JP2006244834A - 非水電解質二次電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 正極基材表面に正極合剤層を有する正極板4及び負極基材表面に負極合剤層を有する負極板3が、セパレータ(隔離体)5を挟んで扁平状に巻回され、平坦部及び該平坦部を挟んで対向する曲折部を有する発電要素2を備える非水電解質二次電池において、充電率0%の状態で、前記発電要素2の曲折部の所定断面の平均負極基材間距離を、平坦部の所定断面の平均負極基材間距離よりも大きくした。
【選択図】 図1
Description
(実施例1)
図1は、本発明に係る非水電解質二次電池(以下、電池という)の断面図である。図1において、1は電池、2は発電要素、3は負極板、4は正極板、5はセパレータ(隔離体)、6は電池ケース、7は電池蓋、8は安全弁、9は負極端子、10は負極リードである。図2(a)、(b)は、発電要素2の要部拡大図である。発電要素2は、負極板3と正極板4とをセパレータ5を介して扁平状に巻回したものである。電池蓋7は負極端子9及び安全弁8を備え、発電要素2は電池ケース6に収容してあり、電池蓋7と電池ケース6とはレーザー溶接されている。負極板3は負極リード10を介して負極端子9と接続され、正極板4は電池蓋7と接続されている。電池のサイズは、高さ36mm、幅34mm、厚さ5.1mmである。
TR1(x)+TR2(x)
>(a+d)TP (x)+(b+e)TN (x)+(c+f)TS (x)
に簡略化することが可能である。
α=(TDR−TDH)÷[TNR(100)−TNR(0)]
は1.1である。
放電可能容量が300mAh/gの天然黒鉛粉末が75質量%、放電可能容量が350mAh/gの低結晶性炭素粉末が20質量%、SBR粉末が5質量%となるように混合し、これを蒸留水と混合してスラリーを調製し、負極活物質層を形成した。また、R部の平均負極集電体間距離は337μmであり、平坦部の平均負極集電体間距離は332μmであり、層厚さ比率は1.12であり、式2は充電率50%の状態で不成立、充電率100%の状態で不成立、αは0.3である。その他は、実施例1と同様の電池を作製した。
放電可能容量が300mAh/gの天然黒鉛粉末が55質量%、放電可能容量が350mAh/gの低結晶性炭素粉末が40質量%、SBR粉末が5質量%となるように混合し、これを蒸留水と混合してスラリーを調製した。また、R部の平均負極集電体間距離は337μmであり、平坦部の平均負極集電体間距離は334μmであり、層厚さ比率は1.21であり、式2は充電率50%の状態で不成立、充電率100%の状態で不成立、αは0.1である。その他は、実施例1と同様の電池を作製した。
正極板4及び負極板3の夫々に5Nのテンションを加え、セパレータ5に2Nのテンションを加え、幅27.3mmの板状巻芯に巻き付けることで、対向するR部の最外周間の距離が31.85mmの発電要素2を作製した。ただし、巻き始め及び巻き終りの正極板4及び負極板3の位置関係が実施例1と同じになるように、正極板4及び負極板3の極板長さを1.9mm縮小した。また、R部の平均負極集電体間距離は358μmであり、平坦部の平均負極集電体間距離は330μmであり、層厚さ比率は1.05であり、式2は充電率50%の状態で成立、充電率100%の状態で成立、αは4.4である。その他は、実施例1と同様の電池を作製した。
正極板4及び負極板3の夫々に5Nのテンションを加え、セパレータ5に2Nのテンションを加え、幅27.3mmの板状巻芯に巻き付けることで、対向するR部の最外周間の距離が31.85mmの発電要素2を作製した。ただし、巻き始め及び巻き終りの正極板4及び負極板3の位置関係が実施例1と同じになるように、正極板4及び負極板3の極板長さを1.9mm縮小した。また、R部の平均負極集電体間距離は358μmであり、平坦部の平均負極集電体間距離は332μmであり、層厚さ比率は1.12であり、式2は充電率50%の状態で成立、充電率100%の状態で不成立、αは1.5である。その他は、実施例2と同様の電池を作製した。
正極板4及び負極板3の夫々に5Nのテンションを加え、セパレータ5に2Nのテンションを加え、幅27.3mmの板状巻芯に巻き付けることで、対向するR部の最外周間の距離が31.85mmの発電要素2を作製した。ただし、巻き始め及び巻き終りの正極板4及び負極板3の位置関係が実施例1と同じになるように、正極板4及び負極板3の極板長さを1.9mm縮小した。また、R部の平均負極集電体間距離は358μmであり、平坦部の平均負極集電体間距離は334μmであり、層厚さ比率は1.21であり、式2は充電率50%の状態で不成立、充電率100%の状態で不成立、αは0.9である。その他は、実施例3と同様の電池を作製した。
正極板4及び負極板3の夫々に1Nのテンションを加え、セパレータ5に1Nのテンションを加え、幅27.1mmの板状巻芯に巻き付けることで、対向するR部の最外周間の距離が31.85mmの発電要素2を作製した。ただし、巻き始め及び巻き終りの正極板4及び負極板3の位置関係が実施例1と同じになるように、正極板4及び負極板3の極板長さを3.4mm縮小した。また、R部の平均負極集電体間距離は378μmであり、平坦部の平均負極集電体間距離は330μmであり、層厚さ比率は1.05であり、式2は充電率50%の状態で成立、充電率100%の状態で成立、αは7.6である。その他は、実施例1と同様の電池を作製した。
正極板4及び負極板3の夫々に1Nのテンションを加え、セパレータ5に1Nのテンションを加え、幅27.1mmの板状巻芯に巻き付けることで、対向するR部の最外周間の距離が31.85mmの発電要素2を作製した。ただし、巻き始め及び巻き終りの正極板4及び負極板3の位置関係が実施例1と同じになるように、正極板4及び負極板3の極板長さを3.4mm縮小した。また、R部の平均負極集電体間距離は378μmであり、平坦部の平均負極集電体間距離は332μmであり、層厚さ比率は1.12であり、式2は充電率50%の状態で成立、充電率100%の状態で成立、αは2.7である。その他は、実施例2と同様の電池を作製した。
正極板4及び負極板3の夫々に1Nのテンションを加え、セパレータ5に1Nのテンションを加え、幅27.1mmの板状巻芯に巻き付けることで、対向するR部の最外周間の距離が31.85mmの発電要素2を作製した。ただし、巻き始め及び巻き終りの正極板4及び負極板3の位置関係が実施例1と同じになるように、正極板4及び負極板3の極板長さを3.4mm縮小した。また、R部の平均負極集電体間距離は378μmであり、平坦部の平均負極集電体間距離は334μmであり、層厚さ比率は1.21であり、式2は充電率50%の状態で成立、充電率100%の状態で不成立、αは1.7である。その他は、実施例3と同様の電池を作製した。
正極板4及び負極板3の夫々に8Nのテンションを加え、セパレータ5に8Nのテンションを加え、幅27.5mmの板状巻芯に巻き付けることで、対向するR部の最外周間の距離が31.85mmの発電要素2を作製した。ただし、巻き始め及び巻き終りの正極板4及び負極板3の位置関係が実施例1と同じになるように、正極板4及び負極板3の極板長さを0.7mm縮小した。また、R部の平均負極集電体間距離は342μmであり、平坦部の平均負極集電体間距離は332μmであり、層厚さ比率は1.12であり、式2は充電率50%の状態で不成立、充電率100%の状態で不成立、αは0.6である。その他は、実施例2と同様の電池を作製した。
正極板4及び負極板3の夫々に6.5Nのテンションを加え、セパレータ5に6.5Nのテンションを加え、幅27.4mmの板状巻芯に巻き付けることで、対向するR部の最外周間の距離が31.85mmの発電要素2を作製した。ただし、巻き始め及び巻き終りの正極板4及び負極板3の位置関係が実施例1と同じになるように、正極板4及び負極板3の極板長さを1.4mm縮小した。また、R部の平均負極集電体間距離は349μmであり、平坦部の平均負極集電体間距離は332μmであり、層厚さ比率は1.12であり、式2は充電率50%の状態で成立、充電率100%の状態で不成立、αは1.0である。その他は、実施例2と同様の電池を作製した。
正極板4及び負極板3の夫々に0.5Nのテンションを加え、セパレータ5に0.4Nのテンションを加え、幅27.0mmの板状巻芯に巻き付けることで、対向するR部の最外周間の距離が31.85mmの発電要素2を作製した。ただし、巻き始め及び巻き終りの正極板4及び負極板3の位置関係が実施例1と同じになるように、正極板4及び負極板3の極板長さを3.9mm縮小した。また、R部の平均負極集電体間距離は382μmであり、平坦部の平均負極集電体間距離は332μmであり、層厚さ比率は1.12であり、式2は充電率50%の状態で成立、充電率100%の状態で成立、αは3.0である。その他は、実施例2と同様の電池を作製した。
正極板4及び負極板3の夫々に0.3Nのテンションを加え、セパレータ5に0.2Nのテンションを加え、幅27.6mmの板状巻芯に巻き付けることで、対向するR部の最外周間の距離が31.85mmの発電要素2を作製した。ただし、巻き始め及び巻き終りの正極板4及び負極板3の位置関係が実施例1と同じになるように、正極板4及び負極板3の極板長さを6.4mm縮小した。また、R部の平均負極集電体間距離は412μmであり、平坦部の平均負極集電体間距離は332μmであり、層厚さ比率は1.12であり、式2は充電率50%の状態で成立、充電率100%の状態で成立、αは4.7である。その他は、実施例2と同様の電池を作製した。
正極板4及び負極板3の夫々に25Nのテンションを加え、セパレータ5に20Nのテンションを加え、幅27.7mmの板状巻芯に巻き付けることで、対向するR部の最外周間の距離が31.85mmの発電要素2を作製した。ただし、巻き始め及び巻き終りの正極板4及び負極板3の位置関係が実施例1と同じになるように、正極板4及び負極板3の極板長さを0.6mm延長(−0.6mm縮小)した。また、R部の平均負極集電体間距離は327μmであり、平坦部の平均負極集電体間距離は330μmであり、層厚さ比率は1.05であり、式2は充電率50%の状態で不成立、充電率100%の状態で不成立、αは−0.5である。その他は、実施例1と同様の電池を作製した。
2 発電要素
3 負極板
4 正極板
5 セパレータ
6 電池ケース
7 電池蓋
8 安全弁
9 負極端子
10 負極リード
Claims (5)
- 正極基材表面に正極合剤層を有する正極板及び負極基材表面に負極合剤層を有する負極板が隔離体を挟んで扁平状に巻回され、平坦部及び該平坦部を挟んで対向する曲折部を有する発電要素を備える非水電解質二次電池において、
充電率0%の状態で、前記発電要素の曲折部の所定断面の平均負極基材間距離が、平坦部の所定断面の平均負極基材間距離よりも大きいことを特徴とする非水電解質二次電池。 - 充電率100%の状態における前記曲折部の所定断面の負極合剤層の厚さの和は、充電率0%の状態における前記所定断面の負極合剤層の厚さの和の1.12倍以上であり、
充電率50%の状態で、前記発電要素の曲折部の巻回最内周面から巻回最外周面までの厚さが、前記曲折部に含まれる正極板、負極板及び隔離体の厚さの和よりも大きいことを特徴とする請求項1記載の非水電解質二次電池。 - 充電率100%の状態で、前記発電要素の曲折部の巻回最内周面から巻回最外周面までの厚さが、前記曲折部に含まれる正極板、負極板及び隔離体の厚さの和よりも大きいことを特徴とする請求項2記載の非水電解質二次電池。
- 充電率0%の状態で、前記発電要素の平坦部の平均負極基材間距離TDHと曲折部の平均負極基材間距離TDRとが、
TDR=TDH+α×[TNR(100)−TNR(0)]
1≦α≦3
(ただし、TNR(0)は充電率0%の状態の負極板の厚さ、TNR(100)は充電率 100%の状態の負極板の厚さ)
を満たすことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の非水電解質二次電池。 - 前記発電要素の曲折部の正極板と負極板との間に電解質が含まれていることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の非水電解質二次電池。
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