JP2007134149A - Nonaqueous electrolyte battery - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent internal short circuit without installing an insulating coating member in the interior of a nonaqueous electrolyte battery. <P>SOLUTION: In the respective parts with a possibility of internal short circuit such as a part in which the positive electrode end part is opposed to a negative electrode via a separator and a part in which the negative electrode end part is opposed to a positive electrode via the separator, a shut down part is installed on one part of the separator in which the positive electrode end part and the negative electrode end part are neighbored. Then, the shut down part is the part in which density is increased by crushing voids of the separator by heating and pressurizing the separator and a piercing strength is improved, and constituted so that the piercing strength becomes 250 gf and voided fraction becomes 20% or less. This shut down part is installed so as to cover the positive electrode end part and the positive electrode active material coating end part, as well as the negative electrode end part and the negative electrode active material coating end part. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

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 Patent Document 1 below, insulating coating materials 6a to 6f such as a protective tape whose base material is made of an insulating material as shown in FIG. 1 are provided on the electrode. A battery configuration that prevents the separators 3a and 3b from being damaged and prevents short-circuiting inside the battery is described.

特開2001−266946号公報JP 2001-266946 A

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 positive electrode 1 having a positive electrode active material layer 1a provided on a positive electrode current collector 1b, a negative electrode 2 having a negative electrode current collector 1b provided on a negative electrode current collector 1b, separators 3a and 3b, A positive electrode terminal 5 a and a negative electrode terminal 5 b are connected to the positive electrode 1 and the negative electrode 2, respectively. The insulating covering materials 6a to 6f are provided in the portion where the electrodes may come into contact with each other at the electrode end portion, the electrode terminal portion, and the portion facing the electrode end portion.

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 Patent Document 1, by providing several insulating coating materials having a thickness of about several tens of μm, the battery capacity for the insulating coating material is reduced. . In addition, by providing an insulating coating material, a step of about 30 μm is generated at the end of the insulating coating material, a step is generated in the electrode itself, or a stress generated by winding an electrode around the end of the insulating coating material May occur, and the electrode may be bent to reduce the roundness, leading to deterioration of battery characteristics.

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 non-aqueous electrolyte battery 10 is produced by sealing a peripheral portion of the battery element 20 in which the battery element 20 is accommodated in a battery element accommodating portion 18 a that is a recess formed in the laminate film 18. ing. Hereinafter, the configuration of the battery element 20 will be described.

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 battery element 20. The battery element 20 is formed by sequentially laminating a strip-like positive electrode 11, a separator 13a, a strip-like negative electrode 12 disposed to face the positive electrode 11, and a separator 13b, and is wound in the longitudinal direction. A gel electrolyte (not shown) is applied to both surfaces of the negative electrode 12. A positive electrode terminal 15a connected to the positive electrode 11 and a negative electrode terminal 15b connected to the negative electrode 12 are led out from the battery element 20, and the positive electrode terminal 15a and the negative electrode terminal 15b have adhesiveness to a laminate film 18 to be packaged later. In order to improve, sealants 16a and 16b made of polyethylene (PE) or the like are disposed.

[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 positive electrode 11, a positive electrode active material layer 11 a containing a positive electrode active material is formed on both surfaces of a positive electrode current collector 11 b. As the positive electrode current collector 11b, for example, a metal foil such as an aluminum (Al) foil, a nickel (Ni) foil, or a stainless steel (SUS) foil can be used.

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 active material layer 11a includes, for example, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder. Here, the positive electrode active material, the conductive agent, and the binder need only be uniformly dispersed, and the mixing ratio is not limited.

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、LiMn24、LiNiyCo1-y2(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。LiNi0.5Co0.52、LiNi0.8Co0.22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、V25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 active material layer 11a. In addition, as a solvent, N-methylpyrrolidone etc. are used, for example.

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 positive electrode 11 has a positive electrode terminal 15a connected to one end of the positive electrode current collector 11b by spot welding or ultrasonic welding. The positive electrode terminal 15a is preferably a metal foil or a mesh-like one, but there is no problem even if it is not metal as long as it is electrochemically and chemically stable and can conduct electricity. Examples of the material of the positive electrode terminal 15a include aluminum.

[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 negative electrode 12 is obtained by forming a negative electrode active material layer 11a containing a negative electrode active material on both surfaces of a negative electrode current collector 12b. The negative electrode current collector 12b is made of a metal foil such as a copper (Cu) foil, a nickel foil, or a stainless steel foil.

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 active material layer 11a includes, for example, a negative electrode active material, a conductive agent if necessary, and a binder. These are uniformly mixed to form a negative electrode mixture, and this negative electrode mixture is dispersed in a solvent to form a slurry. Next, the slurry is uniformly applied on the negative electrode current collector by a doctor blade method or the like, dried at a high temperature, and the solvent is blown off to form a negative electrode active material layer. Here, the mixing ratio of the negative electrode active material, the conductive agent, the binder, and the solvent is not limited as in the positive electrode active material.

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 active material layer 12a is formed by drying at high temperature and flying a solvent.

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 positive electrode 11, the negative electrode 12 has a negative electrode terminal 15b connected to one end of the negative electrode current collector by spot welding or ultrasonic welding, and the negative electrode terminal 15b is electrochemically and chemically stable. There is no problem even if it is not metal as long as it can conduct electricity. Examples of the material of the negative electrode terminal 15b include copper and nickel.

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 positive electrode terminal 15a and the negative electrode terminal 15b are preferably derived from the same direction, but there is no problem regardless of the direction from which the positive terminal 15a and the negative electrode terminal 15b are derived as long as no short circuit occurs. Moreover, the connection location of the positive electrode terminal 15a and the negative electrode terminal 15b is not limited to the above example as long as electrical contact is established, and the attachment location and the attachment method are not limited to the above example.

[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(CF3SO22、LiN(C25SO22、LiAsF6、LiCF3SO3、LiC(SO2CF33、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 use 2 or more types.

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 positive electrode 11 and the negative electrode 12 and impregnated in the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, and then stored at room temperature or subjected to a drying process. A state electrolyte layer is formed. Next, using the positive electrode 11 and the negative electrode 12 on which the gel electrolyte layer is formed, the positive electrode 11, the separator 13 a, the negative electrode 12, and the separator 13 b are stacked and wound in this order to form the battery element 20.

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 battery element 20 after being wound, the end portion of either the positive electrode or the negative electrode is opposed to the other electrode through the separator, and is adjacent to the electrode end portion in a portion where there is a possibility of contact. A part of the separator to be heated is subjected to heat and pressure treatment to crush the pores of the separator to increase the density, thereby improving the piercing strength. In this specification, performing such a heating / pressurizing process on the separator to improve the separator strength is referred to as shutdown.

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. Reference numeral 21 is an element winding part, and reference numeral 22 is a separator heat treatment part. In the element winding unit 21, the positive electrode 11, the separator 13 a, the negative electrode 12, and the separator 13 b are stacked and wound using the winding core 23. Moreover, in the separator heat processing part 22, the separator of a desired part is shut down by heating while applying pressure from above and below the separator.

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 battery element 20 thus manufactured. A portion indicated by reference numerals 17a to 17d is a shutdown portion. In addition, when not specifically limited, it calls the shutdown part 17 suitably. Moreover, although the gel electrolyte is apply | coated to both surfaces of the positive electrode 11 and the negative electrode 12, it is not illustrated in FIG.

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 battery element 20 after winding, the shutdown portions 17a and 17b and the shutdown portions 17c and 17d of the separators 13a and 13b are connected to the end of the positive electrode 11 and the negative electrode 12 which may damage the separator. It arrange | positions so that each edge part may be covered.

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 active material layer 11a and the negative electrode active material layer 12a. The active material application end portion is more likely to rise or have protrusions than the central portion when the active material layer is formed, but the active material slurry before drying has a high viscosity and is often not smoothed by the leveling of the active material itself. For this reason, the active material application end part after drying may become an edge shape which may damage the separator, and it is as dangerous as the burr at the electrode end part. For this reason, the safety | security can be improved more by arrange | positioning the shutdown part 17 also in the part facing an active material application | coating edge part.

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 battery element 20 thus produced is covered with a laminate film 18 as shown in FIG. 2, and the periphery of the battery element 20 is sealed to produce the nonaqueous electrolyte battery 10. Since this non-aqueous electrolyte battery 10 does not use an insulating coating material inside the battery, the volume efficiency can be improved and the same safety as that of a conventional battery can be maintained.

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 shutdown portions 17a, 17b, 17c, and 17d shown in FIG. 5 are all provided, B when no shutdown portion is provided, and the shutdown portions 17a and 17b. Only C is provided, and D is provided only shutdown portions 17c and 17d.

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 protective tapes 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, and 6f shown in FIG. 1 are provided, and no protective tape is provided. B ′, when the protective tapes 6a and 6d are provided only at the electrode ends facing the other electrodes via the separator, the electrode ends facing the protective tape at C ′ and C ′ are opposed via the separator. The case where the protective tapes 6b, 6c, 6e, and 6f are provided only in the portion is D ′.

<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.

Figure 2007134149
Figure 2007134149

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.

Figure 2007134149
Figure 2007134149

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.

Figure 2007134149
Figure 2007134149

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 / discharge cycle 100 cycles, the battery capacity was measured again, and the battery capacity deterioration rate [%] was measured by the following formula.

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.

Figure 2007134149
Figure 2007134149

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.

従来のように、保護テープを用いた電池素子の断面図である。It is sectional drawing of the battery element using a protective tape like the past. 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。It is a schematic diagram which shows an example of a structure of the nonaqueous electrolyte battery to which this invention is applied. この発明を適用した非水電解質電池の電池素子の構成の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a structure of the battery element of the nonaqueous electrolyte battery to which this invention is applied. この発明を適用した非水電解質電池の電池素子の巻回工程の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the winding process of the battery element of the nonaqueous electrolyte battery to which this invention is applied. この発明を適用した非水電解質電池の電池素子の断面図である。It is sectional drawing of the battery element of the nonaqueous electrolyte battery to which this invention is applied. セパレータのシャットダウン部分の突き刺し強度と電池内部ショート発生率の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the puncture intensity | strength of the shutdown part of a separator, and a battery internal short circuit incidence. セパレータのシャットダウン部分の空孔率と電池内部ショート発生率の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the porosity of the shutdown part of a separator, and a battery internal short circuit incidence.

符号の説明Explanation of symbols

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 SYMBOLS 1,11 ... Positive electrode 1a, 11a Positive electrode active material layer 1b, 11b ... Positive electrode collector 2,12 ... Negative electrode 2a, 12a ... Negative electrode active material layer 2b, 12b ... Negative electrode current collector Body 3a, 3b, 13a, 13b ... Separator 5a, 15a ... Positive electrode terminal 5b, 15b ... Negative electrode terminal 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f ... Insulating coating material 10 ... Nonaqueous electrolyte battery 16a, 16b ... sealant 17a, 17b, 17c, 17d ... shutdown part 18 ... laminate film 18a ... battery element housing part 20 ... battery element 21 ... element winding Part 22 ... Separator heat treatment part 23 ... Core

Claims (6)

正極集電体上に正極活物質が塗布された正極と、負極集電体上に負極活物質が塗布された負極とが、セパレータを介して積層、巻回された電池素子を有する非水電解質電池において、
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.
上記正極の端部が上記セパレータを介して上記負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.
上記正極および上記負極の両面には、ゲル状または可塑性の電解質が塗布され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。   The nonaqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein a gel-like or plastic electrolyte is applied to both surfaces of the positive electrode and the negative electrode. 上記セパレータは、ポリエチレン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電池。   The nonaqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the separator is made of polyethylene. 上記セパレータは、厚さが1μm以上9μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の非水電解質電池。   The nonaqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the separator has a thickness of 1 μm to 9 μm. 上記シャットダウン部分の突き刺し強度が250gf以上であり、かつ空孔率が20%以下であることを特徴とする請求項1に記載の非水電解質電池。   2. The nonaqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the puncture strength of the shutdown portion is 250 gf or more and the porosity is 20% or less.
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