JP2010049909A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent breakage of a cathode collector in a cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery. <P>SOLUTION: An insulation coating material is provided so as to cover the vicinity of a forming terminal part of a cathode active material layer placed on a winding outer peripheral side of a battery, and a lubricating layer without containing reducibility extracts is fitted between the cathode active material layer and a cathode collector. The cathode collector is put under annealing treatment beforehand so as to enable to follow expansion and contraction of the cathode active material layer accompanying charge and discharge of the battery. As the lubricating layer, silicon oil, or one at least containing either silicon system resin, acrylic acid system resin, fluorine system resin or polyolefin system resin dissolved in a solvent is used. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、非水電解質二次電池に関し、特に、円筒型非水電解質二次電池に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery, and particularly to a cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery.

近年、携帯電話、ノートブック型パーソナルコンピュータなどをはじめとする電子機器のコードレス化、ポータブル化が進み、薄型、小型、軽量の携帯電子機器が次々と開発されており、長時間駆動可能なバッテリーが強く要求されている。このバッテリー駆動用として現在最も用いられているのが円筒型リチウムイオン二次電池である。   In recent years, electronic devices such as mobile phones and notebook personal computers have become more cordless and portable, and thin, small and lightweight portable electronic devices have been developed one after another. There is a strong demand. At present, the cylindrical lithium ion secondary battery is most used for driving the battery.

一般的に円筒型リチウムイオン二次電池は、帯状の集電体の両面に正極活物質層を形成してなる正極と、帯状の集電体の両面に負極活物質層を形成してなる負極とを、セパレータを介して積層し、多数回巻回した巻回電極体(電池素子)と非水電解液から成る。このような巻回型の電池の場合、正極端部および負極端部(正極集電体および負極集電体の切断端部)に、切断によるバリが生じることがある。正極端部および負極端部に生じたバリは、外部から衝撃が加わったり、押圧された場合等に、隣接するセパレータを破損し、正極および負極が短絡して異常な発熱や電池特性の低下を招いたり、電極が切断される原因となる。   Generally, a cylindrical lithium ion secondary battery includes a positive electrode in which a positive electrode active material layer is formed on both sides of a strip-shaped current collector, and a negative electrode in which a negative electrode active material layer is formed on both sides of the strip-shaped current collector. And a non-aqueous electrolyte comprising a wound electrode body (battery element) wound many times and laminated with a separator interposed therebetween. In the case of such a wound battery, burrs due to cutting may occur at the positive electrode end and the negative electrode end (cut ends of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector). The burrs generated at the positive electrode end and negative electrode end damage the adjacent separator when an impact is applied or pressed from the outside, and the positive electrode and the negative electrode are short-circuited to cause abnormal heat generation and deterioration of battery characteristics. Invite them or cause the electrode to be cut.

そこで、以下の特許文献1では巻回型電池における上述のような問題点を解決するために、巻回型電池の電極端部に絶縁性被覆材を設け、バリによる損傷が起こらないようにする方法が提案されている。特許文献1では電極端部の他、絶縁性被覆材を設けた電極端部とセパレータを介して対向する電極部分にも絶縁性被覆材を設け、損傷防止効果を向上させるよう構成している。
特開2001−266946号公報
Therefore, in Patent Document 1 below, in order to solve the above-described problems in the winding type battery, an insulating coating material is provided at the electrode end of the winding type battery so as not to cause damage due to burrs. A method has been proposed. In Patent Document 1, in addition to the electrode end portion, an insulating covering material is provided on an electrode portion facing the electrode end portion provided with the insulating covering material with a separator interposed therebetween to improve the damage prevention effect.
JP 2001-266946 A

また、電極端部付近のみでなく、電極端子固着部や、活物質層形成端部(電極集電体と活物質層との境界部)等の短絡等の問題が発生することが想定できる部分においても絶縁性被覆材を設けることにより、さらに信頼性を向上させることが可能である。   In addition to the vicinity of the electrode end portion, a portion where a problem such as a short circuit may occur in the electrode terminal fixing portion or the active material layer forming end portion (boundary portion between the electrode current collector and the active material layer). In this case, it is possible to further improve the reliability by providing an insulating coating material.

上記特許文献1では、正極および負極のそれぞれの両面にゲル状または固体状の電解質を形成した扁平型の電池を用いているが、最近円筒型リチウムイオン二次電池においても絶縁性被覆材を設けた構成が提案されている。   In Patent Document 1, a flat battery in which a gel-like or solid electrolyte is formed on both surfaces of each of the positive electrode and the negative electrode is used. However, recently, an insulating coating material has also been provided in a cylindrical lithium ion secondary battery. A proposed configuration has been proposed.

ところで、円筒型リチウムイオン二次電池の電池容量を向上させるために、活物質層を高密度化する方法があるが、このような方法を用いた場合、電池充電時に活物質層の膨張が生じ、放電時には活物質層が収縮してしまう。このとき、活物質層が形成される基材となる金属集電体に伸びが生じないため、充放電を繰り返すことにより活物質層にひびや割れが生じ、活物質が剥離、剥落してしまう。   By the way, in order to improve the battery capacity of the cylindrical lithium ion secondary battery, there is a method of increasing the density of the active material layer. When such a method is used, the active material layer expands during battery charging. The active material layer contracts during discharge. At this time, since the metal current collector, which is the base material on which the active material layer is formed, does not stretch, the active material layer is cracked or cracked by repeated charge and discharge, and the active material is peeled off and peeled off. .

そこで、このような問題を解決するために、例えば正極集電体として、アニール処理を施したアルミニウム箔を用いる技術や、正極集電体に正極活物質層を形成後の正極電極に、熱処理を施す技術がある。アルミニウム箔にアニール処理を施した場合、アルミニウム箔の伸びが増加することから、充放電に伴う活物質層の膨張、収縮に対して集電体が容易に追従することが可能となる。   Therefore, in order to solve such a problem, for example, a technique of using an annealed aluminum foil as the positive electrode current collector, or heat treatment is applied to the positive electrode after forming the positive electrode active material layer on the positive electrode current collector. There is technology to apply. When the annealing treatment is performed on the aluminum foil, the elongation of the aluminum foil increases, so that the current collector can easily follow the expansion and contraction of the active material layer accompanying charge / discharge.

このため、活物質層にひびや割れが生じにくく、活物質の剥離、剥落を抑制することができる。したがって、電池容量の低下やサイクル特性の低下を抑制することができる。   For this reason, it is hard to produce a crack and a crack in an active material layer, and it can suppress peeling and peeling of an active material. Therefore, a decrease in battery capacity and a decrease in cycle characteristics can be suppressed.

しかしながら、例えば活物質層形成端部に絶縁性被覆材を設けた場合、巻回により電池外周側となる絶縁性被覆材の端部において集電体の箔切れが多く生じてしまうことが確認された。また、充放電による活物質層の膨張、収縮がより顕著になるスズ(Sn)、シリコン(Si)を主体とした合金系活物質を用いた電池系においては、より顕著な問題となる。   However, for example, when an insulating coating material is provided at the active material layer forming end, it has been confirmed that the winding of the current collector often occurs at the end of the insulating coating material on the battery outer periphery side by winding. It was. Further, in a battery system using an alloy-based active material mainly composed of tin (Sn) and silicon (Si) in which expansion and contraction of the active material layer due to charge and discharge are more remarkable, the problem becomes more prominent.

したがって、この発明は、電池の安全性および安定性を両立する非水電解質二次電池を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a nonaqueous electrolyte secondary battery that achieves both safety and stability of the battery.

上記課題を解決するために、この発明は、正極集電体上に正極活物質層が形成された帯状の正極と、負極集電体上に負極活物質層が形成された帯状の負極とがセパレータを介して積層して巻回された電池素子が電池缶に収容されてなり、少なくとも巻回外周側に位置する正極活物質層の形成端部近傍を覆うように絶縁性被覆材が設けられ、絶縁性被覆材と正極活物質層および正極集電体との間に、還元性抽出物を含有しない潤滑層が設けられた円筒型非水電解質二次電池である。   In order to solve the above problems, the present invention includes a strip-shaped positive electrode in which a positive electrode active material layer is formed on a positive electrode current collector, and a strip-shaped negative electrode in which a negative electrode active material layer is formed on a negative electrode current collector. A battery element laminated and wound via a separator is accommodated in a battery can, and an insulating coating material is provided so as to cover at least the vicinity of the formation end portion of the positive electrode active material layer positioned on the outer periphery side of the winding. A cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery in which a lubricating layer containing no reducing extract is provided between an insulating coating material, a positive electrode active material layer, and a positive electrode current collector.

上述の円筒型非水電解質二次電池では、正極集電体がアニール処理が施されていることが好ましい。   In the cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery described above, it is preferable that the positive electrode current collector is subjected to an annealing treatment.

上述の円筒型非水電解質二次電池では、潤滑層が、シリコンオイル、シリコン系樹脂、アクリル酸系樹脂、フッ素系樹脂およびポリオレフィン系樹脂の少なくとも1つを含むことが好ましい。   In the above-described cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery, it is preferable that the lubricating layer contains at least one of silicon oil, silicon resin, acrylic acid resin, fluorine resin, and polyolefin resin.

また、フッ素系樹脂が、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体(PFA)、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体(FEP)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)のうちの少なくとも一つであることが好ましい。また、ポリオレフィン系樹脂がポリイミド(PI)、ポリプロピレン(PP)およびポリエチレン(PE)のうちの少なくとも一つであることが好ましい。   The fluororesin is polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene / perfluoroalkoxyethylene copolymer (PFA), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP), polyvinylidene fluoride. It is preferably at least one of (PVdF). The polyolefin resin is preferably at least one of polyimide (PI), polypropylene (PP), and polyethylene (PE).

潤滑層が、シリコン系樹脂、アクリル酸系樹脂、フッ素系樹脂およびポリオレフィン系樹脂の少なくとも1つが溶媒に溶解されてなる。このとき、溶媒としては、炭酸ジメチル、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、エチレングリコール、トルエン、アセトンの少なくとも1つを含む溶媒を用いることができる。   The lubricating layer is formed by dissolving at least one of a silicon-based resin, an acrylic acid-based resin, a fluorine-based resin, and a polyolefin-based resin in a solvent. At this time, as the solvent, a solvent containing at least one of dimethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, ethylene glycol, toluene, and acetone can be used.

また、上述の円筒型非水電解質二次電池では、絶縁性被覆材が、基材と基材と積層して設けられた粘着層からなり、粘着層と潤滑層とが接するように構成される。絶縁性被覆材の基材が、ポリプロピレン樹脂およびポリイミド樹脂のいずれか一方、もしくはポリプロピレン樹脂とポリイミド樹脂とを混合してなる樹脂材料であることが好ましい。粘着層が、基材の一方の面に設けられ、シリコン樹脂およびアクリル樹脂の少なくとも一方からなることが好ましい。   Further, in the above-described cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery, the insulating coating material is composed of a base material and an adhesive layer provided by laminating the base material, and is configured such that the adhesive layer and the lubricating layer are in contact with each other. . It is preferable that the base material of the insulating coating material is a resin material formed by mixing one of a polypropylene resin and a polyimide resin, or a polypropylene resin and a polyimide resin. The pressure-sensitive adhesive layer is preferably provided on one surface of the substrate and is made of at least one of a silicon resin and an acrylic resin.

上述のような潤滑層を設けることにより、絶縁性被覆材と正極活物質層および正極集電体との間の接着性を低減することができる。また、絶縁性被覆材と正極集電体とが直接接しないようにして正極集電体の表面酸化膜が還元することを防止することができる。   By providing the lubricating layer as described above, adhesion between the insulating coating material, the positive electrode active material layer, and the positive electrode current collector can be reduced. Further, it is possible to prevent the surface oxide film of the positive electrode current collector from being reduced by preventing the insulating coating material and the positive electrode current collector from being in direct contact with each other.

この発明によれば、絶縁性被覆材が貼着された正極集電体の一部と、絶縁性被覆材が貼着されていない正極集電体の一部とで伸張性の差が少なく、また正極集電体が電解液によって浸食されることを防止することができる。このため、正極集電体の破断を防止することができる。   According to this invention, there is little difference in extensibility between a part of the positive electrode current collector to which the insulating coating material is adhered and a part of the positive electrode current collector to which the insulating coating material is not adhered, In addition, the positive electrode current collector can be prevented from being eroded by the electrolytic solution. For this reason, breakage of the positive electrode current collector can be prevented.

従来の電極を用いた電池において、集電体の箔切れの原因を検討した結果、下記の2点の複合作用により、集電体の箔切れが生じることが分かった。
(1)絶縁性被覆材(以下、保護テープと適宜称する)貼着部位の集電体と未貼着部位の集電体では、充電時の活物質の膨張時における伸張性が異なるため、伸び率の差により保護テープ端部の集電体の一部に負荷がかかる。なお、集電体表面には金属の圧延時に用いる圧延油からなる油膜が形成されているが、アニール処理や熱処理を行うことにより集電体表面の油膜が除去されてしまう。油膜が除去された集電体を用いた場合、保護テープと集電体との接着性が強くなり、より集電体の一部にかかる負荷が大きくなってしまう。
(2)充電時に電池内の電位が高くなることにより、特に正極近傍において酸化雰囲気が強まる。このとき、保護テープの粘着層に含まれる添加剤であるフェノール系、リン系、イオウ系等の酸化防止剤等が還元性抽出物となって溶出し、集電体の表面酸化膜が還元されてしまう。例えば、アルミニウム箔表面においては、
2Al23→4Al+3O2
のような反応が起こる。これにより、保護膜を失った集電体が電解液によって浸食され、集電体の強度が低下してしまう。
As a result of examining the cause of the foil breakage of the current collector in a battery using a conventional electrode, it was found that the foil breakage of the current collector occurs due to the following two combined actions.
(1) Insulating coating material (hereinafter referred to as “protective tape” as appropriate) The current collector at the attachment site and the current collector at the non-adhesion site have different extensibility during expansion of the active material at the time of charging. Due to the difference in rate, a load is applied to a part of the current collector at the end of the protective tape. In addition, although the oil film which consists of rolling oil used at the time of metal rolling is formed in the collector surface, the oil film on the collector surface will be removed by performing an annealing process or heat processing. When the current collector from which the oil film has been removed is used, the adhesion between the protective tape and the current collector is increased, and the load on a part of the current collector is further increased.
(2) Since the electric potential in the battery is increased during charging, the oxidizing atmosphere is strengthened particularly near the positive electrode. At this time, the antioxidants such as phenolic, phosphorous, and sulfur-based additives that are contained in the adhesive layer of the protective tape are eluted as reducing extracts, and the surface oxide film on the current collector is reduced. End up. For example, on the aluminum foil surface,
2Al 2 O 3 → 4Al + 3O 2
The following reaction occurs. Thereby, the current collector that has lost the protective film is eroded by the electrolytic solution, and the strength of the current collector is reduced.

この発明では、保護テープと集電体との間に還元性抽出物を含まない潤滑層を設ける構成とする。これにより、アニール処理を行った集電体と保護テープとの接着性を低減する。また、還元性抽出物の含まれる保護テープの粘着層と、集電体とが直接接しないようにすることができるため、還元性抽出物の溶出による集電体の表面酸化膜が還元され、集電体が電解液によって浸食することを防止することができる。なお、潤滑層には添加剤が含まれないものとする。   In this invention, it is set as the structure which provides the lubricating layer which does not contain a reducing extract between a protective tape and a collector. This reduces the adhesion between the annealed current collector and the protective tape. In addition, since the adhesive layer of the protective tape containing the reducing extract and the current collector can be prevented from directly contacting, the surface oxide film of the current collector due to the elution of the reducing extract is reduced, The current collector can be prevented from being eroded by the electrolytic solution. Note that the lubricant layer does not contain an additive.

以下、この発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、この発明の実施の一形態による非水電解質二次電池の一例であるリチウムイオン二次電池の断面図である。この二次電池は、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶1の内部に、帯状の正極11と負極12とがセパレータ13を介して巻回された電池素子10を有している。電池缶1は、例えばニッケルめっきが施された鉄により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶1の内部には、電池素子10を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板9a、9bがそれぞれ配置されている。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a lithium ion secondary battery which is an example of a nonaqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the present invention. This secondary battery is called a so-called cylindrical type, and has a battery element 10 in which a strip-like positive electrode 11 and a negative electrode 12 are wound through a separator 13 inside a substantially hollow cylindrical battery can 1. is doing. The battery can 1 is made of, for example, iron plated with nickel, and has one end closed and the other end open. Inside the battery can 1, a pair of insulating plates 9 a and 9 b are respectively disposed perpendicular to the winding peripheral surface so as to sandwich the battery element 10.

電池缶1の材料としては、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、ステンレス(SUS)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)等が挙げられる。この電池缶1には、電池の充放電に伴う電気化学的な非水電解液による腐食を防止するために、例えばニッケル等のメッキが施されていても良い。電池缶1の開放端部には、正極端子板である電池蓋2と、この電池蓋2の内側に設けられた安全弁機構およびPTC素子(熱感抵抗素子:Positive Temperature Coefficient)4とが、絶縁封口ガスケット5を介してかしめられることにより取り付けられている。   Examples of the material of the battery can 1 include iron (Fe), nickel (Ni), stainless steel (SUS), aluminum (Al), titanium (Ti), and the like. The battery can 1 may be plated with nickel or the like, for example, in order to prevent corrosion due to an electrochemical non-aqueous electrolyte accompanying charging / discharging of the battery. At the open end of the battery can 1, a battery lid 2, which is a positive terminal plate, and a safety valve mechanism and a PTC element (Positive Temperature Coefficient) 4 provided inside the battery lid 2 are insulated. It is attached by caulking through a sealing gasket 5.

電池蓋2は、例えば電池缶1と同様の材料により構成されており、電池内部で発生したガスを排出するための開口部が設けられている。安全弁機構は、安全弁3とディスクホルダ6と遮断ディスク7とが順に重ねられている。安全弁3の突出部3aは遮断ディスク7の中心部に設けられた孔部を介して電池素子10から導出された正極端子15と接続されている。また、安全弁機構は、PTC素子4を介して電池蓋2と電気的に接続されている。   The battery lid 2 is made of, for example, the same material as the battery can 1 and is provided with an opening for discharging gas generated inside the battery. In the safety valve mechanism, a safety valve 3, a disc holder 6, and a shut-off disc 7 are stacked in order. The protrusion 3 a of the safety valve 3 is connected to a positive electrode terminal 15 led out from the battery element 10 through a hole provided at the center of the shut-off disk 7. The safety valve mechanism is electrically connected to the battery lid 2 via the PTC element 4.

安全弁機構は、電池内部短絡あるいは電池外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合に、安全弁3が反転し、突出部3aと電池蓋2と電池素子10との電気的接続を切断するものである。すなわち、安全弁3が反転した際には遮断ディスク7により正極端子15が押さえられて安全弁3と正極端子15との接続が解除される。ディスクホルダ6は絶縁性材料からなり、安全弁3が反転した場合には安全弁3と遮断ディスク7とが絶縁される。   In the safety valve mechanism, when the internal pressure of the battery exceeds a certain level due to internal short circuit or heating from the outside of the battery, the safety valve 3 is reversed, and the electrical connection between the protruding portion 3a, the battery lid 2 and the battery element 10 is established. To cut. That is, when the safety valve 3 is reversed, the positive electrode terminal 15 is pressed by the shut-off disk 7 and the connection between the safety valve 3 and the positive electrode terminal 15 is released. The disc holder 6 is made of an insulating material, and when the safety valve 3 is reversed, the safety valve 3 and the shut-off disc 7 are insulated.

また、電池内部でさらにガスが発生し、電池内圧がさらに上昇した場合には、安全弁3の一部が裂壊してガスを電池蓋2側に排出可能としている。   Further, when further gas is generated inside the battery and the internal pressure of the battery further increases, a part of the safety valve 3 is broken and the gas can be discharged to the battery lid 2 side.

また、遮断ディスク7の孔部7aの周囲には例えば複数のガス抜き孔7bが設けられており、電池素子10からガスが発生した場合にはガスを効果的に電池蓋2側に排出可能な構成としている。   In addition, for example, a plurality of vent holes 7b are provided around the hole 7a of the shut-off disk 7, and when gas is generated from the battery element 10, the gas can be effectively discharged to the battery lid 2 side. It is configured.

PTC素子4は、温度が上昇した際に抵抗値が増大し、電池蓋2と電池素子10との電気的接続を切断することによって電流を遮断し、過大電流による異常な発熱を防止する。絶縁封口ガスケット5は、例えば絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されている。   The resistance value of the PTC element 4 increases when the temperature rises, and the electric connection between the battery lid 2 and the battery element 10 is cut off to cut off the current, thereby preventing abnormal heat generation due to an excessive current. The insulating sealing gasket 5 is made of, for example, an insulating material, and the surface thereof is coated with asphalt.

リチウムイオン二次電池内に収容される電池素子10は、センターピン14を中心に巻回されている。電池素子10の正極11には正極端子15が接続されており、負極12には負極端子16が接続されている。正極端子15は、上述のように、安全弁3に溶接されて電池蓋2と電気的に接続されており、負極端子16は電池缶1に溶接されて電気的に接続されている。   The battery element 10 accommodated in the lithium ion secondary battery is wound around the center pin 14. A positive electrode terminal 15 is connected to the positive electrode 11 of the battery element 10, and a negative electrode terminal 16 is connected to the negative electrode 12. As described above, the positive terminal 15 is welded to the safety valve 3 and electrically connected to the battery lid 2, and the negative terminal 16 is welded to the battery can 1 and electrically connected thereto.

以下、電池缶1に収容された電池素子10の構成について説明する。   Hereinafter, the configuration of the battery element 10 accommodated in the battery can 1 will be described.

[正極]
正極11は、正極活物質を含有する正極活物質層11aが、正極集電体11bの両面上に形成されたものである。正極集電体11bは、例えばアルミニウム(Al)箔、ニッケル(Ni)箔あるいはステンレス(SUS)箔などの金属箔により構成されている。また、図2に示すように、正極活物質層11aの形成端部には、電池内部での短絡等を防止するために、保護テープ21が設けられている。また、保護テープ21が貼着される正極活物質層11aおよび正極集電体11bの保護テープ21が貼着される部分と、保護テープ21との間には、潤滑層20が設けられている。
[Positive electrode]
In the positive electrode 11, a positive electrode active material layer 11 a containing a positive electrode active material is formed on both surfaces of a positive electrode current collector 11 b. The positive electrode current collector 11b is made of a metal foil such as an aluminum (Al) foil, a nickel (Ni) foil, or a stainless (SUS) foil. In addition, as shown in FIG. 2, a protective tape 21 is provided at the formation end of the positive electrode active material layer 11a in order to prevent a short circuit inside the battery. In addition, the lubricating layer 20 is provided between the protective tape 21 and the portion of the positive electrode active material layer 11 a to which the protective tape 21 is attached and the portion of the positive electrode current collector 11 b to which the protective tape 21 is attached. .

正極活物質層11aは、例えば正極活物質と、導電剤と、結着剤とを含有して構成されている。正極活物質としては、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な公知の正極活物質材料を用いることができ、目的とする電池の種類に応じて、金属酸化物、金属硫化物または特定の高分子を用いることができる。例えば、TiS2、MoS2、NbSe2、V25等のリチウムを含有しない金属硫化物あるいは金属酸化物や、LixMO2またはLix24(式中、Mは1種以上の遷移金属を表し、xは電池の充放電状態によって異なり、通常0.05≦x≦1.10である)を主体とする、リチウム複合酸化物またはリチウムを含んだ層間化合物が用いられる。これらを構成する遷移金属としては、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、アルミニウム(Al)、バナジウム(V)、チタン(Ti)のうち少なくとも1種類が選択される。 The positive electrode active material layer 11a includes, for example, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder. As the positive electrode active material, a known positive electrode active material that can be doped / dedoped with lithium ions can be used. Depending on the type of the target battery, a metal oxide, a metal sulfide, or a specific polymer can be used. Can be used. For example, metal sulfides or metal oxides not containing lithium, such as TiS 2 , MoS 2 , NbSe 2 , V 2 O 5 , Li x MO 2 or Li x M 2 O 4 (wherein M is one or more types) In this case, a lithium composite oxide or an intercalation compound containing lithium is mainly used, in which x is different depending on the charge / discharge state of the battery and is usually 0.05 ≦ x ≦ 1.10. As a transition metal constituting these, at least one selected from cobalt (Co), nickel (Ni), manganese (Mn), iron (Fe), aluminum (Al), vanadium (V), and titanium (Ti) is selected. Is done.

このようなリチウム複合酸化物の具体例としては、LiCoO2、LiNiO2、LiNiyCo1-y2(式中、x、yは電池の充放電状態によって異なり、通常0<x≦1.2、0.7<y<1.02である)あるいはLiMn24等が挙げられる。このようなリチウム複合酸化物は正極活物質として用いることにより高電圧を発生させることができ、エネルギー密度に優れるため、特に好ましい材料である。 Specific examples of such a lithium composite oxide include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiNi y Co 1-y O 2 (wherein x and y vary depending on the charge / discharge state of the battery, and generally 0 <x ≦ 1. 2, 0.7 <y <1.02) or LiMn 2 O 4 or the like. Such a lithium composite oxide is a particularly preferable material because it can generate a high voltage when used as a positive electrode active material and has an excellent energy density.

また、LiaMXb(式中、Mは上述の遷移金属から選ばれる1種であり、XはS、Se、PO4から選ばれ、a、bは整数である)を用いることもできる。 Li a MX b (wherein M is one selected from the above-mentioned transition metals, X is selected from S, Se, and PO 4 , and a and b are integers) can also be used.

なお、正極活物質材料としては、上述の正極活物質を複数種混合して用いることもできる。   Note that, as the positive electrode active material, a plurality of the above-described positive electrode active materials can be mixed and used.

導電剤としては、正極活物質に適量混合して導電性を付与できるものであれば特に制限はないが、例えばカーボンブラックあるいはグラファイトなどの炭素材料等が用いられる。また、結着剤としては、通常この種の電池の正極合剤に用いられている公知の結着剤を用いることができるが、好ましくはポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂が用いられる。   The conductive agent is not particularly limited as long as an appropriate amount can be mixed with the positive electrode active material to impart conductivity, and for example, a carbon material such as carbon black or graphite is used. As the binder, a known binder that is usually used in a positive electrode mixture of this type of battery can be used, and preferably polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, etc. A fluorine resin is used.

正極集電体11bとしては、アニール処理を施したアルミニウム(Al)等を用いることが好ましい。このようなアルミニウム(Al)材料としては、具体的に、JIS A3003P−O、JIS A8021P−OまたはJIS A8079P−O等が挙げられる。アニール処理を施すことにより、正極集電体11bが正極活物質層11aの膨張、収縮に追従することが可能となり、正極活物質層11aの剥離、剥落等を防止することができる。   As the positive electrode current collector 11b, an annealed aluminum (Al) or the like is preferably used. Specific examples of such an aluminum (Al) material include JIS A3003P-O, JIS A8021P-O, and JIS A8079P-O. By performing the annealing treatment, the positive electrode current collector 11b can follow the expansion and contraction of the positive electrode active material layer 11a, and the positive electrode active material layer 11a can be prevented from being peeled off or peeled off.

保護テープ21としては、従来用いられているものを用いることができ、例えば、樹脂製の基材21aの一方の面に粘着層21bが設けられた構成とされている。   As the protective tape 21, a conventionally used tape can be used. For example, the adhesive tape 21b is provided on one surface of the resin base 21a.

保護テープ21の基材21aとしては、絶縁性を有するとともに、電解液に対する耐食性および電池使用時における耐熱性を有するなど、電池内部に用いるのに適したものであれば任意の材料を用いることができる。このような材料としては、例えばポリプロピレン(PP)樹脂、ポリイミド(PI)樹脂等が用いられる。これらを混合して基材21aとしてもよい。また、保護テープ21の粘着層21bとしては、例えばシリコン樹脂およびアクリル樹脂等が用いられ、これらを混合して用いてもよい。   As the base material 21a of the protective tape 21, any material can be used as long as it is suitable for use inside the battery, such as having insulating properties, corrosion resistance to the electrolyte, and heat resistance when the battery is used. it can. Examples of such a material include polypropylene (PP) resin and polyimide (PI) resin. These may be mixed to form the substrate 21a. Further, as the adhesive layer 21b of the protective tape 21, for example, a silicon resin and an acrylic resin are used, and these may be mixed and used.

潤滑層20は、アニール処理によって除去された集電体の油膜の役割を果たし、保護テープ21と正極活物質層11aおよび正極集電体11bとの接着性を低下させる。また、保護テープ21の粘着層21bと正極集電体11bとが直接接しないようにする役割を果たし、集電体の表面酸化膜が還元されないようにする。このため、潤滑層20は、保護テープ21の粘着層21bと、正極活物質層11aおよび正極集電体11bとの間に設けられるものとする。潤滑層20は、還元性抽出物を含まず、電解質に対して安定の高いものとする。   The lubricating layer 20 serves as an oil film of the current collector removed by the annealing process, and reduces the adhesion between the protective tape 21, the positive electrode active material layer 11a, and the positive electrode current collector 11b. Moreover, it plays the role which prevents the adhesion layer 21b of the protective tape 21 and the positive electrode collector 11b from contacting directly, and prevents the surface oxide film of a collector from being reduced. For this reason, the lubrication layer 20 shall be provided between the adhesion layer 21b of the protective tape 21, and the positive electrode active material layer 11a and the positive electrode collector 11b. The lubricating layer 20 does not contain a reducing extract and is highly stable with respect to the electrolyte.

潤滑層20は、外部圧力をかけた際に流動性を示すものであり、樹脂材料を微小粒径化して溶剤に溶解、膨潤可能させた樹脂層、または、樹脂材料を溶剤に溶解させてゲル化させたゲル層である。   The lubrication layer 20 exhibits fluidity when an external pressure is applied, and is a resin layer in which a resin material is made to have a fine particle size and dissolved or swellable in a solvent, or a resin material is dissolved in a solvent and gelled. It is the gel layer made into.

このような樹脂材料としては、シリコン系樹脂、アクリル酸系樹脂、フッ素系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等を用いることができる。フッ素系樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体(PFA)、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体(FEP)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)等が挙げられる。また、ポリオレフィン系樹脂としては、ポリイミド(PI)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)等が挙げられ、これらを混合して用いてもよい。   As such a resin material, a silicon-based resin, an acrylic acid-based resin, a fluorine-based resin, a polyolefin-based resin, or the like can be used. Examples of the fluororesin include polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene / perfluoroalkoxyethylene copolymer (PFA), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP), and polyfluoride. And vinylidene (PVdF). Examples of the polyolefin resin include polyimide (PI), polypropylene (PP), and polyethylene (PE), and these may be used in combination.

また、溶剤としては、炭酸ジメチル(DMC)、炭酸エチレン(EC)、炭酸プロピレン(PC)、エチレングリコール(EG)、トルエン、アセトン等を用いることができる。   As the solvent, dimethyl carbonate (DMC), ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), ethylene glycol (EG), toluene, acetone, or the like can be used.

なお、潤滑層20としては、シリコンオイルを用いるようにしてもよい。   Note that silicon oil may be used as the lubricating layer 20.

正極11の一端部には、スポット溶接または超音波溶接により正極端子15が接続される。この正極端子15は金属箔、網目状のものが望ましいが、電気化学的および化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。正極端子15の材料としては、例えばアルミニウム(Al)等が挙げられる。正極端子15は、正極11の端部に設けられた正極集電体11bの露出部に接続されるようにする。   A positive electrode terminal 15 is connected to one end of the positive electrode 11 by spot welding or ultrasonic welding. The positive electrode terminal 15 is preferably a metal foil or a mesh-like one, but there is no problem even if it is not metal as long as it is electrochemically and chemically stable and can conduct electricity. Examples of the material of the positive electrode terminal 15 include aluminum (Al). The positive electrode terminal 15 is connected to the exposed portion of the positive electrode current collector 11 b provided at the end of the positive electrode 11.

[負極]
負極12は、負極活物質を含有する負極活物質層12aが、負極集電体12bの両面上に形成されたものである。負極集電体12bは、例えば銅箔、ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。
[Negative electrode]
The negative electrode 12 is obtained by forming a negative electrode active material layer 12a containing a negative electrode active material on both surfaces of a negative electrode current collector 12b. The negative electrode current collector 12b is made of a metal foil such as a copper foil, a nickel foil, or a stainless steel foil.

負極活物質層12aは、例えば負極活物質と、必要であれば導電剤と、結着剤とを含有して構成されている。負極活物質としては、リチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料、結晶質、非結晶質金属酸化物が用いられる。具体的に、リチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料としては、グラファイト、難黒鉛化性炭素材料、易黒鉛化性炭素材料、結晶構造が発達した高結晶性炭素材料等が挙げられる。より具体的には、熱分解炭素類、コークス類(ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス)、黒鉛類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体(フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化したもの)、炭素繊維、活性炭等の炭素材料あるいはポリアセチレン等のポリマー等を使用することができる。   The negative electrode active material layer 12a includes, for example, a negative electrode active material, a conductive agent if necessary, and a binder. As the negative electrode active material, a carbon material, crystalline, or amorphous metal oxide that can be doped / undoped with lithium is used. Specifically, examples of the carbon material that can be doped / dedoped with lithium include graphite, non-graphitizable carbon material, graphitizable carbon material, and highly crystalline carbon material with a developed crystal structure. More specifically, pyrolytic carbons, cokes (pitch coke, needle coke, petroleum coke), graphites, glassy carbons, organic polymer compound fired bodies (phenolic resin, furan resin, etc.) at an appropriate temperature. Baked and carbonized), carbon materials such as carbon fiber and activated carbon, polymers such as polyacetylene, and the like can be used.

また、他の負極活物質材料として、リチウムと合金を形成可能な金属、またはこのような金属の合金化合物が挙げられる。ここで言う合金化合物とは、具体的にはリチウムと合金を形成可能なある金属元素をMとしたとき、MpM'qLir(式中、M'はLi元素およびM元素以外の1つ以上の金属元素である。また、pは0より大きい数値であり、q、は0以上の数値である)で表される化合物である。さらに、この発明では半導体元素であるB、Si、As等の元素も金属元素に含めることとする、具体的には、マグネシウム(Mg)、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、ケイ素(Si)、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、カドミウム(Cd)、銀(Ag)、亜鉛(Zn)、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)の各金属とそれらの合金化合物、すなわち、例えばLi−Al、Li−Al−M(式中、Mは2A族、3B族、4B族遷移金属元素のうち1つ以上からなる)、AlSb、CuMgSb等が挙げられる。 As another negative electrode active material, a metal capable of forming an alloy with lithium, or an alloy compound of such a metal can be given. Specifically, the alloy compound referred to here is M p M ′ q Li r (where M ′ is 1 other than Li element and M element), where M is a metal element capable of forming an alloy with lithium. And p is a numerical value greater than 0, and q is a numerical value greater than or equal to 0). Further, in the present invention, elements such as B, Si, As, which are semiconductor elements, are also included in the metal element. Specifically, magnesium (Mg), boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga). , Indium (In), silicon (Si), germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb), antimony (Sb), bismuth (Bi), cadmium (Cd), silver (Ag), zinc (Zn) , Hafnium (Hf), zirconium (Zr), yttrium (Y) and their alloy compounds, for example, Li-Al, Li-Al-M (where M is a group 2A, 3B, 4B) A transition metal element), AlSb, CuMgSb, and the like.

上述したような元素の中でも、長周期型周期表における14族の金属元素あるいは半金属元素を構成元素として含むものが好ましく、特に好ましいのはケイ素およびスズの少なくとも一方を構成元素として含むものである。ケイ素およびスズは、リチウムを吸蔵および放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。具体的には、例えば、ケイ素の単体、合金、あるいは化合物、またはスズの単体、合金、あるいは化合物、またはこれらの1種あるいは2種以上の相を少なくとも一部に有する材料が挙げられる。   Among the elements described above, those containing a group 14 metal element or metalloid element in the long-period periodic table as a constituent element are preferred, and those containing at least one of silicon and tin as a constituent element are particularly preferred. This is because silicon and tin have a large ability to occlude and release lithium, and a high energy density can be obtained. Specifically, for example, a simple substance, an alloy, or a compound of silicon, or a simple substance, an alloy, or a compound of tin, or a material having one or more phases thereof at least in part can be given.

特に、この負極材料としては、スズと、コバルトと、炭素(C)とを構成元素として含むCoSnC含有材料、または、スズと、鉄と、炭素とを構成元素として含むFeSnC含有材料が好ましい。高いエネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるからである。このCoSnC含有材料はスズとコバルトと炭素とを含む相を有し、この相は結晶性の低いまたは非晶質な構造を有していることが好ましい。同様に、FeSnC含有材料はスズと鉄と炭素とを含む相を有し、この相は結晶性の低いまたは非晶質な構造を有していることが好ましい。また、CoSnC含有材料およびFeSnC含有材料において、構成元素である炭素の少なくとも一部は、他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合していることが好ましい。サイクル特性の低下はスズなどが凝集あるいは結晶化することによるものであると考えられるが、炭素が他の元素と結合することにより、そのような凝集あるいは結晶化を抑制することができるからである。なお、これらCoSnC含有材料およびFeSnC含有材料は、必要に応じて更に他の構成元素を含んでいてもよい。 In particular, the negative electrode material is preferably a CoSnC-containing material containing tin, cobalt, and carbon (C) as constituent elements, or a FeSnC-containing material containing tin, iron, and carbon as constituent elements. This is because a high energy density can be obtained and excellent cycle characteristics can be obtained. The CoSnC-containing material has a phase containing tin, cobalt, and carbon, and this phase preferably has a low crystallinity or an amorphous structure. Similarly, the FeSnC-containing material has a phase containing tin, iron, and carbon, and this phase preferably has a low crystallinity or an amorphous structure. In the CoSnC-containing material and the FeSnC-containing material, it is preferable that at least a part of carbon that is a constituent element is bonded to a metal element or a metalloid element that is another constituent element. The decrease in cycle characteristics is thought to be due to the aggregation or crystallization of tin or the like, but this is because such aggregation or crystallization can be suppressed by combining carbon with other elements. . Note that these CoSnC-containing material and FeSnC-containing material may further contain other constituent elements as necessary.

導電剤としては、正極活物質に適量混合して導電性を付与できるものであれば特に制限はないが、例えばカーボンブラックあるいはグラファイトなどの炭素材料等が用いられる。また、結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン、スチレンブタジエンゴム等が用いられる。   The conductive agent is not particularly limited as long as an appropriate amount can be mixed with the positive electrode active material to impart conductivity, and for example, a carbon material such as carbon black or graphite is used. As the binder, for example, polyvinylidene fluoride, styrene butadiene rubber or the like is used.

負極12の一端部には、スポット溶接または超音波溶接で接続された1本の負極端子16を有している。この負極端子16は電気化学的および化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。負極端子16の材料としては、例えば銅(Cu)、ニッケル(Ni)等が挙げられる。正極端子15と同様に、負極端子16は、負極12の端部に設けられた負極集電体12bの露出部に接続されるようにする。   One end of the negative electrode 12 has one negative terminal 16 connected by spot welding or ultrasonic welding. The negative terminal 16 is electrochemically and chemically stable, and there is no problem even if it is not a metal as long as it can conduct electricity. Examples of the material of the negative electrode terminal 16 include copper (Cu) and nickel (Ni). Similar to the positive electrode terminal 15, the negative electrode terminal 16 is connected to the exposed portion of the negative electrode current collector 12 b provided at the end of the negative electrode 12.

[電解質]
電解質としては、非水溶媒に電解質塩が溶解された非水電解液、電解質塩を含有させた固体電解質、有機高分子に非水溶媒と電解質塩を含浸させたゲル状電解質のいずれも用いることができる。
[Electrolytes]
As the electrolyte, any of a nonaqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a nonaqueous solvent, a solid electrolyte containing an electrolyte salt, and a gel electrolyte in which an organic polymer is impregnated with a nonaqueous solvent and an electrolyte salt are used. Can do.

非水電解液は、非水溶媒と電解質塩とを適宜組み合わせて調整されるが、これら有機溶媒は、この種の電池に一般的に使用される材料であればいずれも使用可能である。非水溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、アニソール、酢酸エステル、絡酸エステルあるいはプロピオン酸エステル等が好ましく、これらのうちのいずれか1種または2種以上を混合して用いることができる。   The nonaqueous electrolytic solution is prepared by appropriately combining a nonaqueous solvent and an electrolyte salt, and any organic solvent can be used as long as it is a material generally used for this type of battery. Examples of the non-aqueous solvent include propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, diethyl ether, sulfolane, methylsulfolane, acetonitrile, propionitrile, anisole, acetic acid ester, tangled acid ester or propionic acid ester are preferred. Among these, Any one kind or a mixture of two or more kinds can be used.

電解質塩としては、上記非水溶媒に溶解するものが用いられ、カチオンとアニオンが組み合わされてなる。カチオンにはアルカリ金属やアルカリ土類金属が用いられ、アニオンには、Cl-、Br-、I-、SCN-、ClO4 -、BF4 -、PF6 -、CF3SO3 -等が用いられる。具体的には、例えばLiCl、LiClO4、LiAsF6、LiPF6、LiBF4、LiB(C654、LiBr、CH3SO3Li、CF3SO3Li、N(CnF2n+1SO22Liなどがあり、これらのうちのいずれか1種または2種以上が混合して用いられている。中でも、LiPF6を主として用いることが好ましい。また、電解質塩濃度としては、上記非水溶媒に溶解することができる濃度であれば問題ないが、リチウムイオン濃度が非水溶媒に対して0.4mol/kg以上、2.0mol/kg以下の範囲であることが好ましい。 As the electrolyte salt, one that dissolves in the non-aqueous solvent is used, and a combination of a cation and an anion is used. Alkali metal or alkaline earth metal is used as the cation, and Cl , Br , I , SCN , ClO 4 , BF 4 , PF 6 , CF 3 SO 3 or the like is used as the anion. It is done. Specifically, for example, LiCl, LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , LiBr, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, N (CnF 2n + 1 SO 2 ) 2 Li and the like, and any one of these or a mixture of two or more thereof is used. Among them, it is preferable to mainly use LiPF 6 . The electrolyte salt concentration is not a problem as long as it can be dissolved in the non-aqueous solvent, but the lithium ion concentration is 0.4 mol / kg or more and 2.0 mol / kg or less with respect to the non-aqueous solvent. A range is preferable.

固体電解質としては、リチウムイオン導電性を有する材料であれば無機固体電解質、高分子固体電解質いずれも用いることができる。具体的に、無機固体電解質としては、窒化リチウム、ヨウ化リチウムが挙げられる。また、高分子固体電解質は電解質塩と電解質塩を溶解する高分子化合物からなり、高分子化合物としてはポリ(エチレンオキサイド)や同架橋体等のエーテル系高分子、ポリ(メタクリレート)エステル系、アクリレート系などを単独あるいは分子中に共重合、または混合して用いる。   As the solid electrolyte, any inorganic solid electrolyte or polymer solid electrolyte can be used as long as the material has lithium ion conductivity. Specifically, examples of the inorganic solid electrolyte include lithium nitride and lithium iodide. The solid polymer electrolyte is composed of an electrolyte salt and a polymer compound that dissolves the electrolyte salt. Examples of the polymer compound include ether polymers such as poly (ethylene oxide) and the same cross-linked products, poly (methacrylate) esters, and acrylates. A system or the like is used alone or copolymerized or mixed in the molecule.

ゲル状電解質のマトリックスポリマとしては、上述の非水電解液を吸収してゲル状化するものであれば種々の高分子を用いることができる。例えば、ポリ(ビニリデンフルオロライド)やポリ(ビニリデンフルオロライド−co−ヘキサフルオロプロピレン)などのフッ素系高分子、ポリ(エチレンオキサイド)や同架橋体などのエーテル系高分子、またポリ(アクリロニトリル)などを使用できる。特に酸化還元安定性から、フッ素系高分子を用いることが望ましい。電解質塩を含有させることによりイオン導電性を賦与する。   As the matrix polymer of the gel electrolyte, various polymers can be used as long as they can be gelled by absorbing the non-aqueous electrolyte described above. For example, fluorine-based polymers such as poly (vinylidene fluoride) and poly (vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), ether-based polymers such as poly (ethylene oxide) and cross-linked products thereof, and poly (acrylonitrile) Can be used. In particular, it is desirable to use a fluorine-based polymer from the viewpoint of redox stability. By containing an electrolyte salt, ionic conductivity is imparted.

また、導電性高分子化合物の単体あるいは混合物を含有する高分子固体電解質や、膨潤溶媒を含有するゲル状電解質を用いてもよい。高分子固体電解質やゲル状電解質に含有される導電性高分子化合物としては電解液に相溶するものであり、具体的にシリコンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリルゲル、ポリフォスファゼン変性ポリマー、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、フッ素系ポリマー、およびこれらの複合ポリマーや架橋ポリマー、変性ポリマー等が使用可能である。フッ素系ポリマーとしては、例えばポリ(ビニリデンフルオライド)、ポリ(ビニリデンフルオライド−co−ヘキサフルオロプロピレン)、ポリ(ビニリデンフルオロライド−co−トリフルオロエチレン)、或いはポリ(ビニリデンフルオロライド−co−テトラフルオロエチレン)等の高分子材料、およびこれらの混合物が使用される。   Alternatively, a polymer solid electrolyte containing a simple substance or a mixture of conductive polymer compounds or a gel electrolyte containing a swelling solvent may be used. The conductive polymer compound contained in the polymer solid electrolyte or the gel electrolyte is compatible with the electrolytic solution, specifically silicon gel, acrylic gel, acrylonitrile gel, polyphosphazene modified polymer, polyethylene oxide, Polypropylene oxide, fluorine-based polymers, composite polymers, cross-linked polymers, modified polymers, and the like thereof can be used. Examples of the fluorine-based polymer include poly (vinylidene fluoride), poly (vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), poly (vinylidene fluoride-co-trifluoroethylene), or poly (vinylidene fluoride-co-tetra). Polymer materials such as fluoroethylene) and mixtures thereof are used.

[セパレータ]
セパレータ13は、例えばポリプロピレン(PP)あるいはポリエチレン(PE)などのポリオレフィン系の材料よりなる多孔質膜、またはセラミック製の不織布などの無機材料よりなる多孔質膜により構成されていることが好ましい。また、これら2種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。中でも、ポリプロピレン、ポリエチレンの多孔質フィルムが最も有効である。
[Separator]
The separator 13 is preferably made of a porous film made of a polyolefin-based material such as polypropylene (PP) or polyethylene (PE), or a porous film made of an inorganic material such as a ceramic nonwoven fabric. Moreover, you may be set as the structure which laminated | stacked these 2 or more types of porous membranes. Among them, polypropylene and polyethylene porous films are the most effective.

一般的にセパレータ13の厚みは5〜50μmが好適に使用可能であるが、7〜30μmがより好ましい。セパレータ13は、厚すぎると活物質の充填量が低下して電池容量が低下するとともに、イオン伝導性が低下して電流特性が低下する。逆に薄すぎると、膜の機械的強度が低下する。   In general, the thickness of the separator 13 is preferably 5 to 50 μm, more preferably 7 to 30 μm. If the separator 13 is too thick, the filling amount of the active material is reduced to reduce the battery capacity, and the ionic conductivity is reduced to deteriorate the current characteristics. On the other hand, if the film is too thin, the mechanical strength of the film decreases.

[電池素子の作製]
まず、正極11を作製する。上述の正極活物質、結着剤、導電剤を均一に混合して正極合剤とし、この正極合剤を溶剤中に分散させ、必要に応じてボールミル、サンドミル、二軸混練機等によりスラリー状にする。溶剤としては、電極材料に対して不活性であり、かつ結着剤を溶解し得るものであれば特に限定はなく、無機溶剤、有機溶剤のいずれも用いることができるが、例えばN−メチル−2−ピロリドン(NMP)等が用いられる。なお、正極活物質、導電剤、結着剤および溶剤は、均一に分散していればよく、その混合比は問わない。次に、このスラリーをドクターブレード法等により正極集電体11bの両面に均一に塗布する。さらに、高温で乾燥させて溶剤を飛ばすことにより正極活物質層11aが形成される。これにより、正極11が作製される。
[Production of battery element]
First, the positive electrode 11 is produced. The above-mentioned positive electrode active material, binder, and conductive agent are uniformly mixed to form a positive electrode mixture, and this positive electrode mixture is dispersed in a solvent and, if necessary, in a slurry state by a ball mill, a sand mill, a twin-screw kneader, etc. To. The solvent is not particularly limited as long as it is inert with respect to the electrode material and can dissolve the binder, and any of inorganic solvents and organic solvents can be used. For example, N-methyl- 2-pyrrolidone (NMP) or the like is used. Note that the positive electrode active material, the conductive agent, the binder, and the solvent only need to be uniformly dispersed, and the mixing ratio is not limited. Next, this slurry is uniformly applied to both surfaces of the positive electrode current collector 11b by a doctor blade method or the like. Furthermore, the positive electrode active material layer 11a is formed by drying at a high temperature and removing the solvent. Thereby, the positive electrode 11 is produced.

続いて、巻回外周側に位置する正極活物質層11aの形成端部を保護するようにして保護テープ21を正極11の両面から貼着する。このとき、まず、保護テープ21貼着部位に潤滑剤を塗布して潤滑層20を設ける。潤滑剤は、刷毛のような器具による塗布、スプレーによる塗布等により設けることができる。また、潤滑剤の塗布は、保護テープ21の粘着層21b側に行っても良く、また、正極11側に行っても良い。そして、保護テープ21を正極活物質層11aの形成端部を保護するようにして貼着する。また、巻回内周側に位置する正極活物質層11aの形成端部にも保護テープ21を設けるようにしてもよい。活物質層の膨張の影響は、巻回外周側にいくにつれて大きくなるため、少なくとも外周側に保護テープ21を設けるようにすることが好ましい。   Then, the protective tape 21 is stuck from both surfaces of the positive electrode 11 so as to protect the formation end of the positive electrode active material layer 11 a located on the winding outer peripheral side. At this time, first, the lubricant layer 20 is provided by applying a lubricant to the portion where the protective tape 21 is adhered. The lubricant can be provided by application using a tool such as a brush, application by spraying, or the like. Further, the lubricant may be applied to the adhesive layer 21b side of the protective tape 21 or to the positive electrode 11 side. And the protective tape 21 is stuck so that the formation edge part of the positive electrode active material layer 11a may be protected. Moreover, you may make it provide the protective tape 21 also in the formation edge part of the positive electrode active material layer 11a located in the winding inner peripheral side. Since the influence of the expansion of the active material layer increases as it goes to the outer periphery of the winding, it is preferable to provide the protective tape 21 at least on the outer periphery.

また、保護テープ21は、正極活物質層形成部に0.5mm以上1mm以下程度被るようにして貼着することが好ましい。保護テープ21と正極活物質層形成部とが重なる部分は、他の部分よりも厚みが大きくなるため、できるだけ重なりが少なくなるようにすることが好ましい。また、重なりが小さすぎる場合、保護テープ21の貼着による安全性の効果が薄くなってしまう。   Moreover, it is preferable that the protective tape 21 is attached so as to cover the positive electrode active material layer forming portion in a range of about 0.5 mm to 1 mm. The portion where the protective tape 21 and the positive electrode active material layer forming portion overlap has a thickness larger than that of the other portion, and therefore it is preferable that the overlap be as small as possible. Moreover, when an overlap is too small, the effect of the safety | security by sticking of the protective tape 21 will become thin.

次に、負極12を作製する。上述の負極活物質、結着剤、導電剤を均一に混合して負極合剤とし、溶剤中に分散させてスラリー状にする。このとき、正極合剤の場合と同様にボールミル、サンドミル、二軸混練機等を用いてもよい。溶剤としては、例えばN−メチル−2−ピロリドン、メチルエチルケトン等が用いられる。なお、負極活物質、導電剤、結着剤および溶剤は、正極活物質と同様に、その混合比は問わない。次に、このスラリーをドクターブレード法等により負極集電体12bの両面に均一に塗布する。さらに、高温で乾燥させて溶剤を飛ばすことにより負極活物質層12aが形成される。これにより、負極12が作製される。   Next, the negative electrode 12 is produced. The above-described negative electrode active material, binder, and conductive agent are uniformly mixed to form a negative electrode mixture, which is dispersed in a solvent to form a slurry. At this time, a ball mill, a sand mill, a biaxial kneader or the like may be used as in the case of the positive electrode mixture. As the solvent, for example, N-methyl-2-pyrrolidone, methyl ethyl ketone, or the like is used. Note that the mixing ratio of the negative electrode active material, the conductive agent, the binder, and the solvent is not limited as in the case of the positive electrode active material. Next, this slurry is uniformly applied to both surfaces of the negative electrode current collector 12b by a doctor blade method or the like. Furthermore, the negative electrode active material layer 12a is formed by drying at a high temperature and removing the solvent. Thereby, the negative electrode 12 is produced.

なお、塗布装置については特に限定されず、スライドコーティングやエクストルージョン型のダイコーティング、リバースロール、グラビア、ナイフコーター、キスコーター、マイクログラビア、ロッドコーター、ブレードコーターなどが使用できる。また、乾燥方法についても特に制限はないが、放置乾燥、送風乾燥機、温風乾燥機、赤外線加熱機、遠赤外線加熱機などが使用できる。   The coating apparatus is not particularly limited, and slide coating, extrusion type die coating, reverse roll, gravure, knife coater, kiss coater, micro gravure, rod coater, blade coater and the like can be used. Also, the drying method is not particularly limited, but standing drying, blower dryer, hot air dryer, infrared heater, far infrared heater, and the like can be used.

上述のようにして作製された正極11および負極12を、正極11、セパレータ13、負極12、セパレータ13の順に積層し、巻回して電池素子10とする。   The positive electrode 11 and the negative electrode 12 produced as described above are laminated in the order of the positive electrode 11, the separator 13, the negative electrode 12, and the separator 13, and wound to obtain the battery element 10.

次に、上述の電池素子10を電池缶1に収容する。このとき、電池素子10の負極端子16導出側巻回面が、絶縁性樹脂により作製された絶縁板9aで覆われるようにして収容する。この後、一方の電極棒を電池素子巻回中心部から挿入し、もう一方の電極棒を電池缶底面外側に配置して抵抗溶接を行い、負極端子16を電池缶1に溶接する。   Next, the battery element 10 described above is accommodated in the battery can 1. At this time, the negative electrode terminal 16 lead-out side winding surface of the battery element 10 is accommodated so as to be covered with the insulating plate 9a made of an insulating resin. Thereafter, one electrode rod is inserted from the battery element winding center portion, the other electrode rod is disposed outside the bottom surface of the battery can and resistance welding is performed, and the negative electrode terminal 16 is welded to the battery can 1.

負極端子16と電池缶1とを溶接後、センターピン14を挿入し、電池缶1の開放端部側に位置する巻回面部分にも絶縁板9bを配置して電解液を注液する。さらに、開口部24と薄肉部25もしくは溝部26を有する電池蓋2の内側に安全弁機構およびPTC素子4を設け、安全弁3に正極端子15を接続する。そして、この電池蓋2が絶縁封口ガスケット5を介してかしめられることにより取り付けられ、電池缶1の内部が密閉される。   After welding the negative electrode terminal 16 and the battery can 1, the center pin 14 is inserted, and the insulating plate 9 b is also disposed on the winding surface portion located on the open end side of the battery can 1 to inject the electrolyte. Further, the safety valve mechanism and the PTC element 4 are provided inside the battery lid 2 having the opening 24 and the thin wall portion 25 or the groove portion 26, and the positive electrode terminal 15 is connected to the safety valve 3. The battery lid 2 is attached by caulking through an insulating sealing gasket 5, and the inside of the battery can 1 is sealed.

なお、正極端子15は製造工程上、ある程度の長さを持ったものを用いる必要がある。これは、あらかじめ正極端子15を電池蓋2に設けられた安全弁3に接続してから電池缶1の開放端部を密閉するためであり、正極端子15が短いほど正極端子15と安全弁3の接続が困難になる。このため、ある程度の長さを持った正極端子15が電池内部で略U字状に屈曲されて電池缶1内に収容される。   The positive terminal 15 needs to have a certain length in the manufacturing process. This is for sealing the open end of the battery can 1 after connecting the positive electrode terminal 15 to the safety valve 3 provided in the battery lid 2 in advance. The shorter the positive electrode terminal 15 is, the more the positive electrode terminal 15 is connected to the safety valve 3. Becomes difficult. For this reason, the positive electrode terminal 15 having a certain length is bent into a substantially U shape inside the battery and accommodated in the battery can 1.

以上のようにして作製したリチウムイオン二次電池は、正極集電体11bの破断が生じにくく、また、電池内部における短絡防止効果も合わせて有する。このため、高い安全性を有するとともに、電池容量やサイクル特性の低下を抑制し、高い品質を有するリチウムイオン二次電池を得ることができる。   The lithium ion secondary battery produced as described above hardly breaks the positive electrode current collector 11b, and also has a short-circuit preventing effect inside the battery. For this reason, while having high safety | security, the fall of battery capacity and cycling characteristics can be suppressed, and the lithium ion secondary battery which has high quality can be obtained.

以下、実施例によりこの発明を具体的に説明する。なお、この発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples. In addition, this invention is not limited only to these Examples.

<実施例1>
[正極の作製]
まず、正極活物質としてコバルト酸リチウム(LiCoO2)94質量部と、導電剤としてグラファイト3質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)3質量部とを均一に混合して正極合剤を調製した。続いて、正極合剤をN−メチル−2−ピロリドンに分散させて正極合剤スラリーを得た。この正極合剤スラリーを、正極集電体となるアルミニウム(Al)箔の両面に均一に塗布し、100℃で24時間減圧乾燥した後、ロールプレス機で加圧成形することにより正極活物質層を形成した。正極集電体としては、アニール処理を行ったアルミニウム箔(JIS A3003P−O)を用いた。
<Example 1>
[Production of positive electrode]
First, 94 parts by mass of lithium cobaltate (LiCoO 2 ) as a positive electrode active material, 3 parts by mass of graphite as a conductive agent, and 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder are uniformly mixed to form a positive electrode mixture Was prepared. Subsequently, the positive electrode mixture was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a positive electrode mixture slurry. This positive electrode mixture slurry is uniformly applied to both surfaces of an aluminum (Al) foil serving as a positive electrode current collector, dried under reduced pressure at 100 ° C. for 24 hours, and then subjected to pressure molding with a roll press machine, whereby a positive electrode active material layer Formed. As the positive electrode current collector, an annealed aluminum foil (JIS A3003P-O) was used.

続いて、巻回外周側となる正極活物質層の形成端部に、基材がポリイミド(PI)、粘着層がシリコン樹脂(シリコンゴム)からなる保護テープを貼着した。シリコン樹脂は酸化防止剤等の還元性抽出物の溶出がほとんどなく、保護テープを構成する材料として好適である。潤滑層は、粘着層であるシリコンゴム側を潤滑剤を染み込ませた布に押し付けることにより形成した。潤滑剤としては、炭酸ジメチル(DMC)、炭酸エチレン(EC)および炭酸プロピレン(PC)を12重量%溶解したものを用いた。   Subsequently, a protective tape having a base material made of polyimide (PI) and an adhesive layer made of silicon resin (silicon rubber) was attached to the end portion of the positive electrode active material layer on the outer periphery side of the winding. Silicone resin is suitable as a material constituting the protective tape because it hardly dissolves a reducing extract such as an antioxidant. The lubricating layer was formed by pressing the silicon rubber side, which is an adhesive layer, against a cloth soaked with a lubricant. As the lubricant, dimethyl carbonate (DMC), ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC) dissolved in 12% by weight were used.

そして、潤滑層を形成した保護テープを、正極活物質層形成部と正極活物質層未形成部の境界をまたぐように貼着した。また、巻回内周側となる正極活物質層形成端部に、同様の保護テープを潤滑層を設けずに貼着した。この後、正極集電体の露出部分にアルミニウム(Al)製の正極端子を接続した。   And the protective tape which formed the lubrication layer was stuck so that the boundary of a positive electrode active material layer formation part and a positive electrode active material layer non-formation part might be straddled. Moreover, the same protective tape was affixed on the positive electrode active material layer formation end part used as the winding inner peripheral side, without providing a lubricating layer. Thereafter, a positive electrode terminal made of aluminum (Al) was connected to the exposed portion of the positive electrode current collector.

[負極の作製]
負極活物質として粉砕した人造黒鉛粉末90重量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)10重量部とを均一に混合して負極合剤を調製した。続いて、負極合剤をN−メチル−2−ピロリドンに分散させて負極合剤スラリーを得た。この負極合剤スラリーを、負極集電体となる銅(Cu)箔の両面に均一に塗布し、100℃で24時間減圧乾燥した後、ロールプレス機で加圧成形することにより負極活物質層を形成した。この後、巻回外周側および巻回内周側の負極活物質層形成端部に、正極と同様の保護テープを貼着した。このとき、潤滑層は設けなかった。
また、負極の一端部にはニッケル製の負極端子を接続した。
[Production of negative electrode]
A negative electrode mixture was prepared by uniformly mixing 90 parts by weight of artificial graphite powder pulverized as a negative electrode active material and 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder. Subsequently, the negative electrode mixture was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a negative electrode mixture slurry. The negative electrode mixture slurry is uniformly applied to both surfaces of a copper (Cu) foil serving as a negative electrode current collector, dried under reduced pressure at 100 ° C. for 24 hours, and then subjected to pressure molding with a roll press machine to thereby form a negative electrode active material layer Formed. Then, the protective tape similar to a positive electrode was affixed on the negative electrode active material layer formation edge part of winding outer peripheral side and winding inner peripheral side. At this time, no lubricating layer was provided.
Moreover, the negative electrode terminal made from nickel was connected to the one end part of the negative electrode.

続いて、微孔性ポリプロピレンフィルムよりなるセパレータを用意し、正極、セパレータ、負極、セパレータの順に積層したのち、渦巻状に多数回巻回して巻回電極体を作製した。そののち、巻回電極体の中心にセンターピンを挿入し、正極端子を電池蓋と接合された安全弁に接合すると共に、負極端子を電池缶に接合し、巻回電極体を一対の絶縁板で挟んで電池缶の内部に収納した。   Subsequently, a separator made of a microporous polypropylene film was prepared, and a positive electrode, a separator, a negative electrode, and a separator were laminated in this order, and then wound many times in a spiral shape to produce a wound electrode body. After that, a center pin is inserted into the center of the wound electrode body, the positive terminal is joined to the safety valve joined to the battery lid, the negative terminal is joined to the battery can, and the wound electrode body is paired with a pair of insulating plates. The battery was placed inside the battery can.

続いて、電池缶の内部に電解液を注入した。電解液には、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを等質量比で混合した溶媒に、電解質塩としてLiPF6を1mol/lの含有量で溶解させたものを用いた。続いて、電池缶の開放部に、安全弁、ディスクホルダ、遮断ディスクからなる安全弁機構、PTC素子ならびに電池蓋を絶縁封口ガスケットを介してかしめることにより固定した。これにより、JIS C8711に記載されているICR18650サイズ、製造時の電池容量2430mAhの試験用電池を作製した。 Subsequently, an electrolytic solution was injected into the battery can. As the electrolytic solution, a solution obtained by dissolving LiPF 6 as an electrolyte salt in a content of 1 mol / l in a solvent in which ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) were mixed at an equal mass ratio was used. Subsequently, a safety valve mechanism including a safety valve, a disk holder, and a shut-off disk, a PTC element, and a battery lid were fixed to the open portion of the battery can by caulking through an insulating sealing gasket. Thus, a test battery having an ICR18650 size and a battery capacity of 2430 mAh at the time of manufacture described in JIS C8711 was produced.

<実施例2>
潤滑剤の樹脂材料としてポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を溶解したものを用いた以外は実施例1と同様にして試験用電池を作製した。
<Example 2>
A test battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that a resin material in which polytetrafluoroethylene (PTFE) was dissolved was used as the resin material for the lubricant.

<実施例3>
潤滑剤の樹脂材料として四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体(PFA)を溶解したものを用いた以外は実施例1と同様にして試験用電池を作製した。
<Example 3>
A test battery was produced in the same manner as in Example 1 except that a resin material for the lubricant was dissolved in tetrafluoroethylene / perfluoroalkoxyethylene copolymer (PFA).

<実施例4>
潤滑剤の樹脂材料として四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体(FEP)を溶解したものを用いた以外は実施例1と同様にして試験用電池を作製した。
<Example 4>
A test battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that a resin material for the lubricant was prepared by dissolving a tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP).

<実施例5>
潤滑剤の樹脂材料としてポリイミド(PI)を溶解したものを用いた以外は実施例1と同様にして試験用電池を作製した。
<Example 5>
A test battery was produced in the same manner as in Example 1 except that a material in which polyimide (PI) was dissolved was used as the resin material for the lubricant.

<実施例6>
潤滑剤の樹脂材料としてポリプロピレン(PP)を溶解したものを用いた以外は実施例1と同様にして試験用電池を作製した。
<Example 6>
A test battery was produced in the same manner as in Example 1 except that a material in which polypropylene (PP) was dissolved was used as the resin material for the lubricant.

<実施例7>
潤滑剤としてシリコンオイルを用いた以外は実施例1と同様にして試験用電池を作製した。
<Example 7>
A test battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that silicon oil was used as the lubricant.

<比較例1>
潤滑剤の樹脂材料としてアクリル系樹脂を溶解したものを用いた以外は実施例1と同様にして試験用電池を作製した。
<Comparative Example 1>
A test battery was produced in the same manner as in Example 1 except that a resin material in which an acrylic resin was dissolved was used as the resin material for the lubricant.

<比較例2>
潤滑剤を設けない以外は実施例1と同様にして試験用電池を作製した。
<Comparative example 2>
A test battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the lubricant was not provided.

<比較例3>
保護テープの粘着層をアクリル樹脂とし、潤滑剤を設けない以外は実施例1と同様にして試験用電池を作製した。
<Comparative Example 3>
A test battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the adhesive layer of the protective tape was an acrylic resin and no lubricant was provided.

<比較例4>
保護テープおよび潤滑剤を設けない以外は実施例1と同様にして試験用電池を作製した。
<Comparative example 4>
A test battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the protective tape and the lubricant were not provided.

<比較例5>
正極集電体をアニール処理を行わないアルミニウム箔(JIS A3003P−H18)を用い、潤滑剤をシリコンオイルとした以外は実施例1と同様にして試験用電池を作製した。
<Comparative Example 5>
A test battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode current collector was made of an aluminum foil (JIS A3003P-H18) that was not annealed, and the lubricant was silicon oil.

上述の各試験用電池について、下記のようにして電池性能の評価を行った。   With respect to each of the test batteries described above, the battery performance was evaluated as follows.

(a)破断試験
1Cの定電流で電池電圧が4.25Vに達するまで定電流充電を行ったのち、4.25Vの定電圧で充電時間が2.5時間となるまで定電圧充電を行った。この後、1Cの定電流で、終止電圧3.0Vとして定電流放電を行った。その後、電池を解体し、正極集電体の破断の確認を行った。破断は、
破断(大):集電体が完全に2枚に分離
破断(小):集電体の一部がつながった状態
破断無し :集電体の切れなし
に分類する。なお、破断試験では、各実施例および比較例の試験用電池を各30個ずつ用いて行った。
(A) Break test After constant current charging until the battery voltage reached 4.25 V at a constant current of 1 C, constant voltage charging was performed at a constant voltage of 4.25 V until the charging time was 2.5 hours. . Thereafter, constant current discharge was performed with a constant current of 1 C and a final voltage of 3.0 V. Thereafter, the battery was disassembled, and the positive electrode current collector was confirmed to be broken. Break is
Break (Large): Current collector is completely separated into two pieces Break (Small): A part of the current collector is connected No break: Classify as no current break. In the break test, 30 test batteries of each example and comparative example were used.

(b)サイクル試験
1Cの定電流で電池電圧が4.25Vに達するまで定電流充電を行ったのち、4.25Vの定電圧で充電時間が2.5時間となるまで定電圧充電を行った。この後、45℃の環境下で24時間保存し、1Cの定電流で、終止電圧3.0Vとして定電流放電を行った。同様の充放電条件にて常温下で500サイクル充放電を行い、500サイクル目の電池容量を測定した。
(B) Cycle test After constant current charging until the battery voltage reached 4.25 V at a constant current of 1 C, constant voltage charging was performed at a constant voltage of 4.25 V until the charging time was 2.5 hours. . Then, it preserve | saved for 24 hours in 45 degreeC environment, and the constant current discharge was performed by the constant voltage of 1C and the final voltage of 3.0V. Under the same charge / discharge conditions, 500 cycles of charge / discharge were performed at room temperature, and the battery capacity at the 500th cycle was measured.

(c)短絡試験
試験用電池の組み立て時に、電池缶内に50μm四方のニッケル(Ni)片を約20個混入させ、(b)のサイクル試験と同様の充電条件および放電条件にて10サイクルの充放電を行った。この後、各試験用電池について短絡の有無を確認した。なお、短絡試験は、各実施例および比較例の試験用電池を各10個ずつ用いて行った。
(C) Short-circuit test When assembling the test battery, about 20 50 μm square nickel (Ni) pieces were mixed in the battery can, and 10 cycles were performed under the same charging and discharging conditions as in the cycle test of (b). Charging / discharging was performed. Then, the presence or absence of a short circuit was confirmed about each battery for a test. In addition, the short circuit test was done using 10 test batteries of each Example and Comparative Example.

試験用電池は、正極活物質層とセパレータの間に微小な間隙が存在する。この間隙に金属片が入り込んだ場合、電池が充電されて活物質層が膨張することにより、電池缶内壁と電池素子とが緊迫して電池素子が圧迫され、内部短絡が生じる。   The test battery has a minute gap between the positive electrode active material layer and the separator. When a metal piece enters the gap, the battery is charged and the active material layer expands, and the inner wall of the battery can and the battery element are tightly pressed to press the battery element, causing an internal short circuit.

以下の表1に、評価の結果を示す。

Figure 2010049909
Table 1 below shows the results of the evaluation.
Figure 2010049909

各実施例および比較例から分かるように、保護テープと正極集電体との間に還元性抽出物を含まない潤滑層を設けた試験用電池では、集電体の破断および内部短絡が生じず、500サイクル後の電池容量も十分であった。   As can be seen from the examples and comparative examples, in the test battery in which the lubricating layer not containing the reducing extract was provided between the protective tape and the positive electrode current collector, the current collector was not broken and the internal short circuit did not occur. The battery capacity after 500 cycles was sufficient.

一方、潤滑層に還元性抽出物を含むアクリル系樹脂を用いた比較例1、潤滑層を設けなかった比較例2および比較例3では、集電体の破断が生じた。これは、溶出した還元性抽出物によって集電体の表面酸化膜が還元され、電解液によって集電体が浸食されて強度が低下したためと考えられる。潤滑層を用いない比較例2および比較例3では全ての試験用電池で破断が生じ、特に保護テープの粘着層がアクリル樹脂である比較例3では、ほとんどが破断(大)であった。このため、特にアクリル樹脂を含む場合に破断が生じやすいことが分かった。   On the other hand, in Comparative Example 1 using an acrylic resin containing a reducing extract in the lubricating layer, Comparative Example 2 and Comparative Example 3 in which the lubricating layer was not provided, the current collector was broken. This is considered to be because the surface oxide film of the current collector was reduced by the eluted reducing extract, and the current was eroded by the electrolyte solution, resulting in a decrease in strength. In Comparative Example 2 and Comparative Example 3 in which no lubricating layer was used, rupture occurred in all the test batteries, and in Comparative Example 3 in which the adhesive layer of the protective tape was an acrylic resin, most were ruptured (large). For this reason, it turned out that it is easy to produce a fracture | rupture especially when an acrylic resin is included.

また、保護テープおよび潤滑層を設けなかった比較例4では、集電体の破断は起こらないものの、内部短絡が生じやすくなった。これは、ニッケル片を埋め込んだ影響に加え、活物質層形成端部における保護がなくなったため、この部分における内部短絡が生じやすくなったためであると考えられる。   Further, in Comparative Example 4 in which the protective tape and the lubricating layer were not provided, the current collector was not broken, but an internal short circuit was likely to occur. This is presumably because, in addition to the influence of embedding the nickel piece, the protection at the active material layer forming end is lost, and therefore an internal short circuit is likely to occur at this part.

集電体のアニール処理を行わなかった比較例5では、集電体の破断や内部短絡は生じなかったものの、著しく電池容量が低下した。これは、充放電に伴う活物質層の膨張、収縮に集電体が追従できず、活物質層の剥離、剥落が生じたためであると考えられる。   In Comparative Example 5 in which the current collector was not annealed, the battery capacity was significantly reduced, although the current collector did not break or was internally short-circuited. This is presumably because the current collector could not follow the expansion and contraction of the active material layer accompanying charging and discharging, and the active material layer was peeled off and peeled off.

このように、アニール処理を行った正極集電体を用い、正極活物質層の巻回外周側の活物質層形成端部を覆う保護テープと正極集電体との間に潤滑層を設ける。これにより、活物質層の膨張、収縮に集電体が追従しやすくなるとともに、集電体の表面酸化膜の還元を防止して、集電体の破断を防止することができる。   In this way, using the positive electrode current collector that has been annealed, a lubricating layer is provided between the protective tape that covers the active material layer forming end on the winding outer periphery side of the positive electrode active material layer and the positive electrode current collector. Thereby, the current collector can easily follow the expansion and contraction of the active material layer, and the reduction of the surface oxide film of the current collector can be prevented to prevent the current collector from being broken.

以上、この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。   Although one embodiment of the present invention has been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible.

例えば、上述の実施形態においてはアニール処理した正極集電体を用いる構成について説明したが、アニール処理なしの正極集電体に正極活物質層を設け、熱処理するようにしてもよい。   For example, in the above-described embodiment, the configuration using the annealed positive electrode current collector has been described. However, a positive electrode active material layer may be provided on the positive electrode current collector without the annealing treatment, and heat treatment may be performed.

この発明の一実施形態による非水電解質二次電池の一構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one structural example of the nonaqueous electrolyte secondary battery by one Embodiment of this invention. この発明の一実施形態による正極の巻回外周側における保護テープおよび潤滑層の構成を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the structure of the protective tape and lubricating layer in the winding outer periphery side of the positive electrode by one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・電池缶
2・・・電池蓋
3・・・安全弁
3a・・・突出部
4・・・PTC素子
5・・・絶縁封口ガスケット
6・・・ディスクホルダ
7・・・遮断ディスク
7a・・・孔部
7b・・・ガス抜き口
9a,9b・・・絶縁板
10・・・電池素子
11・・・正極
11a・・・正極活物質層
11b・・・正極集電体
12・・・負極
12a・・・負極活物質層
12b・・・負極集電体
13・・・セパレータ
14・・・センターピン
15・・・正極端子
16・・・負極端子
20・・・潤滑層
21・・・保護テープ
21a・・・基材
21b・・・粘着層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery can 2 ... Battery cover 3 ... Safety valve 3a ... Projection part 4 ... PTC element 5 ... Insulation sealing gasket 6 ... Disc holder 7 ... Shut-off disc 7a .. Hole 7b ... Gas vent 9a, 9b ... Insulating plate 10 ... Battery element 11 ... Positive electrode 11a ... Positive electrode active material layer 11b ... Positive electrode current collector 12 ... Negative electrode 12a ... Negative electrode active material layer 12b ... Negative electrode current collector 13 ... Separator 14 ... Center pin 15 ... Positive electrode terminal 16 ... Negative electrode terminal 20 ... Lubrication layer 21 ... Protective tape 21a ... Base material 21b ... Adhesive layer

Claims (9)

正極集電体上に正極活物質層が形成された帯状の正極と、負極集電体上に負極活物質層が形成された帯状の負極とがセパレータを介して積層して巻回された電池素子が電池缶に収容されてなり、
少なくとも巻回外周側に位置する上記正極活物質層の形成端部近傍を覆うように絶縁性被覆材が設けられ、
上記絶縁性被覆材と上記正極活物質層および上記正極集電体との間に、還元性抽出物を含有しない潤滑層が設けられた
円筒型非水電解質二次電池。
A battery in which a belt-like positive electrode having a positive electrode active material layer formed on a positive electrode current collector and a belt-like negative electrode having a negative electrode active material layer formed on a negative electrode current collector are stacked and wound via a separator. The element is housed in a battery can,
An insulating coating material is provided so as to cover at least the vicinity of the formation end of the positive electrode active material layer located on the outer periphery side of the winding,
A cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery in which a lubricating layer containing no reducing extract is provided between the insulating coating material, the positive electrode active material layer, and the positive electrode current collector.
上記正極集電体は、アニール処理が施されている
請求項1に記載の円筒型非水電解質二次電池。
The cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the positive electrode current collector is annealed.
上記潤滑層が、シリコンオイル、シリコン系樹脂、アクリル酸系樹脂、フッ素系樹脂およびポリオレフィン系樹脂の少なくとも1つを含む
請求項2に記載の円筒型非水電解質二次電池。
The cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 2, wherein the lubricating layer includes at least one of silicon oil, silicon resin, acrylic acid resin, fluorine resin, and polyolefin resin.
上記フッ素系樹脂が、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体(PFA)、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体(FEP)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)のうちの少なくとも一つであり、
上記ポリオレフィン系樹脂がポリイミド(PI)、ポリプロピレン(PP)およびポリエチレン(PE)のうちの少なくとも一つである
請求項3に記載の円筒型非水電解質二次電池。
The fluororesin is polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene / perfluoroalkoxyethylene copolymer (PFA), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP), polyvinylidene fluoride ( At least one of PVdF),
The cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 3, wherein the polyolefin resin is at least one of polyimide (PI), polypropylene (PP), and polyethylene (PE).
上記潤滑層が、上記シリコン系樹脂、上記アクリル酸系樹脂、上記フッ素系樹脂および上記ポリオレフィン系樹脂の少なくとも1つが溶媒に溶解されてなる
請求項3および請求項4に記載の円筒型非水電解質二次電池。
5. The cylindrical nonaqueous electrolyte according to claim 3, wherein the lubricating layer is formed by dissolving at least one of the silicon resin, the acrylic resin, the fluorine resin, and the polyolefin resin in a solvent. Secondary battery.
上記溶媒が、炭酸ジメチル、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、エチレングリコール、トルエン、アセトンの少なくとも1つを含む
請求項5に記載の円筒型非水電解質二次電池。
The cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 5, wherein the solvent contains at least one of dimethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, ethylene glycol, toluene, and acetone.
上記絶縁性被覆材が、基材と該基材と積層して設けられた粘着層からなり、
上記粘着層と上記潤滑層が接する
請求項6に記載の円筒型非水電解質二次電池。
The insulating coating material comprises a base material and an adhesive layer provided by laminating the base material,
The cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 6, wherein the adhesive layer and the lubricating layer are in contact with each other.
上記基材が、ポリプロピレン樹脂およびポリイミド樹脂のいずれか一方、もしくはポリプロピレン樹脂とポリイミド樹脂とを混合してなる樹脂材料である
請求項7に記載の円筒型非水電解質二次電池。
The cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 7, wherein the base material is a resin material obtained by mixing one of a polypropylene resin and a polyimide resin, or a polypropylene resin and a polyimide resin.
上記粘着層が、上記基材の一方の面に設けられ、シリコン樹脂およびアクリル樹脂の少なくとも一方からなる
請求項8に記載の円筒型非水電解質二次電池。
The cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 8, wherein the adhesive layer is provided on one surface of the substrate and is made of at least one of a silicon resin and an acrylic resin.
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