JP2008041581A - Rolled electrode group, rectangular secondary battery, and laminated type secondary battery - Google Patents
Rolled electrode group, rectangular secondary battery, and laminated type secondary battery Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008041581A JP2008041581A JP2006217662A JP2006217662A JP2008041581A JP 2008041581 A JP2008041581 A JP 2008041581A JP 2006217662 A JP2006217662 A JP 2006217662A JP 2006217662 A JP2006217662 A JP 2006217662A JP 2008041581 A JP2008041581 A JP 2008041581A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode group
- separator
- active material
- wound
- particles
- 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.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Cell Separators (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
本発明は、角形二次電池およびラミネート形二次電池を構成するのに好適な扁平状の巻回体電極群、および該巻回体電極群を有する二次電池に関するものである。 The present invention relates to a flat wound electrode group suitable for constituting a rectangular secondary battery and a laminated secondary battery, and a secondary battery having the wound electrode group.
非水電池の一種であるリチウムイオン電池は、エネルギー密度が高いという特徴から、携帯電話やノート型パーソナルコンピューターなどの携帯機器の電源として広く用いられている。携帯機器の高性能化に伴ってリチウムイオン電池の高容量化が更に進む傾向にあり、安全性の確保が重要となっている。 Lithium ion batteries, which are a type of non-aqueous battery, are widely used as power sources for portable devices such as mobile phones and notebook personal computers because of their high energy density. As the performance of portable devices increases, the capacity of lithium ion batteries tends to increase further, and ensuring safety is important.
現行のリチウムイオン電池では、正極と負極の間に介在させるセパレータとして、例えば厚みが20〜30μm程度のポリオレフィン系の多孔性フィルムが使用されている。また、セパレータの素材としては、電池の熱暴走温度以下でセパレータの構成樹脂を溶融させて空孔を閉塞させ、これにより電池の内部抵抗を上昇させて短絡の際などに電池の安全性を向上させる所謂シャットダウン効果を確保するため、融点の低いポリエチレンが適用されることがある。 In the current lithium ion battery, as a separator interposed between a positive electrode and a negative electrode, for example, a polyolefin-based porous film having a thickness of about 20 to 30 μm is used. In addition, as separator material, the constituent resin of the separator is melted below the thermal runaway temperature of the battery to close the pores, thereby increasing the internal resistance of the battery and improving the safety of the battery in the event of a short circuit. In order to ensure the so-called shutdown effect, polyethylene having a low melting point may be applied.
ところで、こうしたセパレータとしては、例えば、多孔化と強度向上のために一軸延伸あるいは二軸延伸したフィルムが用いられている。このようなセパレータは、単独で存在する膜として供給されるため、作業性などの点で一定の強度が要求され、これを上記延伸によって確保している。しかし、このような延伸フィルムでは結晶化度が増大しており、シャットダウン温度も、電池の熱暴走温度に近い温度にまで高まっているため、電池の安全性確保のためのマージンが十分とは言い難い。 By the way, as such a separator, for example, a uniaxially stretched film or a biaxially stretched film is used for increasing the porosity and improving the strength. Since such a separator is supplied as a single film, a certain strength is required in terms of workability and the like, and this is ensured by the above stretching. However, with such a stretched film, the degree of crystallinity has increased, and the shutdown temperature has increased to a temperature close to the thermal runaway temperature of the battery. Therefore, it can be said that the margin for ensuring the safety of the battery is sufficient. hard.
また、上記延伸によってフィルムにはひずみが生じており、これが高温に曝されると、残留応力によって収縮が起こるという問題がある。収縮温度は、融点、すなわちシャットダウン温度と非常に近いところに存在する。このため、ポリオレフィン系の多孔性フィルムセパレータを使用するときには、充電異常時などに電池の温度がシャットダウン温度に達すると、電流を直ちに減少させて電池の温度上昇を防止しなければならない。空孔が十分に閉塞せず電流を直ちに減少できなかった場合には、電池の温度は容易にセパレータの収縮温度にまで上昇するため、内部短絡による発熱の危険性があるからである。 Further, the film is distorted by the stretching, and there is a problem that when this is exposed to high temperature, shrinkage occurs due to residual stress. The shrinkage temperature is very close to the melting point, ie the shutdown temperature. For this reason, when a polyolefin-based porous film separator is used, when the battery temperature reaches the shutdown temperature in the case of abnormal charging, the current must be immediately decreased to prevent the battery temperature from rising. This is because if the pores are not sufficiently closed and the current cannot be reduced immediately, the battery temperature easily rises to the shrinkage temperature of the separator, and there is a risk of heat generation due to an internal short circuit.
このように、セパレータの構成フィルムに必要な強度を確保し、かつ高温での熱収縮の問題を回避することを、ポリオレフィン系の単独膜で達成することは困難である。 As described above, it is difficult to achieve the necessary strength for the constituent film of the separator and to avoid the problem of thermal shrinkage at high temperatures with a single polyolefin film.
上記のようなセパレータの熱収縮による短絡を防ぐために、種々の技術が提案されている。例えば、特許文献1には、無機微粒子を主体とする多孔質層を基材上に塗布して剥離し、これをセパレータに用いる方法が、特許文献2には、無機酸化物などの耐熱性微粒子同士をバインダで結着した多孔質層を電極上に形成してセパレータとして用いる技術が示されている。
Various techniques have been proposed in order to prevent a short circuit due to thermal contraction of the separator as described above. For example,
特許文献1や特許文献2に開示の技術によれば、セパレータの熱収縮に伴う短絡の発生防止には一定の効果がある。しかしながら、最近のリチウムイオン電池などの二次電池では、角形の外装缶や、ラミネートフィルム外装材を使用しており、特に民生用携帯機器などに用いられる二次電池では、非常に小型でかつ薄形であることから、上記のセパレータを用いた場合には、下記のような問題が発生し得る。
According to the techniques disclosed in
すなわち、二次電池では、セパレータを介して正極と負極とを重ね合わせ、更にこれを巻回して巻回体電極群として用いることが一般的であるが、これを小型でかつ薄形の電池に適用する場合、巻回体電極群を扁平状に押しつぶすなどすることから、セパレータは非常に小さな径で屈曲された状態となる。そのため、セパレータには高い柔軟性が要求されるが、特許文献1に記載されているような無機微粒子主体のセパレータでは、柔軟性が不足して、特に巻回体電極群の湾曲部において無機微粒子の脱落などが生じ易く、短絡を完全に防止することは困難である。
That is, in a secondary battery, it is common to stack a positive electrode and a negative electrode with a separator interposed between them, and then wind this to use as a wound body electrode group. When applied, the separator is bent with a very small diameter because the wound electrode group is crushed flat. Therefore, the separator is required to have high flexibility. However, the separator mainly composed of inorganic fine particles as described in
また、巻回体電極群を扁平状に押しつぶすと、その湾曲部(特に最内周の湾曲部)において、正極や負極の活物質含有層に割れが生じ易いが、特許文献2に開示されているようなセパレータでは電極と一体化しているために、活物質含有層の割れに伴ってセパレータも割れ易く、やはり、短絡を完全に防止することは困難であり、また、割れた電極による短絡の発生も防止し難い。 Further, when the wound body electrode group is crushed flat, cracks are likely to occur in the active material-containing layer of the positive electrode or the negative electrode at the curved portion (particularly the innermost curved portion), but this is disclosed in Patent Document 2. Since the separator is integrated with the electrode, the separator easily breaks along with the cracking of the active material-containing layer. Again, it is difficult to completely prevent the short circuit. Occurrence is difficult to prevent.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、信頼性と安全性に優れた角形二次電池およびラミネート形二次電池、並びにこれらの二次電池を構成し得る巻回体電極群を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to provide a prismatic secondary battery and a laminated secondary battery excellent in reliability and safety, and a wound body that can constitute these secondary batteries. It is to provide an electrode group.
上記目的を達成し得た本発明の巻回体電極群は、以下の(1)、(2)または(3)の態様を有することを特徴とするものである。 The wound body electrode group of the present invention that has achieved the above object is characterized by having the following aspect (1), (2), or (3).
(1)電気絶縁性の耐熱性粒子を少なくとも含有するセパレータを介して、集電体の両面に活物質含有層を有する正極と、集電体の両面に活物質含有層を有する負極とが積層されてなる積層体が、渦巻状に巻回されてなる二次電池用の巻回体電極群であって、上記巻回体電極群は、扁平状であり、かつその長径方向の両端部にある湾曲部の少なくとも一方において、上記正極の活物質含有層と上記負極の活物質含有層とが互いに対向している対向部のうち、最も内周側にある対向部が充放電反応に関与しない。 (1) A positive electrode having an active material-containing layer on both sides of a current collector and a negative electrode having an active material-containing layer on both sides of the current collector are laminated via a separator containing at least electrically insulating heat-resistant particles. The laminated body is a wound body electrode group for a secondary battery wound in a spiral shape, and the wound body electrode group is flat and is provided at both ends in the major axis direction. At least one of the curved portions, among the facing portions where the positive electrode active material-containing layer and the negative electrode active material-containing layer face each other, the innermost facing portion does not participate in the charge / discharge reaction. .
(2)集電体の両面に活物質含有層を有する正極、集電体の両面に活物質含有層を有する負極、並びに上記正極および/または上記負極の表面に一体的に形成されたセパレータを有し、該セパレータを介して上記正極と上記負極とが積層されてなる積層体が、渦巻状に巻回されてなる二次電池用の巻回体電極群であって、上記巻回体電極群は、扁平状であり、かつその長径方向の両端部にある湾曲部の少なくとも一方において、上記正極の活物質含有層と上記負極の活物質含有層とが互いに対向している対向部のうち、最も内周側にある対向部が充放電反応に関与しない。 (2) A positive electrode having an active material-containing layer on both sides of a current collector, a negative electrode having an active material-containing layer on both sides of the current collector, and a separator integrally formed on the surface of the positive electrode and / or the negative electrode And a laminated body in which the positive electrode and the negative electrode are laminated via the separator is a wound body electrode group for a secondary battery wound in a spiral shape, and the wound body electrode The group has a flat shape, and in at least one of the curved portions at both ends in the major axis direction, the active material-containing layer of the positive electrode and the active material-containing layer of the negative electrode are opposed to each other. The opposed portion on the innermost peripheral side does not participate in the charge / discharge reaction.
(3)電気絶縁性の耐熱性粒子を少なくとも含有するセパレータを介して、集電体の両面に活物質含有層を有する正極と、集電体の両面に活物質含有層を有する負極とが積層されてなる積層体が、渦巻状に巻回されてなる二次電池用の巻回体電極群であって、上記巻回体電極群は、扁平状であり、かつその長径方向の両端部にある湾曲部の少なくとも一方において、最も内周側で正極と負極とが対向している部分に、少なくとも正極の活物質含有層の存在しない無地部を有しており、上記無地部より内終端部側には、上記正極の活物質含有層と上記負極の活物質含有層とが互いに対向し充放電反応が可能な対向部を有している。 (3) A positive electrode having an active material containing layer on both sides of a current collector and a negative electrode having an active material containing layer on both sides of the current collector are laminated via a separator containing at least electrically insulating heat-resistant particles. The laminated body is a wound body electrode group for a secondary battery wound in a spiral shape, and the wound body electrode group is flat and is provided at both ends in the major axis direction. In at least one of the curved portions, the portion where the positive electrode and the negative electrode face each other on the innermost peripheral side has a plain portion where at least the positive electrode active material-containing layer is not present, On the side, the active material-containing layer of the positive electrode and the active material-containing layer of the negative electrode are opposed to each other so as to allow a charge / discharge reaction.
本発明の巻回体電極群では、セパレータを、(1)または(2)に係る特定の構成とすることで、セパレータの熱収縮による短絡の発生を防止し、更に(1)および(2)の両態様にのいずれにおいても、短絡が発生し易い湾曲部の少なくとも一方において、正極の活物質含有層と負極の活物質含有層とが互いに対向している対向部(以下、単に「対向部」という)のうち、最も内周側にある対向部を、充放電反応に関与しない構成にすることで、上記箇所における短絡の発生を防止して、電池の安全性と信頼性を高めている。 In the wound body electrode group of the present invention, the separator has a specific configuration according to (1) or (2) to prevent occurrence of a short circuit due to thermal contraction of the separator, and (1) and (2) In both of these aspects, in at least one of the curved portions where a short circuit is likely to occur, a facing portion in which the active material-containing layer of the positive electrode and the active material-containing layer of the negative electrode face each other (hereinafter simply referred to as “facing portion”). )), The opposite innermost part is configured not to be involved in the charge / discharge reaction, thereby preventing the occurrence of a short circuit at the above-mentioned location and improving the safety and reliability of the battery. .
また、本発明の巻回体電極群では、セパレータを、(3)に係る特定の構成とすることで、セパレータの熱収縮による短絡の発生を防止し、更に、短絡が発生し易い湾曲部の少なくとも一方において、最も内周側で正極と負極とが対向している部分に、少なくとも正極の活物質含有層の存在しない無地部を設け、充放電に関与しない構成とすることで、上記箇所における短絡の発生を防止して、電池の安全性と信頼性を高めている。加えて、上記無地部より内終端部側には、上記正極の活物質含有層と上記負極の活物質含有層とが互いに対向し充放電反応が可能な対向部を設けることにより、充放電反応が可能な対向部の面積を増加させ高容量化を図ることができる。 Moreover, in the wound body electrode group of this invention, by making a separator into the specific structure which concerns on (3), generation | occurrence | production of the short circuit by the thermal contraction of a separator is prevented, and also the curved part which a short circuit is easy to generate | occur | produce. In at least one of the above-mentioned locations, by providing a solid portion where at least the active material-containing layer of the positive electrode does not exist in a portion where the positive electrode and the negative electrode face each other on the innermost peripheral side, It prevents the occurrence of short circuit and enhances battery safety and reliability. In addition, a charging / discharging reaction is provided on the inner terminal side from the plain portion by providing a facing portion in which the active material-containing layer of the positive electrode and the active material-containing layer of the negative electrode face each other and are capable of charge / discharge reaction. Therefore, the area of the opposing portion that can be increased can be increased to increase the capacity.
すなわち、本発明の巻回体電極群が角形の外装缶内に封入されている角形二次電池、および本発明の巻回体電極群が袋状のラミネートフィルム内に封入されているラミネート形二次電池も、本発明に含まれる。 That is, a rectangular secondary battery in which the wound electrode group of the present invention is enclosed in a rectangular outer can, and a laminate type battery in which the wound electrode group of the present invention is enclosed in a bag-like laminate film. Secondary batteries are also included in the present invention.
本発明によれば、安全性と信頼性に優れた角形二次電池およびラミネート形二次電池、並びにこれらの二次電池を構成し得る巻回体電極群を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a prismatic secondary battery and a laminated secondary battery that are excellent in safety and reliability, and a wound electrode group that can constitute these secondary batteries.
本発明の巻回体電極群は、(1)の態様、(2)の態様、(3)の態様のいずれにおいても、扁平状であり、かつ(1)の態様および(2)の態様では、湾曲部の少なくとも一方において、最も内周側の対向部が充放電に関与しない構成を有している。また、(3)の態様では、湾曲部の少なくとも一方において、最も内周側で正極と負極とが対向している部分に、少なくとも正極の活物質含有層の存在しない無地部(集電体の露出部)を有しており、これにより、上記部分が充放電に関与しない構成となっている。更に、(3)の態様では、上記無地部より内終端部側に、上記正極の活物質含有層と上記負極の活物質含有層とが互いに対向し充放電反応が可能な対向部を有しており、これにより充放電反応が可能な対向部の面積が増加し高容量化を図ることができる。 The wound body electrode group of the present invention is flat in any of the aspects (1), (2), and (3), and the aspects (1) and (2) In at least one of the curved portions, the innermost facing portion does not participate in charging / discharging. In the aspect of (3), in at least one of the curved portions, in the portion where the positive electrode and the negative electrode are opposed to each other on the innermost side, at least the plain portion (the current collector of the current collector is not present). Thus, the above-described portion is not involved in charging / discharging. Furthermore, in the aspect of (3), the active material-containing layer of the positive electrode and the active material-containing layer of the negative electrode are opposed to each other on the inner terminal side from the plain portion so that a charge / discharge reaction is possible. As a result, the area of the facing portion capable of charge / discharge reaction is increased, and the capacity can be increased.
巻回体電極群の一部断面図を図1に示している。図1中、10は巻回体電極群、20は正極、21は正極活物質含有層、22は正極集電体、23は正極タブ、30は負極、31は負極活物質含有層、32は負極集電体、33は負極集電タブ、40はセパレータ、100は湾曲部である。巻回体電極群の「湾曲部」は、図1中に示す直線Bと直線Cとの間に存在する領域(格子線の部分)である。直線Bは、巻回体電極群を扁平に押しつぶした方向における最大径に直交し、かつ上記最大径との交点から巻回体電極群における最内周内側までの距離が最大となる点を通る直線Aと直交し、巻回体電極群の最内周内側と直線Aとの交点を通過する直線であり、直線Cは、上記直線Aと直交し、巻回体電極群の最外周外側と直線Aとの交点を通過する直線である。 A partial cross-sectional view of the wound body electrode group is shown in FIG. In FIG. 1, 10 is a wound body electrode group, 20 is a positive electrode, 21 is a positive electrode active material containing layer, 22 is a positive electrode current collector, 23 is a positive electrode tab, 30 is a negative electrode, 31 is a negative electrode active material containing layer, 32 is A negative electrode current collector, 33 is a negative electrode current collector tab, 40 is a separator, and 100 is a curved portion. The “curved portion” of the wound body electrode group is a region (lattice line portion) existing between the straight line B and the straight line C shown in FIG. The straight line B passes through a point that is orthogonal to the maximum diameter in the direction in which the wound body electrode group is flattened and has the maximum distance from the intersection with the maximum diameter to the innermost inner circumference of the wound body electrode group. A straight line that is orthogonal to the straight line A and passes through the intersection of the innermost inner circumference of the wound electrode group and the straight line A, and the straight line C is orthogonal to the straight line A, and the outermost outer periphery of the wound electrode group It is a straight line that passes through the intersection with the straight line A.
なお、通常の巻回体電極群は、その断面が略長円形状であり、上記の「巻回体電極群を扁平に押しつぶした方向における最大径」とは、長円形の短軸に、直線Aは長円形の長軸に相当する(ただし、後記の図2以降では、巻回体電極群の全体を表す断面図を示しているが、これらの図面では、巻回体電極群の構造の理解を容易にするために、巻回体電極群の大きさに対する正極、負極、セパレータなどの厚みを、実際のものよりも大きく示しているため、短軸と長軸が直交していない。)。 In addition, the normal wound body electrode group has a substantially oval cross section, and the above-mentioned “maximum diameter in the direction in which the wound body electrode group is flattened flat” is a straight line on the minor axis of the ellipse. A corresponds to the major axis of an oval (however, in FIG. 2 and later described below, cross-sectional views showing the entire wound body electrode group are shown, but in these drawings, the structure of the wound body electrode group is shown. In order to facilitate understanding, the thickness of the positive electrode, the negative electrode, the separator, etc. with respect to the size of the wound electrode group is shown larger than the actual one, so that the minor axis and the major axis are not orthogonal. .
本発明の巻回体電極群の湾曲部において、対向する正極と負極とを充放電反応に関与しない構成とする方法については特に制限はないが、具体的には、下記の(i)または(ii)の方法が好ましい。 In the curved part of the wound body electrode group of the present invention, there is no particular limitation on the method of configuring the opposing positive electrode and negative electrode not to participate in the charge / discharge reaction. Specifically, the following (i) or ( The method ii) is preferred.
(i)対向部における正極および/または負極の表面を、電気絶縁性の材料で被覆する。 (I) The surface of the positive electrode and / or the negative electrode in the facing portion is covered with an electrically insulating material.
図2に、(i)の方法を採用した巻回体電極群の断面概略図を示す。図2では、図1の巻回体電極群と機能が共通する要素については、共通の符号を付している(後記の各図においても同じである。)。図2に示す巻回体電極群11は、正極、負極、および2枚のセパレータ40を用い、これらを積層して積層体とし、更に渦巻状に巻回した後、扁平状に押しつぶしたものであり、長径方向の両端部の湾曲部のうち、図中右側の湾曲部における最も内周側の対向部に、電気絶縁性の材料で構成された絶縁層50が配置されている。そして、巻回体電極群11の負極は、その内周端から所定の箇所までは、集電体32の片面のみに活物質含有層33を設けており、電極体11の内側は集電体32が露出している。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a wound body electrode group employing the method (i). In FIG. 2, elements having the same functions as those of the wound body electrode group in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals (the same applies to the drawings described later). The wound body electrode group 11 shown in FIG. 2 uses a positive electrode, a negative electrode, and two
図3に、図2の要部拡大図を示しているが、長径方向の両端部の湾曲部のうち、図2に係る右側の湾曲部における最も内周側の対向部において、正極における負極と対向する側の正極活物質含有層21の表面が、電気絶縁性の材料で構成された絶縁層(以下、単に「絶縁層」という場合がある)50で被覆されている。なお、上記部分では、負極活物質含有層31の表面を絶縁層で被覆してもよいし、正極活物質含有層21表面と負極活物質含有層31表面の両方を絶縁層で被覆してもよい。
FIG. 3 shows an enlarged view of the main part of FIG. 2. Among the curved parts at both ends in the major axis direction, the innermost facing part of the right curved part according to FIG. The surface of the positive electrode active material-containing
(ii)対向部における正極および/または負極の集電体と活物質含有層との間に、電気絶縁性の材料で構成された絶縁層を配置する。 (Ii) An insulating layer made of an electrically insulating material is disposed between the positive electrode and / or negative electrode current collector and the active material-containing layer in the facing portion.
図4に、(ii)の方法を採用した巻回体電極群の断面概略図を示す。図4の巻回体電極群12では、長径方向の両端部の湾曲部のうち、図中右側の湾曲部における最も内周側の対向部に絶縁層50が配置されている。
In FIG. 4, the cross-sectional schematic of the wound body electrode group which employ | adopted the method of (ii) is shown. In the wound
図5に、図4の要部拡大図を示しているが、長径方向の両端部の湾曲部のうち、図4に係る右側の湾曲部における最も内周側の対向部において、正極における負極と対向する側の正極活物質含有層21と正極集電体22との間に、絶縁層50が設けられている。なお、上記部分では、負極における負極活物質含有層31と負極集電体32との間に絶縁層を設けてもよく、正極活物質含有層21と正極集電体22との間、および負極活物質含有層31と負極集電体32との間の両者に絶縁層を設けてもよい。
FIG. 5 shows an enlarged view of the main part of FIG. 4. Among the curved parts at both ends in the major axis direction, the innermost facing part of the right curved part according to FIG. An insulating
(iii)少なくとも正極に活物質含有層の存在しない無地部を設ける。 (Iii) At least the positive electrode is provided with a plain portion where no active material-containing layer exists.
図6に、(iii)の方法を採用した巻回体電極群の断面概略図を示す。図6の巻回体電極群13では、長径方向の両端部の湾曲部のうち、図中右側の湾曲部における最も内周側において、無地部60が設けられている。
FIG. 6 shows a schematic cross-sectional view of a wound electrode group employing the method (iii). In the wound
また、図7に、図6の要部拡大図を示す。長径方向の両端部の湾曲部のうち、図6に係る右側の湾曲部の最も内周側における無地部60では正極活物質含有層21が存在しておらず、正極集電体22が露出している。なお、図6および図7では、湾曲部の最も内周側における正極と負極との対向する部分において、正極に無地部を設けた例を示しているが、負極のみに負極活物質含有層が存在しない無地部を設けた場合には、リチウムデンドライトが析出する虞があるため、無地部は少なくとも正極に設ける。また、上記部分において、正極、負極の両者に無地部を設けても構わない。
FIG. 7 shows an enlarged view of the main part of FIG. Of the curved portions at both ends in the major axis direction, the positive electrode active material-containing
なお、図6および図7に示す巻回体電極群では、無地部60を設けた箇所よりも内周端部側では、正極の正極活物質含有層21と負極の負極活物質含有層31とが対向しており、充放電反応が可能な構成となっている。
6 and 7, the positive electrode active material-containing
また、上記(i)、(ii)および(iii)の方法のうち、2つまたは3つの方法を併用して巻回体電極群を構成しても構わない。 Moreover, you may comprise a wound body electrode group combining 2 or 3 methods among the methods of said (i), (ii), and (iii).
更に、本発明の巻回体電極群では、(i)または(ii)の方法などによって充放電反応に関与しない構成とする箇所は、巻回体電極群の長径方向の両端部にある湾曲部の少なくとも一方における対向部のうち、最も内周側の対向部であればよいが、より短絡の発生箇所になり易いことから、曲率が大きい方の対向部が、充放電反応に関与しない構成を有することが好ましい。通常は、最も内周側の対向部のうち、内周端側の対向部が、より曲率が大きくなる。 Furthermore, in the wound body electrode group of the present invention, the portions that are not involved in the charge / discharge reaction by the method (i) or (ii) are curved portions at both ends in the major axis direction of the wound body electrode group. Of the facing portions in at least one of the above, the innermost facing portion may be used, but since it is more likely to be a short-circuit occurrence location, the facing portion with the larger curvature is not involved in the charge / discharge reaction. It is preferable to have. Usually, the curvature of the facing portion on the inner peripheral end side among the facing portions on the innermost peripheral side is larger.
なお、長径方向の両端部にある湾曲部における対向部のうち、最も内周側の対向部以外の対向部においても、最も内周側の対向部ほどではないが、短絡の発生箇所になる可能性もあり得るため、これらの箇所においても、充放電反応に関与しない構成とすることも好ましく、この場合には、最も内周側の対向部以外の対向部についても、例えば、上記(i)または(ii)の方法で、充放電反応に関与しない構成とすればよい。 Of the opposing parts of the curved part at both ends in the major axis direction, the opposing parts other than the innermost opposing part are not as far as the innermost opposing part, but may be short-circuit occurrence points. In these locations, it is also preferable to adopt a configuration that does not participate in the charge / discharge reaction. In this case, for the facing portion other than the facing portion on the innermost side, for example, the above (i) Alternatively, the method (ii) may be configured not to participate in the charge / discharge reaction.
また、本発明の巻回体電極群では、(iii)の方法などによって充放電反応に関与しない構成とする箇所は、巻回体電極群の長径方向の両端部にある湾曲部の少なくとも一方であって、最も内周側で正極と負極とが対向している部分であればよいが、より短絡の発生箇所になり易いことから、曲率が大きい方の湾曲部における上記部分が充放電反応に関与しない構成を有することが好ましい。 Further, in the wound body electrode group of the present invention, the location that is not involved in the charge / discharge reaction by the method (iii) is at least one of the curved portions at both ends in the major axis direction of the wound body electrode group. It is sufficient that the positive electrode and the negative electrode are opposed to each other on the innermost peripheral side, but the above-mentioned portion in the curved portion having the larger curvature is more likely to be charged / discharged because it tends to be a short-circuit occurrence location. It is preferable to have a configuration that is not involved.
(i)の方法および(ii)の方法で使用する電気絶縁性の材料としては、電池内の非水電解液(以下、「電解液」と省略する)に対して安定であり、電池内の充放電反応に対して電気化学的に安定であれば特に制限はないが、下記の無機材料および有機材料で構成されるフィルムや微粒子など挙げられる。なお、本明細書でいう「電気化学的に安定な」とは、電池の充放電の際に化学変化が生じないことを意味している。 The electrically insulating material used in the method (i) and the method (ii) is stable against a non-aqueous electrolyte (hereinafter abbreviated as “electrolyte”) in the battery, There is no particular limitation as long as it is electrochemically stable with respect to the charge / discharge reaction, and examples thereof include films and fine particles composed of the following inorganic and organic materials. As used herein, “electrochemically stable” means that no chemical change occurs during charging / discharging of the battery.
無機材料(無機微粒子)としては、例えば、酸化鉄、SiO2、Al2O3、TiO2、BaTiO2、ZrOなどの酸化物微粒子;窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの窒化物微粒子;フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウムなどの難溶性のイオン結晶物質;シリコン、ダイヤモンドなどの共有結合性結晶性物質;タルク、モンモリロナイトなどの粘土;ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイト等の鉱物資源由来物質あるいはそれらの人造物などが挙げられる。また、金属微粒子;SnO2、スズ−インジウム酸化物(ITO)などの酸化物微粒子;カーボンブラック、グラファイトなどの炭素質微粒子;などの導電性微粒子の表面を、電気絶縁性を有する材料(例えば、上記の非電気伝導性の無機微粒子を構成する材料や、後記の架橋高分子微粒子を構成する材料など)で表面処理することで、電気絶縁性を持たせた微粒子であってもよい。 Examples of the inorganic material (inorganic fine particles) include oxide fine particles such as iron oxide, SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , BaTiO 2 , and ZrO; nitride fine particles such as aluminum nitride and silicon nitride; calcium fluoride, Slightly soluble ionic crystal materials such as barium fluoride and barium sulfate; Covalent crystalline materials such as silicon and diamond; Clay such as talc and montmorillonite; Boehmite, zeolite, apatite, kaolin, mullite, spinel, olivine, sericite And materials derived from mineral resources such as bentonite or artificial products thereof. Further, the surface of conductive fine particles such as metal fine particles; oxide fine particles such as SnO 2 and tin-indium oxide (ITO); carbon fine particles such as carbon black and graphite; It may be fine particles that have been electrically insulated by surface treatment with the above-mentioned materials constituting non-electrically conductive inorganic fine particles or materials constituting crosslinked polymer fine particles described later.
また、有機材料としては、架橋ポリメタクリル酸メチル、架橋ポリスチレン、ポリジビニルベンゼン、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体架橋物、ポリイミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ベンゾグアナミン−ホルムアルデヒド縮合物など高分子化合物、セルロースおよびその誘導体、PVDF、PVDF−HFPおよびその誘導体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリシクロオレフィン、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリエステル[ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)など]、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリアラミドなどの有機樹脂が例示できる。また、上記の有機樹脂(高分子)は、混合物、変性体、誘導体、共重合体(ランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体)であってもよい。 Organic materials include cross-linked polymethyl methacrylate, cross-linked polystyrene, polydivinylbenzene, styrene-divinylbenzene copolymer cross-linked product, polyimide, polyurethane, epoxy resin, melamine resin, phenol resin, benzoguanamine-formaldehyde condensate, etc. Molecular compounds, cellulose and derivatives thereof, PVDF, PVDF-HFP and derivatives thereof, polytetrafluoroethylene, polypropylene, polysulfone, polyethersulfone, polycycloolefin, polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, polyester [polyethylene terephthalate (PET), polyethylene Naphthalate (PEN), polybutylene terephthalate (PBT), etc.], polyamideimide, polyetherimide, polyaramid Which organic resin can be exemplified. The organic resin (polymer) may be a mixture, a modified body, a derivative, or a copolymer (random copolymer, alternating copolymer, block copolymer, graft copolymer).
電気絶縁性の材料をフィルムとして用いる場合には、活物質含有層上または集電体上にスパッタ、蒸着、キャスト、コーティングなどの方法で直接形成してもよいし、フィルムに粘着層を形成した粘着テープ(絶縁テープ)の形にして貼り付けてもよい。 When an electrically insulating material is used as a film, it may be formed directly on the active material-containing layer or current collector by a method such as sputtering, vapor deposition, casting, or coating, or an adhesive layer is formed on the film. You may affix in the form of an adhesive tape (insulating tape).
また、電気絶縁性の材料が粒子状の場合には、バインダを用いて粒子同士、または粒子と活物質含有層若しくは集電体とを結着して層状にして用いることができる。更に、結着性を有する粒子の場合には、粒子自身がバインダを兼ねることができる。 In the case where the electrically insulating material is in the form of particles, the particles can be used together by using a binder, or the particles and the active material-containing layer or current collector can be bound to form a layer. Further, in the case of particles having binding properties, the particles themselves can also serve as a binder.
また、本発明の巻回体電極群は、電池の信頼性を向上させるために、下記の(4)または(5)の態様を有していることが好ましい。 Moreover, in order to improve the reliability of a battery, it is preferable that the wound body electrode group of this invention has the following aspect (4) or (5).
(4)の態様に係る巻回体電極群は、最内周内側に位置する正極または負極の内側に、活物質含有層の存在しない無地部(集電体の露出部)が設けられており、最内周外側に位置する負極または正極の終端部における、最内周内側に位置する正極または負極と対向する部分が、電気絶縁性の材料で被覆されている構造を有する巻回体電極群である。 In the wound electrode group according to the aspect (4), a plain portion (exposed portion of the current collector) in which no active material-containing layer is present is provided inside the positive electrode or the negative electrode located on the innermost inner periphery side. A wound body electrode group having a structure in which a portion facing the positive electrode or the negative electrode located on the innermost inner periphery in the terminal part of the negative electrode or the positive electrode located on the outermost inner periphery is covered with an electrically insulating material It is.
また、(5)の態様に係る巻回体電極群は、最外周外側に位置する正極または負極の外側に、活物質含有層の存在しない無地部が設けられており、最外周内側に位置する負極または正極の終端部における、最外周外側に位置する正極または負極と対向する部分が、電気絶縁性の材料で被覆されている構造を有する巻回体電極群である。 Moreover, the winding body electrode group which concerns on the aspect of (5) is provided with the plain part which does not have an active material content layer in the outer side of the positive electrode or negative electrode located in the outermost outer periphery side, and is located in the outermost outer periphery side. In the terminal part of the negative electrode or the positive electrode, a wound electrode group having a structure in which a portion facing the positive electrode or the negative electrode located on the outermost outer periphery is coated with an electrically insulating material.
(4)および(5)の態様を有する巻回体電極群の断面模式図を図8に示す。なお、図8では、この図面により説明する巻回体電極群の特徴の理解を容易にするために、特徴部分の要素を除き、断面であることを示す斜線を省略している。 FIG. 8 shows a schematic cross-sectional view of the wound electrode group having the aspects (4) and (5). In FIG. 8, in order to facilitate understanding of the characteristics of the wound body electrode group described with reference to this drawing, the hatched lines indicating the cross section are omitted except for the elements of the characteristic portions.
図8の巻回体電極群14は、最内周内側に位置する負極の内側(正極と対向しない側)において、負極集電体32が露出しており、活物質含有層の存在しない無地部が設けられている。そして、最内周外側に位置する正極の終端部における、最内周内側に位置する負極と対向する部分が、電気絶縁性の材料で構成された絶縁層50で被覆されている。最内周内側に位置する電極の集電体が、最内周外側に位置する対極と直接接触すると、大電流が流れるなどして電池の劣化や発火などが生じることがあるが、絶縁層50によって上記対極の上記部分を被覆することで、上記電極の集電体と上記対極との接触を防止することができるため、電池の信頼性を高めることができる。
The wound
また、図8の巻回体電極群14では、最外周外側に位置する正極の外側において、正極集電体22が露出しており、活物質含有層の存在しない無地部が設けられている。そして、最外周内側に位置する負極の終端部における、最外周外側に位置する正極と対向する部分が、電気絶縁性の材料で構成された絶縁層50で被覆されている。最外周外側に位置する電極の集電体が、最外周内側に位置する対極と直接接触することによっても、電池の劣化や発火などが生じることがあるが、絶縁層50によって上記対極の上記部分を被覆することで、上記電極の集電体と対極との接触を防止することができるため、電池の信頼性を高めることができる。
Further, in the wound
また、図8の巻回体電極群14では、長径方向の両端部にある両湾曲部における最も内周側の2つの対向部において、正極における内側の活物質含有層21の表面が絶縁層50、50で被覆されている。
Further, in the wound
(4)の態様において、最内周外側に位置する電極の終端部における、最内周内側に位置する対極と対向する部分を被覆する電気絶縁性の材料、および(5)の態様において、最外周内側に位置する電極の終端部における、最外周外側に位置する対極と対向する部分を被覆する電気絶縁性の材料としては、(i)の方法および(ii)の方法で使用し得る電気絶縁性の材料として先に例示した各種材料を用いることができる。 In the aspect of (4), in the aspect of (5), in the aspect of (5), the electrically insulating material that covers the portion facing the counter electrode located on the innermost inner circumference at the terminal end of the electrode located on the outermost innermost circumference The electrical insulation material that covers the portion of the terminal portion of the electrode located inside the outer periphery that faces the counter electrode located outside the outermost circumference is the electrical insulation that can be used in the methods (i) and (ii). Various materials exemplified above can be used as the material having the property.
なお、本発明の巻回体電極群では、リチウム金属の析出を防止する観点から、負極の幅が正極の幅以上であることが好ましく、特に、電極と一体化したセパレータを用いる(2)の態様においては、正負極の幅をこのような関係にすることが望ましい。また、(2)の態様において、負極の幅が正極の幅よりも大きい場合には、セパレータは、負極と一体化していることが好ましく、このようにすることで、より確実に正負極を隔離することができる。 In the wound electrode group of the present invention, from the viewpoint of preventing the precipitation of lithium metal, the width of the negative electrode is preferably equal to or greater than the width of the positive electrode, and in particular, a separator integrated with the electrode is used. In the embodiment, it is desirable that the positive and negative electrode widths have such a relationship. In the aspect (2), when the width of the negative electrode is larger than the width of the positive electrode, the separator is preferably integrated with the negative electrode. In this way, the positive and negative electrodes are more reliably separated. can do.
本発明の巻回体電極群のうち、(1)および(3)の態様に係るセパレータは、電気絶縁性の耐熱性粒子(A)を含有するものである。他方、本発明の巻回体電極群の(2)の態様に係るセパレータは、正極および/または負極と一体化していればよく、耐熱性粒子(A)は含有していてもよく[すなわち、(1)および(3)の態様に係るセパレータと同じ構成であってもよく]、含有していなくてもよい。 In the wound electrode group of the present invention, the separator according to the embodiments (1) and (3) contains the electrically insulating heat-resistant particles (A). On the other hand, the separator according to the embodiment (2) of the wound electrode group of the present invention may be integrated with the positive electrode and / or the negative electrode, and may contain the heat-resistant particles (A) [that is, It may be the same configuration as the separator according to the embodiments of (1) and (3)], and may not be contained.
耐熱性粒子(A)は、電気絶縁性を有しており、電気化学的に安定で、更に後述する電解液や、セパレータ製造の際に使用する液状組成物に用いる溶媒に安定であり、高温状態で電解液に溶解しないものであれば、特に制限はない。高温状態とは具体的には150℃以上の温度であり、耐熱性粒子(A)は、このような温度において、電解液中で変形、化学的組成変化の起こらない安定な粒子であればよい。 The heat-resistant particles (A) have electrical insulating properties, are electrochemically stable, and are stable to an electrolyte solution described later and a solvent used in a liquid composition used in the production of a separator. If it does not melt | dissolve in electrolyte solution in a state, there will be no restriction | limiting in particular. The high temperature state is specifically a temperature of 150 ° C. or higher, and the heat-resistant particles (A) may be stable particles that do not deform or undergo chemical composition changes in the electrolytic solution at such temperatures. .
このような耐熱性粒子(A)の具体例としては、以下の無機微粒子や有機微粒子が挙げられ、これらを1種単独で、または2種以上を同時に使用できる。無機微粒子(無機粉末)としては、例えば、酸化鉄、SiO2、Al2O3、TiO2、BaTiO2、ZrOなどの酸化物微粒子;窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの窒化物微粒子;フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウムなどの難溶性のイオン結晶微粒子;シリコン、ダイヤモンドなどの共有結合性結晶微粒子;タルク、モンモリロナイトなどの粘土微粒子;ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイト等の鉱物資源由来物質あるいはそれらの人造物などが挙げられる。また、金属微粒子;SnO2、スズ−インジウム酸化物(ITO)などの酸化物微粒子;カーボンブラック、グラファイトなどの炭素質微粒子;などの導電性微粒子の表面を、電気絶縁性を有する材料[例えば、上記の非電気伝導性の無機微粒子を構成する材料や、後記の架橋高分子微粒子のうち、膨潤性粒子(D)に該当しない粒子を構成する材料など]で表面処理することで、電気絶縁性を持たせた微粒子であってもよい。 Specific examples of such heat-resistant particles (A) include the following inorganic fine particles and organic fine particles, and these can be used alone or in combination of two or more. Examples of the inorganic fine particles (inorganic powder) include oxide fine particles such as iron oxide, SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , BaTiO 2 , and ZrO; nitride fine particles such as aluminum nitride and silicon nitride; calcium fluoride, Slightly soluble ionic crystal particles such as barium fluoride and barium sulfate; Covalent crystal particles such as silicon and diamond; Clay particles such as talc and montmorillonite; Boehmite, zeolite, apatite, kaolin, mullite, spinel, olivine, sericite And materials derived from mineral resources such as bentonite or artificial products thereof. Further, the surface of conductive fine particles such as metal fine particles; oxide fine particles such as SnO 2 and tin-indium oxide (ITO); carbonaceous fine particles such as carbon black and graphite; Surface treatment with a material constituting the above non-electrically conductive inorganic fine particles or a material constituting particles not corresponding to the swellable particles (D) among the crosslinked polymer fine particles described later] Fine particles provided with may be used.
また、有機微粒子(有機粉末)としては、架橋ポリメタクリル酸メチル、架橋ポリスチレン、ポリジビニルベンゼン、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体架橋物、ポリイミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ベンゾグアナミン−ホルムアルデヒド縮合物などの各種架橋高分子微粒子、セルロースおよびその誘導体、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(PVDF−HFP)およびその誘導体、ポリテトラフルオロエチレンなどの有機樹脂粒子が例示できる。また、これらの有機微粒子を構成する有機樹脂(高分子)は、上記例示の材料の混合物、変性体、誘導体、共重合体(ランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体)、であってもよい。 Organic fine particles (organic powder) include crosslinked polymethyl methacrylate, crosslinked polystyrene, polydivinylbenzene, styrene-divinylbenzene copolymer crosslinked product, polyimide, polyurethane, epoxy resin, melamine resin, phenol resin, benzoguanamine-formaldehyde. Various crosslinked polymer fine particles such as condensates, cellulose and derivatives thereof, polyvinylidene fluoride (PVDF), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-HFP) and derivatives thereof, and organic resin particles such as polytetrafluoroethylene Can be illustrated. The organic resin (polymer) constituting these organic fine particles is a mixture, modified body, derivative, or copolymer (random copolymer, alternating copolymer, block copolymer, graft copolymer) of the materials exemplified above. Polymer).
耐熱性粒子(A)は、上記例示の粒子を構成する材料を2種以上含有していてもよい。 The heat resistant particles (A) may contain two or more materials constituting the above exemplified particles.
耐熱性粒子(A)の粒径は、0.001μm以上、より好ましくは0.1μm以上であって、15μm以下、より好ましくは1μm以下のものが推奨される。 The particle diameter of the heat-resistant particles (A) is 0.001 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, and 15 μm or less, more preferably 1 μm or less is recommended.
耐熱性粒子(A)の形状としては、例えば、所謂球状に近い形状であってもよく、板状や針状であってもよい。より好ましくは、板状の粒子である。耐熱性粒子(A)が板状である場合は、リチウムデンドライトに起因する短絡の防止効果の一層の向上を期待できる。 The shape of the heat-resistant particles (A) may be, for example, a so-called spherical shape, or may be a plate shape or a needle shape. More preferably, it is a plate-like particle. When the heat-resistant particles (A) are plate-like, further improvement in the effect of preventing a short circuit caused by lithium dendrite can be expected.
板状の耐熱性粒子(A)の形態としては、アスペクト比が、5以上、より好ましくは10以上であって、100以下、より好ましくは50以下であることが望ましい。また、板状の耐熱性粒子(A)の平板面の長軸方向長さと短軸方向長さの比の平均値は、0.3以上、より好ましくは0.5以上であって、3以下、より好ましくは2以下であることが望ましい。 As the form of the plate-like heat resistant particles (A), it is desirable that the aspect ratio is 5 or more, more preferably 10 or more, and 100 or less, more preferably 50 or less. Moreover, the average value of the ratio of the length in the major axis direction to the length in the minor axis direction of the flat plate surface of the plate-like heat resistant particles (A) is 0.3 or more, more preferably 0.5 or more, and 3 or less. More preferably, it is 2 or less.
上記の耐熱性粒子(A)の平均粒径は、レーザー散乱粒度分布計(HORIBA社製「LA−920」)を用い、耐熱性粒子(A)が膨潤しない媒体(例えば水)に分散させて測定した数平均粒子径である。また、耐熱性粒子(A)が板状である場合における上記の平板面の長軸方向長さと短軸方向長さの比の平均値は、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)により撮影した画像を画像解析することにより求めることができる。更に耐熱性粒子(A)が板状である場合における上記のアスペクト比も、SEMにより撮影した画像を、画像解析することにより求めることができる。 The average particle diameter of the heat-resistant particles (A) is dispersed in a medium (for example, water) in which the heat-resistant particles (A) do not swell using a laser scattering particle size distribution meter (“LA-920” manufactured by HORIBA). The measured number average particle diameter. The average value of the ratio of the long axis direction length to the short axis direction length of the flat plate surface when the heat-resistant particles (A) are plate-like is, for example, an image taken with a scanning electron microscope (SEM). Can be obtained by image analysis. Furthermore, the above aspect ratio in the case where the heat resistant particles (A) are plate-like can also be obtained by image analysis of an image taken by SEM.
また、耐熱性粒子(A)が板状である場合には、耐熱性粒子(A)がセパレータ内で配向していることが好ましい。具体的な存在形態としては、板状の耐熱性粒子(A)の平板面がセパレータの面に対して略平行であることが好ましく、セパレータの表面近傍での平均角度が30°以下であることが好ましい。ここでいう「表面近傍」とは、セパレータの表面から、全体厚みに対して10%以内の領域を意味している。板状の耐熱性粒子(A)のセパレータ中における存在形態が上記のような場合には、電池としたときに耐熱性粒子(A)が略平行に並んで配置されることになり、正極と負極間の所謂貫通孔の形成を防ぐことができるため、リチウムデンドライトに起因する短絡を、より効果的に防止することが可能となる。 Moreover, when the heat resistant particles (A) are plate-shaped, the heat resistant particles (A) are preferably oriented in the separator. As a specific form of existence, the flat surface of the plate-like heat-resistant particles (A) is preferably substantially parallel to the surface of the separator, and the average angle near the surface of the separator is 30 ° or less. Is preferred. Here, “near the surface” means a region within 10% of the total thickness from the surface of the separator. When the form of presence of the plate-like heat-resistant particles (A) in the separator is as described above, the heat-resistant particles (A) are arranged substantially in parallel when the battery is formed, Since the formation of so-called through holes between the negative electrodes can be prevented, it is possible to more effectively prevent a short circuit caused by lithium dendrite.
板状の耐熱性粒子(A)は、各種市販品を、そのまま、または適宜粉砕して用いることができる。 As the plate-like heat-resistant particles (A), various commercially available products can be used as they are or after being appropriately pulverized.
上記の中でも、AlOOHまたはAl2O3・H2Oで示される化合物を主成分(例えば80質量%以上)とする板状粒子を用いるのが好的であり、ベーマイトを用いるのが特に好ましい。 Among the above, an AlOOH or Al 2 O 3 · H 2 O principal component a compound represented by (e.g. more than 80 wt%) to good practice to use a plate-like particles, particularly preferable to use boehmite.
耐熱性粒子(A)として無機粒子を用いる場合には、後述するバインダとの密着性を向上するために、表面処理を行うこともできる。表面処理の方法としては、従来公知の方法、すなわち、カップリング剤を用いる方法、界面活性剤を用いる方法、極性樹脂を用いる方法を適用することができる。中でも、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、アルミナカップリング剤、ジルコニアカップリング剤などの各種カップリング剤を用いる処理が望ましい。 When inorganic particles are used as the heat-resistant particles (A), surface treatment can be performed in order to improve adhesion with a binder described later. As a surface treatment method, a conventionally known method, that is, a method using a coupling agent, a method using a surfactant, or a method using a polar resin can be applied. Among these, treatment using various coupling agents such as a silane coupling agent, a titanate coupling agent, an alumina coupling agent, and a zirconia coupling agent is desirable.
(1)および(3)の態様の巻回体電極群に係るセパレータは、耐熱性粒子(A)と共に繊維状物(B)を含有していてもよい。また、(2)の態様の巻回体電極群に係るセパレータは、耐熱性粒子(A)を含有する場合、耐熱性粒子(A)を含有しない場合のいずれにおいても、繊維状物(B)を含有していてもよい。 The separator which concerns on the wound body electrode group of the aspect of (1) and (3) may contain the fibrous material (B) with the heat resistant particle | grains (A). Moreover, the separator which concerns on the wound body electrode group of the aspect of (2) WHEREIN: In any case of not containing a heat resistant particle (A), when containing a heat resistant particle (A), a fibrous material (B) May be contained.
繊維状物(B)としては、電気絶縁性を有しており、電気化学的に安定で、更に下記に詳述する電解液や、セパレータ製造の際に使用する耐熱性粒子(A)などを含有する液状組成物に用いる溶媒に安定であれば、特に制限はないが、150℃で実質的に変形しない特性を有することが好ましい。なお、本明細書でいう「繊維状物」とは、アスペクト比[長尺方向の長さ/長尺方向に直交する方向の幅(直径)]が4以上のものを意味している。繊維状物(B)のアスペクト比は、10以上であることが好ましい。 The fibrous material (B) has an electrical insulating property, is electrochemically stable, and further includes an electrolyte solution described in detail below, heat-resistant particles (A) used in the production of the separator, and the like. As long as the solvent used for the contained liquid composition is stable, there is no particular limitation, but it is preferable that the solvent does not substantially deform at 150 ° C. The “fibrous material” in the present specification means that having an aspect ratio [length in the longitudinal direction / width (diameter) in a direction perpendicular to the longitudinal direction] of 4 or more. The aspect ratio of the fibrous material (B) is preferably 10 or more.
繊維状物(B)の具体的な構成材料としては、例えば、セルロース、セルロース変成体(カルボキシメチルセルロースなど)、ポリプロピレン(PP)、ポリエステル[ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)など]、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリアラミド、ポリアミドイミド、ポリイミドなどの樹脂;ガラス、アルミナ、シリカなどの無機材料(無機酸化物);などが挙げられる。繊維状物(B)は、これらの構成材料の1種を含有していてもよく、2種以上を含有していても構わない。また、繊維状物(B)は、構成成分として、上記の構成材料の他に、必要に応じて、公知の各種添加剤(例えば、樹脂である場合には酸化防止剤など)を含有していても構わない。 Specific constituent materials of the fibrous material (B) include, for example, cellulose, modified cellulose (such as carboxymethyl cellulose), polypropylene (PP), polyester [polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polybutylene. Terephthalate (PBT), etc.], polyacrylonitrile (PAN), polyvinyl alcohol (PVA), polyaramid, polyamideimide, polyimide and other resins; glass, alumina, silica and other inorganic materials (inorganic oxides); and the like. The fibrous material (B) may contain one kind of these constituent materials, or may contain two or more kinds. Further, the fibrous material (B) contains, as necessary, various known additives (for example, an antioxidant in the case of a resin) in addition to the above-described constituent materials. It doesn't matter.
繊維状物(B)の直径は、セパレータの厚み以下であれば良いが、例えば、0.01〜5μmであることが好ましい。径が大きすぎると、繊維状物同士の絡み合いが不足して、これらで構成されるシート状物の強度、延いてはセパレータの強度が小さくなって取り扱いが困難となることがある。また、径が小さすぎると、セパレータの空隙が小さくなりすぎて、イオン透過性が低下する傾向にあり、電池の負荷特性を低下させてしまうことがある。 Although the diameter of a fibrous material (B) should just be below the thickness of a separator, it is preferable that it is 0.01-5 micrometers, for example. If the diameter is too large, the entanglement between the fibrous materials may be insufficient, and the strength of the sheet-like material constituted by these, and consequently the strength of the separator may be reduced, making it difficult to handle. On the other hand, if the diameter is too small, the gap of the separator becomes too small, and the ion permeability tends to be lowered, and the load characteristics of the battery may be lowered.
セパレータ(シート状物)中での繊維状物(B)の存在状態は、例えば、長軸(長尺方向の軸)の、セパレータ面に対する角度が平均で30°以下であることが好ましく、20°以下であることがより好ましい。 For example, the state of the fibrous material (B) in the separator (sheet-like material) is preferably such that the angle of the long axis (axis in the longitudinal direction) with respect to the separator surface is 30 ° or less on average, 20 More preferably, it is not more than 0 °.
また、巻回体電極群には、高温時に電池の抵抗を上昇して安全性を確保するために、シャットダウン機能を付与することができる。 In addition, the wound body electrode group can be provided with a shutdown function in order to increase the resistance of the battery and ensure safety at a high temperature.
例えば、融点が80〜130℃の熱溶融性粒子(C)、すなわち、JIS K 7121の規定に準じて、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定される融解温度が80〜130℃である粒子を含有させたセパレータを用いて巻回体電極群を構成することにより、シャットダウン機能を付与することができる。熱溶融性粒子(C)を含有するセパレータを有する巻回体電極群が80〜130℃(またはそれ以上の温度)に曝されると、熱溶融性粒子(C)が溶融してセパレータの空隙が閉塞されるため、セパレータ中のイオン透過が抑制されるシャットダウン現象が発現する。 For example, the melting temperature measured using a differential scanning calorimeter (DSC) is 80 to 130 ° C. according to the provisions of JIS K 7121. A shutdown function can be provided by configuring the wound body electrode group using a separator containing particles. When the wound electrode group having the separator containing the heat-melting particles (C) is exposed to 80 to 130 ° C. (or higher temperature), the heat-melting particles (C) are melted and the voids of the separator Therefore, a shutdown phenomenon that suppresses ion permeation in the separator appears.
セパレータのシャットダウン機能は、電池の内部抵抗上昇により評価できるが、熱溶融性粒子(C)を含有するセパレータを有する巻回体電極群の空隙閉塞現象が発現する温度(内部抵抗値が加熱前の5倍以上となる温度)は、熱溶融性粒子(C)の融点以上130℃以下となる。 The shutdown function of the separator can be evaluated by an increase in the internal resistance of the battery. However, the temperature at which the void blocking phenomenon occurs in the wound electrode group having the separator containing the heat-meltable particles (C) (the internal resistance value is before heating). The temperature which is 5 times or higher) is not lower than the melting point of the heat-meltable particles (C) and not higher than 130 ° C.
熱溶融性粒子(C)の具体例としては、ポリエチレン(PE)、エチレン由来の構造単位が85モル%以上の共重合ポリオレフィン、ポリプロピレン(PP)、またはポリオレフィン誘導体(塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレンなど)、ポリオレフィンワックス、石油ワックス、カルナバワックスなどが挙げられる。上記共重合ポリオレフィンとしては、エチレン−ビニルモノマー共重合体、より具体的には、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン−メチルアクリレート共重合体、またはエチレン−エチルアクリレート共重合体が例示できる。また、ポリシクロオレフィンなどを用いることもできる。熱溶融性粒子(C)は、これらの構成材料の1種のみを有していてもよく、2種以上を有していても構わない。これらの中でも、PE、ポリオレフィンワックス、またはエチレン由来の構造単位が85モル%以上のEVAが好適である。熱溶融性粒子(C)は、構成成分として、上記の構成材料の他に、必要に応じて、樹脂に添加される公知の各種添加剤(例えば、酸化防止剤など)を含有していても構わない。 Specific examples of the heat-meltable particles (C) include polyethylene (PE), copolymerized polyolefin having a structural unit derived from ethylene of 85 mol% or more, polypropylene (PP), or polyolefin derivative (chlorinated polyethylene, chlorinated polypropylene, etc. ), Polyolefin wax, petroleum wax, carnauba wax and the like. Examples of the copolymer polyolefin include an ethylene-vinyl monomer copolymer, more specifically, an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), an ethylene-methyl acrylate copolymer, or an ethylene-ethyl acrylate copolymer. it can. Moreover, polycycloolefin etc. can also be used. The heat-meltable particles (C) may have only one kind of these constituent materials, or may have two or more kinds. Among these, PE, polyolefin wax, or EVA having a structural unit derived from ethylene of 85 mol% or more is preferable. The heat-meltable particles (C) may contain, as a constituent component, various known additives (for example, antioxidants) that are added to the resin as necessary in addition to the constituent materials described above. I do not care.
熱溶融性粒子(C)の粒径としては、無機粒子(A)と同じ測定法で測定される平均粒径で、例えば、0.001μm以上、より好ましくは0.1μm以上であって、15μm以下、より好ましくは1μm以下であることが推奨される。 The particle diameter of the heat-meltable particles (C) is an average particle diameter measured by the same measurement method as that of the inorganic particles (A), for example, 0.001 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, and 15 μm. Hereinafter, it is recommended that the thickness is 1 μm or less.
また、非水電解液中で膨潤でき、かつ温度の上昇により膨潤度が増大する膨潤性粒子(D)を用いることによっても、巻回体電極群にシャットダウン機能を付与することができる。 Moreover, the shutdown function can be imparted to the wound electrode group by using the swellable particles (D) that can swell in the non-aqueous electrolyte and increase in the degree of swelling as the temperature rises.
膨潤性粒子(D)を含有させる部分としては、セパレータ、または正負極の活物質含有層などが好ましい。また、膨潤性粒子(D)を電池の電解液中に含有させてもよく、この場合には巻回体電極群がシャットダウン機能を有するようになる訳ではないが、電池としては、シャットダウン機能を有するようになる。 As a part to contain the swellable particles (D), a separator or an active material containing layer of positive and negative electrodes is preferable. Further, the swellable particles (D) may be contained in the battery electrolyte. In this case, the wound electrode group does not have a shutdown function, but the battery has a shutdown function. To have.
膨潤性粒子(D)を含有させた巻回体電極群を用いたり、電解液中に膨潤性粒子(D)を含有させた電池では、膨潤性粒子(D)が高温に曝されることで、膨潤性粒子(D)における温度上昇に伴って膨潤度が増大する性質(以下、「熱膨潤性」という)により電解液を吸収して大きく膨張する。この際、セパレータの空隙内部に存在する電解液量が不足するいわゆる「液枯れ」状態となり、電池内でのリチウムイオンの伝導性を著しく低下させるため、電池の内部抵抗が上昇し、シャットダウン現象が発現するようになる。 In a battery using a wound electrode group containing swellable particles (D) or containing swellable particles (D) in an electrolyte, the swellable particles (D) are exposed to high temperatures. The swellable particles (D) absorb the electrolyte and expand greatly due to the property that the degree of swelling increases with increasing temperature (hereinafter referred to as “thermal swellability”). At this time, a so-called “liquid withering” state in which the amount of the electrolyte present in the gap of the separator is insufficient, and the lithium ion conductivity in the battery is remarkably reduced, so that the internal resistance of the battery increases and the shutdown phenomenon occurs. It comes to express.
膨潤性粒子(D)としては、上記の熱膨潤性を示す温度が、75〜125℃であることが好ましい。熱膨潤性を示す温度が高すぎると、電池内の活物質の熱暴走反応を十分に抑制できず、電池の安全性向上効果が十分に確保できないことがある。また、熱膨潤性を示す温度が低すぎると、通常の使用温度域における電池内でのリチウムイオンの伝導性が低くなりすぎて、機器の使用に支障をきたす場合が生じることがある。すなわち、本発明の巻回体電極群では、電池内のリチウムイオンの伝導性が著しく減少する温度(所謂シャットダウン温度)をおよそ80〜130℃の範囲とすることが望ましいため、膨潤性粒子(D)が温度上昇により熱膨潤性を示し始める温度は、75〜125℃の範囲にあることが好ましい。 As the swellable particles (D), the temperature exhibiting the above-mentioned heat swellability is preferably 75 to 125 ° C. If the temperature exhibiting thermal swellability is too high, the thermal runaway reaction of the active material in the battery may not be sufficiently suppressed, and the battery safety improvement effect may not be sufficiently ensured. Moreover, when the temperature which shows heat swelling property is too low, the conductivity of the lithium ion in the battery in a normal use temperature range will become low too much, and it may cause trouble in use of an apparatus. That is, in the wound electrode group of the present invention, it is desirable that the temperature at which the lithium ion conductivity in the battery is remarkably reduced (so-called shutdown temperature) is in the range of about 80 to 130 ° C. ) Starts to show thermal swellability as the temperature rises, it is preferably in the range of 75 to 125 ° C.
膨潤性粒子(D)は、120℃において測定される、下記式で定義される膨潤度Bが、1以上であるものが好ましい。
B = (V1/V0)−1 (1)
[上記式(1)中、V0は、25℃の非水電解液に投入してから24時間後における微粒子の体積(cm3)、V1は、25℃の非水電解液に投入してから24時間後に非水電解液を120℃まで昇温させ、さらに120℃で1時間経過後における微粒子の体積(cm3)を意味する]
The swellable particles (D) are preferably those having a degree of swelling B as defined by the following formula measured at 120 ° C. of 1 or more.
B = (V 1 / V 0 ) -1 (1)
[In the above formula (1), V 0 is the volume of fine particles (cm 3 ) 24 hours after being introduced into the non-aqueous electrolyte at 25 ° C., and V 1 is introduced into the non-aqueous electrolyte at 25 ° C. 24 hours later, the temperature of the non-aqueous electrolyte is raised to 120 ° C., and the volume of fine particles (cm 3 ) after 1 hour at 120 ° C.]
上記式(1)で定義される膨潤性粒子(D)の具体的な測定は、以下の方法により行うことができる。予め電解液中に常温で24時間浸漬したときの膨潤度、および120℃における上記式(1)で定義される膨潤度が分かっているバインダ樹脂の溶液またはエマルジョンに、膨潤性粒子(D)のエマルジョンを混合してスラリーを調製し、これをPETシートやガラス板などの基材上にキャストしてフィルムを作製し、その質量を測定する。次にこのフィルムを常温(25℃)の電解液中に24時間浸漬して質量を測定し、更に電解液を120℃に加熱昇温させ、該温度で1時間後における質量を測定し、下記式(2)〜(8)によって膨潤度Bを算出する[なお、下記式(2)〜(8)は、常温から120℃までの昇温による電解液以外の成分の体積増加は無視できるものとしている]。 Specific measurement of the swellable particles (D) defined by the above formula (1) can be performed by the following method. The swellable particles (D) are added to a binder resin solution or emulsion in which the degree of swelling when immersed in an electrolytic solution at room temperature for 24 hours in advance and the degree of swelling defined by the above formula (1) at 120 ° C. is known. An emulsion is mixed to prepare a slurry, which is cast on a substrate such as a PET sheet or a glass plate to produce a film, and its mass is measured. Next, the film was immersed in an electrolytic solution at room temperature (25 ° C.) for 24 hours, and the mass was measured. Further, the electrolytic solution was heated to 120 ° C., and the mass after 1 hour was measured at the temperature. The degree of swelling B is calculated by the formulas (2) to (8). [In the following formulas (2) to (8), the volume increase of components other than the electrolyte due to the temperature rise from room temperature to 120 ° C. can be ignored. It is said].
Vi = Mi×W/PA (2)
VB = (M0−Mi)/PB (3)
VC = M1/Pc−M0/PB (4)
VV = Mi×(1−W)/PV (5)
V0 = Vi+VB−VV×(BB+1) (6)
VD = VV×(BB+1) (7)
B = 〔{V0+VC−VD×(BC+1)}/V0〕−1 (8)
V i = M i × W / P A (2)
V B = (M 0 −M i ) / P B (3)
V C = M 1 / P c -M 0 / P B (4)
V V = M i × (1−W) / P V (5)
V 0 = V i + V B −V V × (B B +1) (6)
V D = V V × (B B +1) (7)
B = [{V 0 + V C −V D × (B C +1)} / V 0 ] −1 (8)
ここで、上記式(2)〜(8)中、
Vi:電解液に浸漬する前の膨潤性粒子(D)の体積(cm3)、
V0:電解液中に常温で24時間浸漬後の膨潤性粒子(D)の体積(cm3)、
VB:電解液中に常温で24時間浸漬後に、フィルムに吸収された電解液の体積(cm3)、
Vc:電解液中に常温に24時間浸漬した時点から、電解液を120℃まで昇温させ、更に120℃で1時間経過するまでの間に、フィルムに吸収された電解液の体積(cm3)、
VV:電解液に浸漬する前のバインダ樹脂の体積(cm3)、
VD:電解液中に常温で24時間浸漬後のバインダ樹脂の体積(cm3)、
Mi:電解液に浸漬する前のフィルムの質量(g)、
M0:電解液中に常温で24時間浸漬後のフィルムの質量(g)、
Ml:電解液中に常温で24時間浸漬した後、電解液を120℃まで昇温させ、更に120℃で1時間経過した後におけるフィルムの質量(g)、
W:電解液に浸漬する前のフィルム中の膨潤性粒子(D)の質量比率、
PA:電解液に浸漬する前の膨潤性粒子(D)の比重(g/cm3)、
PB:常温における電解液の比重(g/cm3)、
PC:所定温度での電解液の比重(g/cm3)、
PV:電解液に浸漬する前のバインダ樹脂の比重(g/cm3)、
BB:電解液中に常温で24時間浸漬後のバインダ樹脂の膨潤度、
BC:上記(1)式で定義される昇温時のバインダ樹脂の膨潤度
である。
Here, in the above formulas (2) to (8),
V i : volume (cm 3 ) of the swellable particles (D) before being immersed in the electrolytic solution,
V 0 : volume (cm 3 ) of the swellable particles (D) after being immersed in the electrolyte at room temperature for 24 hours,
V B : volume of the electrolyte solution (cm 3 ) absorbed in the film after being immersed in the electrolyte solution at room temperature for 24 hours,
V c : The volume of the electrolyte solution absorbed by the film (cm) during the period from when the electrolyte solution was immersed in the electrolyte solution at room temperature for 24 hours until the electrolyte solution was heated to 120 ° C. and further passed at 120 ° C. for 1 hour. 3 ),
V V : volume (cm 3 ) of the binder resin before being immersed in the electrolytic solution,
V D : volume of the binder resin (cm 3 ) after being immersed in the electrolytic solution at room temperature for 24 hours,
M i : mass (g) of the film before being immersed in the electrolytic solution,
M 0 : mass (g) of the film after being immersed in the electrolytic solution at room temperature for 24 hours,
M l : After immersing in the electrolytic solution at room temperature for 24 hours, the temperature of the electrolytic solution was raised to 120 ° C., and the mass (g) of the film after 1 hour at 120 ° C.
W: Mass ratio of the swellable particles (D) in the film before being immersed in the electrolytic solution,
P A : specific gravity (g / cm 3 ) of the swellable particles (D) before being immersed in the electrolytic solution,
P B : Specific gravity of electrolyte at room temperature (g / cm 3 ),
P C: specific gravity of the electrolyte at a predetermined temperature (g / cm 3),
P V : Specific gravity (g / cm 3 ) of the binder resin before being immersed in the electrolytic solution,
B B : degree of swelling of the binder resin after being immersed in the electrolyte at room temperature for 24 hours,
B C : Swelling degree of the binder resin at the time of temperature rise defined by the above formula (1).
また、膨潤性粒子(D)は、下記式(9)で定義される常温(25℃)における膨潤度BRが、0以上1以下であることが好ましい。
BR = (V0/Vi)−1 (9)
上記式(9)中、V0およびViは、上記式(2)〜(8)について説明したものと同じである。
Also, swellable particles (D) is the swelling degree B R at room temperature (25 ° C.) which is defined by the following equation (9) is preferably 0 or more and 1 or less.
B R = (V 0 / V i ) -1 (9)
In the above formula (9), V 0 and V i are the same as those described for the above formulas (2) to (8).
すなわち、膨潤性粒子(D)は、常温においては、電解液を吸収しない(BR=0)ものであっても、若干の電解液を吸収するものであってもよく、電池の通常使用温度範囲(例えば、70℃以下)では、温度によらず電解液の吸収量があまり変化せず、従って膨潤度もあまり変化しないが、温度の上昇によって電解液の吸収量が大きくなり、膨潤度が増大するものであればよい。 That is, the swellable particles (D) may be those that do not absorb the electrolytic solution (B R = 0) at room temperature, or those that absorb some of the electrolytic solution. In the range (for example, 70 ° C. or less), the absorption amount of the electrolytic solution does not change so much regardless of the temperature, and thus the degree of swelling does not change so much. It only needs to increase.
膨潤性粒子(D)としては、好ましくは上記膨潤度BやBRを満足しており、また、電気絶縁性を有しており、電気化学的に安定で、更に後述する電解液や、セパレータ製造の際に使用する耐熱性粒子(A)などを含有する液状組成物に用いる溶媒に安定であり、高温状態で電解液に溶解しないものであれば、特に制限はない。 The swellable particles (D), and preferably has satisfied the swelling degree B or B R, also has an electrically insulating, electrochemically stable, further described below electrolyte, separator There is no particular limitation as long as it is stable to the solvent used in the liquid composition containing the heat-resistant particles (A) and the like used in the production and does not dissolve in the electrolytic solution at a high temperature.
膨潤性粒子(D)の具体的な例としては、ポリスチレン(PS)、アクリル樹脂、スチレンーアクリル樹脂、ポリアルキレンオキシド、フッ素樹脂、スチレンブタジエンゴム(SBR)などやこれらの誘導体およびその架橋体;尿素樹脂;ポリウレタン;などが例示できる。膨潤性粒子(D)は、上記の構成材料を1種単独で含有していてもよく、2種以上を含有していても構わない。更に、膨潤性粒子(D)は、構成成分として、上記の構成材料の他に、必要に応じて、樹脂に添加される公知の各種添加剤(例えば、酸化防止剤など)を含有していても構わない。 Specific examples of the swellable particles (D) include polystyrene (PS), acrylic resin, styrene-acrylic resin, polyalkylene oxide, fluororesin, styrene butadiene rubber (SBR), and their derivatives and crosslinked products thereof; Examples include urea resin; polyurethane; The swellable particles (D) may contain the above-mentioned constituent materials singly or in combination of two or more. Furthermore, the swellable particles (D) contain, as a constituent component, various known additives (for example, antioxidants) that are added to the resin as necessary in addition to the constituent materials described above. It doesn't matter.
上記の樹脂架橋体では、一旦温度上昇により膨張しても温度を下げることにより再び収縮するというように、温度変化に伴う体積変化に可逆性があり、また、これらの樹脂架橋体は、電解液を含まない所謂乾燥状態においては、熱膨張する温度よりも更に高い温度まで安定である。そのため、上記の樹脂架橋体で構成される膨潤性粒子(D)を用いたセパレータでは、セパレータの乾燥や電池作製時の電極群の乾燥といった加熱プロセスを通しても、膨潤性粒子(D)の熱膨潤性が損なわれることはないため、こうした加熱プロセスでの取り扱いが容易となる。さらに、上記可逆性を有することにより、一旦、温度上昇によりシャットダウン機能が働いた場合であっても、電池内の温度低下により安全性が確保された場合は、再度セパレータとして機能させることも可能である。 In the above-mentioned resin cross-linked body, even if it expands due to a temperature rise once, the volume change accompanying the temperature change is reversible such that it shrinks again by lowering the temperature. In a so-called dry state that does not contain water, it is stable up to a temperature higher than the temperature of thermal expansion. Therefore, in the separator using the swellable particles (D) composed of the above crosslinked resin, the swellable particles (D) are thermally swollen even through a heating process such as drying of the separator or drying of the electrode group during battery production. Therefore, the handling in such a heating process becomes easy. Furthermore, by having the above reversibility, even if the shutdown function is activated once due to the temperature rise, it can be made to function as a separator again when safety is ensured by the temperature drop in the battery. is there.
上記の構成材料の中でも、架橋PS、架橋アクリル樹脂[例えば、架橋ポリメチルメタクリレート(PMMA)]、架橋スチレンーアクリル樹脂、架橋フッ素樹脂[例えば、架橋PVDF]が好ましく、架橋PMMAが特に好ましい。 Among the above constituent materials, crosslinked PS, crosslinked acrylic resin [for example, crosslinked polymethyl methacrylate (PMMA)], crosslinked styrene-acrylic resin, and crosslinked fluororesin [for example, crosslinked PVDF] are preferable, and crosslinked PMMA is particularly preferable.
これら樹脂架橋体の微粒子が温度上昇により膨潤するメカニズムについては、詳細は明らかでないが、例えば架橋PMMAでは、粒子の主体をなすPMMAのガラス転移点(Tg)が100℃付近にあるため、PMMAのTg付近で架橋PMMA粒子が柔軟になって、より多くの電解液を吸収して膨潤するといったメカニズムが考えられる。従って、膨潤性樹脂(D)のガラス転移点は、およそ75〜125℃の範囲にあるものが望ましいと考えられる。 Although the details of the mechanism by which the fine particles of these resin crosslinked bodies swell due to temperature rise are not clear, for example, in crosslinked PMMA, the glass transition point (Tg) of PMMA, which is the main component of the particles, is around 100 ° C. It is conceivable that the cross-linked PMMA particles become flexible near Tg and absorb more electrolyte and swell. Therefore, it is considered desirable that the glass transition point of the swellable resin (D) is in the range of about 75 to 125 ° C.
膨潤性粒子(D)の粒径は、耐熱性粒子(A)と同じ方法で得られる平均粒径で、0.1〜20μmであることが好ましい。 The particle size of the swellable particles (D) is an average particle size obtained by the same method as the heat resistant particles (A), and is preferably 0.1 to 20 μm.
また、巻回体電極群では、熱溶融性粒子(C)と膨潤性粒子(D)と併用することもでき、熱溶融性粒子(C)と膨潤性粒子(D)を複合化した粒子を用いることも可能である。 In the wound electrode group, the heat-meltable particles (C) and the swellable particles (D) can be used in combination, and the particles obtained by combining the heat-meltable particles (C) and the swellable particles (D) are combined. It is also possible to use it.
更に、耐熱性粒子(A)と、熱溶融性粒子(C)の構成樹脂や、膨潤性粒子(D)の構成樹脂とを複合化させた複合粒子(E)を巻回体電極群に用いることもできる。耐熱性粒子(A)と熱溶融性粒子(C)の構成樹脂との複合粒子(E)は、熱溶融性粒子(C)と同様の使用形態によって、熱溶融性粒子(C)を用いた場合と同様の作用を発揮することができる。また、耐熱性粒子(A)と膨潤性粒子(D)の構成樹脂との複合粒子(E)は、膨潤性粒子(D)と同様の使用形態によって、膨潤性粒子(D)を用いた場合と同様の作用を発揮することができる。すなわち、耐熱性粒子(A)と膨潤性粒子(D)の構成樹脂との複合粒子(E)については、巻回体電極群に用いるのみならず、電池の電解液に含有させることによっても、電池にシャットダウン機能を付与することができる。 Furthermore, the composite particles (E) in which the heat-resistant particles (A) and the constituent resins of the heat-meltable particles (C) and the constituent resins of the swellable particles (D) are combined are used for the wound electrode group. You can also As the composite particles (E) of the constituent resin of the heat-resistant particles (A) and the heat-meltable particles (C), the heat-meltable particles (C) were used in the same manner of use as the heat-meltable particles (C). The same effect as the case can be exhibited. Moreover, the composite particle (E) of the constituent resin of the heat-resistant particle (A) and the swellable particle (D) is a case where the swellable particle (D) is used in the same usage form as the swellable particle (D). Can exhibit the same effect. That is, the composite particles (E) of the heat-resistant particles (A) and the constituent resins of the swellable particles (D) are not only used for the wound electrode group, but also by being contained in the battery electrolyte, A shutdown function can be imparted to the battery.
複合粒子(E)の形態としては、特に制限はなく、コアシェル構造、海島構造、部分被覆構造などいずれの構造をとることが可能であるが、耐熱性粒子(A)の形態をできる限り保持した形態とするのが望ましく、特に耐熱性粒子(A)が板状粒子である場合には、板状粒子を用いたことによる特性を保持するために、板状構造を保持していることが望ましい。 The form of the composite particles (E) is not particularly limited, and can take any structure such as a core-shell structure, a sea-island structure, or a partially covered structure, but the form of the heat-resistant particles (A) is maintained as much as possible. In particular, when the heat-resistant particles (A) are plate-like particles, it is desirable to hold the plate-like structure in order to maintain the characteristics due to the use of the plate-like particles. .
複合粒子(E)を用いることにより、セパレータを形成する際の粒子の充填性を向上することができ、シャットダウン機能を付与しつつ、より均一なセパレータを形成することが可能となる。中でも、耐熱性粒子(A)として板状粒子を用いた場合には、板状粒子が配向することによる効果を保持したままシャットダウン機能を付与することが可能となるので、複合粒子(E)を用いる効果が顕著である。板状の耐熱性粒子(A)を用いて構成した複合粒子(E)[板状の複合粒子(E)]のセパレータでの存在状態としては、板状の耐熱性粒子(A)について説明した存在状態と同様であることが好ましく、この場合に、板状の複合粒子(E)を用いることによる効果がより顕著となる。 By using the composite particles (E), it is possible to improve the filling properties of the particles when forming the separator, and it is possible to form a more uniform separator while providing a shutdown function. Among them, when plate-like particles are used as the heat-resistant particles (A), it is possible to provide a shutdown function while maintaining the effect of the plate-like particles being oriented, so the composite particles (E) The effect to use is remarkable. As the presence state of the composite particles (E) [plate-like composite particles (E)] composed of the plate-like heat resistant particles (A) in the separator, the plate-like heat resistant particles (A) have been described. It is preferable to be the same as the existing state. In this case, the effect of using the plate-like composite particles (E) becomes more remarkable.
また、複合粒子(E)における耐熱性粒子(A)の比率は、体積比率で50%以上が好ましく、60%以上がより好ましく、また、90%以下が好ましい。 Further, the ratio of the heat-resistant particles (A) in the composite particles (E) is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, and preferably 90% or less by volume.
複合粒子(E)の作製方法は、従来公知の物理的に耐熱性粒子(A)と樹脂[熱溶融性粒子(C)の構成樹脂または膨潤性粒子(D)の構成樹脂、複合粒子(E)の作製方法の説明において、以下同じ。]を複合化する手法や、化学結合により耐熱性粒子(A)と樹脂を複合化する化学的手法を用いることができる。 The composite particles (E) are prepared by a conventionally known physically heat-resistant particle (A) and resin [a constituent resin of a hot-melt particle (C) or a constituent resin of a swellable particle (D), a composite particle (E The same applies hereinafter in the description of the manufacturing method. ] Or a chemical method in which the heat-resistant particles (A) and the resin are combined by chemical bonding.
物理的手法としては、耐熱性粒子(A)と樹脂の粉体とをメカニカルアロイングにより複合化する方法;耐熱性粒子(A)を分散媒に分散させたスラリーと、樹脂を分散媒に分散させたスラリーや溶媒に溶解させた溶液とを用いたスプレードライにより、耐熱性粒子(A)の表面を樹脂で被覆などする方法;耐熱性粒子(A)を樹脂溶液中に浸漬、分散させ、乾燥させて耐熱性粒子(A)を樹脂でコーティングする方法;などが挙げられる。また、化学的手法としては、耐熱性粒子(A)の表面に樹脂分子をグラフト重合させ、これにより耐熱性粒子(A)の表面を樹脂でコーティングする方法などが挙げられる。 As a physical method, a method in which heat-resistant particles (A) and resin powder are combined by mechanical alloying; a slurry in which heat-resistant particles (A) are dispersed in a dispersion medium; and a resin is dispersed in the dispersion medium. A method of coating the surface of the heat-resistant particles (A) with a resin by spray drying using a slurry and a solution dissolved in a solvent; immersing and dispersing the heat-resistant particles (A) in the resin solution; And a method of coating the heat-resistant particles (A) with a resin after drying. Moreover, as a chemical method, the method of carrying out the graft polymerization of the resin molecule | numerator on the surface of a heat resistant particle (A), and coating the surface of a heat resistant particle (A) with resin by this etc. is mentioned.
上記の各種手法の中でも、メカニカルアロイング法やスプレードライ法が好適である。メカニカルアロイングに用いる装置としては、例えば、遊星ボールミル、メカノフュージョン(ホソカワミクロン社製)、ハイブリタイザー(奈良機械製作所製)などの市販の装置が使用可能である。 Among the various methods described above, the mechanical alloying method and the spray drying method are preferable. Commercially available devices such as a planetary ball mill, mechanofusion (manufactured by Hosokawa Micron), and a hybridizer (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.) can be used as the device used for mechanical alloying.
なお、複合粒子(E)の作製方法のうち、上記の化学的手法によれば、樹脂単体では、電解液などの有機溶剤に溶解するような性質のものでも、複合化の結果、有機溶剤に対して安定になる樹脂であれば、熱膨潤性を有する複合粒子(E)の構成樹脂として用いることが可能である。 Of the preparation methods of the composite particles (E), according to the chemical method described above, even if the resin alone has a property of being dissolved in an organic solvent such as an electrolyte, As long as the resin is stable, it can be used as a constituent resin of the composite particles (E) having heat swellability.
熱膨潤性を有する複合粒子(E)の膨潤度は、上述の膨潤性粒子(D)の膨潤度測定法と同じ方法により、複合化した粒子を用いて測定することが可能である。 The degree of swelling of the composite particles (E) having thermal swellability can be measured using the composite particles by the same method as the method for measuring the degree of swelling of the above-mentioned swellable particles (D).
複合粒子(E)の粒径は、耐熱性粒子(A)と同様の方法で測定される平均粒径で、例えば、0.002μm以上、より好ましくは0.2μm以上であって、15μm以下、より好ましくは3μm以下であることが望ましい。 The particle diameter of the composite particles (E) is an average particle diameter measured by the same method as that for the heat-resistant particles (A), and is, for example, 0.002 μm or more, more preferably 0.2 μm or more, and 15 μm or less. More preferably, it is 3 μm or less.
上記の通り、(1)および(3)の態様の巻回体電極群に係るセパレータは、耐熱性粒子(A)を必須構成成分とし、必要に応じて、他の成分[繊維状物(B)、熱溶融性粒子(C)、膨潤性粒子(D)、複合粒子(E)など]を含有していてもよいが、(1)および(3)の態様の巻回体電極群に係るセパレータは、電極と一体化していない独立膜であるものを用いるため、独立膜として必要な強度を確保するために、繊維状物(B)を補強材として有していることが好ましい。 As above-mentioned, the separator which concerns on the wound body electrode group of the aspect of (1) and (3) makes a heat-resistant particle | grain (A) an essential structural component, and other components [fibrous material (B ), Heat-fusible particles (C), swellable particles (D), composite particles (E), etc.], which are related to the wound electrode group of aspects (1) and (3). Since the separator is an independent film that is not integrated with the electrode, it is preferable to have the fibrous material (B) as a reinforcing material in order to ensure the strength necessary for the independent film.
他方、(2)の態様の巻回体電極群に係るセパレータは、正極および/または負極と一体化していればよく、その構成については特に制限はない。例えば、(1)および(3)の態様に係るセパレータと同様に、耐熱性粒子(A)を含有し、更に必要に応じて、他の成分[繊維状物(B)、熱溶融性粒子(C)、膨潤性粒子(D)、複合粒子(E)など]を含有する構成のセパレータであってもよく、耐熱性粒子(A)を含有せずに、上記の繊維状物(B)、熱溶融性粒子(C)、膨潤性粒子(D)、複合粒子(E)などを含有する構成のセパレータでもよい。より具体的には、例えば、繊維状物(B)で構成される織布、不織布などのシート状物で構成されるセパレータであってもよく、このようなシート状物に、熱溶融性粒子(C)、膨潤性粒子(D)および複合粒子(E)のうちの1種以上の材料を含有させた構成のセパレータでも構わない。 On the other hand, the separator according to the wound electrode group of the aspect (2) is not particularly limited as long as it is integrated with the positive electrode and / or the negative electrode. For example, similarly to the separator according to the embodiments of (1) and (3), it contains the heat-resistant particles (A) and, if necessary, other components [fibrous matter (B), hot-melt particles ( C), swellable particles (D), composite particles (E), etc.] may be included, and the fibrous material (B) described above without containing the heat-resistant particles (A), A separator having a configuration containing the heat-meltable particles (C), the swellable particles (D), the composite particles (E), or the like may be used. More specifically, for example, a separator composed of a sheet-like material such as a woven fabric or a non-woven fabric composed of the fibrous material (B) may be used. (C), the separator of the structure containing one or more types of materials among the swellable particles (D) and the composite particles (E) may be used.
また、(1)の態様の巻回体電極群、(2)の態様の巻回体電極群、(3)の態様の巻回体電極群のいずれにおいても、セパレータの構成成分同士を結着する目的で、セパレータはバインダ(F)を含有していてもよい。バインダ(F)としては、電気化学的に安定且つ電解液に対して安定で、セパレータの各構成成分を良好に接着できるものであればよいが、例えば、EVA(酢酸ビニル由来の構造単位が20〜35モル%のもの)、エチレン−エチルアクリレート共重合体などのエチレン−アクリレート共重合体、各種ゴムおよびその誘導体[スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム、ウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)など]、セルロース誘導体[カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなど]、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリビニルピロリドン(PVP)、ポリウレタン、エポキシ樹脂、PVDF、PVDF−HFP共重合体などが挙げられ、これらを単独で、または2種以上を同時に使用することができる。なお、これらバインダ(F)を使用する場合には、後記するセパレータ形成用の液状組成物の溶媒に溶解するか、または分散させたエマルジョンの形態で用いることができる。 Further, in any of the wound body electrode group of the aspect (1), the wound body electrode group of the aspect (2), and the wound body electrode group of the aspect (3), the constituent components of the separator are bound together. For this purpose, the separator may contain a binder (F). The binder (F) is not particularly limited as long as it is electrochemically stable and stable with respect to the electrolyte solution, and can satisfactorily adhere each component of the separator. For example, EVA (a structural unit derived from vinyl acetate is 20 ˜35 mol%), ethylene-acrylate copolymers such as ethylene-ethyl acrylate copolymer, various rubbers and derivatives thereof [styrene-butadiene rubber (SBR), fluoro rubber, urethane rubber, ethylene-propylene-diene rubber ( EPDM)], cellulose derivatives [carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, etc.], polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl butyral (PVB), polyvinyl pyrrolidone (PVP), polyurethane, epoxy resin, PVDF, PV F-HFP copolymer, and the like, these can be used alone, or two or more thereof. When these binders (F) are used, they can be used in the form of an emulsion dissolved or dispersed in a solvent of a liquid composition for forming a separator described later.
なお、熱溶融性粒子(C)や膨潤性粒子(D)が単独で接着性を有する場合には、これらの粒子がバインダ(F)を兼ねることができる。よって、バインダ(F)の具体例には、熱溶融性粒子(C)や膨潤性粒子(D)の構成樹脂のうち、接着性を有するものも含まれる。 In addition, when a hot-melt particle (C) and a swellable particle (D) have adhesiveness independently, these particle | grains can serve as a binder (F). Therefore, specific examples of the binder (F) include those having adhesiveness among the constituent resins of the hot-melt particles (C) and the swellable particles (D).
独立膜である(1)および(3)の態様の巻回体電極群に係るセパレータの厚みは、3μm以上、より好ましくは5μm以上であって、50μm以下、より好ましくは30μm以下であることが望ましい。セパレータが薄すぎると、短絡を完全に防止することが困難になったり、セパレータの強度が不十分で取り扱いが困難になることがあり、他方、厚すぎると、電池としたときのエネルギー密度が小さくなる傾向にある。 The thickness of the separator according to the wound electrode group of aspects (1) and (3), which are independent films, is 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, and 50 μm or less, more preferably 30 μm or less. desirable. If the separator is too thin, it may be difficult to completely prevent a short circuit, or the separator may be insufficient in strength and difficult to handle. On the other hand, if it is too thick, the energy density of the battery is small. Tend to be.
また、電極と一体化される(2)の態様の巻回体電極群に係るセパレータの場合も、短絡を完全に防止するためには、ある一定以上の厚みが必要であり、例えば、1μm以上、より好ましくは3μm以上の厚みを有していることが望ましい。なお、エネルギー密度を高めるためにはセパレータを厚くしすぎないことが望ましく、例えば、20μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましい。 Also, in the case of the separator according to the wound electrode group of the aspect (2) integrated with the electrode, in order to completely prevent a short circuit, a certain thickness or more is required, for example, 1 μm or more. More preferably, it has a thickness of 3 μm or more. In order to increase the energy density, it is desirable not to make the separator too thick. For example, it is preferably 20 μm or less, and more preferably 10 μm or less.
セパレータの空隙率としては、乾燥した状態で15%以上、より好ましくは20%以上であって、70%以下、より好ましくは60%以下であることが望ましい。セパレータの空隙率が小さすぎると、イオン透過性が小さくなることがあり、また、空隙率が大きすぎると、セパレータの強度が不足することがある。なお、セパレータの空隙率:P(%)は、セパレータの厚み、面積あたりの質量、構成成分の密度から、次式を用いて各成分iについての総和を求めることにより計算できる。
P = Σ aiρi /(m/t)
ここで、上記式中、ai:質量%で表した成分iの比率、ρi:成分iの密度(g/cm3)、m:セパレータの単位面積あたりの質量(g/cm2)、t:セパレータの厚み(cm)、である。
The porosity of the separator is desirably 15% or more, more preferably 20% or more, and 70% or less, more preferably 60% or less in a dry state. If the porosity of the separator is too small, the ion permeability may be reduced, and if the porosity is too large, the strength of the separator may be insufficient. The porosity of the separator: P (%) can be calculated by calculating the sum of each component i from the thickness of the separator, the mass per area, and the density of the constituent components using the following formula.
P = Σ a i ρ i / (m / t)
Here, in the above formula, a i : ratio of component i expressed by mass%, ρ i : density of component i (g / cm 3 ), m: mass per unit area of separator (g / cm 2 ), t: thickness of separator (cm).
また、JIS P 8117に準拠した方法で行われ、0.879g/mm2の圧力下で100mlの空気が膜を透過する秒数で示されるガーレー値で示されるセパレータの透気度は、10〜300secであることが望ましい。透気度が大きすぎると、イオン透過性が小さくなり、他方、小さすぎると、セパレータの強度が小さくなることがある。更に、セパレータの強度としては、直径が1mmのニードルを用いた突き刺し強度で50g以上であることが望ましい。かかる突き刺し強度が小さすぎると、リチウムのデンドライト結晶が発生した場合に、セパレータの突き破れによる短絡が発生する虞がある。 Further, the air permeability of the separator, which is carried out by a method according to JIS P 8117 and indicated by the Gurley value indicated by the number of seconds in which 100 ml of air passes through the membrane under a pressure of 0.879 g / mm 2 , is 10 to 10. It is desirable to be 300 sec. If the air permeability is too high, the ion permeability is reduced, whereas if it is too low, the strength of the separator may be reduced. Further, the strength of the separator is desirably 50 g or more in terms of piercing strength using a needle having a diameter of 1 mm. If the piercing strength is too low, a short circuit may occur due to the breakthrough of the separator when lithium dendrite crystals are generated.
なお、電極とセパレータを一体化させる構成の場合、セパレータの上記ガーレー値や突き刺し強度の測定は、例えば、後記するセパレータ製造用の液状組成物(スラリーなど)をPETフィルムなどの剥離性のよいフィルム上に塗布してセパレータ膜を形成し、フィルムから剥離して測定に供することができる。 In the case where the electrode and the separator are integrated, the Gurley value and piercing strength of the separator can be measured by, for example, separating a liquid composition (slurry or the like) for manufacturing a separator, which will be described later, such as a PET film. It can be applied to form a separator film, peeled off from the film, and used for measurement.
(1)の態様の巻回体電極群、(2)の態様の巻回体電極群、(3)の態様の巻回体電極群のいずれにおいても、耐熱性粒子(A)を含有させたセパレータにおいては、セパレータの構成成分の全体積中における耐熱性粒子(A)の含有率が、20体積%以上、より好ましくは30体積%以上であることが望ましい。耐熱性粒子(A)の体積比率を上記の値とすることによって、耐熱性粒子(A)の機能をより有効に発揮させ、短絡の発生をより良好に防止し得るセパレータとすることができる。なお、セパレータ中の耐熱性粒子(A)の体積比率が大きすぎても、セパレータの短絡防止機能が低下することがあるため、セパレータ中の耐熱性粒子(A)の、体積比率の上限は、例えば80体積%であることが好ましい。 In any of the wound body electrode group of the aspect of (1), the wound body electrode group of the aspect of (2), and the wound body electrode group of the aspect of (3), the heat resistant particles (A) were contained. In the separator, the content of the heat-resistant particles (A) in the total volume of the constituent components of the separator is preferably 20% by volume or more, more preferably 30% by volume or more. By setting the volume ratio of the heat-resistant particles (A) to the above value, it is possible to provide a separator that can more effectively exhibit the function of the heat-resistant particles (A) and can prevent the occurrence of a short circuit. In addition, even if the volume ratio of the heat-resistant particles (A) in the separator is too large, the function of preventing the short circuit of the separator may be lowered, so the upper limit of the volume ratio of the heat-resistant particles (A) in the separator is For example, it is preferably 80% by volume.
また、繊維状物(B)を用いるセパレータにおいては、セパレータの構成成分の全体積における繊維状物(B)の含有率を、30〜80体積%とすることが好ましい。更に、熱溶融性粒子(C)、膨潤性粒子(D)および複合粒子(E)の1種以上を用いるセパレータでは、セパレータの構成成分の全体積におけるこれらの粒子の合計含有率を、10〜50体積%とすることが好ましい。そして、セパレータの構成成分の全体積におけるバインダ(F)の含有率は、1〜10体積%であることが好ましい。 Moreover, in the separator using a fibrous material (B), it is preferable that the content rate of the fibrous material (B) in the whole volume of the structural component of a separator shall be 30-80 volume%. Furthermore, in the separator using one or more of the heat-meltable particles (C), the swellable particles (D), and the composite particles (E), the total content of these particles in the total volume of the constituent components of the separator is 10 to 10. It is preferable to set it as 50 volume%. And it is preferable that the content rate of the binder (F) in the whole volume of the structural component of a separator is 1-10 volume%.
本発明の巻回体電極群に用いるセパレータの製造方法としては、例えば、下記(I)、(II)および(III)の方法が挙げられる。(I)の方法は、イオン透過性のシート状物に、耐熱性粒子(A)を含む液状組成物(スラリーなど)を塗布または含浸させた後、所定の温度で乾燥する製造方法である。この方法により、(1)および(3)の態様の巻回体電極群に用い得るセパレータを製造することができる。 As a manufacturing method of the separator used for the wound body electrode group of this invention, the method of following (I), (II) and (III) is mentioned, for example. The method (I) is a production method in which a liquid composition (slurry or the like) containing the heat-resistant particles (A) is applied to or impregnated into an ion-permeable sheet material and then dried at a predetermined temperature. By this method, the separator which can be used for the wound body electrode group of the aspects of (1) and (3) can be manufactured.
(I)の方法でいう「シート状物」には、繊維状物(B)で構成されたシート状物(織布、不織布など)が該当する。具体的には、上記例示の各材料を構成成分に含む繊維状物の少なくとも1種で構成され、これら繊維状物同士が絡み合った構造を有する不織布などの多孔質シートなどが挙げられる。より具体的には、紙、PP不織布、ポリエステル不織布(PET不織布、PEN不織布、PBT不織布など)、PAN不織布、PVA不織布などの不織布などが例示できる。 The “sheet-like product” in the method (I) corresponds to a sheet-like product (woven fabric, non-woven fabric, etc.) composed of the fibrous product (B). Specifically, a porous sheet such as a non-woven fabric having a structure in which at least one of the above-exemplified materials is included as a constituent component and the fibrous materials are entangled with each other can be used. More specifically, non-woven fabrics such as paper, PP non-woven fabric, polyester non-woven fabric (PET non-woven fabric, PEN non-woven fabric, PBT non-woven fabric, etc.), PAN non-woven fabric, and PVA non-woven fabric can be exemplified.
セパレータに用いる織布や不織布の厚みとしては、20μm以下が好ましく、16μm以下がより好ましい。目付けとしては、15g/m2以下が好ましく、10g/m2以下が更に好ましい。厚みの下限としては5μmが好ましく、目付けの下限としては2g/m2が好ましい。不織布の製法としては、従来公知の方法を用いることができ、具体的には湿式、乾式、メルトブロー、スパンボンド、電荷溶融紡糸といった手法を用いることができる。 The thickness of the woven fabric or nonwoven fabric used for the separator is preferably 20 μm or less, and more preferably 16 μm or less. The basis weight is preferably 15 g / m 2 or less, and more preferably 10 g / m 2 or less. The lower limit of the thickness is preferably 5 μm, and the lower limit of the basis weight is preferably 2 g / m 2 . As a method for producing the nonwoven fabric, conventionally known methods can be used, and specifically, methods such as wet, dry, melt blow, spun bond, and charge melt spinning can be used.
セパレータを形成するための上記液状組成物は、耐熱性粒子(A)や、必要に応じて、熱溶融性粒子(C)、膨潤性粒子(D)、複合粒子(E)、バインダ(F)などを含有し、これらを溶媒(分散媒を含む、以下同じ)に分散あるいは溶解させたものである。液状組成物に用いられる溶媒は、耐熱性粒子(A)、熱溶融性粒子(C)、膨潤性粒子(D)、複合粒子(E)などを均一に分散でき、また、バインダ(F)を均一に溶解または分散できるものであればよいが、例えば、トルエンなどの芳香族炭化水素;テトラヒドロフランなどのフラン類;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類;などの有機溶媒が好適である。なお、これらの溶媒に、界面張力を制御する目的で、アルコール(エチレングリコール、プロピレングリコールなど)、または、モノメチルアセテートなどの各種プロピレンオキサイド系グリコールエーテルなどを適宜添加しても良い。また、バインダ(F)が水溶性である場合、エマルジョンとして使用する場合などでは、水を溶媒としてもよく、この際にもアルコール類(メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど)を適宜加えて界面張力を制御することもできる。 The liquid composition for forming the separator is composed of heat-resistant particles (A) and, if necessary, heat-meltable particles (C), swellable particles (D), composite particles (E), and binders (F). And these are dispersed or dissolved in a solvent (including a dispersion medium, the same applies hereinafter). The solvent used in the liquid composition can uniformly disperse the heat-resistant particles (A), the hot-melt particles (C), the swellable particles (D), the composite particles (E), etc. Organic solvents such as aromatic hydrocarbons such as toluene; furans such as tetrahydrofuran; ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; are suitable as long as they can be dissolved or dispersed uniformly. In addition, for the purpose of controlling the interfacial tension, alcohols (ethylene glycol, propylene glycol, etc.) or various propylene oxide glycol ethers such as monomethyl acetate may be appropriately added to these solvents. In addition, when the binder (F) is water-soluble or used as an emulsion, water may be used as a solvent. In this case, alcohols (methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, etc.) are appropriately used. In addition, the interfacial tension can be controlled.
上記液状組成物では、耐熱性粒子(A)、熱溶融性粒子(C)、膨潤性粒子(D)、複合粒子(E)、バインダ(F)を含む固形分含量を、例えば10〜40質量%とすることが好ましい。 In the liquid composition, the solid content including the heat-resistant particles (A), the heat-meltable particles (C), the swellable particles (D), the composite particles (E), and the binder (F) is, for example, 10 to 40 mass. % Is preferable.
繊維状物(B)で構成されたシート状物が、紙、PP不織布、ポリエステル不織布などの不織布のように、繊維状物で構成されるものであって、特にその空隙の開口径が比較的大きい場合(例えば、空隙の開口径が5μm以上の場合)には、これが電池の短絡の要因となりやすい。よって、この場合には、耐熱性粒子(A)の一部または全部がシート状物の空隙内に存在する構造とすることが好ましく、これにより短絡の発生をより高度に抑制できる。また、熱溶融性粒子(C)や膨潤性粒子(D)、複合粒子(E)を用いる場合にも、これらの粒子の一部または全部がシート状物の空隙内に存在する構造とすることが好ましく、これにより、各粒子の機能をより有効に発揮させることができる。 The sheet-like material composed of the fibrous material (B) is composed of a fibrous material, such as a nonwoven fabric such as paper, PP nonwoven fabric, and polyester nonwoven fabric. When it is large (for example, when the opening diameter of the gap is 5 μm or more), this tends to cause a short circuit of the battery. Therefore, in this case, it is preferable to have a structure in which part or all of the heat-resistant particles (A) are present in the voids of the sheet-like material, whereby the occurrence of a short circuit can be further suppressed. In addition, when using the heat-meltable particles (C), the swellable particles (D), or the composite particles (E), a structure in which some or all of these particles are present in the voids of the sheet-like material. It is preferable, and thereby, the function of each particle can be exhibited more effectively.
シート状物の空隙内に耐熱性粒子(A)などを存在させるには、例えば、上記した液状組成物をシートに含浸させた後、一定のギャップを通し、余分の液状組成物を除去した後、乾燥するなどの工程を用いればよい。なお、セパレータ中に板状粒子[耐熱性粒子(A)や複合粒子(E)など]を含有させる場合に、配向性を高めてその機能を有効に作用させるためには、上記液状組成物を含浸させた基体において、該液状組成物にシェアや磁場をかけるといった方法を用いればよい。例えば、上記のように、液状組成物をシート状物に含浸させた後、一定のギャップを通すことで、液状組成物にシェアをかけることができる。 In order to allow the heat-resistant particles (A) and the like to be present in the voids of the sheet-like material, for example, after impregnating the above-mentioned liquid composition into the sheet, the excess liquid composition is removed through a certain gap. A process such as drying may be used. In addition, in the case where plate-like particles [heat-resistant particles (A), composite particles (E), etc.] are contained in the separator, the liquid composition is used in order to enhance the orientation and to effectively function the function. In the impregnated substrate, a method of applying a shear or a magnetic field to the liquid composition may be used. For example, as described above, the liquid composition can be sheared by impregnating the liquid composition into a sheet and then passing through a certain gap.
セパレータの(II)の製造方法は、(I)の方法で記載したセパレータ製造用の液状組成物に、更に繊維状物(B)を含有させ、これをフィルムや金属箔などの基材上に塗布し、所定の温度で乾燥した後に、該基材から剥離する方法である。すなわち、繊維状物(B)のシート化と耐熱性粒子(A)などを含有させる操作を同時に行う方法である。この方法によっても、(I)の方法と同様に、(1)および(3)の態様の巻回体電極群に用い得るセパレータを製造することができる。 The separator (II) is produced by adding the fibrous material (B) to the separator-producing liquid composition described in the method (I), and applying this to a substrate such as a film or metal foil. It is a method of peeling from the substrate after coating and drying at a predetermined temperature. That is, this is a method of simultaneously performing sheeting of the fibrous material (B) and adding heat-resistant particles (A) and the like. Also by this method, the separator which can be used for the wound body electrode group of the aspect of (1) and (3) can be manufactured similarly to the method of (I).
(II)の方法で使用する液状組成物は、繊維状物(B)を含有させることが必須である点を除き、(I)の方法で用いる液状組成物と同じである。また、(II)の方法で得られるセパレータにおいても、繊維状物(B)で形成されるシート状物の空隙内に、耐熱性粒子(A)や、その他の粒子[熱溶融性粒子(C)、膨潤性粒子(D)、複合粒子(E)など]の一部または全部が存在する構造とすることが望ましい。 The liquid composition used in the method (II) is the same as the liquid composition used in the method (I) except that it is essential to contain the fibrous material (B). In the separator obtained by the method (II), the heat-resistant particles (A) and other particles [heat-meltable particles (C ), Swellable particles (D), composite particles (E), and the like].
セパレータの(III)の製造方法は、例えば、(I)の方法で記載したセパレータ製造用の液状組成物や、(II)の方法で記載したセパレータ製造用の液状組成物を、電極(正極および/または負極)上に塗布し、乾燥して電極と一体化させつつセパレータを形成する方法である。この方法により、(2)の態様の巻回体電極群に用い得るセパレータを製造することができる。 The method for producing (III) of the separator includes, for example, a liquid composition for producing a separator described in the method (I) and a liquid composition for producing a separator described in the method (II), using an electrode (positive electrode and (Or negative electrode), and a separator is formed while drying and integrating with an electrode. By this method, a separator that can be used for the wound electrode group according to the embodiment (2) can be produced.
電極上への液状組成物の塗布は、例えば、ブレードコーター、ロールコーター、ダイコーター、スプレーコーターなどの従来公知の塗布装置を用いた塗布方法によって行うことができる。 Application | coating of the liquid composition on an electrode can be performed with the application | coating method using conventionally well-known coating apparatuses, such as a blade coater, a roll coater, a die coater, a spray coater, for example.
なお、本発明の巻回体電極群に用いるセパレータは、上記の構造に限定されるものではない。例えば、耐熱性粒子(A)を含有する構成のセパレータでは、耐熱性粒子(A)が個々に独立して存在していなくてもよく、互いに、または、繊維状物(B)に、一部が融着されていても構わない。 In addition, the separator used for the wound body electrode group of this invention is not limited to said structure. For example, in a separator having a structure containing the heat-resistant particles (A), the heat-resistant particles (A) may not be present independently, and some of the heat-resistant particles (A) or the fibrous material (B) are partially present. May be fused.
上記(I)、(II)または(III)の方法によって作製されたセパレータは、乾燥後に熱処理を施し、内部に含有されている水分や、溶媒(分散媒)といった揮発成分を除去することが望ましい。これらの揮発成分を除去することで、二次電池において、充放電を繰り返した際の電池特性の劣化を抑制できるため、長期信頼性に優れた二次電池を提供できるようになる。水分や溶媒の残留量としては、セパレータに対して100ppm以下であることが望ましい。 The separator produced by the above method (I), (II) or (III) is preferably subjected to a heat treatment after drying to remove volatile components such as moisture and solvent (dispersion medium) contained therein. . By removing these volatile components, the secondary battery can be prevented from being deteriorated in battery characteristics when charging and discharging are repeated, so that a secondary battery having excellent long-term reliability can be provided. The residual amount of moisture and solvent is desirably 100 ppm or less with respect to the separator.
上記熱処理の温度は、セパレータ中に熱溶融性粒子(C)を含有する場合には、セパレータのシャットダウン温度未満の温度とする。シャットダウン温度以上の温度で熱処理を施すと、セパレータの空孔が閉塞してしまうため、このようなセパレータを備えた巻回体電極群を使用した二次電池は、その特性が劣るものとなる。セパレータ中に熱溶融性粒子(C)を含まず、例えばシャットダウン機能の確保を膨潤性粒子(D)で行った場合は、前述したように、乾燥状態で熱処理を行ってもシャットダウン特性に影響を与えないので、樹脂の熱分解温度以下の温度であれば熱処理温度に特に制限は無い。 The temperature of the heat treatment is set to a temperature lower than the shutdown temperature of the separator when the heat-meltable particles (C) are contained in the separator. When heat treatment is performed at a temperature equal to or higher than the shutdown temperature, the pores of the separator are clogged. Therefore, the secondary battery using the wound electrode group provided with such a separator has inferior characteristics. If the separator does not contain heat-meltable particles (C), for example, if the shutdown function is ensured with the swellable particles (D), the shutdown characteristics are affected even if heat treatment is performed in a dry state, as described above. Therefore, the heat treatment temperature is not particularly limited as long as it is not higher than the thermal decomposition temperature of the resin.
具体的な熱処理温度としては、例えば、70〜140℃、また、熱処理の時間としては、例えば、1時間以上、より好ましくは3時間以上であって、72時間以下、より好ましくは24時間以下とすることが望ましい。このような熱処理は、例えば、温風循環型の恒温槽中で行うことができる。また、必要に応じて真空乾燥機を用いて減圧乾燥を行っても良い。 The specific heat treatment temperature is, for example, 70 to 140 ° C., and the heat treatment time is, for example, 1 hour or more, more preferably 3 hours or more, and 72 hours or less, more preferably 24 hours or less. It is desirable to do. Such heat treatment can be performed, for example, in a warm air circulation type thermostatic bath. Moreover, you may dry under reduced pressure using a vacuum dryer as needed.
(1)の態様、(2)の態様、(3)の態様のいずれにおいても、本発明の巻回体電極群における正極、および負極については、上記(i)、(ii)または(iii)などの方法により、特定箇所について充放電反応に関与しない構成とする以外は、特に制限はなく、従来公知の二次電池(リチウム二次電池)に採用されている正極および負極を用いることができる。 In any of the aspects (1), (2), and (3), the positive electrode and the negative electrode in the wound electrode group of the present invention are the above (i), (ii) or (iii) There is no particular limitation except that the specific portion is not involved in the charge / discharge reaction by a method such as the above, and the positive electrode and the negative electrode employed in a conventionally known secondary battery (lithium secondary battery) can be used. .
正極としては、例えば、活物質として、Li1+xMO2で(−0.1<x<0.1、M:Co、Ni、Mnなど)で表されるリチウム含有遷移金属酸化物;LiMn2O4などのリチウムマンガン酸化物;LiMn2O4のMnの一部を他元素で置換したLiMnxM(1−x)O2;オリビン型LiMPO4(M:Co、Ni、Mn、Fe);LiMn0.5Ni0.5O2;Li(1+a)MnxNiyCo(1−x−y)O2(−0.1<a<0.1、0<x<0.5、0<y<0.5);などを適用することが可能であり、これらの正極活物質に公知の導電助剤(カーボンブラックなどの炭素材料など)やPVDFなどの結着剤などを適宜添加した正極合剤を、芯材となる集電体の両面に、成形体(正極活物質層)に仕上げたものなどを用いることができる。 As the positive electrode, for example, as an active material, Li 1 + x MO 2 (−0.1 <x <0.1, M: Co, Ni, Mn, etc.), a lithium-containing transition metal oxide; LiMn 2 O Lithium manganese oxide such as 4 ; LiMn x M (1-x) O 2 in which part of Mn of LiMn 2 O 4 is substituted with another element; olivine type LiMPO 4 (M: Co, Ni, Mn, Fe); LiMn 0.5 Ni 0.5 O 2; Li (1 + a) Mn x Ni y Co (1-x-y) O 2 (-0.1 <a <0.1,0 <x <0.5,0 <Y <0.5); can be applied, and a known conductive additive (carbon material such as carbon black) or a binder such as PVDF is appropriately added to these positive electrode active materials. The positive electrode material mixture is formed on both sides of the current collector as the core material (positive electrode active material). The material finished in the quality layer) can be used.
正極の集電体としては、アルミニウムなどの金属の箔、パンチングメタル、網、エキスパンドメタルなどを用い得るが、通常、厚みが10〜30μmのアルミニウム箔が好適に用いられる。 As the current collector of the positive electrode, a metal foil such as aluminum, a punching metal, a net, an expanded metal, or the like can be used. Usually, an aluminum foil having a thickness of 10 to 30 μm is preferably used.
正極側のリード部は、通常、正極作製時に、集電体の一部に正極活物質層を形成せずに集電体の露出部を残し、そこをリード部とすることによって設けられる。ただし、リード部は必ずしも当初から集電体と一体化されたものであることは要求されず、集電体にアルミニウム製の箔などを後から接続することによって設けてもよい。 The lead portion on the positive electrode side is usually provided by leaving the exposed portion of the current collector without forming the positive electrode active material layer on a part of the current collector and forming the lead portion at the time of producing the positive electrode. However, the lead portion is not necessarily integrated with the current collector from the beginning, and may be provided by connecting an aluminum foil or the like to the current collector later.
負極としては、例えば、活物質として、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、炭素繊維などの、リチウムを吸蔵、放出可能な炭素系材料の1種または2種以上の混合物が用いられる。また、Si,Sn、Ge,Bi,Sb、Inなどの元素およびその合金、リチウム含有窒化物、または酸化物などのリチウム金属に近い低電圧で充放電できる化合物、もしくはリチウム金属やリチウム/アルミニウム合金も負極活物質として用いることができる。これらの負極活物質に導電助剤(カーボンブラックなどの炭素材料など)やPVDFなどの結着剤などを適宜添加した負極合剤を、芯材となる集電体の両面に成形体(負極活物質含有層)に仕上げたものが用いられる他、上記の各種合金やリチウム金属の箔(これらが負極活物質含有層となる)を集電体の両面に形成したものを用いてもよい。 As the negative electrode, for example, as active material, graphite, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, organic polymer compound fired bodies, mesocarbon microbeads (MCMB), carbon fibers, etc., occlude lithium, One or a mixture of two or more releasable carbon-based materials is used. In addition, elements such as Si, Sn, Ge, Bi, Sb, In and their alloys, lithium-containing nitrides, oxides and other compounds that can be charged and discharged at a low voltage close to lithium metal, or lithium metals and lithium / aluminum alloys Can also be used as a negative electrode active material. A negative electrode mixture obtained by appropriately adding a conductive additive (carbon material such as carbon black) or a binder such as PVDF to these negative electrode active materials is formed on both surfaces of the current collector as a core material (negative electrode active material). In addition to the finished material-containing layer, a material obtained by forming the above-described various alloys or lithium metal foils (which become the negative electrode active material-containing layer) on both surfaces of the current collector may be used.
負極の集電体としては、銅製やニッケル製の箔、パンチングメタル、網、エキスパンドメタルなどを用い得るが、通常、銅箔が用いられる。この負極集電体は、高エネルギー密度の電池を得るために負極全体の厚みを薄くする場合、厚みの上限は30μmであることが好ましく、また、下限は5μmであることが望ましい。 As the current collector for the negative electrode, a foil made of copper or nickel, a punching metal, a net, an expanded metal, or the like can be used, but a copper foil is usually used. In the negative electrode current collector, when the thickness of the entire negative electrode is reduced in order to obtain a battery having a high energy density, the upper limit of the thickness is preferably 30 μm, and the lower limit is preferably 5 μm.
負極側のリード部も、正極側のリード部と同様に、通常、負極作製時に、集電体の一部に負極活物質含有層を形成せずに集電体の露出部を残し、そこをリード部とすることによって設けられる。ただし、この負極側のリード部は必ずしも当初から集電体と一体化されたものであることは要求されず、集電体に銅製の箔などを後から接続することによって設けてもよい。 The lead part on the negative electrode side, like the lead part on the positive electrode side, usually leaves an exposed part of the current collector without forming a negative electrode active material-containing layer on a part of the current collector during the preparation of the negative electrode. The lead portion is provided. However, the lead portion on the negative electrode side is not necessarily integrated with the current collector from the beginning, and may be provided by connecting a copper foil or the like to the current collector later.
(1)の態様、(2)の態様、(3)の態様のいずれにおいても、常法に従い、セパレータを介して正極と負極とを積層して積層体とし、これを渦巻状に巻回した後、扁平状に押しつぶして、図2などに示す構造の巻回体電極群とする。なお、本発明の巻回体電極群では、その最内周部での湾曲径を0.1〜0.5mmと高い湾曲率としても、湾曲部における最も内周側の対向部で生じ得る短絡を防止でき、信頼性に優れた二次電池を構成することができる。 In any of the aspects (1), (2), and (3), a positive electrode and a negative electrode are laminated through a separator in accordance with a conventional method to form a laminate, which is then wound in a spiral shape. Then, it is crushed flat to form a wound body electrode group having a structure shown in FIG. In the wound electrode group of the present invention, even if the bending diameter at the innermost peripheral portion is as high as 0.1 to 0.5 mm, a short circuit that can occur at the innermost facing portion of the bending portion. Thus, a secondary battery having excellent reliability can be configured.
本発明の電池は、角形のスチール缶やアルミニウム缶などの外装缶内に、電解液などと共に本発明の巻回体電極群が封入された構造の角形二次電池(角形リチウム二次電池)、または金属を蒸着したラミネートシートを袋状にして構成した外装材内に、電解液などと共に本発明の巻回体電極群が封入された構造のラミネート形二次電池(ラミネート形リチウム二次電池)である。 The battery of the present invention is a prismatic secondary battery (rectangular lithium secondary battery) having a structure in which the wound electrode group of the present invention is enclosed in an outer can such as a square steel can or an aluminum can together with an electrolytic solution, Alternatively, a laminate type secondary battery (laminated lithium secondary battery) having a structure in which the wound electrode group of the present invention is encapsulated in an exterior material configured by laminating a metal-deposited laminate sheet in the form of a bag. It is.
なお、角形二次電池の場合の外装缶としては、幅と厚みの比が、厚み1に対して、幅5〜10程度であり、本発明の巻回体電極群であれば、このように厚みに対する幅の比の大きな薄形の角形電池に適用しても、最内周の湾曲部におけるリチウムデンドライトに起因する短絡の発生を防止でき、信頼性に優れた電池を構成することができる。
In addition, as an outer can in the case of a square secondary battery, the ratio of width to thickness is about 5 to 10 with respect to the
非水電解液としては、上述したように、リチウム塩を有機溶媒に溶解した溶液が用いられる。リチウム塩としては、溶媒中で解離してLi+イオンを形成し、電池として使用される電圧範囲で分解などの副反応を起こさないものであれば特に制限は無い。例えば、LiClO4、LiPF6 、LiBF4、LiAsF6 、LiSbF6 などの無機リチウム塩;LiCF3SO3 、LiCF3CO2、Li2C2F4(SO3)2、LiN(CF3SO2)2、LiC(CF3SO2)3、LiCnF2n+1SO3(n≧2)、LiN(RfOSO2)2〔ここでRfはフルオロアルキル基〕などの有機リチウム塩;などを用いることができる。 As described above, a solution obtained by dissolving a lithium salt in an organic solvent is used as the nonaqueous electrolytic solution. The lithium salt is not particularly limited as long as it dissociates in a solvent to form Li + ions and does not cause a side reaction such as decomposition in a voltage range used as a battery. For example, inorganic lithium salts such as LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiSbF 6 ; LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , Li 2 C 2 F 4 (SO 3 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC n F 2n + 1 SO 3 (n ≧ 2), LiN (RfOSO 2 ) 2 [where Rf is a fluoroalkyl group]; it can.
電解液に用いる有機溶媒としては、上記のリチウム塩を溶解し、電池として使用される電圧範囲で分解などの副反応を起こさないものであれば特に限定されない。例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネートなどの環状カーボネート;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネートなどの鎖状カーボネート;プロピオン酸メチルなどの鎖状エステル;γ−ブチロラクトンといった環状エステル;ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、1,3−ジオキソラン、ジグライム、トリグライム、テトラグライムなどの鎖状エーテル;ジオキサン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランなどの環状エーテル;アセトニトリル、プロピオニトリル、メトキシプロピオニトリルといったニトリル類;エチレングリコールサルファイトなどの亜硫酸エステル類;などが挙げられ、これらを1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用しても構わない。なお、より良好な特性の電池とするためには、エチレンカーボネートと鎖状カーボネートの混合溶媒など、高い導電率を得ることができる組み合わせで用いることが望ましい。また、これらの電解液に安全性や充放電サイクル性、高温貯蔵性といった特性を向上させる目的で、ビニレンカーボネート類、1,3−プロパンサルトン、ジフェニルジスルフィド、シクロヘキサン、ビフェニル、フルオロベンゼン、t−ブチルベンゼンなどの添加剤を適宜加えることもできる。 The organic solvent used in the electrolytic solution is not particularly limited as long as it dissolves the above lithium salt and does not cause side reactions such as decomposition in the voltage range used as a battery. For example, cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and vinylene carbonate; chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate and methyl ethyl carbonate; chain esters such as methyl propionate; cyclic esters such as γ-butyrolactone; Chain ethers such as ethane, diethyl ether, 1,3-dioxolane, diglyme, triglyme and tetraglyme; cyclic ethers such as dioxane, tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran; nitriles such as acetonitrile, propionitrile and methoxypropionitrile; Sulfites such as ethylene glycol sulfite; and the like, and these may be used alone. , It may be used in combination of two or more thereof. In order to obtain a battery with better characteristics, it is desirable to use a combination that can obtain high conductivity, such as a mixed solvent of ethylene carbonate and chain carbonate. In addition, for the purpose of improving the safety, charge / discharge cycleability, and high-temperature storage properties of these electrolytes, vinylene carbonates, 1,3-propane sultone, diphenyl disulfide, cyclohexane, biphenyl, fluorobenzene, t- Additives such as butylbenzene can also be added as appropriate.
このリチウム塩の電解液中の濃度としては、0.5〜1.5mol/lとすることが好ましく、0.9〜1.25mol/lとすることがより好ましい。 The concentration of the lithium salt in the electrolytic solution is preferably 0.5 to 1.5 mol / l, and more preferably 0.9 to 1.25 mol / l.
また、上記の有機溶媒の代わりに、エチル−メチルイミダゾリウムトリフルオロメチルスルホニウムイミド、へプチル−トリメチルアンモニウムトリフルオロメチルスルホニウムイミド、ピリジニウムトリフルオロメチルスルホニウムイミド、グアジニウムトリフルオロメチルスルホニウムイミドといった常温溶融塩を用いることもできる。 In addition, instead of the above organic solvent, melting at room temperature such as ethyl-methylimidazolium trifluoromethylsulfonium imide, heptyl-trimethylammonium trifluoromethylsulfonium imide, pyridinium trifluoromethylsulfonium imide, guanidinium trifluoromethylsulfonium imide A salt can also be used.
更に、上記の非水電解液を含有してゲル化するような高分子材料を添加して、非水電解液をゲル状にして電池に用いてもよい。非水電解液をゲル状とするための高分子材料としては、PVDF、PVDF−HFP、PAN、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、エチレンオキシド−プロピレンオキシド共重合体、主鎖または側鎖にエチレンオキシド鎖を有する架橋ポリマー、架橋したポリ(メタ)アクリル酸エステルなど、公知のゲル状電解質形成可能なホストポリマーが挙げられる。 Furthermore, a polymer material that contains the above non-aqueous electrolyte and gels may be added, and the non-aqueous electrolyte may be gelled and used for a battery. Polymer materials for making the non-aqueous electrolyte into a gel include PVDF, PVDF-HFP, PAN, polyethylene oxide, polypropylene oxide, ethylene oxide-propylene oxide copolymer, crosslink having ethylene oxide chain in the main chain or side chain Known host polymers capable of forming a gel electrolyte, such as polymers and cross-linked poly (meth) acrylates, can be mentioned.
本発明の角形二次電池およびラミネート形二次電池は、従来公知のリチウム二次電池が用いられている各種用途と同じ用途に適用することができる。 The prismatic secondary battery and the laminated secondary battery of the present invention can be applied to the same applications as those in which conventionally known lithium secondary batteries are used.
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施をすることは、全て本発明の技術的範囲に包含される。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. However, the following examples are not intended to limit the present invention, and all modifications made without departing from the spirit of the preceding and following descriptions are included in the technical scope of the present invention.
製造例1
<負極の作製>
負極活物質である黒鉛:95質量部とCMCを溶解した水溶液とを混合したスラリーに、SBRを主成分とするラテックスを分散させ、CMCとSBRの固形分がそれぞれ5質量部となるように調整して負極合剤含有ペーストを調製した。この負極合剤含有ペーストを、銅箔からなる厚さ10μmの集電体の両面に、活物質塗布長が表面320mm、裏面260mmになるように間欠塗布し、乾燥した後、カレンダー処理を行って全厚が142μmになるように負極活物質含有層の厚みを調整し、幅45mmになるように切断して、長さ330mm、幅45mmの負極を作製した。さらにこの負極の銅箔の露出部にタブを溶接してリード部を形成した。
Production Example 1
<Production of negative electrode>
Graphite as negative electrode active material: Latex mainly composed of SBR is dispersed in a slurry in which 95 parts by mass and an aqueous solution in which CMC is dissolved, and adjusted so that the solid content of CMC and SBR is 5 parts by mass, respectively. Thus, a negative electrode mixture-containing paste was prepared. This negative electrode mixture-containing paste was intermittently applied to both sides of a 10 μm thick current collector made of copper foil so that the active material application length was 320 mm on the front surface and 260 mm on the back surface, dried, and then subjected to calendar treatment. The thickness of the negative electrode active material-containing layer was adjusted so that the total thickness was 142 μm, and the negative electrode was cut to have a width of 45 mm to produce a negative electrode having a length of 330 mm and a width of 45 mm. Further, a tab was welded to the exposed portion of the copper foil of the negative electrode to form a lead portion.
製造例2
<正極の作製>
正極活物質であるLiCoO2:85質量部、導電助剤であるアセチレンブラック:10質量部、およびバインダであるPVDF:5質量部を、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)を溶剤として均一になるように混合して、正極合剤含有ペーストを調製した。このペーストを、集電体となる厚さ15μmのアルミニウム箔の両面に、活物質塗布長が表面319〜320mm、裏面258〜260mmになるように間欠塗布し、乾燥した後、カレンダー処理を行って、全厚が150μmになるように正極合剤層の厚みを調整し、幅43mmになるように切断して、長さ330mm、幅43mmの正極を作製した。さらにこの正極のアルミニウム箔の露出部にタブを溶接してリード部を形成した。
Production Example 2
<Preparation of positive electrode>
85 parts by mass of LiCoO 2 as a positive electrode active material, 10 parts by mass of acetylene black as a conductive additive, and 5 parts by mass of PVDF as a binder are uniformly mixed with N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent. It mixed so that positive electrode mixture containing paste might be prepared. This paste was intermittently applied on both sides of a 15 μm thick aluminum foil serving as a current collector so that the active material application length was 319 to 320 mm on the front surface and 258 to 260 mm on the back surface, dried, and then subjected to calendar treatment. The thickness of the positive electrode mixture layer was adjusted so that the total thickness was 150 μm, and the positive electrode mixture layer was cut to a width of 43 mm to produce a positive electrode having a length of 330 mm and a width of 43 mm. Further, a tab was welded to the exposed portion of the aluminum foil of the positive electrode to form a lead portion.
製造例3
<セパレータの作製>
耐熱性粒子(A)であるアルミナ(Al2O3)微粒子(平均粒径1.5μm):1000g、水:800g、イソプロピルアルコール(IPA):200g、およびバインダ(F)であるPVB[積水化学社製「エスレックKX−5(商品名)]:375gを容器に入れ、スリーワンモーターで1時間攪拌して分散させ、均一なスラリーとした。このスラリー中に、厚みが15μmのPP製メルトブロー不織布を通し、引き上げ塗布によりスラリーを塗布した後、乾燥して、厚みが20μmのセパレータを得た。
Production Example 3
<Preparation of separator>
Alumina (Al 2 O 3 ) fine particles (average particle size 1.5 μm) as heat-resistant particles (A): 1000 g, water: 800 g, isopropyl alcohol (IPA): 200 g, and PVB [Sekisui Chemical Co., Ltd.] as binder (F) “S Lek KX-5 (trade name)” manufactured by the company: 375 g was put in a container and dispersed by stirring for 1 hour with a three-one motor to form a uniform slurry. In this slurry, a PP meltblown nonwoven fabric with a thickness of 15 μm was placed. The slurry was applied by pulling up and then dried to obtain a separator having a thickness of 20 μm.
製造例4
<セパレータの作製>
耐熱性粒子(A)である板状ベーマイト(平均粒径1μm、アスペクト比10):1000g、水:800g、イソプロピルアルコール(IPA)200g、およびバインダ(F)であるPVB[積水化学社製「エスレックKX−5(商品名)」]:375gを容器に入れ、スリーワンモーターで1時間攪拌して分散させ、均一なスラリーとした。このスラリー中に、更に熱溶融性粒子(C)としてPEを含むエマルジョン(平均粒径1μm、融点125℃)を800g加えた後、このスラリーに厚みが15μmのPP製メルトブロー不織布を通し、引き上げ塗布によりスラリーを塗布した後、所定の間隔を有するギャップの間を通し、その後乾燥して、厚みが20μmのセパレータを得た。
Production Example 4
<Preparation of separator>
Plate boehmite (
製造例5
<セパレータの作製>
バインダ(F)であるSBRラテックス[JSR社製「TRD−2001(商品名)」]:100gおよびCMC(ダイセル化学社製「2200」):30g、並びに水:4000gを容器に入れ、均一に溶解するまで室温にて攪拌した。さらに膨潤性粒子(D)として、架橋PMMAの水分散体(平均粒径0.3μm、BR=0.5、B=4):2500gを加え、ディスパーで、2800rpmの条件で1時間攪拌して分散させた。これに、耐熱性粒子(A)として板状ベーマイト(平均粒径1μm、アスペクト比10):3000gを加え、ディスパーで、2800rpmの条件で3時間攪拌して、均一なスラリーとした。このスラリーを、アプリケータを用いて、ギャップを50μmにして厚みが23μmのPP製湿式不織布上に摺り切り塗布し、乾燥して、厚みが30μmのセパレータを得た。
Production Example 5
<Preparation of separator>
SBR latex [JSR “TRD-2001 (trade name)”]: 100 g and CMC (Daicel Chemical “2200”): 30 g and water: 4000 g are uniformly dissolved in a container (F). Stir until room temperature. Further, as a swellable particle (D), an aqueous dispersion of crosslinked PMMA (average particle size 0.3 μm, B R = 0.5, B = 4): 2500 g was added, and the mixture was stirred with a disper at 2800 rpm for 1 hour. And dispersed. To this, 3000 g of plate boehmite (
製造例6
<負極と一体化したセパレータの作製>
バインダ(F)であるEVA(酢酸ビニル由来の構造単位が15モル%):100gおよびトルエン6000gを容器に入れ、均一に溶解するまで室温にて攪拌した。さらに熱溶融性粒子(C)として、PE粉末(平均粒径5μm、融点105℃):3000gを4回に分けて加え、ディスパーで、2800rpmの条件で1時間分散させた。その後、耐熱性粒子(A)であるアルミナ(Al2O3)微粒子(平均粒径0.4μm)300gを加え、ディスパーで、2800rpmの条件で3時間攪拌して均一なスラリーを調製した。このスラリーを製造例1で作製した負極上にダイコーターを用いて塗布した後、トルエンを除去し、厚みが15μmのセパレータが一体的に形成された負極を得た。
Production Example 6
<Preparation of separator integrated with negative electrode>
EVA as a binder (F) (structural unit derived from vinyl acetate is 15 mol%): 100 g and 6000 g of toluene were placed in a container and stirred at room temperature until evenly dissolved. Further, 3000 g of PE powder (
製造例7
<集電体と正極活物質含有層との間の一部に絶縁層を有する正極の作製>
巻回体電極群とした場合に、湾曲部における最も内周の対向部(内周端側の対向部)の内側に位置することが予定される箇所において、集電体上に予め幅5mmの絶縁層を形成した以外は、製造例2と同様にして正極を作製した。集電体上における絶縁層は、製造例3でセパレータ製造用に調製したスラリーを、アプリケータを用いて集電体の上記箇所に塗布し、乾燥することで、幅5mm、厚み5μmのサイズで形成させた。
Production Example 7
<Preparation of Positive Electrode Having Insulating Layer in Part Between Current Collector and Positive Electrode Active Material Containing Layer>
In the case where the wound body electrode group is used, a portion having a width of 5 mm is preliminarily placed on the current collector at a position where it is planned to be located inside the innermost facing portion (the facing portion on the inner peripheral end side) of the curved portion. A positive electrode was produced in the same manner as in Production Example 2, except that an insulating layer was formed. The insulating layer on the current collector is coated with the slurry prepared for manufacturing the separator in Production Example 3 on the current collector using the applicator and dried to obtain a size of 5 mm in width and 5 μm in thickness. Formed.
実施例1
製造例1で作製した負極と、製造例2で作製した正極とを、製造例4で作製したセパレータを介して積層し、渦巻状に巻回した後、扁平状に押しつぶし、扁平状の巻回体電極群を作製した。その際、正極の湾曲部における最も内周側の対向部のうち、曲率が大きい方の対向部(内周端側の対向部)の内側に、幅5mmのポリイミド製テープを絶縁層として貼り付け、図2および図3に示すように、最も内周側の対向部のうち、曲率が大きい方の対向部において、正極活物質含有層が負極と直接(セパレータを介するのみで)対向しないような構造とした。得られた巻回体電極群をラミネートフィルム外装材内に装填し、電解液(エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートを1:2の体積比で混合した溶媒に、LiPF6を1.2mol/lの濃度で溶解させた溶液)を注入し、真空封止を行ってラミネート形二次電池を作製した。
Example 1
The negative electrode produced in Production Example 1 and the positive electrode produced in Production Example 2 were laminated via the separator produced in Production Example 4, wound in a spiral shape, then crushed into a flat shape, and flattened winding A body electrode group was prepared. At that time, a polyimide tape having a width of 5 mm is pasted as an insulating layer inside the facing portion (the facing portion on the inner peripheral end side) with the larger curvature among the facing portions on the innermost peripheral side in the curved portion of the positive electrode. As shown in FIGS. 2 and 3, the positive electrode active material-containing layer does not directly face the negative electrode (only through the separator) at the opposite curvature portion of the innermost circumferential facing portion. The structure. The obtained wound body electrode group was loaded in a laminate film exterior material, and an electrolyte (LiPF 6 was added at a concentration of 1.2 mol / l in a solvent in which ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 2). The solution was dissolved in and vacuum-sealed to produce a laminated secondary battery.
実施例2
製造例1で作製した負極と製造例7で作製した正極とを、製造例5で作製したセパレータを介して積層し、渦巻状に巻回した後、扁平状に押しつぶして、図4および図5に示す構造の巻回体電極群を作製した。得られた巻回体電極群を用いて、実施例1と同様にしてラミネート形二次電池を作製した。
Example 2
The negative electrode produced in Production Example 1 and the positive electrode produced in Production Example 7 are laminated via the separator produced in Production Example 5, wound in a spiral shape, and then crushed into a flat shape, as shown in FIGS. A wound electrode group having the structure shown in FIG. Using the obtained wound electrode group, a laminated secondary battery was produced in the same manner as in Example 1.
実施例3
製造例6で作製したセパレータを有する負極のセパレータ側と、製造例2で作製した正極とを積層し、渦巻状に巻回した後、扁平状に押しつぶして、扁平状の巻回体電極群を作製した。その際、図6に示すように、両湾曲部の最も内周側の2箇所の対向部における正極の内側の活物質含有層表面、正極の内周端部、および負極の外周端部に、ポリイミド製テープを貼り付けた。得られた巻回体電極群を用いて、実施例1と同様にしてラミネート形二次電池を作製した。
Example 3
The separator side of the negative electrode having the separator produced in Production Example 6 and the positive electrode produced in Production Example 2 are laminated, wound in a spiral shape, and then crushed into a flat shape to form a flat wound electrode group. Produced. At that time, as shown in FIG. 6, the active material-containing layer surface inside the positive electrode, the inner peripheral end portion of the positive electrode, and the outer peripheral end portion of the negative electrode at the two innermost opposing portions of the curved portions, A polyimide tape was applied. Using the obtained wound electrode group, a laminated secondary battery was produced in the same manner as in Example 1.
実施例4
製造例1で作製した負極と、製造例2で作製した正極とを、製造例3で作製したセパレータを介して積層し、渦巻状に巻回した後、扁平状に押しつぶし、扁平状の巻回体電極群を作製した。その際、湾曲部における最も内周側の正極と負極とが対向する部分において、正極の活物質含有層を除去することで幅5mmの無地部を設けておいて、図7および図8に示す構造の巻回体電極群とした。得られた巻回体電極群を用いて、実施例1と同様にしてラミネート形二次電池を作製した。
Example 4
The negative electrode produced in Production Example 1 and the positive electrode produced in Production Example 2 were laminated via the separator produced in Production Example 3, wound in a spiral shape, then crushed into a flat shape, and flattened winding A body electrode group was prepared. At that time, a solid portion having a width of 5 mm is provided by removing the active material-containing layer of the positive electrode in a portion where the positive electrode and the negative electrode on the innermost side of the curved portion face each other, as shown in FIGS. A wound electrode group having a structure was obtained. Using the obtained wound electrode group, a laminated secondary battery was produced in the same manner as in Example 1.
比較例1
正極の湾曲部における最も内周側の対向部のうち、曲率が大きい方の対向部(内周端側の対向部)の内側に、絶縁層となるポリイミド製テープを貼り付けなかった以外は、実施例1と同様にしてラミネート形二次電池を作製した。
Comparative Example 1
Among the opposed parts on the most inner peripheral side in the curved part of the positive electrode, except that the polyimide tape that becomes the insulating layer is not affixed inside the opposed part (opposed part on the inner peripheral end side) with the larger curvature, A laminated secondary battery was produced in the same manner as in Example 1.
比較例2
両湾曲部の最も内周側の2箇所の対向部における正極の内側の活物質含有層表面、正極の内周端部、および負極の外周端部において、ポリイミド製テープの貼り付けを行わなかった以外は、実施例3と同様にしてラミネート形二次電池を作製した。
Comparative Example 2
The polyimide tape was not applied to the active material-containing layer surface inside the positive electrode, the inner peripheral edge of the positive electrode, and the outer peripheral edge of the negative electrode at the two innermost peripheral portions of both curved portions. A laminated secondary battery was produced in the same manner as in Example 3 except for the above.
比較例3
セパレータとして、厚みが20μmのポリエチレン製の微多孔膜を用いた以外は、実施例1と同様にしてラミネート形二次電池を作製した。
Comparative Example 3
A laminated secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that a polyethylene microporous film having a thickness of 20 μm was used as the separator.
実施例1〜4および比較例1〜3のラミネート形二次電池について、下記の評価を行った。結果を表1に示す。 The following evaluation was performed about the laminated secondary battery of Examples 1-4 and Comparative Examples 1-3. The results are shown in Table 1.
<充放電効率>
実施例1〜4および比較例1〜3の各電池について、0.2Cでの定電流充電(4.2Vまで)と4.2Vでの定電圧充電による充電(定電流充電と定電圧充電の合計時間15時間)の後、3.0Vまで、0.2Cで放電を行い、充放電効率(充電容量に対する放電容量の比)を求めた。なお充放電効率は、それぞれ電池10個の平均値として求めた。
<Charge / discharge efficiency>
About each battery of Examples 1-4 and Comparative Examples 1-3, constant current charging at 0.2 C (up to 4.2 V) and charging by constant voltage charging at 4.2 V (constant current charging and constant voltage charging) After a total time of 15 hours), the battery was discharged at 0.2 C up to 3.0 V, and charge / discharge efficiency (ratio of discharge capacity to charge capacity) was determined. In addition, charging / discharging efficiency was calculated | required as an average value of 10 batteries, respectively.
<信頼性試験>
実施例1〜4および比較例1〜3の各電池を150℃の高温層中に放置して、電池の機能が失われるまでの時間を測定し、高温時における信頼性試験を実施した。
<Reliability test>
The batteries of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 were left in a high-temperature layer at 150 ° C., the time until the function of the battery was lost was measured, and a reliability test at a high temperature was performed.
表1から分かるように、実施例1〜4のラミネート形二次電池では、充放電効率が良好で実用レベルにあった。これに対し、比較例1および2の電池は充放電効率が低く、実用レベルに達しておらず、信頼性が不十分であった。また、実施例1〜4の電池は、150℃に放置した場合に、発熱などにより電池の機能が失われるまでの時間が、従来公知の電池に相当する比較例3の電池よりも長く、高温環境下における信頼性・安全性が向上していた。 As can be seen from Table 1, in the laminated secondary batteries of Examples 1 to 4, the charge / discharge efficiency was good and at a practical level. On the other hand, the batteries of Comparative Examples 1 and 2 had low charge / discharge efficiency, did not reach a practical level, and had insufficient reliability. Further, when the batteries of Examples 1 to 4 were left at 150 ° C., the time until the function of the battery was lost due to heat generation or the like was longer than that of the battery of Comparative Example 3 corresponding to the conventionally known battery, and the temperature was high. Reliability and safety in the environment were improved.
10、11、12、13、14 巻回体電極群
20 正極
21 正極活物質含有層
22 正極集電体
30 負極
31 負極活物質含有層
32 負極集電体
40 セパレータ
50 絶縁層(絶縁テープ)
60 無地部
100 湾曲部
10, 11, 12, 13, 14
60
Claims (18)
上記巻回体電極群は、扁平状であり、
かつその長径方向の両端部にある湾曲部の少なくとも一方において、上記正極の活物質含有層と上記負極の活物質含有層とが互いに対向している対向部のうち、最も内周側にある対向部が充放電反応に関与しないことを特徴とする巻回体電極群。 A positive electrode having an active material-containing layer on both sides of a current collector and a negative electrode having an active material-containing layer on both sides of the current collector are laminated via a separator containing at least electrically insulating heat-resistant particles. The laminated body is a wound body electrode group for a secondary battery wound in a spiral shape,
The wound body electrode group is flat,
And in at least one of the curved portions at both ends in the major axis direction, the most innermost facing portion of the facing portions where the active material-containing layer of the positive electrode and the active material-containing layer of the negative electrode face each other A wound electrode group, wherein the part does not participate in the charge / discharge reaction.
上記巻回体電極群は、扁平状であり、
かつその長径方向の両端部にある湾曲部の少なくとも一方において、上記正極の活物質含有層と上記負極の活物質含有層とが互いに対向している対向部のうち、最も内周側にある対向部が充放電反応に関与しないことを特徴とする巻回体電極群。 A positive electrode having an active material-containing layer on both sides of the current collector, a negative electrode having an active material-containing layer on both sides of the current collector, and a separator formed integrally on the surface of the positive electrode and / or the negative electrode; A laminated body in which the positive electrode and the negative electrode are laminated via the separator is a wound battery electrode group for a secondary battery wound in a spiral shape,
The wound body electrode group is flat,
And in at least one of the curved portions at both ends in the major axis direction, the most innermost facing portion of the facing portions where the active material-containing layer of the positive electrode and the active material-containing layer of the negative electrode face each other A wound electrode group, wherein the part does not participate in the charge / discharge reaction.
上記巻回体電極群は、扁平状であり、
かつその長径方向の両端部にある湾曲部の少なくとも一方において、最も内周側で正極と負極とが対向している部分に、少なくとも正極の活物質含有層の存在しない無地部を有しており、
上記無地部より内終端部側には、上記正極の活物質含有層と上記負極の活物質含有層とが互いに対向し充放電反応が可能な対向部を有することを特徴とする巻回体電極群。 A positive electrode having an active material-containing layer on both sides of a current collector and a negative electrode having an active material-containing layer on both sides of the current collector are laminated via a separator containing at least electrically insulating heat-resistant particles. The laminated body is a wound body electrode group for a secondary battery wound in a spiral shape,
The wound body electrode group is flat,
And in at least one of the curved portions at both ends in the major axis direction, the portion where the positive electrode and the negative electrode face each other on the innermost peripheral side has at least a plain portion where no active material-containing layer of the positive electrode exists. ,
The wound body electrode, characterized in that the positive electrode active material-containing layer and the negative electrode active material-containing layer are opposed to each other on the inner terminal side from the plain portion and have a facing portion capable of charge / discharge reaction. group.
B = (V1/V0)−1
[上記式中、V0は、25℃の非水電解液に投入してから24時間後における粒子の体積(cm3)、V1は、25℃の非水電解液に投入してから24時間後に非水電解液を120℃に昇温し、120℃で1時間経過後における粒子の体積(cm3)を意味する。] The wound electrode group according to claim 15, wherein particles that can swell with a non-aqueous electrolyte and have a degree of swelling increased by an increase in temperature have a degree of swelling B defined by the following formula of 1 or more.
B = (V 1 / V 0 ) -1
[In the above formula, V 0 is the volume of particles (cm 3 ) 24 hours after being introduced into the non-aqueous electrolyte at 25 ° C., and V 1 is 24 after being introduced into the non-aqueous electrolyte at 25 ° C. The temperature of the non-aqueous electrolyte is raised to 120 ° C. after time, and the volume (cm 3 ) of the particles after 1 hour at 120 ° C. is meant. ]
A laminated secondary battery, wherein the wound electrode group according to any one of claims 1 to 16 is enclosed in a bag-like laminate sheet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006217662A JP2008041581A (en) | 2006-08-10 | 2006-08-10 | Rolled electrode group, rectangular secondary battery, and laminated type secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006217662A JP2008041581A (en) | 2006-08-10 | 2006-08-10 | Rolled electrode group, rectangular secondary battery, and laminated type secondary battery |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008041581A true JP2008041581A (en) | 2008-02-21 |
Family
ID=39176347
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006217662A Withdrawn JP2008041581A (en) | 2006-08-10 | 2006-08-10 | Rolled electrode group, rectangular secondary battery, and laminated type secondary battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008041581A (en) |
Cited By (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008171632A (en) * | 2007-01-10 | 2008-07-24 | Sanyo Electric Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2008293980A (en) * | 2007-05-25 | 2008-12-04 | Samsung Sdi Co Ltd | Electrode assembly and secondary battery using it |
CN101685856A (en) * | 2008-09-27 | 2010-03-31 | 深圳市比克电池有限公司 | Lithium ion battery pole piece and manufacturing method of lithium ion battery and Lithium ion battery pole piece |
JP2010167388A (en) * | 2009-01-26 | 2010-08-05 | Emprie Technology Development LLC | Manufacturing method of product having nanoporous surface |
JP2011081920A (en) * | 2009-10-02 | 2011-04-21 | Toyota Motor Corp | Lithium ion secondary battery, vehicle, and battery mounting equipment |
JP2012009326A (en) * | 2010-06-25 | 2012-01-12 | Toyota Motor Corp | Nonaqueous electrolyte secondary battery, vehicle and apparatus using battery |
JP2012049089A (en) * | 2010-08-30 | 2012-03-08 | Hitachi Maxell Energy Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
KR20120027245A (en) * | 2009-05-18 | 2012-03-21 | 제온 코포레이션 | Porous film and secondary battery |
WO2012053286A1 (en) * | 2010-10-21 | 2012-04-26 | 日立マクセルエナジー株式会社 | Separator for electrochemical element, method for manufacturing same, electrode for electrochemical element, electrochemical element |
JP2012513088A (en) * | 2008-12-19 | 2012-06-07 | エルジー ケム. エルティーディ. | High power lithium secondary battery |
EP2573857A1 (en) * | 2010-05-18 | 2013-03-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Nonaqueous electrolyte secondary battery, vehicle, and device using battery |
JP2014035832A (en) * | 2012-08-07 | 2014-02-24 | Kyoritsu Kagaku Sangyo Kk | Battery electrode or separator protective porous film composition, battery electrode or separator including protective porous film obtained using the same, and battery including the battery electrode or separator |
KR20140066575A (en) * | 2012-11-23 | 2014-06-02 | 삼성에스디아이 주식회사 | Electrode assembly, and rechargeable battery having thereof |
JP2015167149A (en) * | 2015-07-02 | 2015-09-24 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Rectangular lithium secondary battery |
JP2015191871A (en) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | 特種東海製紙株式会社 | Membrane electrode composite and method for manufacturing the same, and electrochemical element |
CN106537681A (en) * | 2014-07-23 | 2017-03-22 | 三洋电机株式会社 | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
JP2017525100A (en) * | 2014-06-30 | 2017-08-31 | 成都中科来方能源科技股▲分▼有限公司 | Aqueous composition used to improve separator for lithium ion battery and improved separator and battery |
CN107408719A (en) * | 2015-11-26 | 2017-11-28 | 株式会社Lg 化学 | Secondary cell |
WO2018155248A1 (en) * | 2017-02-24 | 2018-08-30 | 三洋電機株式会社 | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
US10283747B2 (en) | 2014-03-17 | 2019-05-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nonaqueous electrolyte secondary battery and battery pack |
CN110121810A (en) * | 2017-10-24 | 2019-08-13 | 株式会社Lg化学 | Laminating apparatus and method for secondary cell |
CN113381080A (en) * | 2021-06-15 | 2021-09-10 | 广东国光电子有限公司 | Manufacturing method of battery roll core and battery roll core |
JP2022525489A (en) * | 2020-03-03 | 2022-05-17 | 寧徳新能源科技有限公司 | battery |
KR20220134004A (en) * | 2020-08-21 | 2022-10-05 | 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드 | Method and apparatus for manufacturing electrode assemblies, battery cells, batteries and electrode assemblies |
CN116683062A (en) * | 2023-08-04 | 2023-09-01 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | Wound electrode assembly, battery cell, battery and electricity using device |
EP4235894A4 (en) * | 2021-12-30 | 2024-05-01 | Contemporary Amperex Technology Co., Limited | Electrode assembly, secondary battery, battery module, battery pack, and electric device |
-
2006
- 2006-08-10 JP JP2006217662A patent/JP2008041581A/en not_active Withdrawn
Cited By (45)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008171632A (en) * | 2007-01-10 | 2008-07-24 | Sanyo Electric Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
US8420248B2 (en) | 2007-05-25 | 2013-04-16 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Electrode assembly and secondary battery using the same |
JP2008293980A (en) * | 2007-05-25 | 2008-12-04 | Samsung Sdi Co Ltd | Electrode assembly and secondary battery using it |
US8808902B2 (en) | 2007-05-25 | 2014-08-19 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Electrode assembly including ceramic layer disposed along the length of the positive electrode and secondary battery using the same |
CN101685856A (en) * | 2008-09-27 | 2010-03-31 | 深圳市比克电池有限公司 | Lithium ion battery pole piece and manufacturing method of lithium ion battery and Lithium ion battery pole piece |
US9099721B2 (en) | 2008-12-19 | 2015-08-04 | Lg Chem, Ltd. | High-power lithium secondary battery |
JP2012513088A (en) * | 2008-12-19 | 2012-06-07 | エルジー ケム. エルティーディ. | High power lithium secondary battery |
JP2010167388A (en) * | 2009-01-26 | 2010-08-05 | Emprie Technology Development LLC | Manufacturing method of product having nanoporous surface |
KR101579639B1 (en) | 2009-05-18 | 2015-12-22 | 제온 코포레이션 | Porous film and secondary battery |
KR20120027245A (en) * | 2009-05-18 | 2012-03-21 | 제온 코포레이션 | Porous film and secondary battery |
JP2011081920A (en) * | 2009-10-02 | 2011-04-21 | Toyota Motor Corp | Lithium ion secondary battery, vehicle, and battery mounting equipment |
EP2573857A1 (en) * | 2010-05-18 | 2013-03-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Nonaqueous electrolyte secondary battery, vehicle, and device using battery |
EP2573857A4 (en) * | 2010-05-18 | 2014-09-17 | Toyota Motor Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery, vehicle, and device using battery |
JP2012009326A (en) * | 2010-06-25 | 2012-01-12 | Toyota Motor Corp | Nonaqueous electrolyte secondary battery, vehicle and apparatus using battery |
JP2012049089A (en) * | 2010-08-30 | 2012-03-08 | Hitachi Maxell Energy Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JPWO2012053286A1 (en) * | 2010-10-21 | 2014-02-24 | 日立マクセル株式会社 | Electrochemical element separator and method for producing the same, electrochemical element electrode and electrochemical element |
WO2012053286A1 (en) * | 2010-10-21 | 2012-04-26 | 日立マクセルエナジー株式会社 | Separator for electrochemical element, method for manufacturing same, electrode for electrochemical element, electrochemical element |
JP2014035832A (en) * | 2012-08-07 | 2014-02-24 | Kyoritsu Kagaku Sangyo Kk | Battery electrode or separator protective porous film composition, battery electrode or separator including protective porous film obtained using the same, and battery including the battery electrode or separator |
KR20140066575A (en) * | 2012-11-23 | 2014-06-02 | 삼성에스디아이 주식회사 | Electrode assembly, and rechargeable battery having thereof |
KR101666873B1 (en) * | 2012-11-23 | 2016-10-17 | 삼성에스디아이 주식회사 | Electrode assembly, and rechargeable battery having thereof |
US10283747B2 (en) | 2014-03-17 | 2019-05-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nonaqueous electrolyte secondary battery and battery pack |
JP2015191871A (en) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | 特種東海製紙株式会社 | Membrane electrode composite and method for manufacturing the same, and electrochemical element |
JP2017525100A (en) * | 2014-06-30 | 2017-08-31 | 成都中科来方能源科技股▲分▼有限公司 | Aqueous composition used to improve separator for lithium ion battery and improved separator and battery |
CN106537681A (en) * | 2014-07-23 | 2017-03-22 | 三洋电机株式会社 | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
JPWO2016013179A1 (en) * | 2014-07-23 | 2017-05-25 | 三洋電機株式会社 | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
US10263290B2 (en) | 2014-07-23 | 2019-04-16 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2015167149A (en) * | 2015-07-02 | 2015-09-24 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Rectangular lithium secondary battery |
US10505216B2 (en) | 2015-11-26 | 2019-12-10 | Lg Chem, Ltd. | Secondary battery |
CN107408719A (en) * | 2015-11-26 | 2017-11-28 | 株式会社Lg 化学 | Secondary cell |
EP3249733A4 (en) * | 2015-11-26 | 2017-11-29 | LG Chem, Ltd. | Secondary battery |
JPWO2018155248A1 (en) * | 2017-02-24 | 2019-12-19 | 三洋電機株式会社 | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
CN110249473A (en) * | 2017-02-24 | 2019-09-17 | 三洋电机株式会社 | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
WO2018155248A1 (en) * | 2017-02-24 | 2018-08-30 | 三洋電機株式会社 | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
CN110249473B (en) * | 2017-02-24 | 2022-07-08 | 三洋电机株式会社 | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
CN110121810A (en) * | 2017-10-24 | 2019-08-13 | 株式会社Lg化学 | Laminating apparatus and method for secondary cell |
JP7101873B2 (en) | 2020-03-03 | 2022-07-15 | 寧徳新能源科技有限公司 | battery |
JP2022525489A (en) * | 2020-03-03 | 2022-05-17 | 寧徳新能源科技有限公司 | battery |
JP2023516411A (en) * | 2020-08-21 | 2023-04-19 | 寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司 | Electrode assembly, battery cell, battery, and method and apparatus for manufacturing electrode assembly |
KR20220134004A (en) * | 2020-08-21 | 2022-10-05 | 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드 | Method and apparatus for manufacturing electrode assemblies, battery cells, batteries and electrode assemblies |
US11843119B2 (en) | 2020-08-21 | 2023-12-12 | Contemporary Amperex Technology Co., Limited | Electrode assembly, battery cell, battery, and method and apparatus for manufacturing electrode assembly |
KR102635995B1 (en) | 2020-08-21 | 2024-02-14 | 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드 | Method and apparatus for manufacturing electrode assemblies, battery cells, batteries and electrode assemblies |
CN113381080A (en) * | 2021-06-15 | 2021-09-10 | 广东国光电子有限公司 | Manufacturing method of battery roll core and battery roll core |
EP4235894A4 (en) * | 2021-12-30 | 2024-05-01 | Contemporary Amperex Technology Co., Limited | Electrode assembly, secondary battery, battery module, battery pack, and electric device |
CN116683062A (en) * | 2023-08-04 | 2023-09-01 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | Wound electrode assembly, battery cell, battery and electricity using device |
CN116683062B (en) * | 2023-08-04 | 2023-12-22 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | Wound electrode assembly, battery cell, battery and electricity using device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2008041581A (en) | Rolled electrode group, rectangular secondary battery, and laminated type secondary battery | |
JP4184404B2 (en) | Electrochemical element separator and electrochemical element | |
JP5038186B2 (en) | Electrochemical element separator and electrochemical element | |
JP5611505B2 (en) | Battery separator and lithium secondary battery | |
JP5937776B2 (en) | Battery separator and battery | |
JP5093882B2 (en) | Electrochemical element separator, electrochemical element and method for producing electrochemical element | |
JP5101569B2 (en) | Battery separator, manufacturing method thereof, and lithium secondary battery | |
JP4743747B2 (en) | Separator, manufacturing method thereof, and nonaqueous electrolyte battery | |
JP5158678B2 (en) | Nonaqueous electrolyte battery separator and nonaqueous electrolyte battery | |
JP5650738B2 (en) | Battery separator and battery | |
JP5575537B2 (en) | Non-aqueous electrolyte battery | |
JP2008027839A (en) | Porous membrane with liner, method of manufacturing porous membrane, and method of manufacturing lithium secondary battery | |
JP2006164761A5 (en) | ||
JP2009032677A (en) | Porous membrane for separator and its manufacturing method; separator for battery and its manufacturing method; electrode for battery and its manufacturing method, and lithium secondary cell | |
JP2008066094A (en) | Separator for battery, and lithium secondary battery | |
JP2008004438A (en) | Separator for battery, and lithium secondary cell | |
JP5148360B2 (en) | Porous substrate for separator, separator for electrochemical element, electrode and electrochemical element | |
JP2008004442A (en) | Separator for lithium secondary battery, and lithium secondary battery | |
JP2008004439A (en) | Separator for battery, and lithium secondary battery | |
JP5804712B2 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
JP2008004441A (en) | Lithium secondary battery, separator for lithium secondary battery, electrode for lithium secondary battery, nonaqueous electrolyte for lithium secondary battery, and armor for lithium secondary battery | |
JP2008004440A (en) | Lithium secondary battery and its using method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20091110 |