JP2007134149A - Nonaqueous electrolyte battery - Google Patents
Nonaqueous electrolyte battery Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007134149A JP2007134149A JP2005325575A JP2005325575A JP2007134149A JP 2007134149 A JP2007134149 A JP 2007134149A JP 2005325575 A JP2005325575 A JP 2005325575A JP 2005325575 A JP2005325575 A JP 2005325575A JP 2007134149 A JP2007134149 A JP 2007134149A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- separator
- battery
- negative electrode
- positive electrode
- shutdown
- 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
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 20
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 11
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 6
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 53
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 34
- 239000000463 material Substances 0.000 description 21
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 16
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 16
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 14
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000011245 gel electrolyte Substances 0.000 description 11
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 10
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 10
- 239000005001 laminate film Substances 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 10
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 9
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 9
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 7
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 3
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 3
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 3
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000011883 electrode binding agent Substances 0.000 description 2
- HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N hexafluoropropylene Chemical group FC(F)=C(F)C(F)(F)F HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100069231 Caenorhabditis elegans gkow-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010238 LiAlCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013553 LiNO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013716 LiNi Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012741 LiNi0.5Co0.5O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015915 LiNi0.8Co0.2O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013290 LiNiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 150000004651 carbonic acid esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N dipropyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCCC VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CYEDOLFRAIXARV-UHFFFAOYSA-N ethyl propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCC CYEDOLFRAIXARV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000007849 furan resin Substances 0.000 description 1
- 229910021469 graphitizable carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 1
- HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M lithium iodide Inorganic materials [Li+].[I-] HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- ACFSQHQYDZIPRL-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(1,1,2,2,2-pentafluoroethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)C(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)C(F)(F)F ACFSQHQYDZIPRL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011331 needle coke Substances 0.000 description 1
- 229910021470 non-graphitizable carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 239000006253 pitch coke Substances 0.000 description 1
- 229920003214 poly(methacrylonitrile) Polymers 0.000 description 1
- 229920001197 polyacetylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002296 pyrolytic carbon Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
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 Separators (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Description
この発明は、非水電解質電池に関し、特に絶縁性被覆材を用いることなく押圧時の正極および負極の短絡を防ぐことのできる構成を有する非水電解質電池に関する。 The present invention relates to a nonaqueous electrolyte battery, and more particularly to a nonaqueous electrolyte battery having a configuration capable of preventing a short circuit between a positive electrode and a negative electrode during pressing without using an insulating coating material.
近年、カメラ一体型VTR(Videotape recorder:ビデオテープレコーダ)、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、それらの小型化および軽量化が図られている。それに伴い、ポータブル電子機器の電源として用いられる電池の需要が急速に伸びており、機器の小型軽量化実現のために、電池設計も軽く、薄型であり、かつ機器内の収容スペースを効率的に使うことが求められている。このような要求を満たす電池として、エネルギー密度および出力密度の大きいリチウムイオン電池が最も好適である。 In recent years, many portable electronic devices such as a camera-integrated VTR (Videotape recorder), a mobile phone, or a laptop computer have appeared, and their size and weight have been reduced. Along with this, the demand for batteries used as power sources for portable electronic devices is growing rapidly, and the battery design is lighter, thinner, and more efficient in the storage space in devices to realize smaller and lighter devices. It is required to use. As a battery satisfying such requirements, a lithium ion battery having a large energy density and output density is most suitable.
中でも、形状自由度の高い電池、あるいは薄型大面積のシート型電池、薄型小面積のカード型電池などが望まれているが、従来用いられている金属製の缶を外装として用いる手法では、薄型の電池を作製することが困難である。そこで、アルミラミネートフィルム等のフィルム状外装材を用いて薄型の電池を作製することにより、上述のような電池を得ることが可能となる。 Among them, a battery having a high degree of freedom of shape, a thin and large area sheet type battery, a thin and small area card type battery, and the like are desired. However, in the conventional method using a metal can as an exterior, it is thin. It is difficult to produce a battery. Therefore, it is possible to obtain a battery as described above by producing a thin battery using a film-like exterior material such as an aluminum laminate film.
このような電池は、正極と負極とをセパレータを介して積層し、巻回またはつづら折りにした電池素子をラミネートフィルムで外装し、電池素子の周囲を封止して作製したものであり、正極および負極と接続した正極端子および負極端子(以下、特に限定しない場合は電極端子と適宜称する。)がラミネートフィルムの封止部から電池外部に導出されたものである。 Such a battery is produced by laminating a positive electrode and a negative electrode through a separator, covering a wound or zigzag battery element with a laminate film, and sealing the periphery of the battery element. A positive electrode terminal and a negative electrode terminal connected to the negative electrode (hereinafter, appropriately referred to as an electrode terminal unless otherwise specified) are led out of the battery from the sealing portion of the laminate film.
このような非水電解質電池の電池容量を効果的に増やす方法のひとつとして、セパレータをより薄くし、このスペース分活物質量を増やす方法が挙げられる。しかしながら、薄いセパレータは強度が弱く、電池が外部から受ける圧力によって破損しやすい。このため、正極および負極が接触してショートするおそれがある。 One method for effectively increasing the battery capacity of such a non-aqueous electrolyte battery is to make the separator thinner and increase the amount of the space active material. However, the thin separator is weak and easily damaged by the pressure that the battery receives from the outside. For this reason, there exists a possibility that a positive electrode and a negative electrode may contact and short-circuit.
一方、ゲル状または可塑性を有する電解質を用いた非水電解質電池の場合、電解質が電極に密着しない場合もあるため、液状の電解質(電解液)を用いた場合よりも電気的接触が不充分となる場合がある。このような場合、電解質が全く接触していない電極部分は反応に寄与せず、また電解質が十分に接触しない場合はイオン移動度が十分でないため、本来得られるよりも低い電池容量となってしまう。また、電解質の接触が不充分である場合、電極と電解質との接触抵抗が大きくなり、電池の内部抵抗が増大してしまう。 On the other hand, in the case of a non-aqueous electrolyte battery using a gel-like or plastic electrolyte, the electrolyte may not adhere to the electrode, so that electrical contact is insufficient compared to the case where a liquid electrolyte (electrolyte) is used. There is a case. In such a case, the electrode portion that is not in contact with the electrolyte does not contribute to the reaction, and if the electrolyte is not sufficiently in contact, the ion mobility is not sufficient, resulting in a lower battery capacity than originally obtained. . In addition, when the contact of the electrolyte is insufficient, the contact resistance between the electrode and the electrolyte increases, and the internal resistance of the battery increases.
そこで、ゲル状または可塑性を有する電解質を用いた非水電解質電池では、作製後の電池素子に圧力を加え、電極と電解質とを十分に密着させるようにする。 Therefore, in a non-aqueous electrolyte battery using a gel-like or plastic electrolyte, pressure is applied to the battery element after fabrication so that the electrode and the electrolyte are sufficiently adhered.
ところが、このような工程を設けることにより、正極と負極とが接触してショートしやすくなってしまう。これは、電池素子外部から圧力をかけることにより電解質の形状が変形し、電極が接触しやすくなったり、電極集電体端部や電極端子の反りや、切断時に発生したバリが圧力をかけられることによってセパレータを突き破るためである。 However, by providing such a process, the positive electrode and the negative electrode come into contact with each other and short-circuiting easily occurs. This is because when the pressure is applied from the outside of the battery element, the shape of the electrolyte is deformed, the electrodes are easily brought into contact, the electrode current collector ends and the electrode terminals are warped, and the burrs generated during cutting are pressured. This is to break through the separator.
このような問題を解決するため、以下の特許文献1には、図1に示すような、基材が絶縁性材料からなる保護テープなどの絶縁性被覆材6a〜6fを電極上に設けることにより、セパレータ3aおよび3bの破損を防止し、電池内部でのショートを防ぐ電池構成が記載されている。
In order to solve such a problem, in
この電池は、正極集電体1b上に正極活物質層1aが設けられた正極1と、負極集電体1b上に負極活物質層1aが設けられた負極2とが、セパレータ3aおよび3bと積層された構成を有しており、正極1および負極2のそれぞれには正極端子5aおよび負極端子5bが接続されている。絶縁性被覆材6a〜6fは、電極同士が接触するおそれのある部分において、電極端部および電極端子部分、ならびに電極端部に対向する部分に設けられている。
In this battery, a
しかしながら、特許文献1のような電池構成とした場合、数十μm程度の厚さを有する数枚の絶縁性被覆材を設けることにより、絶縁性被覆材分電池容量を低下させることになってしまう。また、絶縁性被覆材を設けることにより、絶縁性被覆材端部に30μm程度の段差が発生し、電極自体に段差が生じたり、絶縁性被覆材端部に電極を巻回することにより生じる応力が発生し、電極が屈曲して真円性が低下して電池特性の低下につながる場合がある。
However, in the case of the battery configuration as in
したがって、この発明は、電池素子内部に絶縁性被覆材を設けることなく、セパレータの破損および電極同士の接触等によるショートを防ぎ、電池の薄型化が可能な非水電解質電池を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte battery capable of reducing the thickness of the battery without providing an insulating coating material inside the battery element and preventing a short circuit due to damage to the separator and contact between electrodes. And
上記課題を解決するために、この発明では、電極の一方の端部がセパレータを介して他方の電極と対向する部分など、セパレータを破損するおそれがある部分に隣接するセパレータ部分を加熱・加圧することにより、突き刺し強度を向上させて非水電解質電池を作製する。 In order to solve the above-described problem, in the present invention, a separator portion adjacent to a portion that may damage the separator, such as a portion where one end portion of the electrode faces the other electrode through the separator, is heated and pressurized. Thus, the puncture strength is improved and a nonaqueous electrolyte battery is produced.
なお、加熱・加圧することにより設けたシャットダウン部分は、突き刺し強度が250gf以上であり、かつ空孔率が20%以下となるようにする。 Note that the shutdown portion provided by heating and pressurizing has a puncture strength of 250 gf or more and a porosity of 20% or less.
このような方法を用いることにより、絶縁性被覆材を設けることなく電極端部などに隣接する部分のセパレータ強度を向上させることができる By using such a method, it is possible to improve the separator strength in the portion adjacent to the electrode end portion without providing an insulating coating material.
この発明によれば、電池内部の容積を無駄にすることがなくなり、電池容量の向上が可能となる。また、薄いセパレータを用いた場合であっても加熱・加圧処理を施すことによって突き刺し強度を向上させることができるため、安全性と更なる電池容量の向上を両立することができる。 According to the present invention, the internal volume of the battery is not wasted, and the battery capacity can be improved. In addition, even when a thin separator is used, the puncture strength can be improved by performing the heating / pressurizing treatment, so that both safety and further improvement in battery capacity can be achieved.
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図2は、この発明を適用した非水電解質電池の構成の一例を示す模式図である。この非水電解質電池10は、電池素子20がラミネートフィルム18に形成された凹部である電池素子収容部18aに収容されて外装されており、電池素子20の周辺部を封止することにより作製されている。以下、電池素子20の構成について説明する。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a nonaqueous electrolyte battery to which the present invention is applied. The
図3に電池素子20の外観を示す。この電池素子20は、帯状の正極11と、セパレータ13aと、正極11と対向して配された帯状の負極12と、セパレータ13bとを順に積層し、長手方向に巻回されており、正極11および負極12の両面には図示しないゲル状電解質が塗布されている。電池素子20からは正極11と接続された正極端子15aおよび負極12と接続された負極端子15bが導出されており、正極端子15aおよび負極端子15bには後に外装するラミネートフィルム18との接着性を向上させるために、ポリエチレン(PE)等からなるシーラント16aおよび16bを配置する。
FIG. 3 shows the appearance of the
[正極]
正極11は、正極活物質を含有する正極活物質層11aが、正極集電体11bの両面上に形成されたものである。正極集電体11bとしては、例えばアルミニウム(Al)箔、ニッケル(Ni)箔あるいは、ステンレス(SUS)箔などの金属箔を用いることができる。
[Positive electrode]
In the
正極活物質層11aは、例えば正極活物質と、導電剤と、結着剤とを含有して構成されている。ここで、正極活物質、導電剤、結着剤は、均一に分散していればよく、その混合比は問わない。
The positive electrode
正極活物質としては、目的とする電池の種類に応じて、金属酸化物、金属硫化物または特定の高分子を用いることができる。例えばリチウムイオン電池を構成する場合、LiXMO2(式中、Mは、一種以上の遷移金属を表し、xは、電池の充放電状態によって異なり、通常0.05以上1.10以下である)を主体とする、リチウムと遷移金属との複合酸化物が用いられる。リチウム複合酸化物を構成する遷移金属としては、コバルト(Co),Ni,マンガン(Mn)等が用いられる。 As the positive electrode active material, a metal oxide, a metal sulfide, or a specific polymer can be used depending on the type of the target battery. For example, in the case of constituting a lithium ion battery, Li x MO 2 (wherein M represents one or more transition metals, and x varies depending on the charge / discharge state of the battery, and is usually 0.05 or more and 1.10 or less. ) And a composite oxide of lithium and transition metal. As the transition metal constituting the lithium composite oxide, cobalt (Co), Ni, manganese (Mn) or the like is used.
このようなリチウム複合酸化物として、具体的には、LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiNiyCo1-yO2(0<y<1)等が挙げられる。また、遷移金属元素の一部を他の元素に置換した固溶体も使用可能である。LiNi0.5Co0.5O2、LiNi0.8Co0.2O2等がその例として挙げられる。これらのリチウム複合酸化物は、高電圧を発生でき、エネルギー密度が優れたものである。さらに、正極活物質としてTiS2、MoS2、NbSe2、V2O5等のリチウムを有しない金属硫化物または酸化物を使用しても良い。これらの正極活物質は、単独で用いるか、もしくは複数種を混合して用いてもよい。 Specific examples of such a lithium composite oxide include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNi y Co 1-y O 2 (0 <y <1). A solid solution in which a part of the transition metal element is substituted with another element can also be used. Examples thereof include LiNi 0.5 Co 0.5 O 2 and LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 . These lithium composite oxides can generate a high voltage and have an excellent energy density. Furthermore, TiS 2, MoS 2, NbSe 2, V 2 O no lithium metal sulfides such as 5 or may be used an oxide as the positive electrode active material. These positive electrode active materials may be used alone or in combination of two or more.
また、導電剤としては、例えばカーボンブラックあるいはグラファイトなどの炭素材料等が用いられる。また、結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等が用いられる。 As the conductive agent, for example, a carbon material such as carbon black or graphite is used. As the binder, for example, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene or the like is used.
上述の正極活物質、結着剤、導電剤を均一に混合して正極合剤とし、この正極合剤を溶剤中に分散させてスラリー状にする。次いで、このスラリーをドクターブレード法等により正極集電体上に均一に塗布した後、高温で乾燥させて溶剤を飛ばすことにより正極活物質層11aが形成される。なお、溶剤としては、例えばN−メチルピロリドン等が用いられる。
The above-described positive electrode active material, binder, and conductive agent are uniformly mixed to form a positive electrode mixture, and this positive electrode mixture is dispersed in a solvent to form a slurry. Next, the slurry is uniformly applied on the positive electrode current collector by a doctor blade method or the like, and then dried at a high temperature to drive off the solvent, thereby forming the positive electrode
正極11は、正極集電体11bの一端部にスポット溶接または超音波溶接で接続された正極端子15aを有している。この正極端子15aは金属箔、網目状のものが望ましいが、電気化学的および化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。正極端子15aの材料としては、例えばアルミニウム等が挙げられる。
The
[負極]
負極12は、負極活物質を含有する負極活物質層11aが、負極集電体12bの両面上に形成されたものである。負極集電体12bとしては、例えば銅(Cu)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。
[Negative electrode]
The
負極活物質層11aは、例えば負極活物質と、必要であれば導電剤と、結着剤とを含有して構成されている。これらを均一に混合して負極合剤とし、この負極合剤を溶剤中に分散させてスラリー状にする。次にこのスラリーをドクターブレード法等により負極集電体上に均一に塗布し、高温で乾燥させて溶剤を飛ばすことにより負極活物質層が形成される。ここで、負極活物質、導電剤、結着剤および溶剤は、正極活物質と同様に、その混合比は問わない。
The negative electrode
負極活物質としては、リチウム金属、リチウム合金またはリチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料または金属系材料と炭素系材料との複合材料が用いられる。具体的に、リチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料としてはグラファイト、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素等が挙げられる。より具体的には、熱分解炭素類、コークス類(ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス)、黒鉛類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体(フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化したもの)、炭素繊維、活性炭等の炭素材料を使用することができる。さらに、リチウムをドープ・脱ドープできる材料としては、ポリアセチレン、ポリピロール等の高分子やSnO2等の酸化物を使用することができる。 As the negative electrode active material, lithium metal, a lithium alloy, a carbon material that can be doped / undoped with lithium, or a composite material of a metal material and a carbon material is used. Specific examples of the carbon material that can be doped / undoped with lithium include graphite, non-graphitizable carbon, and graphitizable carbon. More specifically, pyrolytic carbons, cokes (pitch coke, needle coke, petroleum coke), graphites, glassy carbons, organic polymer compound fired bodies (phenolic resin, furan resin, etc.) at an appropriate temperature. Carbon materials such as those obtained by firing and carbonization), carbon fibers, activated carbon, and the like can be used. Furthermore, as a material that can be doped / undoped with lithium, polymers such as polyacetylene and polypyrrole, and oxides such as SnO 2 can be used.
また、リチウムを合金化可能な材料としては多様な種類の金属等が使用可能であるが、金属リチウム単体もしくはこれらの合金がよく用いられる。金属リチウムを使用する場合は、必ずしも粉体を結着剤で塗布膜にする必要はなく、圧延したリチウム金属箔を集電体に圧着する方法でも構わない。 In addition, various types of metals can be used as materials capable of alloying lithium, but metallic lithium alone or alloys thereof are often used. When metallic lithium is used, it is not always necessary to use powder as a coating film with a binder, and a method of pressure bonding a rolled lithium metal foil to a current collector may be used.
結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン、スチレンブタジエンゴム等が用いられる。また、溶剤としては、例えばN−メチルピロリドン、メチルエチルケトン等が用いられる。 As the binder, for example, polyvinylidene fluoride, styrene butadiene rubber or the like is used. Moreover, as a solvent, N-methylpyrrolidone, methyl ethyl ketone, etc. are used, for example.
上述の負極活物質、結着剤、導電剤を均一に混合して負極合剤とし、溶剤中に分散させてスラリー状にする。次いで、正極と同様の方法により負極集電体上に均一に塗布した後、高温で乾燥させて溶剤を飛ばすことにより負極活物質層12aが形成される。
The above-described negative electrode active material, binder, and conductive agent are uniformly mixed to form a negative electrode mixture, which is dispersed in a solvent to form a slurry. Subsequently, after apply | coating uniformly on a negative electrode electrical power collector by the method similar to a positive electrode, the negative electrode
負極12も正極11と同様に、負極集電体の一端部にスポット溶接または超音波溶接で接続された負極端子15bを有しており、この負極端子15bは電気化学的および化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。負極端子15bの材料としては、例えば銅、ニッケル等が挙げられる。
Similarly to the
なお、正極端子15aおよび負極端子15bは同じ方向から導出されていることが好ましいが、短絡等が起こらず電池性能にも問題がなければ、どの方向から導出されていても問題はない。また、正極端子15aおよび負極端子15bの接続箇所は、電気的接触がとれているのであれば取り付ける場所、取り付ける方法は上記の例に限られない。
The
[電解質]
電解質としては、リチウムイオン電池に一般的に使用される電解質塩と有機溶媒が使用可能であり、ゲル状および可塑性を有する電解質の他、電解液も使用可能である。
[Electrolytes]
As the electrolyte, an electrolyte salt and an organic solvent that are generally used in lithium ion batteries can be used. In addition to an electrolyte having a gel form and plasticity, an electrolyte can also be used.
非水溶媒としては、具体的には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、またはこれらの炭酸エステル類の水素をハロゲンに置換した溶媒等が挙げられる。これらの溶媒は1種類を単独で用いてもよいし、複数種を所定の組成で混合してもよい。 Specific examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, γ-butyrolactone, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, dipropyl carbonate, ethyl propyl carbonate, or hydrogen of these carbonic acid esters to halogen. Examples include substituted solvents. One of these solvents may be used alone, or a plurality of these solvents may be mixed with a predetermined composition.
また、リチウム塩としては通常の電池電解液に用いられる材料を使用することが可能である。具体的には、LiCl、LiBr、LiI、LiClO3、LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiNO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、LiAsF6、LiCF3SO3、LiC(SO2CF3)3、LiAlCl4、LiSiF6等を挙げることができるが、酸化安定性の点からLiPF6、LiBF4が望ましい。これらリチウム塩は単独で用いても複数種を混合して用いても良い。リチウム塩を溶解する濃度として、上記溶媒に溶解することができる濃度であれば問題ないが、リチウムイオン濃度が非水溶媒に対して0.4mol/kg以上、2.0mol/kg以下の範囲であることが好ましい。 Moreover, as lithium salt, it is possible to use the material used for normal battery electrolyte solution. Specifically, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 3 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiNO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiAlCl 4 , LiSiF 6 and the like can be mentioned, but LiPF 6 and LiBF 4 are preferable from the viewpoint of oxidation stability. These lithium salts may be used alone or in combination of two or more. There is no problem as long as the lithium salt can be dissolved in the above solvent, but the lithium ion concentration is 0.4 mol / kg or more and 2.0 mol / kg or less with respect to the non-aqueous solvent. Preferably there is.
ゲル状電解質を用いる場合は、上述の電解液をマトリクスポリマでゲル化して用いる。マトリクスポリマは、上記非水溶媒に上記電解質塩が溶解されてなる非水電解液に相溶可能であり、ゲル化できるものであればよい。このようなマトリクスポリマとしては、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリルを繰り返し単位に含むポリマーが挙げられる。このようなポリマーは、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
In the case of using a gel electrolyte, the above-described electrolytic solution is gelled with a matrix polymer. The matrix polymer only needs to be compatible with a nonaqueous electrolytic solution in which the electrolyte salt is dissolved in the nonaqueous solvent and can be gelled. Examples of such a matrix polymer include a polymer containing polyvinylidene fluoride, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyacrylonitrile, and polymethacrylonitrile in repeating units. Such a polymer may be used individually by 1 type, and may mix and
その中でも特に好ましいのは、マトリクスポリマとして、ポリフッ化ビニリデンまたはポリフッ化ビニリデンにヘキサフルオロプロピレンが7.5%以下の割合で導入された共重合体である。このようなポリマーは、数平均分子量が5.0×105から7.0×105(50万〜70万)の範囲であるか、または重量平均分子量が2.1×105から3.1×105(21万〜31万)の範囲であり、固有粘度が1.7から2.1の範囲とされている。 Among them, particularly preferred as the matrix polymer is polyvinylidene fluoride or a copolymer in which hexafluoropropylene is introduced at a ratio of 7.5% or less to polyvinylidene fluoride. Such polymers have a number average molecular weight in the range of 5.0 × 10 5 to 7.0 × 10 5 (500,000 to 700,000) or a weight average molecular weight of 2.1 × 10 5 to 3. The range is 1 × 10 5 (210,000-310,000), and the intrinsic viscosity is in the range of 1.7 to 2.1.
[セパレータ]
セパレータ13は、例えばポリエチレン(PE)あるいはポリプロピレン(PP)などのポリオレフィン系の材料よりなる多孔質膜、またはセラミック製の不織布などの無機材料よりなる多孔質膜により構成されており、これら2種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。中でも、ポリエチレン、ポリプロピレンの多孔質フィルムが最も有効である。
[Separator]
The separator 13 is composed of, for example, a porous film made of a polyolefin-based material such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP), or a porous film made of an inorganic material such as a ceramic nonwoven fabric. The porous film may be laminated. Among these, polyethylene and polypropylene porous films are the most effective.
このとき、セパレータの厚さは1〜9μmが好ましい。セパレータは、厚さが1μm未満であると膜の機械的強度が低下してしまい、後述するようにセパレータを加熱・加圧しても充分な突き刺し強度が得られず電池内部でショートが発生してしまう。また、厚さが10μmを超えた場合、100サイクル後の容量劣化が著しくなってしまう。また、活物質の充填量が低下して電池容量が低下するとともに、イオン伝導性が低下して電流特性が低下する。 At this time, the thickness of the separator is preferably 1 to 9 μm. If the thickness of the separator is less than 1 μm, the mechanical strength of the film will decrease, and as will be described later, sufficient puncture strength cannot be obtained even if the separator is heated and pressurized, causing a short circuit inside the battery. End up. Further, when the thickness exceeds 10 μm, the capacity deterioration after 100 cycles becomes significant. In addition, the active material filling amount is reduced to lower the battery capacity, and the ionic conductivity is reduced to deteriorate the current characteristics.
[電池の作製]
上述のようにして作製したゲル状電解質溶液を正極11および負極12に均一に塗布し、正極活物質層および負極活物質層に含浸させた後、常温で保存するか、もしくは乾燥工程を経てゲル状電解質層を形成する。次いで、ゲル状電解質層を形成した正極11および負極12を用い、正極11、セパレータ13a、負極12、セパレータ13bの順に積層して巻回し、電池素子20とする。
[Production of battery]
The gel electrolyte solution prepared as described above is uniformly applied to the
このとき、巻回後の電池素子20において、正極または負極のいずれかの電極の端部が、セパレータを介してもう一方の電極と対向し、接触するおそれのある部分において、電極端部に隣接するセパレータの一部分に加熱・加圧処理を施し、セパレータの空孔をつぶして密度を上げることにより、突き刺し強度を向上させるようにする。この明細書では、セパレータに対してこのような加熱・加圧処理を施し、セパレータ強度を向上させることをシャットダウンと称する。
At this time, in the
図4に、電池素子巻回時の様子を示す。参照符号21は、素子巻回部であり、参照符号22はセパレータ加熱処理部である。素子巻回部21では、正極11、セパレータ13a、負極12、セパレータ13bを積層して巻芯23を用いて巻回する。また、セパレータ加熱処理部22では、セパレータの上下から加圧しながら加熱することにより、所望の部分のセパレータをシャットダウンさせるようにする。
FIG. 4 shows a state when the battery element is wound.
なお、シャットダウン部分は、突き刺し強度が250gf以上、かつシャットダウン部分の空孔率が20%以下となるようにする。セパレータの厚さに関わらず、シャットダウン部分の突き刺し強度が250gf以上かつ空孔率が20%以下となるように構成することにより、安全性が確保される。また、セパレータのシャットダウン位置は、必要に応じて、電極端部に隣接するセパレータ部分以外にも設けることができる。 The shutdown portion has a piercing strength of 250 gf or more and a porosity of the shutdown portion of 20% or less. Regardless of the thickness of the separator, safety is ensured by configuring the shutdown portion so that the piercing strength is 250 gf or more and the porosity is 20% or less. In addition, the shutdown position of the separator can be provided other than the separator portion adjacent to the electrode end portion, if necessary.
図5に、このようにして作製した電池素子20の断面を示す。参照符号17a〜17dで示す部分はシャットダウン部分である。なお、特に限定しない場合はシャットダウン部分17と適宜称する。また、正極11および負極12の両面にはゲル状電解質が塗布されているが、図5では図示しない。
FIG. 5 shows a cross section of the
図5に示すように、巻回後の電池素子20において、セパレータ13aおよび13bのシャットダウン部分17aおよび17b、ならびにシャットダウン部分17cおよび17dが、セパレータを破損するおそれのある正極11の端部および負極12の端部それぞれを覆うようにして配置されている。
As shown in FIG. 5, in the
シャットダウン部分17は、シャットダウン処理を施さない他のセパレータ部分よりも充分に強い強度を有し、従来用いていた絶縁性被覆材を用いることなく電池内部でのショートを防止することができる。 The shutdown portion 17 has sufficiently stronger strength than other separator portions that are not subjected to shutdown processing, and can prevent a short circuit inside the battery without using a conventionally used insulating coating material.
また、シャットダウン部分17は、正極活物質層11aおよび負極活物質層12aの端部も覆うように構成することが望ましい。活物質塗布端部は、活物質層形成時に中央部に比べて盛り上がったり、突起が形成され易いが、乾燥前の活物質スラリーは粘度が高く活物質自身のレベリングで平滑化されないことが多い。このため、乾燥後の活物質塗布端部がセパレータを破損するおそれのあるエッジ状になることがあり、電極端部のバリ同様に危険である。このため、活物質塗布端部に対向する部分にもシャットダウン部分17を配置することにより、より安全性を高めることができる。
Further, it is desirable that the shutdown portion 17 is configured to cover the end portions of the positive electrode
このようにして作製した電池素子20を、図2で示すようにラミネートフィルム18で外装し、電池素子20の周囲を封止して非水電解質電池10を作製する。この非水電解質電池10は、電池内部に絶縁性被覆材を用いないため、体積効率を向上させることができ、従来の電池と同様の安全性も維持することができる。
The
以下、この発明を実施例により具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.
(1)シャットダウン部分の突き刺し強度および空孔率
まず、安全性を確保できるシャットダウン部分の突き刺し強度および空孔率を測定する。
(1) Puncture strength and porosity of the shutdown portion First, the puncture strength and porosity of the shutdown portion that can ensure safety are measured.
(i)突き刺し強度の測定
巻回後の電池素子において、図5に示す電池素子と同様に、セパレータを介して一方の電極端部が他方の電極と対向する部分にシャットダウン部分が配置されるようにして電池素子を作製する。このとき、シャットダウン部分の突き刺し強度を150gf,200gf,250gf,300gf,350gf,400gfとして電池素子を作製する。ゲル状電解質と電極とを充分に接触させるために電池素子外部から圧力をかけた後、ラミネートフィルムで外装して非水電解質電池を作製した。
(I) Measurement of puncture strength In the battery element after winding, like the battery element shown in FIG. 5, the shutdown part is arranged at the part where one electrode end part faces the other electrode through the separator. Thus, a battery element is produced. At this time, the battery element is manufactured by setting the puncture strength of the shutdown portion to 150 gf, 200 gf, 250 gf, 300 gf, 350 gf, and 400 gf. A pressure was applied from the outside of the battery element in order to bring the gel electrolyte and the electrode into sufficient contact with each other, and then a non-aqueous electrolyte battery was produced by covering with a laminate film.
このような非水電解質電池を突き刺し強度ごとに1000個作製し、内部ショート発生率を測定した。上述のような電池のそれぞれについて充電を行い、充電ができない電池については内部ショートが発生している電池とした。 1000 such nonaqueous electrolyte batteries were pierced for each strength, and the occurrence rate of internal short circuit was measured. Each of the batteries as described above was charged, and the battery that could not be charged was a battery in which an internal short circuit occurred.
図6に、(i)の測定の結果を示す。図6から分かるとおり、シャットダウン部分の突き刺し強度200gf以下の場合、内部ショート発生率が90%を超えるのに対し、シャットダウン部分の突き刺し強度が250gf以上の場合、内部ショート発生率が略0%となり、充分な安全性を確保できることがわかった。 FIG. 6 shows the measurement results of (i). As can be seen from FIG. 6, when the puncture strength of the shutdown portion is 200 gf or less, the internal short-circuit occurrence rate exceeds 90%, whereas when the puncture strength of the shutdown portion is 250 gf or more, the internal short-circuit occurrence rate is approximately 0%. It was found that sufficient safety can be secured.
(ii)空孔率の測定
シャットダウン部分の空孔率を5%,10%,20%,25%とした以外は(i)突き刺し強度の測定の場合と同様にして非水電解質電池を作製し、内部ショート発生率を測定した。
(Ii) Porosity measurement A non-aqueous electrolyte battery was prepared in the same manner as in (i) Puncture strength measurement except that the porosity of the shutdown portion was 5%, 10%, 20%, and 25%. The incidence of internal short circuit was measured.
図7に、(ii)の測定の結果を示す。図7から分かるとおり、シャットダウン部分の空孔率が25%の場合、内部ショート発生率が90%を超えるのに対し、シャットダウン部分の空孔率が20%以下の場合は内部ショート発生率が略0%となり、充分な安全性を確保できることがわかった。 FIG. 7 shows the measurement results of (ii). As can be seen from FIG. 7, when the porosity of the shutdown portion is 25%, the internal short-circuit occurrence rate exceeds 90%, whereas when the porosity of the shutdown portion is 20% or less, the internal short-circuit occurrence rate is approximately It became 0%, and it turned out that sufficient safety can be secured.
(2)電池性能の測定
次いで、セパレータ厚さやシャットダウン部分の配置位置をそれぞれ変えて非水電解質電池を作製し、電池性能を確認する。まず、電池素子を作製する。
(2) Measurement of battery performance Next, the separator thickness and the arrangement position of the shutdown portion are respectively changed to produce a nonaqueous electrolyte battery, and the battery performance is confirmed. First, a battery element is produced.
[正極の作製]
コバルト酸リチウム(LiCoO2)92重量%と、粉状ポリフッ化ビニリデン3重量%と、粉状黒鉛5重量%とを均一に混合して正極合剤を調製し、これをN−メチルピロリドンに分散させてスラリーとした。このスラリーを、正極集電体となるAl箔の両面に均一に塗布し、100℃で24時間減圧乾燥することにより正極活物質層を形成した。
[Production of positive electrode]
A positive electrode mixture was prepared by uniformly mixing 92% by weight of lithium cobaltate (LiCoO 2 ), 3% by weight of powdered polyvinylidene fluoride and 5% by weight of powdered graphite, and this was dispersed in N-methylpyrrolidone. To make a slurry. This slurry was uniformly applied to both surfaces of an Al foil serving as a positive electrode current collector, and dried under reduced pressure at 100 ° C. for 24 hours to form a positive electrode active material layer.
次いで、これをロールプレス機で加圧成形することにより正極シートとし、当該正極シートを帯状に切り出して正極とし、活物質の不塗布部分に幅3mmのAlリボンのリードを溶接した。 Next, this was pressure-formed by a roll press machine to obtain a positive electrode sheet. The positive electrode sheet was cut into a strip shape to form a positive electrode, and an Al ribbon lead having a width of 3 mm was welded to an uncoated portion of the active material.
[負極の作製]
人造黒鉛91重量%と、粉状ポリフッ化ビニリデン9重量%とを均一に混合して負極合剤を調製し、N−メチルピロリドンに分散させてスラリーとした。次に、このスラリーを負極集電体となる銅箔の両面に均一に塗布し、120℃で24時間減圧乾燥することにより負極活物質層を形成した。
[Production of negative electrode]
A negative electrode mixture was prepared by uniformly mixing 91% by weight of artificial graphite and 9% by weight of powdered polyvinylidene fluoride, and dispersed in N-methylpyrrolidone to obtain a slurry. Next, this slurry was uniformly applied on both surfaces of a copper foil serving as a negative electrode current collector, and dried under reduced pressure at 120 ° C. for 24 hours to form a negative electrode active material layer.
次いで、これをロールプレス機で加圧成形することにより負極シートとし、当該負極シートを帯状に切り出して負極とし、物質の不塗布部分に幅3mmのNiリボンのリードを溶接した。 Next, this was pressure-formed by a roll press machine to obtain a negative electrode sheet, the negative electrode sheet was cut into a strip shape to form a negative electrode, and a Ni ribbon lead having a width of 3 mm was welded to an uncoated portion of the substance.
[ゲル状電解質の作製]
ヘキサフルオロプロピレンが6.9%の割合で共重合されたポリフッ化ビニリデンと、非水電解液と、希釈溶剤のジメチルカーボネート(DMC)とを混合し、撹拌、溶解させてゾル状の電解質溶液を得た。電解液にはエチレンカーボネート、プロピレンカーボネートを6:4の重量比で混合し、0.8mol/kgのLiPF6と0.2mol/kgのLiBF4を溶解して作製した。混合比は,ポリフッ化ビニリデン:電解液:DMC=1:6:12の重量比とした。次いで、得られたゾル状の電解質溶液を正極及び負極の両面に均一に塗布した。次いで、50℃で3分間乾燥させた後、溶剤を除去して正極及び負極の両面にゲル状電解質層を形成した。
[Preparation of gel electrolyte]
A polyvinylidene fluoride copolymerized with 6.9% of hexafluoropropylene, a non-aqueous electrolyte, and dimethyl carbonate (DMC) as a diluting solvent are mixed, stirred and dissolved to obtain a sol electrolyte solution. Obtained. The electrolyte was prepared by mixing ethylene carbonate and propylene carbonate in a weight ratio of 6: 4 and dissolving 0.8 mol / kg LiPF 6 and 0.2 mol / kg LiBF 4 . The mixing ratio was a weight ratio of polyvinylidene fluoride: electrolyte: DMC = 1: 6: 12. Next, the obtained sol-form electrolyte solution was uniformly applied to both surfaces of the positive electrode and the negative electrode. Subsequently, after drying at 50 degreeC for 3 minute (s), the solvent was removed and the gel electrolyte layer was formed on both surfaces of the positive electrode and the negative electrode.
続いて、両面にゲル状電解質層が形成された帯状の正極と、両面にゲル状電解質層が形成された帯状の負極とを、セパレータを介して積層し、長手方向に巻回することにより電池素子を作製し、ラミネートフィルムで外装して非水電解質電池とした。このとき、突き刺し強度250gf以上かつ、空孔率20%以下のシャットダウン部分を有するセパレータ、もしくはシャットダウン部分なしのセパレータのいずれかを用い、シャットダウン部分なしのセパレータを用いる場合には保護テープを併用した。また、シャットダウン部分または保護テープの配置位置、およびセパレータの厚さをそれぞれ変えて電池素子を作製した。 Subsequently, a battery is obtained by laminating a belt-like positive electrode having a gel electrolyte layer formed on both sides and a belt-like negative electrode having a gel electrolyte layer formed on both surfaces via a separator and winding in a longitudinal direction. A device was prepared and packaged with a laminate film to obtain a nonaqueous electrolyte battery. At this time, either a separator having a shutdown portion with a puncture strength of 250 gf or more and a porosity of 20% or less or a separator without a shutdown portion was used, and a protective tape was used in combination when a separator without a shutdown portion was used. Moreover, the battery element was produced by changing the position of the shutdown portion or the protective tape and the thickness of the separator.
このとき、シャットダウン部分または保護テープの配置位置は、以下のA〜DおよびA´〜D´のようにする。 At this time, the arrangement position of the shutdown part or the protective tape is set as A to D and A ′ to D ′ below.
まず、シャットダウン部分を設けたセパレータを用いた場合、図5に示すシャットダウン部分17a,17b,17c,17dの全てを設けた場合をA、シャットダウン部分を全く設けない場合をB、シャットダウン部分17aおよび17bのみを設けた場合をC、シャットダウン部分17cおよび17dのみを設けた場合をDとする。
First, when a separator provided with a shutdown portion is used, A when the
また、シャットダウン部分なしのセパレータと保護テープとを併用する場合、図1に示す保護テープ6a,6b,6c,6d,6e,6fの全てを設けた場合をA´、保護テープを全く設けない場合をB´、セパレータを介して他の電極と対向する電極端部にのみ保護テープ6aおよび6dを設けた場合をC´、C´で保護テープを貼った電極端部にセパレータを介して対向する部分にのみ保護テープ6b,6c,6e,6fを設けた場合をD´とする。
Further, when a separator without a shutdown portion and a protective tape are used in combination, A ′ is used when all of the
<実施例1>
シャットダウン部分を有する厚さ1μmのセパレータを用い、シャットダウン部分の配置位置をAとして電池素子を作製した。
<Example 1>
A battery element was fabricated using a 1 μm thick separator having a shutdown portion, with the location of the shutdown portion being A.
<実施例2>
セパレータ厚さを5μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Example 2>
A battery element was produced in the same manner as in Example 1 except that the separator thickness was 5 μm.
<実施例3>
セパレータ厚さを9μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Example 3>
A battery element was produced in the same manner as in Example 1 except that the separator thickness was 9 μm.
<比較例1>
セパレータ厚さを0.7μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 1>
A battery element was produced in the same manner as in Example 1 except that the separator thickness was 0.7 μm.
<比較例2>
セパレータ厚さを12μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative example 2>
A battery element was produced in the same manner as in Example 1 except that the separator thickness was 12 μm.
<比較例3>
シャットダウン部分の配置位置をBとし、セパレータ厚さを0.7μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 3>
A battery element was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the position of the shutdown portion was B and the separator thickness was 0.7 μm.
<比較例4>
シャットダウン部分の配置位置をBとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative example 4>
A battery element was produced in the same manner as in Example 1 except that the position of the shutdown portion was set to B.
<比較例5>
シャットダウン部分の配置位置をBとし、セパレータ厚さを5μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 5>
A battery element was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the position of the shutdown portion was B and the separator thickness was 5 μm.
<比較例6>
シャットダウン部分の配置位置をBとし、セパレータ厚さを9μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 6>
A battery element was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the position of the shutdown portion was B and the separator thickness was 9 μm.
<比較例7>
シャットダウン部分の配置位置をBとし、セパレータ厚さを12μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 7>
A battery element was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the position of the shutdown portion was B and the separator thickness was 12 μm.
<比較例8>
シャットダウン部分の配置位置をCとし、セパレータ厚さを0.7μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 8>
A battery element was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the position of the shutdown portion was C and the separator thickness was 0.7 μm.
<比較例9>
シャットダウン部分の配置位置をCとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 9>
A battery element was produced in the same manner as in Example 1 except that the arrangement position of the shutdown portion was C.
<比較例10>
シャットダウン部分の配置位置をCとし、セパレータ厚さを5μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 10>
A battery element was produced in the same manner as in Example 1 except that the position of the shutdown portion was C and the separator thickness was 5 μm.
<比較例11>
シャットダウン部分の配置位置をCとし、セパレータ厚さを9μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 11>
A battery element was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the position of the shutdown portion was C and the separator thickness was 9 μm.
<比較例12>
シャットダウン部分の配置位置をCとし、セパレータ厚さを12μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 12>
A battery element was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the position of the shutdown portion was C and the separator thickness was 12 μm.
<比較例13>
シャットダウン部分の配置位置をDとし、セパレータ厚さを0.7μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 13>
A battery element was produced in the same manner as in Example 1 except that the position of the shutdown portion was D and the separator thickness was 0.7 μm.
<比較例14>
シャットダウン部分の配置位置をDとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative example 14>
A battery element was produced in the same manner as in Example 1 except that the position of the shutdown portion was D.
<比較例15>
シャットダウン部分の配置位置をDとし、セパレータ厚さを5μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 15>
A battery element was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the position of the shutdown portion was D and the separator thickness was 5 μm.
<比較例16>
シャットダウン部分の配置位置をDとし、セパレータ厚さを9μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 16>
A battery element was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the position of the shutdown portion was D and the separator thickness was 9 μm.
<比較例17>
シャットダウン部分の配置位置をDとし、セパレータ厚さを12μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 17>
A battery element was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the position of the shutdown portion was D and the separator thickness was 12 μm.
<比較例18>
シャットダウン部分なしのセパレータを用い、保護テープの配置位置をA´とし、セパレータ厚さを0.7μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 18>
A battery element was produced in the same manner as in Example 1 except that a separator without a shutdown portion was used, the protective tape was placed at A ′, and the separator thickness was 0.7 μm.
<比較例19>
シャットダウン部分なしのセパレータを用い、保護テープの配置位置をA´とする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 19>
A battery element was produced in the same manner as in Example 1 except that a separator without a shutdown portion was used and the position of the protective tape was changed to A ′.
<比較例20>
シャットダウン部分なしのセパレータを用い、保護テープの配置位置をA´とし、セパレータ厚さを5μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 20>
A battery element was produced in the same manner as in Example 1 except that a separator without a shutdown portion was used, the protective tape was placed at A ′, and the separator thickness was 5 μm.
<比較例21>
シャットダウン部分なしのセパレータを用い、保護テープの配置位置をA´とし、セパレータ厚さを9μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 21>
A battery element was produced in the same manner as in Example 1 except that a separator without a shutdown portion was used, the protective tape was placed at A ′, and the separator thickness was 9 μm.
<比較例22>
シャットダウン部分なしのセパレータを用い、保護テープの配置位置をA´とし、セパレータ厚さを12μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 22>
A battery element was produced in the same manner as in Example 1 except that a separator without a shutdown portion was used, the protective tape was placed at A ′, and the separator thickness was 12 μm.
<比較例23>
シャットダウン部分なしのセパレータを用い、保護テープの配置位置をB´とし、セパレータ厚さを0.7μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 23>
A battery element was fabricated in the same manner as in Example 1 except that a separator without a shutdown portion was used, the protective tape was placed at B ′, and the separator thickness was 0.7 μm.
<比較例24>
シャットダウン部分なしのセパレータを用い、保護テープの配置位置をB´とする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 24>
A battery element was produced in the same manner as in Example 1 except that a separator without a shutdown portion was used and the position of the protective tape was changed to B ′.
<比較例25>
シャットダウン部分なしのセパレータを用い、保護テープの配置位置をB´セパレータ厚さを5μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 25>
A battery element was produced in the same manner as in Example 1 except that a separator without a shutdown portion was used and the protective tape was disposed at a B ′ separator thickness of 5 μm.
<比較例26>
シャットダウン部分なしのセパレータを用い、保護テープの配置位置をB´セパレータ厚さを9μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 26>
A battery element was produced in the same manner as in Example 1 except that a separator without a shutdown portion was used and the protective tape was disposed at a B ′ separator thickness of 9 μm.
<比較例27>
シャットダウン部分なしのセパレータを用い、保護テープの配置位置をB´セパレータ厚さを12μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 27>
A battery element was produced in the same manner as in Example 1 except that a separator without a shutdown portion was used and the protective tape was disposed at a B ′ separator thickness of 12 μm.
<比較例28>
シャットダウン部分なしのセパレータを用い、保護テープの配置位置をC´とし、セパレータ厚さを0.7μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative example 28>
A battery element was produced in the same manner as in Example 1 except that a separator without a shutdown portion was used, the protective tape was placed at C ′, and the separator thickness was 0.7 μm.
<比較例29>
シャットダウン部分なしのセパレータを用い、保護テープの配置位置をC´とする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 29>
A battery element was produced in the same manner as in Example 1 except that a separator without a shutdown portion was used and the position of the protective tape was changed to C ′.
<比較例30>
シャットダウン部分なしのセパレータを用い、保護テープの配置位置をC´とし、セパレータ厚さを5μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 30>
A battery element was produced in the same manner as in Example 1 except that a separator without a shutdown portion was used, the protective tape was placed at C ′, and the separator thickness was 5 μm.
<比較例31>
シャットダウン部分なしのセパレータを用い、保護テープの配置位置をC´とし、セパレータ厚さを9μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 31>
A battery element was produced in the same manner as in Example 1 except that a separator without a shutdown portion was used, the protective tape was placed at C ′, and the separator thickness was 9 μm.
<比較例32>
シャットダウン部分なしのセパレータを用い、保護テープの配置位置をC´とし、セパレータ厚さを12μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 32>
A battery element was produced in the same manner as in Example 1 except that a separator without a shutdown portion was used, the protective tape was placed at C ′, and the separator thickness was 12 μm.
<比較例33>
シャットダウン部分なしのセパレータを用い、保護テープの配置位置をD´とし、セパレータ厚さを0.7μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 33>
A battery element was produced in the same manner as in Example 1 except that a separator without a shutdown portion was used, the protective tape was placed at D ′, and the separator thickness was 0.7 μm.
<比較例34>
シャットダウン部分なしのセパレータを用い、保護テープの配置位置をD´とする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 34>
A battery element was produced in the same manner as in Example 1 except that the separator without the shutdown portion was used and the protective tape was placed at D ′.
<比較例35>
シャットダウン部分なしのセパレータを用い、保護テープの配置位置をD´とし、セパレータ厚さを5μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 35>
A battery element was produced in the same manner as in Example 1 except that a separator without a shutdown portion was used, the protective tape was placed at D ′, and the separator thickness was 5 μm.
<比較例36>
シャットダウン部分なしのセパレータを用い、保護テープの配置位置をD´とし、セパレータ厚さを9μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 36>
A battery element was produced in the same manner as in Example 1 except that a separator without a shutdown portion was used, the protective tape was placed at D ′, and the separator thickness was 9 μm.
<比較例37>
シャットダウン部分なしのセパレータを用い、保護テープの配置位置をD´とし、セパレータ厚さを12μmとする以外は実施例1と同様にして電池素子を作製した。
<Comparative Example 37>
A battery element was produced in the same manner as in Example 1 except that a separator without a shutdown portion was used, the protective tape was placed at D ′, and the separator thickness was 12 μm.
次いで、ゲル状電解質を電極に充分に密着させるために、電池素子外部から圧力をかけた後、ラミネートフィルムで外装して非水電解質電池とした。 Next, in order to sufficiently adhere the gel electrolyte to the electrode, pressure was applied from the outside of the battery element, and then it was covered with a laminate film to obtain a nonaqueous electrolyte battery.
(iii)内部ショート発生率の測定
このような電池を各実施例および比較例ごとに1000個作製し、内部ショート発生率を測定した。各実施例および比較例のそれぞれについて電池の充電を行い、充電ができない電池については内部ショートが発生している電池とした。
(Iii) Measurement of internal short circuit occurrence rate 1000 batteries were prepared for each of the examples and comparative examples, and the internal short circuit occurrence rate was measured. The batteries were charged for each of the examples and comparative examples, and the batteries that could not be charged were those in which an internal short circuit occurred.
以下の表1に、測定の結果を示す。 Table 1 below shows the measurement results.
比較例1から分かるとおり、セパレータ厚さが0.7μmの場合、全ての部分にシャットダウン部分を配置しても内部ショート発生率が高い。また、セパレータ厚さが1μm以上の場合は、全ての部分にシャットダウン部分を配置されていれば絶縁テープを用いた場合と同様に電池の内部ショートを防ぐことができることがわかる。 As can be seen from Comparative Example 1, when the separator thickness is 0.7 μm, the internal short-circuit occurrence rate is high even if the shutdown part is arranged in all parts. In addition, when the separator thickness is 1 μm or more, it can be understood that the internal short circuit of the battery can be prevented as in the case of using the insulating tape if the shutdown portion is arranged in all the portions.
(iV)電池厚さの測定
シャットダウン部分および保護テープが全ての部分に配置された実施例1〜実施例3および比較例1、比較例2ならびに比較例18〜比較例22のそれぞれについて、各1000個ずつ電池厚さを測定し、電池厚さの平均を求めた。
(IV) Measurement of Battery Thickness Each of Example 1 to Example 3, Comparative Example 1, Comparative Example 2, and Comparative Example 18 to Comparative Example 22 in which the shutdown part and the protective tape are arranged in all parts are 1000 The battery thickness was measured one by one, and the average of the battery thickness was determined.
以下の表2に、測定の結果を示す。 Table 2 below shows the measurement results.
また、セパレータ厚さが同じ実施例1および比較例19、実施例2および比較例20、実施例3および比較例21、比較例1および比較例18、比較例2および比較例22の電池の厚さ同士を比較し、電池厚さ減少率を測定した。 Further, the battery thicknesses of Example 1 and Comparative Example 19, Example 2 and Comparative Example 20, Example 3 and Comparative Example 21, Comparative Example 1 and Comparative Example 18, Comparative Example 2 and Comparative Example 22 having the same separator thickness were used. The battery thickness reduction rate was measured.
以下の表3に、測定の結果を示す。 Table 3 below shows the measurement results.
ここで、セパレータ厚さが0.7μmの比較例1および比較例18では、内部ショートが多発してしまい、電池の作製ができなかった。 Here, in Comparative Example 1 and Comparative Example 18 in which the separator thickness was 0.7 μm, internal short circuit occurred frequently, and the battery could not be manufactured.
上述の結果より、従来の保護テープを用いた電池と比較して、シャットダウン部分を設けた電池は、それぞれ約2%電池厚さを減少させることができることがわかる。 From the above results, it can be seen that the battery provided with the shutdown portion can reduce the battery thickness by about 2% as compared with the battery using the conventional protective tape.
(V)電池容量劣化率の測定
上述の測定(iV)で用いた各電池について、充電電圧4.2V、充電電流700mAで定電圧定電流充電を3時間行った後、1Cでの放電を行い、電圧が3.0Vとなった時点で放電を終了し、このときの電池容量を測定した。次いで、この充放電サイクルを100サイクル繰り返した後再度電池容量を測定し、以下の式のようにして電池容量劣化率[%]を測定した。
(V) Measurement of battery capacity deterioration rate For each battery used in the above measurement (iV), charging was performed at a constant voltage and a constant current for 3 hours at a charging voltage of 4.2 V and a charging current of 700 mA, and then discharging at 1 C was performed. The discharge was terminated when the voltage reached 3.0 V, and the battery capacity at this time was measured. Next, after repeating this charge /
電池容量劣化率[%]={(1サイクル目の電池容量)−(100サイクル目の電池容量)}/(1サイクル目の電池容量)×100 Battery capacity deterioration rate [%] = {(battery capacity at the first cycle) − (battery capacity at the 100th cycle)} / (battery capacity at the first cycle) × 100
以下の表4に、測定の結果を示す。 Table 4 below shows the measurement results.
ここで、測定(iV)と同様に、セパレータ厚さが0.7μmの場合、内部ショートが多発してしまい、電池の作製ができなかった。 Here, as in the measurement (iV), when the separator thickness was 0.7 μm, internal short circuit occurred frequently, and the battery could not be manufactured.
上記結果より、セパレータ厚さが12μmの場合、シャットダウンセパレータ、保護テープの使用に関わらず電池容量の劣化が大きいことが分かる。 From the above results, it can be seen that when the separator thickness is 12 μm, the battery capacity is greatly deteriorated regardless of the use of the shutdown separator and the protective tape.
このように、上述の測定(iii)〜(V)より、突き刺し強度が250gf以上であり、かつ空孔率が20%以下であるシャットダウン部分を有する厚さ1μm以上9μm以下のセパレータを用いることにより、電池内部でのショートを防止し、かつ薄型化が可能であり、電池容量の劣化も抑制した高品質の非水電解質電池を作製することができることがわかる。 Thus, from the above measurements (iii) to (V), by using a separator having a thickness of 1 μm or more and 9 μm or less having a shutdown portion with a puncture strength of 250 gf or more and a porosity of 20% or less. It can be seen that a high-quality non-aqueous electrolyte battery that prevents a short circuit inside the battery, can be reduced in thickness, and suppresses deterioration of the battery capacity can be produced.
以上、この発明の一実施の形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の一実施の形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。 Although one embodiment of the present invention has been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible. .
例えば、上述の一実施の形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。 For example, the numerical values given in the above-described embodiment are merely examples, and different numerical values may be used as necessary.
また、製造工程上必要な外部からの押圧や、電池の温度上昇など、電池内部の圧力が上昇し、かつ電極端部または活物質塗布端部などによるセパレータの破損、電極の接触等が考えられる電池であれば、いずれもこの発明を適用することにより効果を得ることができる。電池素子も巻回型に限らず、電極を屈曲させた屈曲型等、いずれの場合においても用いることができる。また、二次電池に限ったものではなく、上述のような構成を有する電池であれば一次電池にも適用することができる。 In addition, pressure inside the battery, such as external pressure required in the manufacturing process and battery temperature rise, may increase the pressure inside the battery, and breakage of the separator due to the electrode end or active material application end, electrode contact, etc. Any battery can achieve the effect by applying the present invention. The battery element is not limited to a wound type, and can be used in any case such as a bent type in which an electrode is bent. Moreover, it is not restricted to a secondary battery, If it is a battery which has the above structures, it can be applied also to a primary battery.
また、今回、セパレータをシャットダウンするにあたってセパレータを加圧・加熱する方法を用いたが、シャットダウン部分の突き刺し強度が250gf以上かつ空孔率が20%以下となるようにシャットダウン部分を設けることができればこの方法に限らない。 In addition, this time, the method of pressurizing and heating the separator was used for shutting down the separator. However, if the shutdown portion can be provided so that the puncture strength of the shutdown portion is 250 gf or more and the porosity is 20% or less. It is not limited to the method.
1,11・・・正極
1a,11a正極活物質層
1b,11b・・・正極集電体
2,12・・・負極
2a,12a・・・負極活物質層
2b,12b・・・負極集電体
3a,3b,13a,13b・・・セパレータ
5a,15a・・・正極端子
5b,15b・・・負極端子
6a,6b,6c,6d,6e,6f・・・絶縁性被覆材
10・・・非水電解質電池
16a,16b・・・シーラント
17a,17b,17c,17d・・・シャットダウン部分
18・・・ラミネートフィルム
18a・・・電池素子収容部
20・・・電池素子
21・・・素子巻回部
22・・・セパレータ加熱処理部
23・・・巻芯
DESCRIPTION OF
Claims (6)
一方の上記電極の端部がセパレータを介して他方の上記電極と対向する部分において、一方の上記電極の端部と隣接する上記セパレータ上に、上記セパレータがシャットダウンされたシャットダウン部分を設けることを特徴とする非水電解質電池。 A non-aqueous electrolyte having a battery element in which a positive electrode in which a positive electrode active material is applied on a positive electrode current collector and a negative electrode in which a negative electrode active material is applied on a negative electrode current collector are stacked and wound via a separator In batteries,
In a portion where the end portion of one of the electrodes faces the other electrode through the separator, a shutdown portion in which the separator is shut down is provided on the separator adjacent to the end portion of the one electrode. Non-aqueous electrolyte battery.
上記負極の端部が上記セパレータを介して上記正極と対向する部分において、上記セパレータ上に上記シャットダウン部分が設けられ、
上記正極活物質および上記負極活物質の塗布端部を覆っていることを特徴とする請求項1に記載の非水電解質電池。 In the portion where the end of the positive electrode faces the negative electrode through the separator, the shutdown portion is provided on the separator,
In the portion where the end of the negative electrode faces the positive electrode via the separator, the shutdown portion is provided on the separator,
The nonaqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein a coating end portion of the positive electrode active material and the negative electrode active material is covered.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005325575A JP2007134149A (en) | 2005-11-10 | 2005-11-10 | Nonaqueous electrolyte battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005325575A JP2007134149A (en) | 2005-11-10 | 2005-11-10 | Nonaqueous electrolyte battery |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007134149A true JP2007134149A (en) | 2007-05-31 |
Family
ID=38155643
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005325575A Pending JP2007134149A (en) | 2005-11-10 | 2005-11-10 | Nonaqueous electrolyte battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007134149A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009142013A1 (en) * | 2008-05-22 | 2009-11-26 | パナソニック株式会社 | Battery |
WO2011105285A1 (en) | 2010-02-23 | 2011-09-01 | Tdk株式会社 | Electrochemical device and method for manufacturing electrochemical device |
KR101106930B1 (en) | 2008-05-12 | 2012-01-25 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | Electric circuit opening and closing operation device |
JP2014232703A (en) * | 2013-05-30 | 2014-12-11 | 株式会社Gsユアサ | Power storage element and method for manufacturing power storage element |
CN113557620A (en) * | 2019-03-13 | 2021-10-26 | 松下知识产权经营株式会社 | Nonaqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing nonaqueous electrolyte secondary battery |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03129678A (en) * | 1989-10-13 | 1991-06-03 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JPH05109435A (en) * | 1991-05-24 | 1993-04-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Cylinder type nonaqueous electrolytic secondary battery |
JPH05283108A (en) * | 1992-03-30 | 1993-10-29 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Rectangular nonaqueous electrolyte secondary battery |
JPH10188937A (en) * | 1996-12-27 | 1998-07-21 | Hitachi Maxell Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2002164031A (en) * | 2000-11-28 | 2002-06-07 | Gs-Melcotec Co Ltd | Battery having separator |
JP2003022794A (en) * | 2001-07-10 | 2003-01-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Non-aqueous electrolyte secondary battery and production process thereof |
JP2004031164A (en) * | 2002-06-26 | 2004-01-29 | Hitachi Maxell Ltd | Nonaqueous secondary battery and electronic apparatus using it |
JP2004263012A (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-24 | Nitto Denko Corp | Porous film and separator for electric battery |
JP2004363048A (en) * | 2003-06-06 | 2004-12-24 | Sony Corp | Separator and non-aqueous electrolyte battery |
-
2005
- 2005-11-10 JP JP2005325575A patent/JP2007134149A/en active Pending
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03129678A (en) * | 1989-10-13 | 1991-06-03 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JPH05109435A (en) * | 1991-05-24 | 1993-04-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Cylinder type nonaqueous electrolytic secondary battery |
JPH05283108A (en) * | 1992-03-30 | 1993-10-29 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Rectangular nonaqueous electrolyte secondary battery |
JPH10188937A (en) * | 1996-12-27 | 1998-07-21 | Hitachi Maxell Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2002164031A (en) * | 2000-11-28 | 2002-06-07 | Gs-Melcotec Co Ltd | Battery having separator |
JP2003022794A (en) * | 2001-07-10 | 2003-01-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Non-aqueous electrolyte secondary battery and production process thereof |
JP2004031164A (en) * | 2002-06-26 | 2004-01-29 | Hitachi Maxell Ltd | Nonaqueous secondary battery and electronic apparatus using it |
JP2004263012A (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-24 | Nitto Denko Corp | Porous film and separator for electric battery |
JP2004363048A (en) * | 2003-06-06 | 2004-12-24 | Sony Corp | Separator and non-aqueous electrolyte battery |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101106930B1 (en) | 2008-05-12 | 2012-01-25 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | Electric circuit opening and closing operation device |
WO2009142013A1 (en) * | 2008-05-22 | 2009-11-26 | パナソニック株式会社 | Battery |
CN101911339A (en) * | 2008-05-22 | 2010-12-08 | 松下电器产业株式会社 | Battery |
WO2011105285A1 (en) | 2010-02-23 | 2011-09-01 | Tdk株式会社 | Electrochemical device and method for manufacturing electrochemical device |
US9236632B2 (en) | 2010-02-23 | 2016-01-12 | Tdk Corporation | Electrochemical device and method for manufacturing electrochemical device |
JP2014232703A (en) * | 2013-05-30 | 2014-12-11 | 株式会社Gsユアサ | Power storage element and method for manufacturing power storage element |
CN113557620A (en) * | 2019-03-13 | 2021-10-26 | 松下知识产权经营株式会社 | Nonaqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing nonaqueous electrolyte secondary battery |
EP3940838A4 (en) * | 2019-03-13 | 2022-06-08 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing non-aqueous electrolyte secondary battery |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4586820B2 (en) | Winding type non-aqueous electrolyte secondary battery | |
KR100841905B1 (en) | Secondary cell and method for preparation thereof | |
KR20010090538A (en) | Nonaqueous-electrolyte secondary battery and method of manufacturing the same | |
JP2006260904A (en) | Winding type battery and its manufacturing method | |
JP2009129553A (en) | Battery | |
JP4872950B2 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
JP4815845B2 (en) | Polymer battery | |
JP2008041504A (en) | Nonaqueous electrolyte battery | |
JPWO2011016183A1 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
JP4097443B2 (en) | Lithium secondary battery | |
JP2010049909A (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
JP5002965B2 (en) | Non-aqueous electrolyte battery and manufacturing apparatus thereof | |
JP4081833B2 (en) | Sealed non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP2007335165A (en) | Battery | |
JP2007134149A (en) | Nonaqueous electrolyte battery | |
JP5213003B2 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
JP5312751B2 (en) | Method for producing non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP4782266B2 (en) | Non-aqueous electrolyte battery | |
JP7020167B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP2007172947A (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
JP2007026682A (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
JP2019145330A (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP4830295B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP2012209023A (en) | Electrode group for electric battery and electric battery using the same | |
JP4560851B2 (en) | Method for producing solid electrolyte battery |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081029 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110726 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110816 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111005 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120717 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20121113 |