができる。導電性粉末を混合することにより、活物質粒子の周囲に導電性粉末による導電性ネットワークを形成することができるので、電極内の集電性をさらに向上させることができる。導電性粉末としては、導電性カーボン粉末が好ましく用いられるが、導電性を有する金属酸化物なども用いることができる。導電性粉末の添加量は、活物質材料との総重量の10重量%以下であることが好ましい。導電性粉末の添加量が多すぎると、相対的に活物質材料の量が少なくなるので、電極の充放電容量が小さくなる。   In the present invention, the positive electrode can be generally produced by forming a mixture layer on the positive electrode current collector. The mixture layer can be formed by applying the mixture slurry onto the positive electrode current collector and then drying. Moreover, electroconductive powder can be mixed with a mixture layer. By mixing the conductive powder, a conductive network made of the conductive powder can be formed around the active material particles, so that the current collecting property in the electrode can be further improved. As the conductive powder, conductive carbon powder is preferably used, but a conductive metal oxide or the like can also be used. The amount of the conductive powder added is preferably 10% by weight or less of the total weight with the active material. When there is too much addition amount of electroconductive powder, since the quantity of an active material material will decrease relatively, the charging / discharging capacity | capacitance of an electrode will become small.

合剤層を集電体上に配置し、乾燥した後、圧延を施すことが好ましい。このような圧延は、圧延ローラー、またはプレス機などを用いて施すことができる。圧延を施すことにより電極内の活物質密度が向上し、それに伴って体積エネルギー密度を向上させることができる。また、圧延を施すことにより、正極活物質と導電性粉末との接触面積が多くなるため、導電性が向上し、負荷特性をさらに向上させることができる。   The mixture layer is preferably placed on the current collector and dried, and then rolled. Such rolling can be performed using a rolling roller or a press. By performing rolling, the active material density in the electrode is improved, and the volume energy density can be improved accordingly. Moreover, since the contact area of a positive electrode active material and electroconductive powder increases by rolling, electroconductivity improves and load characteristics can further be improved.

本発明における負極は、特に限定されるものではなく、非水電解質二次電池に用いることができるものであればよい。負極活物質としては、リチウムの吸蔵・放出が可能な炭素材料や、リチウムと合金化することによりリチウムを吸蔵することができるSiやSnなどの金属及び合金、並びにリチウム金属などが挙げられる。   The negative electrode in the present invention is not particularly limited as long as it can be used for a nonaqueous electrolyte secondary battery. Examples of the negative electrode active material include carbon materials that can store and release lithium, metals and alloys such as Si and Sn that can store lithium by alloying with lithium, and lithium metal.

本発明における非水電解質の溶媒としては、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、エステル類、環状エーテル類、鎖状エーテル類、ニトリル類、アミド類等が挙げられる。環状炭酸エステルとしては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネートなどが挙げられ、これらの水酸基の一部または全部をフッ素化されているものも用いることが可能で、トリフルオロプロピレンカーボネートやフルオロエチルカーボネートなどが挙げられる。鎖状炭酸エステルとしては、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネートなどが挙げられ、これらの水素の一部または全部をフッ素化されているものも用いることが可能である。エステル類としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、γ−ブチロラクトンなどが挙げられる。環状エーテル類としては、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、プロピレンオキシド、1,2−ブチレンオキシド、1,4−ジオキサン、1,3,5−トリオキサン、フラン、2−メチルフラン、1,8−シネオール、クラウンエーテルなどが挙げられる。鎖状エーテル類としては、1,2−ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジヘキシルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、メチルフェニルエーテル、エチルフェニルエーテル、ブチルフェニルエーテル、ペンチルフェニルエーテル、メトキシトルエン、ベンジルエチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、o−ジメトキシベンゼン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジブトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、1,1−ジメトキシメタン、1,1−ジエトキシエタン、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルなどが挙げられる。ニトリル類としては、アセトニトリル等、アミド類としては、ジメチルホルムアミド等である。特に電圧安定性の点からは、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の環状炭酸エステル、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート等の鎖状炭酸エステル類を使用することが好ましい。   Examples of the nonaqueous electrolyte solvent in the present invention include cyclic carbonates, chain carbonates, esters, cyclic ethers, chain ethers, nitriles, amides, and the like. Examples of cyclic carbonates include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, etc., and those in which some or all of these hydroxyl groups are fluorinated can be used, such as trifluoropropylene carbonate and fluoroethyl carbonate. Is mentioned. Examples of chain carbonic acid esters include dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate, ethyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, etc., and those in which part or all of these hydrogens are fluorinated are also used. It is possible. Examples of the esters include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, and γ-butyrolactone. As cyclic ethers, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, propylene oxide, 1,2-butylene oxide, 1,4-dioxane, 1,3,5 -Trioxane, furan, 2-methylfuran, 1,8-cineol, crown ether and the like. As chain ethers, 1,2-dimethoxyethane, diethyl ether, dipropyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, dihexyl ether, ethyl vinyl ether, butyl vinyl ether, methyl phenyl ether, ethyl phenyl ether, butyl phenyl ether, pentyl phenyl Ether, methoxytoluene, benzyl ethyl ether, diphenyl ether, dibenzyl ether, o-dimethoxybenzene, 1,2-diethoxyethane, 1,2-dibutoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, 1,1 -Dimethoxymethane, 1,1-diethoxyethane, triethylene glycol dimethyl ether, tetraethy Such as glycol dimethyl and the like. Nitriles include acetonitrile and the like, and amides include dimethylformamide and the like. In particular, from the viewpoint of voltage stability, it is preferable to use cyclic carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate, and chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate and dipropyl carbonate.

本発明における非水電解質中に溶解させるリチウム塩としては、一般に非水電解質二次電池に用いることができるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、LiPF6、LiAsF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(Cl2l+1SO2)(Cm2m+1SO2)(l,mは1以上の整数),LiC(Cp2p+1SO2)(Cq2q+1SO2)(Cr2r+1SO2)(p,q,rは1以上の整数)が挙げられる。また、以下に示す構造を有するジフルオロ(オキサラト)ホウ酸リチウムなどが挙げられる。 The lithium salt dissolved in the non-aqueous electrolyte in the present invention is not particularly limited as long as it can be generally used for a non-aqueous electrolyte secondary battery. For example, LiPF 6 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (C l F 2l + 1 SO 2 ) (C m F 2m + 1 SO 2 ) (l and m are integers of 1 or more), LiC (C p F 2p + 1 SO 2 ) ( C q F 2q + 1 SO 2 ) (C r F 2r + 1 SO 2 ) (p, q, and r are integers of 1 or more). Moreover, the difluoro (oxalato) lithium borate etc. which have the structure shown below are mentioned.

Figure 2006120564
Figure 2006120564

上記リチウム塩は、1種類で使用してもよく、また2種類以上組み合わせて使用してもよい。なお、リチウム塩の溶解量は、0.1〜1.5モル/リットル程度であることが好ましく、さらに好ましくは0.5〜1.5モル/リットルである。   The lithium salt may be used alone or in combination of two or more. The amount of lithium salt dissolved is preferably about 0.1 to 1.5 mol / liter, more preferably 0.5 to 1.5 mol / liter.

本発明に従い、電池外装体の外部表面を断熱材で覆うことにより、放電時の負荷特性を向上させることができる。   According to the present invention, the load characteristics during discharge can be improved by covering the outer surface of the battery outer package with a heat insulating material.

以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜変更して実施することが可能なものである。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to a following example, In the range which does not deviate from the summary, it can change suitably and can implement.

(実施例1)
〔正極及び負極の作製〕
活物質であるLiFePO4と、導電剤であるアセチレンブラックと、結着剤とを、重量比で86:5:9となるように混合し、これをN−メチルピロリドン(NMP)に添加してスラリーを作製した。このスラリーを、集電体であるアルミニウム箔の上に塗布し、乾燥して正極を作製した。
Example 1
[Preparation of positive electrode and negative electrode]
LiFePO 4 as an active material, acetylene black as a conductive agent, and a binder are mixed at a weight ratio of 86: 5: 9, and this is added to N-methylpyrrolidone (NMP). A slurry was prepared. This slurry was applied onto an aluminum foil as a current collector and dried to produce a positive electrode.

黒鉛と結着剤とを重量比で98:2となるように混合し、これに水を加えてスラリーを作製し、このスラリーを集電体である銅箔の上に塗布し、乾燥させて負極を作製した。   Graphite and a binder are mixed at a weight ratio of 98: 2, and water is added thereto to produce a slurry. The slurry is applied onto a copper foil as a current collector and dried. A negative electrode was produced.

なお、単位面積当たりの負極の容量が、単位面積当たりの正極の容量の1.1倍となるように設計し、正極及び負極を作製した。   In addition, the capacity | capacitance of the negative electrode per unit area was designed so that it might be 1.1 times the capacity | capacitance of the positive electrode per unit area, and the positive electrode and the negative electrode were produced.

得られた正極及び負極は、それぞれ圧延ローラーにより圧延した。圧延後、正極は幅50mm長さ750mmに、負極は幅54mm長さ800mmに切り出し、正極には正極リード、負極には負極リードをそれぞれ取り付けた。   The obtained positive electrode and negative electrode were each rolled with a rolling roller. After rolling, the positive electrode was cut to a width of 50 mm and a length of 750 mm, the negative electrode was cut to a width of 54 mm and a length of 800 mm, and a positive electrode lead was attached to the positive electrode and a negative electrode lead was attached to the negative electrode.

〔電池の作製〕
上記のようにして作製した正極及び負極と、微孔性ポリプロピレンからなるセパレータを用いて電池を作製した。負極、セパレータ、正極、及びセパレータの順で順次積層し、これを渦巻き状に複数回巻取り、電池素子を作製した。電池素子の上下面に絶縁板を取り付けた後、電池缶内に収納し、正極リードを蓋体に、負極リードを電池缶に溶接した。
[Production of battery]
A battery was produced using the positive electrode and negative electrode produced as described above and a separator made of microporous polypropylene. A negative electrode, a separator, a positive electrode, and a separator were sequentially laminated in this order, and this was wound up in a plurality of turns to produce a battery element. After the insulating plates were attached to the upper and lower surfaces of the battery element, they were housed in the battery can, and the positive electrode lead was welded to the lid and the negative electrode lead was welded to the battery can.

エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)を体積比で3:7となるように混合し、この混合溶媒にLiPF6を1モル/リットルとなるように溶解して電解液とした。この電解液を正極、セパレータ、及び負極が十分に濡れるように電池缶内に注入した。その後、ガスケットを介して蓋体を電池缶にかしめて封口し、直径18mm、高さ65mmの円筒型電池を作製した。 Ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) were mixed at a volume ratio of 3: 7, and LiPF 6 was dissolved in this mixed solvent to a concentration of 1 mol / liter to obtain an electrolyte. This electrolytic solution was poured into the battery can so that the positive electrode, the separator, and the negative electrode were sufficiently wetted. Thereafter, the lid was caulked with a battery can through a gasket and sealed to produce a cylindrical battery having a diameter of 18 mm and a height of 65 mm.

以上のようにして作製した電池の電池缶の外周部に、厚さ10mm、長さ100mm、幅65mmのアルミナ・シリカウールを断熱材として巻き付けた。アルミナ・シリカウールとしては、イソフイト工業株式会社製、商品名「イソウール」(Al23(アルミナ)47.1重量%、SiO2(シリカ)52.3重量%、Fe23(酸化第二鉄)0.2重量%)を用いた。このアルミナ・シリカウールは、精製した原料を電気溶融し、これを高速の空気流により吹き飛ばし、繊維状にしたものである。熱伝導率は、0.05W/mKである。 Alumina / silica wool having a thickness of 10 mm, a length of 100 mm, and a width of 65 mm was wound around the outer periphery of the battery can of the battery produced as described above as a heat insulating material. As alumina / silica wool, trade names “Isowool” (Al 2 O 3 (alumina) 47.1% by weight, SiO 2 (silica) 52.3% by weight, Fe 2 O 3 (Oxidation) Diiron) 0.2% by weight). This alumina / silica wool is obtained by electromelting a refined raw material and blowing it with a high-speed air stream to form a fiber. The thermal conductivity is 0.05 W / mK.

図1及び図2は、このようにして断熱材を巻き付けたリチウム二次電池を示す断面図及び斜視図である。図1及び図2に示すように、電池缶1の外周部に断熱材2を巻き付けて覆っている。なお、図1に示す断面図においては、電池缶1の内部を図示省略している。   1 and 2 are a cross-sectional view and a perspective view showing the lithium secondary battery in which the heat insulating material is wound as described above. As shown in FIGS. 1 and 2, a heat insulating material 2 is wrapped around and covered with the outer periphery of the battery can 1. In the cross-sectional view shown in FIG. 1, the inside of the battery can 1 is not shown.

(比較例1)
実施例1において、電池缶の外周部をアルミナ・シリカウールで覆わない以外は、実施例1と同様にしてリチウム二次電池を作製した。
(Comparative Example 1)
In Example 1, a lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the outer periphery of the battery can was not covered with alumina / silica wool.

〔充放電試験〕
実施例1及び比較例1の電池について、充放電試験を行った。各電池を室温で4.0Vまで定電流(250mA)で充電した後、0℃の恒温槽で4時間保存し、恒温槽を0℃に保ったまま2.8Vまで定電流(2000mA)で放電した。このときの放電曲線を図3に示す。
(Charge / discharge test)
The batteries of Example 1 and Comparative Example 1 were subjected to a charge / discharge test. Each battery was charged at a constant current (250 mA) to 4.0 V at room temperature, then stored for 4 hours in a constant temperature bath at 0 ° C., and discharged at a constant current (2000 mA) to 2.8 V while keeping the constant temperature bath at 0 ° C. did. The discharge curve at this time is shown in FIG.

図3から明らかなように、本発明に従い、電池缶の外周部を断熱材で覆った実施例1の電池においては、0℃の放電において、大きな放電容量が得られた。これは、電池缶外周部を断熱材で覆うことにより、電池反応時の発熱を電池外部に逃がさず、効率良く電池の温度上昇に用いることができ、高温で放電することができたため、優れたハイレート特性を示したものと思われる。   As is apparent from FIG. 3, according to the present invention, in the battery of Example 1 in which the outer periphery of the battery can was covered with a heat insulating material, a large discharge capacity was obtained at 0 ° C. discharge. This is excellent because the outer periphery of the battery can is covered with a heat insulating material, so that heat generated during the battery reaction is not released to the outside of the battery and can be efficiently used to increase the temperature of the battery and discharged at a high temperature. It seems that the high rate characteristic was shown.

図4及び図5は、本発明に従う他の実施例の非水電解質二次電池を示す図である。図4は断面図であり、図5は斜視図である。図4及び図5に示すように、本実施例では、単電池3を組み合わせて組電池4としており、組電池4の外周部を断熱材5で覆っている。このように組電池の外周部を断熱材で覆っても、上記実施例1と同様にハイレート放電特性を向上させることができる。   4 and 5 are diagrams showing a non-aqueous electrolyte secondary battery of another embodiment according to the present invention. 4 is a cross-sectional view, and FIG. 5 is a perspective view. As shown in FIGS. 4 and 5, in this embodiment, the unit cells 3 are combined to form an assembled battery 4, and the outer periphery of the assembled battery 4 is covered with a heat insulating material 5. Thus, even if the outer peripheral portion of the assembled battery is covered with a heat insulating material, the high-rate discharge characteristics can be improved as in the first embodiment.

本発明に従う一実施例の非水電解質二次電池を示す断面図。Sectional drawing which shows the nonaqueous electrolyte secondary battery of one Example according to this invention. 本発明に従う一実施例の非水電解質二次電池を示す斜視図。The perspective view which shows the nonaqueous electrolyte secondary battery of one Example according to this invention. 本発明に従う実施例の非水電解質二次電池の放電曲線を示す図。The figure which shows the discharge curve of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the Example according to this invention. 本発明に従う他の実施例の非水電解質二次電池を示す断面図。Sectional drawing which shows the nonaqueous electrolyte secondary battery of the other Example according to this invention. 本発明に従う他の実施例の非水電解質二次電池を示す斜視図。The perspective view which shows the nonaqueous electrolyte secondary battery of the other Example according to this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…電池缶
2…断熱材
3…単電池
4…組電池
5…断熱材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery can 2 ... Heat insulation material 3 ... Single cell 4 ... Battery assembly 5 ... Heat insulation material

Claims (2)

正極活物質としてリン酸鉄リチウムを含む正極と、負極と、非水電解質と、前記正極、前記負極及び前記非水電解質を収納する電池外装体とを備える非水電解質二次電池において、
電池放電時の発熱を前記電池外装体内に蓄積するため、前記電池外装体の外部表面を断熱材で覆うことを特徴とする非水電解質二次電池。
In a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode containing lithium iron phosphate as a positive electrode active material, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte, and a battery outer body that houses the positive electrode, the negative electrode, and the non-aqueous electrolyte,
A non-aqueous electrolyte secondary battery characterized in that heat generated during battery discharge is accumulated in the battery casing, and an outer surface of the battery casing is covered with a heat insulating material.
前記断熱材がセラミックウールからなることを特徴とする請求項1に記載の非水電解質二次電池。
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the heat insulating material is made of ceramic wool.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004095386A (en) * 2002-08-30 2004-03-25 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Manufacturing method of positive electrode material for lithium-ion battery and lithium-ion battery
JP2004119195A (en) * 2002-09-26 2004-04-15 Nissan Motor Co Ltd Bipolar battery

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004095386A (en) * 2002-08-30 2004-03-25 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Manufacturing method of positive electrode material for lithium-ion battery and lithium-ion battery
JP2004119195A (en) * 2002-09-26 2004-04-15 Nissan Motor Co Ltd Bipolar battery

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023138618A1 (en) * 2022-01-21 2023-07-27 珠海冠宇电池股份有限公司 Positive electrode material, positive electrode plate comprising same, and battery

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