JP2008198408A - 非水電解質二次電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】予めセパレータ4に所定量の水分を保持させることで均一に初期の正極板2の分極を大きくし、充放電を繰り返した後の負極板3の分極とのバランスを良化させ、サイクル寿命特性を向上させることができる。
【選択図】図2
Description
とにより、極板群を構成後にセパレータに対向した正極板にセパレータ中の水分が均一に移動し、初期の正極板の分極を大きくし、充放電を繰り返した後の負極板の分極とのバランスを良化させ、サイクル寿命特性を向上させることができる。
析出し、この析出したリチウム金属と非水電解質が反応してガス発生を誘発するため、サイクル寿命が低下するが、予めセパレータに所定量の水分を保持させ、極板群を構成後にセパレータと対向する正極板に水分を移動させることにより、正極板の初期の分極が大きくなり、充放電に伴う正・負極板の劣化の不均衡を抑制することができるためと推測している。
(以下、PVDFと略す)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、イソプロピレンゴム、ブタジエンゴム、およびエチレンプロピレンジエタンポリマー(EPDM)等を挙げることができる。
二次電池は、正極板2と負極板3がセパレータ4を介して積層された極板群5と、非水電解質を、有底筒状の電池ケース6に収容されている。セパレータ4は微粒子フィラーを含む層とシャットダウン層からなる厚み16μmのものが用いられている。電池ケース6はアルミニウム(以下、Alと略す)金属で構成されている。
厚み13μmのポリエチレン樹脂製の微多孔性膜をシャットダウン層として用い、その片面にアルミナ連結粒子100重量部、アラミド樹脂固形成分50重量部をNMPに溶解したペーストを塗布し乾燥させ、微粒子フィラーと耐熱性樹脂とを含む総厚16μmのセパレータを作製した。
このようなセパレータと正極板、負極板、非水電解液、各機構部品を用いて角形リチウムイオン二次電池を作製した。この角形リチウムイオン二次電池を電池A1とした。
セパレータをドライエア環境下で保管をせずに水分量を4500ppmとした以外は実施例1と同じように作製した角形リチウムイオン二次電池を電池A2とした。
セパレータをドライエア環境下で保管をせずに逆に多湿環境化に保管して水分量を6000ppmとした以外は実施例1と同じように作製した角形リチウムイオン二次電池を電池A3とした。
セパレータをドライエア環境下で保管をせずに80℃真空下で保管して水分量1500ppmとした以外は実施例1と同じように作製した角形リチウムイオン二次電池を電池A4とした。
非水電解質として、ECとEMCとDECの体積比が20:65:15になるように混合した溶媒にLiPF6が1.0mol/Lになるように溶解し調製した電解質を用いた以外は実施例1と同じように作製した角形リチウムイオン二次電池を電池A5とした。
非水電解質として、ECとEMCとDECの体積比が20:60:20になるように混合した溶媒にLiPF6が1.0mol/Lになるように溶解し調製した電解質を用いた以外は実施例1と同じように作製した角形リチウムイオン二次電池を電池A6とした。
非水電解質として、ECとEMCとDECの体積比が20:30:50になるように混合した溶媒にLiPF6が1.0mol/Lになるように溶解し調製した電解質を用いた以外は実施例1と同じように作製した角形リチウムイオン二次電池を電池A7とした。
非水電解質として、ECとEMCとDECの体積比が20:20:60になるように混合した溶媒にLiPF6が1.0mol/Lになるように溶解し調製した電解質を用いた以外は実施例1と同じように作製した角形リチウムイオン二次電池を電池A8とした。
非水電解質として、ECとEMCとDECの体積比が20:15:65になるように混合した溶媒にLiPF6が1.0mol/Lになるように溶解し調製した電解質を用いた以外は実施例1と同じように作製した角形リチウムイオン二次電池を電池A9とした。
非水電解質として、ECとDECの体積比が20:80になるように混合した溶媒にLiPF6が1mol/Lになるように溶解し調製した電解質を用いた以外は実施例1と同じように作製した角形リチウムイオン二次電池を電池A10とした。
セパレータとして、微粒子フィラーと耐熱性樹脂とを含む層を設けず厚み16μmのポリエチレン樹脂のシャットダウン層のみからなる微多孔性膜を用い、ドライエア環境下で保管をせずに水分量を100ppmとした以外は実施例1と同じように作製した角形リチウムイオン二次電池を電池B1とした。
セパレータとして、微粒子フィラーと耐熱性樹脂とを含む層を設けず厚み16μmのポリエチレン樹脂のシャットダウン層のみからなる微多孔性膜を用い、水分量を50ppmとした以外は実施例1と同じように作製した角形リチウムイオン二次電池を電池B2とした。
セパレータをドライエア環境下で保管をせずに逆に多湿環境化に保管して水分量を6500ppmとした以外は実施例1と同じように作製した角形リチウムイオン二次電池を電池B3とした。
但しセパレータ4中の水分量が多くなり過ぎると角形リチウムイオン二次電池内の水分量、特に正極板2の水分量が多くなり、残存した余剰のリチウム化合物が雰囲気中の炭酸ガスを吸着し、充放電を繰り返すことで炭酸ガスが発生し、電池ケース6の膨れが大きくなると考えられる。従って電池A2、A3および電池B3は電池A1、A4と比較して電池ケース6の膨れが大きくなったと考えられる。
従ってセパレータ4の水分量としては、500サイクル繰り返した後の容量維持率、電池ケース6の膨れ、および管理コストなどを考慮すると1000ppm〜6000ppmが好ましく、より好ましくは1500ppm〜4500ppmである。
なお、本実施例は厚み13μmのポリエチレン樹脂製の微多孔性膜をシャットダウン層と
して用い、その片面にアルミナ連結粒子100重量部、アラミド樹脂固形成分50重量部をNMPに溶解したペーストを塗布し乾燥させ、微粒子フィラーと耐熱性樹脂とを含む総厚16μmのセパレータを用いて行ったが、当然のことながらアルミナ連結粒子とアラミド樹脂固形成分の比率や粒子の大きさ変更することで乾燥前のセパレータの保持する水分量を調整することが可能である。
2 正極板
3 負極板
4 セパレータ
5 極板群
6 電池ケース
7 負極端子
8 封口板
9 負極リード線
10 枠体
11 正極リード線
Claims (5)
- 少なくとも正極板と負極板とセパレータおよび非水電解質を有する非水電解質二次電池であって、
前記正極板の正極活物質はリチウムニッケル複合酸化物であり、前記非水電解質は少なくとも環状カーボネートと鎖状カーボネートの混合溶媒とリチウム塩を有し、前記セパレータは少なくとも一層の微粒子フィラーを含む層とシャットダウン層を有し、前記セパレータの水分量を1000ppm〜6000ppmとした非水電解質二次電池。 - 前記セパレータの微粒子フィラーはアルミナ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、および二酸化ケイ素から選ばれる少なくとも一つの金属酸化物からなり、この微粒子フィラーを含む層を、結着剤を含有する多孔質膜または耐熱性樹脂を含有する耐熱性多孔質膜とした請求項1に記載の非水電解質二次電池。
- 前記環状カーボネートを、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、およびブチレンカーボネートから選ばれる少なくとも一種とした請求項1に記載の非水電解質二次電池。
- 前記鎖状カーボネートを、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジ―n―プロピルカーボネート、メチル―n―プロピルカーボネート、エチル―n―プロピルカーボネート、メチル―i―プロピルカーボネート、およびエチル―i―プロピルカーボネートから選ばれる少なくとも一種とした請求項1に記載の非水電解質二次電池。
- 前記鎖状カーボネートを、ジエチルカーボネート単独、もしくはジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネートの混合溶媒で、かつジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネートの体積比を1:3〜3:1とした請求項1に記載の非水電解質二次電池。
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