JP2010061820A - Nonaqueous secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リチウムイオン二次電池に代表される非水系二次電池に関し、特に安全性に優れた非水系二次電池に関するものである。 The present invention relates to a non-aqueous secondary battery represented by a lithium ion secondary battery, and more particularly to a non-aqueous secondary battery excellent in safety.
近年、携帯用電子機器の電源として利用が広がっているリチウムイオン二次電池は、負極にリチウムの吸蔵および放出が可能な炭素質材料等を用い、正極にLiCoO2等の遷移金属とリチウムの複合酸化物を活物質として用いており、これによって高電位で高放電容量のリチウムイオン二次電池を実現している。しかし、近年の電子機器および通信機器の多機能化に伴って、更なるリチウムイオン二次電池の高容量化が望まれている。 In recent years, lithium ion secondary batteries, which are widely used as power sources for portable electronic devices, use a carbonaceous material capable of occluding and releasing lithium for the negative electrode, and a composite of a transition metal such as LiCoO 2 and lithium for the positive electrode. An oxide is used as an active material, thereby realizing a lithium ion secondary battery having a high potential and a high discharge capacity. However, with the recent increase in functionality of electronic devices and communication devices, it is desired to further increase the capacity of lithium ion secondary batteries.
ここで、高容量のリチウムイオン二次電池を実現するための発電要素である電極板としては、正極板および負極板ともに各々の構成材料を塗料化した電極合剤塗料を集電体の上に塗布して乾燥させた後にプレス等により規定の厚みまで圧縮する方法が用いられており、より多くの活物質を充填してプレスすることで活物質密度が高くなり、一層の高容量化が可能となる。 Here, as an electrode plate that is a power generation element for realizing a high-capacity lithium ion secondary battery, an electrode mixture paint obtained by coating each constituent material on both the positive electrode plate and the negative electrode plate is placed on the current collector. After applying and drying, a method of compressing to the specified thickness by pressing or the like is used. By filling and pressing more active material, the active material density becomes higher and further increase in capacity is possible. It becomes.
さらに、上述の正極板と負極板とをセパレータを介して順に積層される又はセパレータを介して渦巻状に捲回した電極群をステンレス製、ニッケルメッキを施した鉄製、又はアルミニウム製などの金属からなる電池ケースに収納し、次に非水系電解液を電池ケース内に注液した後に電池ケースの開口部に封口板を密封固着してリチウムイオン二次電池が構成される。 Further, an electrode group in which the above-described positive electrode plate and negative electrode plate are sequentially laminated via a separator or spirally wound via a separator is made of a metal such as stainless steel, nickel-plated iron, or aluminum. In a battery case, a non-aqueous electrolyte is poured into the battery case, and then a sealing plate is hermetically fixed to the opening of the battery case to form a lithium ion secondary battery.
ところで、リチウムイオン電池に代表される非水系二次電池の高容量化が進む一方で重視すべきは安全対策であり、特に正極板と負極板とが内部短絡などにより非水系二次電池の急激な温度上昇が起こり熱暴走に至る恐れもあるため、非水系二次電池の安全性の向上が強く要求されている。特に、大型・高出力な非水系二次電池では、熱暴走の発生する確率が高くなるため、その発生する確率を低くするなどの安全性を向上させる工夫が必要である。 By the way, while increasing capacity of non-aqueous secondary batteries typified by lithium ion batteries, safety measures should be emphasized. In particular, the positive and negative plates are rapidly connected to the non-aqueous secondary battery due to an internal short circuit. There is a strong demand for improvement in the safety of non-aqueous secondary batteries, because there is a risk of excessive temperature rise and thermal runaway. In particular, a large-sized, high-power non-aqueous secondary battery has a high probability of thermal runaway, and thus a device for improving safety, such as reducing the probability of occurrence, is necessary.
上述のように非水系二次電池が内部短絡する要因としては、非水系二次電池の内部に異物が混入する以外にも図14(a)に示したように、正極集電体21の上に正極合剤層22a,22bを形成した正極板23と負極集電体24の上に負極合剤層25a,25bを形成した負極板26とをセパレータ27を介して捲回することにより電極群28を構成する際、さらには非水系二次電池を充放電する際に電極板に加わる応力によって電極板が破断あるいは挫屈することが考えられる。
As described above, the cause of the internal short circuit of the non-aqueous secondary battery is that, as shown in FIG. 14 (a), foreign matter is mixed into the non-aqueous secondary battery. The positive electrode plate 23 on which the positive electrode mixture layers 22 a and 22 b are formed and the negative electrode plate 26 on which the negative electrode mixture layers 25 a and 25 b are formed on the negative electrode current collector 24 are wound through a
より詳しくは、渦巻状に捲回して電極群28を構成する際には構成要素である正極板23、負極板26、セパレータ27には引張応力が加わり、この際の各構成要素における伸び率の差によって最も伸び率が小さなものから破断することになる。
More specifically, when the electrode group 28 is formed by winding in a spiral shape, tensile stress is applied to the positive electrode plate 23, the negative electrode plate 26, and the
加えて、非水系二次電池を充放電すると電極板の膨張収縮による応力が電極板に加わり、充放電を繰り返すことによる繰り返し応力により正極板23、負極板26もしくはセパレータ27の伸び率の最も低いものが優先的に破断してしまう。
In addition, when a non-aqueous secondary battery is charged / discharged, stress due to expansion / contraction of the electrode plate is applied to the electrode plate, and the positive electrode plate 23, the negative electrode plate 26 or the
例えば、図14(b)に示したように充電時の負極板26の伸びに正極板23が追従できない場合には正極板23の破断(図中のF)が起こり、また、正極板23の破断が起き
なくても図14(c)に示したように負極板26の挫屈によりセパレータ27が引き伸ばされることで、セパレータ27の厚みが薄くなる箇所(図中のG)が発生する。
For example, as shown in FIG. 14B, when the positive electrode plate 23 cannot follow the elongation of the negative electrode plate 26 during charging, the positive electrode plate 23 breaks (F in the figure). Even if no breakage occurs, as shown in FIG. 14C, the
さらに、正極板23もしくは負極板26がセパレータ27よりも先に破断した場合には、いずれかの電極板の破断部がセパレータ27を突き破り正極板23と負極板26が短絡することになる。この短絡により大電流が流れ、その結果、非水系二次電池の温度が急激に上昇し、上述のように非水系二次電池が熱暴走する可能性がある。
Further, when the positive electrode plate 23 or the negative electrode plate 26 is broken before the
そこで、正極板の破断を抑制するために、図15に示したように両面に正極合剤層を塗布形成した正極板33と両面に負極合剤層を塗布形成した負極板34とをセパレータ35を介して扁平状に捲回した発電要素32と非水電解液を電池ケース36に収納した非水系二次電池31において、正極板33の両面のうち、内周側の第1面の正極合剤層を裏面の第2面の正極合剤層よりも柔軟性を高く(引張破断伸びを大きく)する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, in order to suppress breakage of the positive electrode plate, as shown in FIG. 15, the positive electrode plate 33 with the positive electrode mixture layer formed on both sides and the negative electrode plate 34 with the negative electrode mixture layer applied on both sides, as shown in FIG. In the non-aqueous secondary battery 31 in which the power generation element 32 wound in a flat shape and the non-aqueous electrolyte solution are housed in the battery case 36, the positive electrode combination of the first surface on the inner peripheral side of both surfaces of the positive electrode plate 33 is A method has been proposed in which the agent layer has higher flexibility (higher tensile elongation at break) than the positive electrode mixture layer on the second surface on the back side (see, for example, Patent Document 1).
また、電極板の伸び率を向上させるために、図16に示したように正極リード44を接続した正極板41と負極リード45を接続した負極板42との間にセパレータ43を介在させて渦巻状に捲回して電池ケース47に収容し正極リード44を正極外部端子46に、負極リード45を電池ケース47に接続し、非水電解液を注入した非水系二次電池において、正極板41および負極板42とこれら両電極間に介装されるべきセパレータ43とを積層する前又は巻き取る前に、結着材の再結晶化温度より高い温度であってその分解温度より低い温度で正極板41又は負極板42のいずれか一方もしくはその両方の電極板を加熱処理する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、正極板の内周側の正極合剤層を外周側より柔軟にするまたは正極板を熱処理するなどの上述した従来技術においては、電極群を構成する際に正極板に加わる曲げ応力による正極板の破断を抑制する効果は発揮するものの、非水系二次電池を充放電する際の電極板の膨張収縮による応力を緩和し充放電時の電極板の破断または挫屈を抑制することが困難であるという課題を有していた。 However, in the above-described conventional techniques such as making the positive electrode mixture layer on the inner peripheral side of the positive electrode plate more flexible than the outer peripheral side or heat-treating the positive electrode plate, the positive electrode due to bending stress applied to the positive electrode plate when forming the electrode group Although the effect of suppressing the breakage of the plate is exhibited, it is difficult to relieve the stress due to the expansion and contraction of the electrode plate when charging / discharging the nonaqueous secondary battery and to suppress the breakage or buckling of the electrode plate during charge / discharge Had the problem of being.
加えて、上述した特許文献1の従来技術では、正極板の表面と裏面に塗布する二種類の正極合剤塗料を作製し、この二種類の正極合剤塗料を正極集電体の上に塗布して形成する必要があり、正極板を作製するプロセスが複雑になってしまう。
In addition, in the prior art of
また、特許文献2の従来技術では、正極板を規定の厚みまでプレスした後に熱処理を施し捲回して電極群を構成するが、この熱処理によって規定の厚みまで圧縮された正極板がバックリングを起こし捲回前の正極板の厚みバラツキが大きくなってしまう。さらに、捲回した電極群の直径のバラツキが大きくなってしまうなどの不具合を引き起こすことがある。
In the prior art of
本発明は上記従来の課題を鑑みてなされたもので、非水系二次電池における正極板と負極板の充放電時の伸縮度を互いに近くなるように構成し、非水系二次電池を充放電する際の電極板の膨張収縮による応力を緩和し充放電時の電極板の破断または挫屈を抑制することで安全性の高い非水系二次電池を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and is configured so that the degree of expansion and contraction of the positive electrode plate and the negative electrode plate in the non-aqueous secondary battery is close to each other, and the non-aqueous secondary battery is charged / discharged. An object of the present invention is to provide a highly safe non-aqueous secondary battery by relieving stress due to expansion and contraction of the electrode plate and suppressing breakage or buckling of the electrode plate during charging and discharging.
上記目的を達成するために本発明の非水系二次電池は、少なくともリチウム含有複合酸化物よりなる活物質と導電材および結着材を分散媒にて混練分散した正極合剤塗料を正極集電体の上に付着させて正極合剤層を形成した正極板と少なくともリチウムを保持しうる材料よりなる活物質および結着材を分散媒にて混練分散した負極合剤塗料を負極集電体の上に付着させて負極合剤層を形成した負極板との間に多孔質絶縁体を介在させて捲回または積層して構成した電極群を非水系電解液とともに電池ケースに封入した非水系二次電池であって、正極合剤層または負極合剤層の少なくともいずれか一方に厚みの薄い箇所を部分的に設けるかまたは正極合塗料または負極合剤塗料の少なくともいずれか一方を間欠的に付着させ正極集電体または負極集電体の露出部を設けることで正極板と負極板の充放電時の伸縮度を互いに近くなるように構成したことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the non-aqueous secondary battery of the present invention is a positive electrode current collector comprising a positive electrode mixture paint obtained by kneading and dispersing an active material comprising at least a lithium-containing composite oxide, a conductive material, and a binder in a dispersion medium. The negative electrode current collector is prepared by mixing a positive electrode plate having a positive electrode mixture layer deposited thereon and an active material and a binder made of a material capable of holding lithium at least in a dispersion medium. A non-aqueous electrolyte solution and a non-aqueous electrolyte encapsulated in a battery case include an electrode group formed by winding or laminating a porous insulator between a negative electrode plate formed on a negative electrode mixture layer A water-based secondary battery in which at least one of the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer is partially provided with a thin portion, or at least one of the positive electrode mixture paint or the negative electrode mixture paint is intermittently provided. Adhere to positive electrode current collector or negative It is characterized in that it has configured to be close to each other to stretch degree during charge and discharge of the positive electrode plate and negative electrode plate by providing the exposed part of the current collector.
本発明の非水系二次電池によると、正極合剤層または負極合剤層の少なくともいずれか一方に厚みの薄い箇所を部分的に設けるかまたは正極合塗料または負極合剤塗料の少なくともいずれか一方を間欠的に付着させ正極集電体または負極集電体の露出部を設けることで正極板と負極板の充放電時の伸縮度を互いに近くなるように構成したことにより、充放電時における正極板と負極板の膨張収縮による伸縮度の差に起因した正極板あるいは負極板に加わる応力を緩和することができ、電極板の破断または挫屈を抑制することが可能であり、これらに起因した内部短絡を抑制し安全性の高い非水系二次電池を提供することが可能である。 According to the non-aqueous secondary battery of the present invention, at least one of the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer is partially provided with a thin portion, or at least one of the positive electrode mixture or the negative electrode mixture paint. The positive electrode during charging / discharging is configured to be close to each other by charging and discharging the positive electrode plate and the negative electrode plate by providing an exposed portion of the positive electrode current collector or the negative electrode current collector. The stress applied to the positive electrode plate or the negative electrode plate due to the difference in expansion and contraction due to the expansion and contraction of the plate and the negative electrode plate can be relieved, and it is possible to suppress breakage or buckling of the electrode plate. It is possible to provide a highly safe non-aqueous secondary battery by suppressing internal short circuit.
本発明の第1の発明においては、少なくともリチウム含有複合酸化物よりなる活物質と導電材および結着材を分散媒にて混練分散した正極合剤塗料を正極集電体の上に付着させて正極合剤層を形成した正極板と少なくともリチウムを保持しうる材料よりなる活物質および結着材を分散媒にて混練分散した負極合剤塗料を負極集電体の上に付着させ前記負極集電体の上に負極合剤層を形成した負極板との間に多孔質絶縁体を介在させて捲回または積層して構成した電極群を非水系電解液とともに電池ケースに封入した非水系二次電池であって、正極合剤層または負極合剤層の少なくともいずれか一方に厚みの薄い箇所を部分的に設けるかまたは正極合塗料または負極合剤塗料の少なくともいずれか一方を間欠的に付着させ正極集電体または負極集電体の露出部を設けることで正極板と負極板の充放電時の伸縮度を互いに近くなるように構成したことにより、充放電時における正極板と負極板の膨張収縮による伸縮度の差に起因した正極板あるいは負極板に加わる応力を緩和し電極板の破断および電極板の挫屈に起因した内部短絡を抑制することが可能となり、安全性の高い非水系二次電池を提供することができる。 In the first aspect of the present invention, a positive electrode mixture paint obtained by kneading and dispersing at least an active material composed of a lithium-containing composite oxide, a conductive material, and a binder with a dispersion medium is adhered onto a positive electrode current collector. A negative electrode mixture coating material prepared by kneading and dispersing an active material made of a material capable of holding lithium and a binder at least in a dispersion medium is attached onto a negative electrode current collector by forming a positive electrode plate on which a positive electrode mixture layer is formed. A non-aqueous two-electrode assembly comprising a non-aqueous electrolyte and an electrode group formed by winding or laminating a porous insulator between a negative electrode plate having a negative electrode mixture layer formed on an electric body together with a non-aqueous electrolyte solution A secondary battery in which at least one of the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer is partially provided with a thin portion, or at least one of the positive electrode mixture paint or the negative electrode mixture paint is intermittently attached. Let positive current collector or negative electrode By providing an exposed portion of the electric conductor, the degree of expansion and contraction of the positive electrode plate and the negative electrode plate is made closer to each other, so that the difference in expansion and contraction due to the expansion and contraction of the positive electrode plate and the negative electrode plate during charging and discharging is reduced. It is possible to relieve the stress applied to the positive electrode plate or the negative electrode plate and suppress internal short circuit due to electrode plate breakage and electrode plate buckling, and to provide a highly safe non-aqueous secondary battery it can.
本発明の第2の発明においては、正極合剤層または負極合剤層の厚みの薄い箇所を長手方向に対して一様に設けたことにより、この厚みの薄い箇所に応力緩和効果を付与し正極板あるいは負極板に加わる応力を電極板の長手方向により効果的に分散させることができ、より効果的に電極板の破断または挫屈を抑制することが可能となる。 In the second invention of the present invention, the thin portion of the positive electrode mixture layer or the negative electrode mixture layer is uniformly provided in the longitudinal direction, thereby providing a stress relaxation effect to the thin portion. The stress applied to the positive electrode plate or the negative electrode plate can be effectively dispersed in the longitudinal direction of the electrode plate, and the breakage or buckling of the electrode plate can be more effectively suppressed.
本発明の第3の発明においては、正極合剤層または負極合剤層の厚みの薄い箇所の幅を捲回方向に対して段階的に変えたことにより、一例として正極合剤層の厚みが薄い箇所の幅を捲回方向に対して段階的に狭くすることで電極群を構成した際に正極板の捲き始めと捲き終わりの曲率の差に起因した応力差を緩和することができるため、電極群中の正極板の破断および正極板の挫屈を効果的に抑制することが可能となる。 In the third invention of the present invention, the thickness of the positive electrode mixture layer or the negative electrode mixture layer is changed stepwise with respect to the winding direction so that the thickness of the positive electrode mixture layer is, for example, Since the width of the thin part is gradually reduced with respect to the winding direction, the stress difference due to the difference in curvature between the start and end of the positive electrode plate can be reduced when the electrode group is configured. It is possible to effectively suppress breakage of the positive electrode plate and buckling of the positive electrode plate in the electrode group.
本発明の第4の発明においては、正極合剤層または負極合剤層の厚みの薄い箇所のピッチを捲回方向に対して段階的に変えたことにより、一例として正極合剤層の厚みが薄い箇所のピッチを捲回方向に対して段階的に広くすることで電極群を構成した際に正極板の捲
き始めと捲き終わりの曲率の差に起因した応力差を緩和することができるため、電極群中の正極板の破断および電極板の挫屈を効果的に抑制することが可能となる。
In the fourth aspect of the present invention, the thickness of the positive electrode mixture layer or the negative electrode mixture layer is changed stepwise with respect to the winding direction by changing the pitch of the thin portion of the positive electrode mixture layer or the negative electrode mixture layer. Since the pitch of the thin part is gradually increased with respect to the winding direction, the stress difference due to the difference in curvature between the start and end of the positive electrode plate can be reduced when the electrode group is configured. It is possible to effectively suppress breakage of the positive electrode plate and buckling of the electrode plate in the electrode group.
本発明の第5の発明においては、捲回した電極群における正極板または負極板の外周側にある正極/負極合剤層の厚みの薄い箇所の幅と内周側にある正極/負極合剤層の厚みの薄い箇所の幅を変えたことにより、一例として渦巻状の電極群における正極板の内周側にある正極合剤層の厚みが薄い箇所の幅を外周側にある正極合剤層の厚みが薄い箇所の幅よりも広くすることで正極板の外周側と内周側の曲率の差に起因した応力差を緩和することができ、電極群中の正極板の破断および正極板の挫屈を効果的に抑制することが可能となる。 In the fifth aspect of the present invention, the width of the thin portion of the positive electrode / negative electrode mixture layer on the outer peripheral side of the positive electrode plate or negative electrode plate in the wound electrode group and the positive electrode / negative electrode mixture on the inner peripheral side By changing the width of the thin portion of the layer, as an example, the positive electrode mixture layer on the outer peripheral side of the thin portion of the positive electrode mixture layer on the inner peripheral side of the positive electrode plate in the spiral electrode group The stress difference due to the difference in curvature between the outer peripheral side and the inner peripheral side of the positive electrode plate can be alleviated by making the width of the part thinner than the width of the thin part, the breakage of the positive electrode plate in the electrode group and the positive electrode plate It becomes possible to suppress buckling effectively.
本発明の第6の発明においては、捲回した電極群における正極板または負極板の外周側にある正極/負極合剤層の厚みが薄い箇所のピッチと内周側にある正極/負極合剤層の厚みが薄い箇所のピッチを変えたことにより、一例として渦巻状の電極群における正極板の内周側にある正極合剤層の厚みが薄い箇所のピッチを外周側にある正極合剤層の厚みが薄い箇所のピッチよりも狭くすることで正極板の外周側と内周側の曲率の差に起因した応力差を緩和することができ、電極群中の正極板の破断および正極板の挫屈を効果的に抑制することが可能となる。 In the sixth invention of the present invention, the pitch of the positive electrode / negative electrode mixture layer on the outer peripheral side of the positive electrode plate or negative electrode plate in the wound electrode group and the positive electrode / negative electrode mixture on the inner peripheral side are thin. By changing the pitch of the portion where the thickness of the layer is thin, as an example, the positive electrode mixture layer where the pitch of the portion where the thickness of the positive electrode mixture layer on the inner peripheral side of the positive electrode plate in the spiral electrode group is thin is on the outer peripheral side The stress difference due to the difference in curvature between the outer peripheral side and the inner peripheral side of the positive electrode plate can be relaxed by making it narrower than the pitch of the portion where the thickness of the positive electrode plate is thin. It becomes possible to suppress buckling effectively.
本発明の第7の発明においては、正極合剤層または負極合剤層の厚みの薄い箇所を長手方向に対して一様に設ける、または捲回方向に対して段階的に幅を変える、または捲回方向に対して段階的にピッチを変える、または外周側と内周側で幅を変える、または外周側
と内周側でピッチを変えるかかのいずれか二つ以上を組み合わせて構成したことにより、厚みの薄い箇所の形成形態に応じた応力緩和効果を発揮させて正極板または負極板の伸縮度を調整することで、正極板と負極板の伸縮度をより近づけることが可能となる。
In the seventh invention of the present invention, the thin portion of the positive electrode mixture layer or the negative electrode mixture layer is uniformly provided in the longitudinal direction, or the width is changed stepwise in the winding direction, or A combination of two or more of either changing the pitch stepwise with respect to the winding direction, changing the width between the outer circumference and the inner circumference, or changing the pitch between the outer circumference and the inner circumference. Thus, it is possible to bring the positive and negative electrode plates closer together by exerting a stress relaxation effect according to the formation form of the thin portion and adjusting the expansion and contraction degree of the positive electrode plate or the negative electrode plate.
本発明の第8の発明においては、正極集電体または負極集電体の露出部を長手方向に対して一様に設けたことにより、この露出部に応力緩和効果を付与し正極板あるいは負極板に加わる応力を電極板の長手方向により効果的に分散させることができ、より効果的に電極板の破断または挫屈を抑制することが可能となる。 In the eighth aspect of the present invention, the exposed portion of the positive electrode current collector or the negative electrode current collector is provided uniformly in the longitudinal direction, thereby imparting a stress relaxation effect to the exposed portion, and the positive electrode plate or the negative electrode current collector. The stress applied to the plate can be effectively dispersed in the longitudinal direction of the electrode plate, and the breakage or buckling of the electrode plate can be more effectively suppressed.
本発明の第9の発明においては、正極集電体または負極集電体の露出部の幅を捲回方向に対して段階的に変えたことにより、一例として正極集電体の露出部の幅を捲回方向に対して段階的に狭くすることで電極群を構成した際に正極板の捲き始めと捲き終わりの曲率の差に起因した応力差を緩和することができるため、電極群中の正極板の破断および電極板の挫屈を効果的に抑制することが可能となる。 In the ninth aspect of the present invention, the width of the exposed portion of the positive electrode current collector is taken as an example by changing the width of the exposed portion of the positive electrode current collector or the negative electrode current collector stepwise with respect to the winding direction. When the electrode group is configured by gradually reducing the winding direction with respect to the winding direction, the stress difference due to the difference in curvature between the start and end of the positive electrode plate can be reduced. It is possible to effectively suppress breakage of the positive electrode plate and buckling of the electrode plate.
本発明の第10の発明においては、正極集電体または負極集電体の露出部のピッチを捲回方向に対して段階的に変えたことにより、一例として正極集電体の露出部のピッチを捲回方向に対して段階的に広くすることで電極群を構成した際に正極板の捲き始めと捲き終わりの曲率の差に起因した応力差を緩和することができるため、電極群中の正極板の破断および電極板の挫屈を効果的に抑制することが可能となる。 In the tenth aspect of the present invention, the pitch of the exposed portion of the positive electrode current collector is exemplified by changing the pitch of the exposed portion of the positive electrode current collector or the negative electrode current collector stepwise with respect to the winding direction. When the electrode group is configured by widening in a stepwise manner with respect to the winding direction, the stress difference due to the difference in curvature between the start and end of the positive electrode plate can be reduced. It is possible to effectively suppress breakage of the positive electrode plate and buckling of the electrode plate.
本発明の第11の発明においては、捲回した電極群における正極板または負極板の外周側にある露出部の幅と内周側にある露出部の幅を変えたことにより、一例として渦巻状の電極群における正極板の内周側にある露出部の幅を外周側にある露出部の幅よりも広くすることで正極板の外周側と内周側の曲率の差に起因した応力差を緩和することができ、電極群中の正極板の破断および正極板の挫屈を効果的に抑制することが可能となる。 In the eleventh aspect of the present invention, by changing the width of the exposed portion on the outer peripheral side of the positive electrode plate or the negative electrode plate in the wound electrode group and the width of the exposed portion on the inner peripheral side, By making the width of the exposed portion on the inner peripheral side of the positive electrode plate wider than the width of the exposed portion on the outer peripheral side in the electrode group, the stress difference due to the difference in curvature between the outer peripheral side and the inner peripheral side of the positive electrode plate can be reduced. It is possible to relax, and it becomes possible to effectively suppress the breakage of the positive electrode plate and the buckling of the positive electrode plate in the electrode group.
本発明の第12の発明においては、捲回した電極群における正極板または負極板の外周
側にある露出部のピッチと内周側にある露出部のピッチを変えたことにより、一例として渦巻状の電極群における正極板の内周側にある露出部のピッチを外周側にある露出部のピッチよりも狭くすることで正極板の外周側と内周側の曲率の差に起因した応力差を緩和することができ、電極群中の正極板の破断および正極板の挫屈を効果的に抑制することが可能となる。
In the twelfth aspect of the present invention, by changing the pitch of the exposed portion on the outer peripheral side of the positive electrode plate or the negative electrode plate in the wound electrode group and the pitch of the exposed portion on the inner peripheral side, By making the pitch of the exposed part on the inner peripheral side of the positive electrode plate in the electrode group smaller than the pitch of the exposed part on the outer peripheral side, the stress difference due to the difference in curvature between the outer peripheral side and the inner peripheral side of the positive electrode plate can be reduced. It is possible to relax, and it becomes possible to effectively suppress the breakage of the positive electrode plate and the buckling of the positive electrode plate in the electrode group.
本発明の第13の発明においては、正極集電体または負極集電体の露出部を長手方向に対して一様に設ける、または捲回方向に対して段階的に幅を変える、または捲回方向に対して段階的にピッチを変える、または外周側と内周側で幅を変える、または外周側と内周側でピッチを変えるかのいずれか二つ以上を組み合わせて構成したことにより、露出部の形成形態に応じた応力緩和効果を発揮させて正極板または負極板の伸縮度を調整することで、正極板と負極板の伸縮度をより近づけることが可能となる。 In the thirteenth aspect of the present invention, the exposed portions of the positive electrode current collector or the negative electrode current collector are uniformly provided in the longitudinal direction, or the width is changed stepwise in the winding direction, or the winding is performed. Exposure by changing the pitch stepwise with respect to the direction, changing the width on the outer peripheral side and the inner peripheral side, or changing the pitch on the outer peripheral side and the inner peripheral side. By adjusting the degree of expansion / contraction of the positive electrode plate or the negative electrode plate by exerting a stress relaxation effect according to the formation form of the part, it becomes possible to make the expansion degree of the positive electrode plate and the negative electrode plate closer.
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。図1は本発明の一実施の形態に係る非水系二次電池における捲回後の電極群10の要部を示す斜視図である。同図において本発明の非水系二次電池用の電極群10は、正極合剤塗料を正極集電体1の上に塗布して正極合剤層2a,2bを形成した正極板4と負極合剤塗料を負極集電体5の上に塗布して負極合剤層6a,6bを形成した負極板8との間に多孔質絶縁体としてのセパレータ9を介在させ渦巻状に捲回して構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a main part of an
ここで、上述した本発明のリチウムイオン二次電池に代表される非水系二次電池においては、図1に示すように充電時に負極板8にリチウムがインターカレーションされることで負極合剤層6a,6bが膨張することによる負極板8の伸長度Aとこの際の正極板4の伸長度C、および放電時に負極板8からリチウムがデインターカレーションされることで負極合剤層6a,6bが収縮することによる負極板8の収縮度Bとこの際の正極板4の収縮度Dを互いに近づけるための構成の一例として、正極合剤層2a,2bに厚みが薄い箇所3a,3bを長手方向に対して一様に設けた構成としている。
Here, in the non-aqueous secondary battery represented by the lithium ion secondary battery of the present invention described above, the negative electrode mixture layer is obtained by intercalating lithium with the
上述のように正極集電体1の表面または裏面に正極合剤層2a,2bを形成するには、正極活物質、導電材、結着材を適切な分散媒中に入れ、プラネタリーミキサーなどの分散機により混合分散し、アルミニウム箔などの正極集電体1への塗布に最適な粘度に調整しながら混練を行って正極合剤塗料を作製する。
In order to form the positive electrode mixture layers 2a and 2b on the front surface or the back surface of the positive electrode
ここで、正極活物質としては、例えばコバルト酸リチウムおよびその変性体(コバルト酸リチウムにアルミニウムやマグネシウムを固溶させたものなど)、ニッケル酸リチウムおよびその変性体(一部ニッケルをコバルト置換させたものなど)、マンガン酸リチウムおよびその変性体などの複合酸化物を挙げることができる。 Here, as the positive electrode active material, for example, lithium cobaltate and modified products thereof (such as lithium cobaltate in which aluminum or magnesium is dissolved), lithium nickelate and modified products thereof (partially nickel is substituted with cobalt) Composite oxides such as lithium manganate and modified products thereof.
このときの導電材としては、例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック、各種グラファイトを単独、あるいは組み合わせて用いても良い。 As the conductive material at this time, for example, carbon black such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black and thermal black, and various graphites may be used alone or in combination.
このときの結着材としては、例えばポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリフッ化ビニリデンの変性体、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、アクリレート単位を有するゴム粒子結着材などを用いることができ、この際に反応性官能基を導入したアクリレートモノマー、またはアクリレートオリゴマーを結着材中に混入させることも可能である。 As the binder at this time, for example, polyvinylidene fluoride (PVdF), a modified polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene (PTFE), a rubber particle binder having an acrylate unit, and the like can be used. It is also possible to mix an acrylate monomer or an acrylate oligomer having a reactive functional group introduced into the binder.
上述のようにして作製した正極合剤塗料を例えばアルミニウム箔からなる正極集電体1の上にダイコーターを用いて正極合剤層2a,2bの厚みが薄い箇所3a,3bが長手方向に一様に形成されるように正極合剤層2a,2bを塗布し形成した後に乾燥して所定の
厚みまで圧縮するようにプレスした後、規定の幅および長さにスリッタ加工して長尺帯状の正極板4が得られる。
The positive electrode mixture paint produced as described above is placed on the positive electrode
一方、負極集電体5の表面または裏面に負極合剤層6a,6bを形成するには、負極活物質、結着材を適切な分散媒中に入れ、プラネタリーミキサー等の分散機により混合分散し、銅箔などの負極集電体5への塗布に最適な粘度に調整しながら混練を行って負極合剤塗料を作製する。
On the other hand, in order to form the negative electrode mixture layers 6a and 6b on the front or back surface of the negative electrode
ここで、負極用活物質としては、例えば各種天然黒鉛および人造黒鉛、シリサイドなどのシリコン系複合材料、並びに各種の合金組成材料を用いることができる。このときの結着材としては、ポリフッ化ビニリデンおよびその変性体を用いることができる。 Here, as the negative electrode active material, for example, various natural graphites and artificial graphites, silicon-based composite materials such as silicide, and various alloy composition materials can be used. As the binder at this time, polyvinylidene fluoride and modified products thereof can be used.
しかしながら、リチウムイオンの受入れ性を向上させるという観点からは、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム粒子(SBR)またはその変性体とカルボキシメチルセルロース(CMC)をはじめとするセルロース系樹脂などを併用したものや、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム粒子またはその変性体に上記セルロース系樹脂を少量添加したものを使用するのが好ましい。 However, from the viewpoint of improving the acceptability of lithium ions, styrene-butadiene copolymer rubber particles (SBR) or a modified product thereof and a cellulose resin including carboxymethyl cellulose (CMC), It is preferable to use a styrene-butadiene copolymer rubber particle or a modified product obtained by adding a small amount of the above cellulose resin.
上述のようにして作製した負極合剤塗料を例えば銅箔からなる負極集電体5の上にダイコーターを用いて塗布した後に乾燥して所定の厚みまで圧縮するようにプレスした後、規定の幅および長さにスリッタ加工して長尺帯状の負極板8が得られる。
After applying the negative electrode mixture paint prepared as described above onto a negative electrode
以下、上述した正極板4および負極板8を使用した本発明の非水系二次電池について説明する。図13に、非水系二次電池の一例としての円筒形のリチウムイオン二次電池17を縦に一部を切断した斜視図により示す。
Hereinafter, the nonaqueous secondary battery of the present invention using the
図13の円筒形のリチウムイオン二次電池17においては、複合リチウム酸化物を活物質とする正極板4とリチウムを保持しうる材料を活物質とする負極板8とをセパレータ9を介し渦巻状に捲回して電極群10が作製される。
In the cylindrical lithium ion secondary battery 17 of FIG. 13, a
電極群10は、有底円筒形の電池ケース11の内部に絶縁板12により電池ケース11とは絶縁されて収容される一方で、電極群10の下部より導出した負極リード13が電池ケース11の底部に接続されるとともに、電極群10の上部より導出した正極リード14が封口板15に接続される。
The
また、電池ケース11は、所定量の非水溶媒からなる非水系電解液(図示せず)が注液された後、開口部に封口ガスケット16を周縁に取り付けた封口板15を挿入し、電池ケース11の開口部を内方向に折り曲げてかしめ封口される。 Further, the battery case 11 is filled with a sealing plate 15 having a sealing gasket 16 attached to the periphery thereof after the non-aqueous electrolyte solution (not shown) made of a predetermined amount of a non-aqueous solvent is injected. The opening of the case 11 is crimped inward by bending inward.
ここで、セパレータ9は、リチウムイオン二次電池の使用範囲に耐えうる組成であればよいが、特にポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂の微多孔フィルムを、単一あるいは複合して用いるのが好ましい。このセパレータ9の厚みは、10〜25μmとするのが良い。
Here, the
このときの非水系電解液は、電解質塩としてLiPF6およびLiBF4などの各種リチウム化合物を用いることができる。また溶媒としてエチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、メチルエチルカーボネート(MEC)を単独および組み合わせて用いることができる。 The non-aqueous electrolyte at this time can use various lithium compounds such as LiPF 6 and LiBF 4 as electrolyte salts. Further, ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), and methyl ethyl carbonate (MEC) can be used alone or in combination as a solvent.
また、正極板4または負極板8の上に良好な被膜を形成させるためおよび過充電時の安
定性を保証するために、ビニレンカーボネート(VC)およびシクロヘキシルベンゼン(CHB)、並びにその変性体を用いるのが好ましい。
Further, in order to form a good film on the
上述した正極板4と負極板8の充放電時の伸縮度を互いに近づける第1の構成として、本発明の非水系二次電池用電極板は、図2に示すように正極合剤層2a,2bまたは負極合剤層6a,6bの少なくともいずれか一方に厚みが薄い箇所3a,3dを長手方向に対して一様に設けることで実現できる。
As a first configuration for making the degree of expansion and contraction of the
具体的な構成の一例としては、正極板4において正極合剤層2a,2bの一部に上述した厚みが薄い箇所3c,3dを形成するために、図2に示す正極集電体1の長手方向の少なくとも一箇所以上に、上述した正極合剤層2a,2bの厚みが薄い箇所3c,3dを長手方向に対して一様に塗布形成する第1の工程を経て作製される。
As an example of a specific configuration, in order to form the thin portions 3c and 3d described above in a part of the positive electrode mixture layers 2a and 2b in the
この第1の工程において、正極合剤層2a,2bの厚みが薄い箇所3c,3dを塗布形成する方法としては、ダイのマニホールド内部を負圧にした後に圧力を開放し正極合剤塗料を再吐出の際のタイミングが重要であり、精度よくタイミング調整することにより、正極合剤層2a,2bの厚みが薄い箇所3c,3dを長手方向に対して一様に形成することが可能である。 In this first step, the portions 3c and 3d where the thickness of the positive electrode mixture layers 2a and 2b is thin are applied and formed. After the inside of the die manifold is made negative pressure, the pressure is released and the positive electrode mixture paint is re-applied. The timing at the time of discharge is important, and by adjusting the timing accurately, it is possible to uniformly form the portions 3c and 3d where the thickness of the positive electrode mixture layers 2a and 2b is thin in the longitudinal direction.
さらに、この正極合剤塗料が乾燥された後に正極合剤層2a,2bの厚みが薄い箇所3c,3dにおける最薄部の厚みよりも厚い所定の厚みにプレスされる第2の工程を経て、正極板4の長手方向の少なくとも一箇所以上に厚みが薄い箇所3c,3dが長手方向に対して一様に形成される。
Furthermore, after this positive electrode mixture paint is dried, after passing through a second step in which the positive electrode mixture layers 2a and 2b are pressed to a predetermined thickness that is thicker than the thickness of the thinnest portion in the portions 3c and 3d, The thin portions 3c and 3d are uniformly formed in the longitudinal direction at least at one or more locations in the longitudinal direction of the
この長手方向に対して一様に形成した正極合剤層2a,2bの厚みが薄い箇所3c,3dで正極板4を伸縮し易くし、正極板4に加わる応力を長手方向に効果的に分散させることで正極板4の伸縮度C,Dと負極板8の伸縮度A,Bを近づけることができる。
The positive electrode mixture layer 2a, 2b formed uniformly with respect to the longitudinal direction is easily expanded and contracted at the thin portions 3c, 3d, and the stress applied to the
また、本発明の別の非水系二次電池用電極板は、図3に示すように正極板4と負極板8の伸縮度を互いに近づける第2の構成として、正極板4または負極板8の少なくともいずれか一方に正極合剤層2a,2bまたは負極合剤層6a,6bの厚みが薄い箇所3c,3dの幅を捲回方向に対して段階的に変えることで実現できる。
Further, another electrode plate for a non-aqueous secondary battery according to the present invention includes a
具体的な構成の一例としては、図3に示すように正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の表面に捲き始めから順に幅W1>W2>W3である厚みが薄い箇所3cを、裏面に表面と同位相で捲き始めから順に幅W1>W2>W3である厚みが薄い箇所3dを捲回方向に対して段階的に形成している。
As an example of a specific configuration, as shown in FIG. 3, a thin portion 3c having width W1> W2> W3 in order from the beginning of spreading on the surface perpendicular to the longitudinal direction of the positive electrode
この構成とすることで、E方向に渦巻状に捲回して図13に示す電極群10を構成した際に曲率の違いにより捲き始めの負極板8は捲き終わりの負極板8より曲げ応力が加わることになるが、この捲き始めの負極板8と対極する捲き始めの正極板4に捲き終わりの正極板4よりも幅が広い厚みが薄い箇所3c,3dを形成したことで電極群10における正極板4の伸縮が促進され正極板4に加わる応力がより効果的に緩和されることになる。
With this configuration, when the
この正極板4において正極合剤層2a,2bの一部に上述した厚みが薄い箇所3c,3dを形成するためには、図3に示すように正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の表裏面に上述した正極合剤層2a,2bの厚みが薄い箇所3c,3dを捲き始めから順に幅W1>W2>W3で捲回方向に対して段階的に塗布して形成する第1の工程を経て作製される。
In order to form the above-mentioned thin portions 3c and 3d in a part of the positive electrode mixture layers 2a and 2b in the
次いで、この正極合剤塗料が乾燥されたのち、正極合剤層2a,2bの厚みが薄い箇所3c,3dにおける最薄部の厚みよりも厚い所定の厚みにプレスされる第2の工程を経て、正極板4の長手方向の少なくとも一箇所以上に正極合剤層2a,2bの厚みが薄い箇所3c,3dが捲回方向に対して段階的に形成される。
Next, after the positive electrode mixture paint is dried, a second step is performed in which the positive electrode mixture layers 2a and 2b are pressed to a predetermined thickness that is thicker than the thickness of the thinnest portion in the portions 3c and 3d. The portions 3c and 3d where the thickness of the positive electrode mixture layers 2a and 2b is thin are formed stepwise in the winding direction at least at one or more locations in the longitudinal direction of the
また、本発明の別の非水系二次電池用電極板は、図4に示すように正極板4と負極板8の伸縮度を互いに近づける第3の構成として、正極板4または負極板8の少なくともいずれか一方に正極合剤層2a,2bまたは負極合剤層6a,6bの厚みが薄い箇所3c,3dのピッチを捲回方向に対して段階的に変えることで実現できる。
Further, another electrode plate for a non-aqueous secondary battery according to the present invention has a third configuration in which the degree of expansion and contraction of the
具体的な構成の一例としては、図4に示すように正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の表面は正極合剤層2aの一部に厚みが薄い箇所3cを捲き始めから順にピッチP1<P2<P3の間隔で、裏面は正極合剤層2bの一部に表面と同位相の厚みが薄い箇所3dを捲き始めから順にピッチP1<P2<P3の間隔で捲回方向に対して段階的に形成している。
As an example of a specific configuration, as shown in FIG. 4, the surface in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the positive electrode
この構成とすることで、E方向に渦巻状に捲回して図13に示す電極群10を構成した際に曲率の違いにより捲き始めの負極板8は捲き終わりの負極板8より曲げ応力が加わることになるが、この捲き始めの負極板8と対極する捲き始めの正極板4に捲き終わりの正極板4より厚みが薄い箇所3c,3dを狭いピッチで形成したことで電極群10における正極板4の伸縮が促進され正極板4に加わる応力がより効果的に緩和されることになる。
With this configuration, when the
この正極板4において正極合剤層2a,2bの一部に上述した厚みが薄い箇所3c,3dを形成するためには、図6に示すように正極集電体1の長手方向の少なくとも一箇所以上に、上述した正極合剤層2a,2bの厚みが薄い箇所3c,3dを捲き始めから順にピッチP1<P2<P3の間隔で捲回方向に対して段階的に塗布して形成する第1の工程を経て作製される。
In order to form the above-mentioned thin portions 3c and 3d in a part of the positive electrode mixture layers 2a and 2b in the
次いで、この正極合剤塗料が乾燥されたのち、正極合剤層2a,2bの厚みが薄い箇所3c,3dにおける最薄部の厚みよりも厚い所定の厚みにプレスされる第二の工程を経て、正極板4の長手方向の少なくとも一箇所以上に正極合剤層2a,2bの厚みが薄い箇所3c,3dが捲回方向に対して段階的に形成される。
Next, after the positive electrode mixture paint is dried, the positive electrode mixture layers 2a and 2b are pressed to a predetermined thickness that is thicker than the thickness of the thinnest portion in the portions 3c and 3d where the thickness is thin. The portions 3c and 3d where the thickness of the positive electrode mixture layers 2a and 2b is thin are formed stepwise in the winding direction at least at one or more locations in the longitudinal direction of the
また、本発明の別の非水系二次電池用電極板は、図5に示すように正極板4と負極板8の伸縮度を互いに近づける第4の構成として、電極群10の正極板4または負極板8における外周側にある正極合剤層2aまたは負極合剤層6aの厚みが薄い箇所3cの幅W4と内周側にある正極合剤層2bまたは負極合剤層6bの厚みが薄い箇所3dの幅W5が異なるように正極合塗料および負極合剤塗料を塗布することで実現できる。
Further, another electrode plate for a non-aqueous secondary battery according to the present invention includes a
具体的な構成の一例としては、図5に示すように正極集電体1の表面に幅W4の正極合剤層2aの厚みが薄い箇所3cを、裏面にW5>W4である幅W5の正極合剤層2bの厚みが薄い箇所3dを長手方向に対して一様に形成している。
As an example of a specific configuration, as shown in FIG. 5, a portion 3c where the positive electrode mixture layer 2a having a width W4 is thin is formed on the surface of the positive electrode
この構成とすることで、E方向に渦巻状に捲回して電極群を構成した際に曲率の違いにより負極板8における外周側の負極合剤層6aには引張応力が加わり、内周側の負極合剤層6bには圧縮応力が加わることになるが、この外周側の負極合剤層6bと対極する正極板4における内周側の正極合剤層2bの厚みが薄い箇所3dの幅W5を外周側の正極合剤層2aの厚みが薄い箇所3cの幅W4よりも広く形成することで正極板4の伸縮が促進され正極板4に加わる応力がより効果的に緩和されることになる。
With this configuration, when the electrode group is formed by spirally winding in the E direction, a tensile stress is applied to the negative electrode mixture layer 6a on the outer peripheral side of the
この正極板4において正極合剤層2a,2bの一部に上述した厚みが薄い箇所3c,3dを形成するために、図5に示すように正極集電体1の表面に幅W4の正極合剤層2aの厚みが薄い箇所3c、裏面にW5>W4である幅W5の正極合剤層2bの厚みが薄い箇所3dを長手方向に対して一様に塗布して形成する第1の工程を経て作製される。
In order to form the above-mentioned thin portions 3c and 3d in part of the positive electrode mixture layers 2a and 2b in the
次いで、この正極合剤塗料が乾燥されたのち、正極合剤層2a,2bの厚みが薄い箇所3c,3dにおける最薄部の厚みよりも厚い所定の厚みにプレスされる第二の工程を経て、正極板4の長手方向に内周側にある正極合剤層2bの厚みが薄い箇所3dの幅W5が外周側にある正極合剤層2aの厚みが薄い箇所3cの幅W4よりも広くなるように厚みが薄い箇所3c,3dが長手方向に対して一様に形成される。
Next, after the positive electrode mixture paint is dried, the positive electrode mixture layers 2a and 2b are pressed to a predetermined thickness that is thicker than the thickness of the thinnest portion in the portions 3c and 3d where the thickness is thin. The width W5 of the portion 3d where the thickness of the positive electrode mixture layer 2b on the inner peripheral side in the longitudinal direction of the
また、本発明の別の非水系二次電池用電極板は、図6に示すように正極板4と負極板8の伸縮度を互いに近づける第5の構成として、電極群10の正極板4または負極板8における外周側にある正極合剤層2aまたは負極合剤層6aの厚みが薄い箇所3cのピッチP4と内周側にある正極合剤層2bまたは負極合剤層6bの厚みが薄い箇所3dのピッチP5が異なるように正極合塗料および負極合剤塗料を塗布することで実現できる。
In addition, another electrode plate for a non-aqueous secondary battery according to the present invention has a fifth configuration in which the degree of expansion and contraction of the
具体的な構成の一例としては、図6に示すように正極集電体1の表面に正極合剤層2aの厚みが薄い箇所3cをP4のピッチで、裏面にP5<P4であるピッチP5で正極合剤層2bの厚みが薄い箇所3dを長手方向に対して一様に形成している。
As an example of a specific configuration, as shown in FIG. 6, the portion 3c where the thickness of the positive electrode mixture layer 2a is thin on the surface of the positive electrode
この構成とすることで、渦巻状に捲回して電極群を構成した際に曲率の違いにより負極板8における外周側の負極合剤層6aには引張応力が加わり、内周側の負極合剤層6bには圧縮応力が加わることになるが、この外周側の負極合剤層6bと対極する正極板4における内周側の正極合剤層2bの厚みが薄い箇所3dのピッチP5を外周側の正極合剤層2aの厚みが薄い箇所3cのピッチP4よりも狭く形成することで正極板4の伸縮が促進され正極板4に加わる応力がより効果的に緩和されることになる。
With this configuration, when the electrode group is formed by winding in a spiral shape, tensile stress is applied to the negative electrode mixture layer 6a on the outer peripheral side of the
この正極板4において正極合剤層2a,2bの一部に上述した厚みが薄い箇所3c,3dを形成するために、図6に示すように正極集電体1の表面に正極合剤層2aの厚みが薄い箇所3cをP4のピッチで、裏面にP5<P4であるピッチP5で正極合剤層2bの厚みが薄い箇所3dを長手方向に対して一様に塗布して形成する第1の工程を経て作製される。
In order to form the above-described thin portions 3c and 3d in a part of the positive electrode mixture layers 2a and 2b in the
次いで、この正極合剤塗料が乾燥されたのち、正極合剤層2a,2bの厚みが薄い箇所3c,3dにおける最薄部の厚みよりも厚い所定の厚みにプレスされる第2の工程を経て、正極板4の長手方向に内周側にある正極合剤層2bの厚みが薄い箇所3dのピッチP5が外周側にある正極合剤層2aの厚みが薄い箇所3cのピッチP4よりも狭くなるように厚みが薄い箇所3c,3dが長手方向に対して一様に形成される。
Next, after the positive electrode mixture paint is dried, a second step is performed in which the positive electrode mixture layers 2a and 2b are pressed to a predetermined thickness that is thicker than the thickness of the thinnest portion in the portions 3c and 3d. The pitch P5 of the portion 3d where the thickness of the positive electrode mixture layer 2b on the inner peripheral side in the longitudinal direction of the
さらに、本発明の別の非水系二次電池用電極板は、正極板4と負極板8の伸縮度を互いに近づける第6の構成として、図2に示すように正極合剤層2a,2bまたは負極合剤層6a,6bの少なくともいずれか一方に厚みが薄い箇所3a,3dを長手方向に対して一様に設けるか、または図3に示すように正極板4または負極板8の少なくともいずれか一方に正極合剤層2a,2bまたは負極合剤層6a,6bの厚みが薄い箇所3c,3dの幅を捲回方向に対して段階的に変えるか、または図4に示すように正極板4または負極板8の少なくともいずれか一方に正極合剤層2a,2bまたは負極合剤層6a,6bの厚みが薄い箇所3c,3dのピッチを捲回方向に対して段階的に変えるか、または図5に示すように電極群10の正極板4または負極板8における外周側にある正極合剤層2aまたは負極合剤層6aの厚みが薄い箇所3cの幅W4と内周側にある正極合剤層2bまたは負極合
剤層6bの厚みが薄い箇所3dの幅W5が異なるように正極合塗料および負極合剤塗料を塗布するか、または図6に示すように電極群10の正極板4または負極板8における外周側にある正極合剤層2aまたは負極合剤層6aの厚みが薄い箇所3cのピッチP4と内周側にある正極合剤層2bまたは負極合剤層6bの厚みが薄い箇所3dのピッチP5が異なるように正極合塗料および負極合剤塗料を塗布するかのいずれか二つ以上を組み合わせて構成することも同様に可能である。
Further, another electrode plate for a non-aqueous secondary battery according to the present invention has, as a sixth configuration in which the expansion and contraction of the
また、本発明の別の非水系二次電池用電極板は、図7に示すように正極板4と負極板8の伸縮度を互いに近づける第7の構成として、正極集電体1または負極集電体5の少なくともいずれか一方に露出部3a,3bを長手方向に対して一様に設けることで実現できる。
Another electrode plate for a non-aqueous secondary battery according to the present invention includes a positive electrode
具体的な構成の一例としては、正極板4において正極合剤層2a,2bの一部に上述した正極集電体1の露出部3a,3bを形成するために、図7に示すように正極集電体1の長手方向の少なくとも一箇所以上に、正極集電体1の露出部3a,3bを長手方向に対して一様に間欠塗布して形成する第1の工程を経て作製される。
As an example of a specific configuration, in order to form the exposed portions 3a and 3b of the positive electrode
この第1の工程において、正極集電体1の露出部3a,3bを間欠塗布して形成する方法としては、ダイコーター等を用い正極集電体1の長手方向に対して垂直方向に正極集電体1の露出部3a,3bを間欠的に形成するための間欠塗布システムを用いることができる。
In this first step, as a method of forming the exposed portions 3a and 3b of the positive electrode
さらに、この正極合剤塗料が乾燥されたのち、所定厚みにプレスされる第2の工程を経て、正極板4の長手方向の少なくとも一箇所以上に正極集電体1の露出部3a,3bが長手方向に対して一様に形成される。
Further, after the positive electrode mixture paint is dried, the exposed portions 3a and 3b of the positive electrode
この長手方向に対して一様に形成した正極集電体1の露出部3a,3bに膨張収縮に伴う応力を緩和させる効果を付与することで正極板4に加わる応力を緩和することで、図1に示すのと同じように正極板4の伸縮度C,Dと負極板8の伸縮度A,Bを近づけることができる。
By relieving the stress applied to the
なお、負極板8における負極合剤層6a,6bの一部に負極集電体1の露出部(図示せず)を形成して膨張収縮に伴う応力を緩和させる効果を付与し負極板8に加わる応力を緩和することで、正極板4の伸縮度C,Dと負極板8の伸縮度A,Bを近づけることも同様に可能である。
In addition, an exposed portion (not shown) of the negative electrode
また、本発明の別の非水系二次電池用電極板は、図8に示すように正極板4と負極板8の伸縮度を互いに近づける第8の構成として、正極集電体1または負極集電体5の露出部3a,3bの幅を捲回方向に対して段階的に変えることで実現できる。
In addition, another electrode plate for a non-aqueous secondary battery according to the present invention has a positive
具体的な構成の一例としては、図8に示すように正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の表面に捲き始めから順に幅W1>W2>W3である正極集電体1の露出部3aを、裏面に表面と同位相で捲き始めから順に幅W1>W2>W3である正極集電体1の露出部3bを捲回方向に対して段階的に形成している。
As an example of a specific configuration, as shown in FIG. 8, exposure of the positive electrode
この構成とすることで、E方向に渦巻状に捲回して図12に示す電極群10を構成した際に曲率の違いにより捲き始めの負極板8は捲き終わりの負極板8より曲げ応力が加わることになるが、この捲き始めの負極板8と対極する捲き始めの正極板4に捲き終わりの正極板4よりも幅が広い正極集電体1の露出部3a,3bを形成したことで電極群10における正極板4の伸縮が促進され正極板4に加わる応力がより効果的に緩和されることにな
る。
With this configuration, when the
この正極板4において正極合剤層2a,2bの一部に上述した正極集電体1の露出部3a,3bを形成するためには、図8に示すように正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の表裏面に上述した正極集電体1の露出部3a,3bを捲き始めから順に幅W1>W2>W3で捲回方向に対して段階的に間欠塗布して形成する第1の工程を経て作製される。
In order to form the exposed portions 3a and 3b of the positive electrode
次いで、この正極合剤塗料が乾燥されたのち、所定厚みにプレスされる第2の工程を経て、正極板4の長手方向の少なくとも一箇所以上に正極集電体1の露出部3a,3bが捲回方向に対して段階的に形成される。
Next, after the positive electrode mixture paint is dried, the exposed portions 3a and 3b of the positive electrode
なお、負極板8における負極合剤層6a,6bの一部に負極集電体1の露出部(図示せず)を形成して膨張収縮に伴う応力を緩和させる効果を付与し負極板8に加わる応力を緩和することで、正極板4の伸縮度C,Dと負極板8の伸縮度A,Bを近づけることも同様に可能である。
In addition, an exposed portion (not shown) of the negative electrode
また、本発明の別の非水系二次電池用電極板は、図9に示すように正極板4と負極板8の伸縮度を互いに近づける第9の構成として、正極板4または負極板8の少なくともいずれか一方に正極集電体1または負極集電体5の露出部3a,3bのピッチを捲回方向に対して段階的に変えることで実現できる。
Further, another electrode plate for a non-aqueous secondary battery according to the present invention has a ninth configuration in which the degree of expansion and contraction of the
具体的な構成の一例としては、図9に示すように正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の表面は正極合剤層2aの一部に正極集電体1の露出部3aを捲き始めから順にピッチP1<P2<P3の間隔で、裏面は正極合剤層2bの一部に表面と同位相の正極集電体1の露出部3bを捲き始めから順にピッチP1<P2<P3の間隔で捲回方向に対して段階的に形成している。
As an example of a specific configuration, as shown in FIG. 9, the surface perpendicular to the longitudinal direction of the positive electrode
この構成とすることで、E方向に渦巻状に捲回して図13に示す電極群10を構成した際に曲率の違いにより捲き始めの負極板8は捲き終わりの負極板8より曲げ応力が加わることになるが、この捲き始めの負極板8と対極する捲き始めの正極板4に捲き終わりの正極板4より正極集電体1の露出部3a,3bを狭いピッチで形成したことで電極群10における正極板4の伸縮が促進され正極板4に加わる応力がより効果的に緩和されることになる。
With this configuration, when the
この正極板4において正極合剤層2a,2bの一部に上述した正極集電体1の露出部3a,3bを形成するためには、図9に示すように正極集電体1の長手方向の少なくとも一箇所以上に、上述した正極集電体1の露出部3a,3bを捲き始めから順にピッチP1<P2<P3の間隔で捲回方向に対して段階的に間欠塗布して形成する第1の工程を経て作製される。
In order to form the exposed portions 3a and 3b of the positive electrode
次いで、この正極合剤塗料が乾燥されたのち、所定厚みにプレスされる第2の工程を経て、正極板4の長手方向の少なくとも一箇所以上に正極集電体1の露出部3a,3bが捲回方向に対して段階的に形成される。
Next, after the positive electrode mixture paint is dried, the exposed portions 3a and 3b of the positive electrode
なお、負極板8における負極合剤層6a,6bの一部に負極集電体1の露出部(図示せず)を形成して膨張収縮に伴う応力を緩和させる効果を付与し負極板8に加わる応力を緩和することで、正極板4の伸縮度C,Dと負極板8の伸縮度A,Bを近づけることも同様に可能である。
In addition, an exposed portion (not shown) of the negative electrode
また、本発明の別の非水系二次電池用電極板は、図10に示すように正極板4と負極板
8の伸縮度を互いに近づける第10の構成として、電極群10の正極板4または負極板8における外周側にある正極集電体1または負極集電体5の露出部3aの幅W4と内周側にある正極集電体1または負極集電体5の露出部3bの幅W5が異なるように正極合塗料および負極合剤塗料を塗布することで実現できる。
In addition, another electrode plate for a non-aqueous secondary battery according to the present invention has a tenth configuration in which the degree of expansion and contraction of the
具体的な構成の一例としては、図10に示すように正極集電体1の表面に幅W4の正極集電体1の露出部3aを、裏面にW5>W4である幅W5の正極集電体1の露出部3bを長手方向に対して一様に形成している。
As an example of a specific configuration, as shown in FIG. 10, the exposed portion 3a of the positive electrode
この構成とすることで、E方向に渦巻状に捲回して電極群を構成した際に曲率の違いにより負極板8における外周側の負極合剤層6aには引張応力が加わり、内周側の負極合剤層6bには圧縮応力が加わることになるが、この外周側の負極合剤層6bと対極する正極板4の内周側にある正極集電体1の露出部3bの幅W5を外周側にある正極集電体1の露出部3aの幅W4よりも広く形成することで正極板4の伸縮が促進され正極板4に加わる応力が緩和されることになる。
With this configuration, when the electrode group is formed by spirally winding in the E direction, a tensile stress is applied to the negative electrode mixture layer 6a on the outer peripheral side of the
正極板4において正極合剤層2a,2bの一部に上述した正極集電体1の露出部3a,3bを形成するために、図10に示すように正極集電体1の表面に幅W4の正極集電体1の露出部3a、裏面にW5>W4である幅W5の正極集電体1の露出部3bを長手方向に対して一様に間欠塗布して形成する第1の工程を経て作製される。
In order to form the above-described exposed portions 3a and 3b of the positive electrode
次いで、この正極合剤塗料が乾燥されたのち、所定厚みにプレスされる第2の工程を経て、正極板4の長手方向に内周側にある正極集電体1の露出部3bの幅W5が外周側にある正極集電体1の露出部3aの幅W4よりも広くなるように正極集電体1の露出部3a,3bが長手方向に対して一様に形成される。
Next, after the positive electrode mixture paint is dried, the width W5 of the exposed portion 3b of the positive electrode
なお、負極板8における負極合剤層6a,6bの一部に負極集電体1の露出部(図示せず)を形成して負極板8の膨張収縮を抑制し正極板4に加わる応力を緩和することで、正極板4の伸縮度C,Dと負極板8の伸縮度A,Bを近づけることも同様に可能である。
Note that an exposed portion (not shown) of the negative electrode
また、本発明の別の非水系二次電池用電極板は、図11に示すように正極板4と負極板8の伸縮度を互いに近づける第11の構成として、電極群10の正極板4または負極板8における外周側にある正極集電体1または負極集電体5の露出部3aのピッチP4と内周側にある正極集電体1または負極集電体5の露出部3bのピッチP5が異なるように正極合塗料および負極合剤塗料を塗布することで実現できる。
In addition, another electrode plate for a non-aqueous secondary battery according to the present invention has an eleventh configuration in which the expansion and contraction of the
具体的な構成の一例としては、図11に示すように正極集電体1の表面に正極集電体1の露出部3aをP4のピッチで、裏面にP5<P4であるピッチP5で正極集電体1の露出部3bを長手方向に対して一様に形成している。
As an example of a specific configuration, as shown in FIG. 11, the exposed portion 3a of the positive electrode
この構成とすることで、渦巻状に捲回して電極群を構成した際に曲率の違いにより負極板8における外周側の負極合剤層6aには引張応力が加わり、内周側の負極合剤層6bには圧縮応力が加わることになるが、この外周側の負極合剤層6bと対極する正極板4の内周側にある正極集電体1の露出部3bのピッチP5を外周側にある正極集電体1の露出部3aのピッチP4よりも狭く形成することで正極板4の伸縮が促進され正極板4に加わる応力が緩和されることになる。
With this configuration, when the electrode group is formed by winding in a spiral shape, tensile stress is applied to the negative electrode mixture layer 6a on the outer peripheral side of the
この正極板4において正極合剤層2a,2bの一部に上述した正極集電体1の露出部3a,3bを形成するために、図11に示すように正極集電体1の表面に正極集電体1の露出部3aをP4のピッチで、裏面にP5<P4であるピッチP5で正極集電体1の露出部
3bを長手方向に対して一様に間欠塗布して形成する第1の工程を経て作製される。
In order to form the above-described exposed portions 3a and 3b of the positive electrode
次いで、この正極合剤塗料が乾燥されたのち、所定厚みにプレスされる第2の工程を経て、正極板4の長手方向に内周側にある正極集電体1の露出部3bのピッチP5が外周側にある正極集電体1の露出部3aのピッチP4よりも狭くなるように正極集電体1の露出部3a,3bが長手方向に対して一様に形成される。
Next, after the positive electrode mixture paint is dried, the pitch P5 of the exposed portion 3b of the positive electrode
なお、負極板8における負極合剤層6a,6bの一部に負極集電体1の露出部(図示せず)を形成して負極板8の膨張収縮を抑制し正極板4に加わる応力を緩和することで、正極板4の伸縮度C,Dと負極板8の伸縮度A,Bを近づけることも同様に可能である。
Note that an exposed portion (not shown) of the negative electrode
さらに、本発明の別の非水系二次電池用電極板は、正極板4と負極板8の伸縮度を互いに近づける第12の構成として、図7に示すように正極集電体1または負極集電体5の少なくともいずれか一方に露出部3a,3bを長手方向に対して一様に設けるか、または図8に示すように正極集電体1または負極集電体5の露出部3a,3bの幅を捲回方向に対して段階的に変えるか、または図9に示すように正極板4または負極板8の少なくともいずれか一方に正極集電体1または負極集電体5の露出部3a,3bのピッチを捲回方向に対して段階的に変えるか、または図10に示すように電極群10の正極板4または負極板8における外周側にある正極集電体1または負極集電体5の露出部3aの幅W4と内周側にある正極集電体1または負極集電体5の露出部3bの幅W5が異なるように正極合塗料および負極合剤塗料を塗布するか、または図11に示すように電極群10の正極板4または負極板8における外周側にある正極集電体1または負極集電体5の露出部3aのピッチP4と内周側にある正極集電体1または負極集電体5の露出部3bのピッチP5が異なるように正極合塗料および負極合剤塗料を塗布するかのいずれか二つ以上を組み合わせて構成することも同様に可能である。
Furthermore, another electrode plate for a non-aqueous secondary battery according to the present invention has a twelfth configuration in which the degree of expansion and contraction of the
以下、本発明の具体的な一実施例として、正極合剤層に厚みの薄い箇所を長手方向に対して一様に設けた実施例について図面を参照しながらさらに詳しく説明する。 Hereinafter, as a specific example of the present invention, an example in which thin portions of the positive electrode mixture layer are uniformly provided in the longitudinal direction will be described in more detail with reference to the drawings.
まず、活物質としてコバルト酸リチウムを100重量部、導電材としてアセチレンブラックを活物質100重量部に対して2重量部、結着材としてポリフッ化ビニリデンを活物質100重量部に対して2重量部とを適量のN−メチル−2−ピロリドンと共に双腕式練合機にて攪拌し混練することで、正極合剤塗料を作製した。 First, 100 parts by weight of lithium cobaltate as an active material, 2 parts by weight of acetylene black as a conductive material with respect to 100 parts by weight of the active material, and 2 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder with respect to 100 parts by weight of the active material Was mixed with an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone in a double-arm kneader to prepare a positive electrode mixture paint.
次いで、図2に示すようにこの正極合剤塗料を厚みが15μmのアルミニウム箔(Alの純度:99.85%)からなる正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の表面に幅が5mmの厚みが薄い箇所3cを等ピッチで、また正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の裏面に表面と同位相で幅が5mmの厚みが薄い箇所3dを等ピッチで長手方向に対して一様に設けて塗布し、乾燥させた後に片面側の正極合剤層2a,2bの厚みが100μmで、かつ正極合剤層2a,2bの厚みが薄い箇所3c,3dの厚みが65μmとなる正極板4を作製した。
Next, as shown in FIG. 2, the positive electrode mixture paint has a width on the surface perpendicular to the longitudinal direction of the positive electrode
さらに、この正極板4を総厚みが165μmとなるようにプレスすることで、片面側の正極合剤層2a,2bの厚みが75μmで、かつ表面に幅が5mmで厚みが65μmの正極合剤層2aの厚みが薄い箇所3cを、また裏面に表面と同位相に幅が5mmで厚みが65μmの正極合剤層2bの厚みが薄い箇所3dを長手方向に対して一様に形成した。その後、円筒形電池の規定されている幅にスリッタ加工して正極板4を作製した。
Furthermore, the
一方、負極の活物質として人造黒鉛を100重量部、結着材としてスチレン−ブタジエ
ン共重合体ゴム粒子分散体(固形分40重量%)を活物質100重量部に対して2.5重量部(結着材の固形分換算で1重量部)、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースを活物質100重量部に対して1重量部、および適量の水とともに双腕式練合機にて攪拌し、負極合剤塗料を作製した。
On the other hand, 100 parts by weight of artificial graphite as the active material of the negative electrode, and 2.5 parts by weight of styrene-butadiene copolymer rubber particle dispersion (solid content 40% by weight) as the binder with respect to 100 parts by weight of the active material ( 1 part by weight in terms of solid content of the binder), 1 part by weight of carboxymethyl cellulose as a thickener with respect to 100 parts by weight of the active material, and an appropriate amount of water, and agitation in a double-arm kneader. An agent paint was prepared.
次いで、図2に示すようにこの負極合剤塗料を厚みが10μmのタフピッチ銅箔(Cuの純度:99.9%)からなる負極集電体5に塗布し、乾燥させた後に片面側の負極合剤層6a,6bの厚みが110μmとなる負極板8を作製した。
Next, as shown in FIG. 2, this negative electrode mixture paint was applied to a negative electrode
さらに、この負極板8を総厚みが180μmとなるようにプレスした後、円筒形電池の規定されている幅にスリッタ加工して負極板8を作製した。
Further, this
以上のようにして作製した正極板4と負極板8とを用いて、図13に示すような円筒形のリチウムイオン二次電池17を作製した。より具体的には、正極板4と負極板8とを厚みが20μmのポリエチレン微多孔フィルムのセパレータ9を介してE方向に渦巻状に捲回した電極群10を100個作製した。
Using the
この電極群10を有底円筒形の電池ケース11の内部に絶縁板12と共に収容し、電極群10の下部より導出した負極リード13を電池ケース11の底部に接続した。次いで、電極群10の上部より導出した正極リード14を封口板15に接続し、電池ケース11に所定量のEC,DMC,MEC混合溶媒にLiPF6を1MとVCを3重量部だけ溶解させた非水系電解液(図示せず)を注液した。
The
その後、電池ケース11の開口部に封口ガスケット16を周縁に取り付けた封口板15を挿入し、電池ケース11の開口部を内方向に折り曲げて、かしめ封口することにより作製した円筒形のリチウムイオン二次電池17を実施例1とした。 Thereafter, a sealing plate 15 having a sealing gasket 16 attached to the periphery thereof is inserted into the opening of the battery case 11, the opening of the battery case 11 is bent inward, and caulked and sealed. The secondary battery 17 was taken as Example 1.
上述のようにして作製した100個のリチウムイオン二次電池17の充放電を500サイクル繰り返したが、サイクル劣化は生じなかった。また、充放電を500サイクル繰り返した後のリチウムイオン二次電池17の100個の中から20個を抜き出し電極群10を解体したところ、リチウム析出、電極板の破断、電極板の挫屈、電極合剤層の脱落などの不具合は認められなかった。
Charging / discharging of 100 lithium ion secondary batteries 17 produced as described above was repeated 500 cycles, but cycle deterioration did not occur. Moreover, when 20 pieces were extracted from 100 pieces of 100 lithium ion secondary batteries 17 after repeating 500 cycles of charge and discharge, and the
これは、正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の表面に正極合剤層2aの厚みが薄い箇所3c、裏面に表面と同幅かつ同位相の正極合剤層2bの厚みが薄い箇所3dを長手方向に対して一様に形成したことで、正極板4を伸縮し易くし正極板4に加わる応力を長手方向に効果的に分散させるとともに、この正極合剤層2a,2bの厚みが薄い箇所3c,3dと対向する位置の負極板8の伸縮による体積変化を抑制することができたために、良好な電池特性を維持できたものと考えられる。
This is because the positive electrode mixture layer 2a has a thin portion 3c on the surface perpendicular to the longitudinal direction of the positive electrode
なお、実施例1においては表面の正極合剤層2aの厚みが薄い箇所3cと裏面の正極合剤層2bの厚みが薄い箇所3dを同位相で形成したが、正極板4の表裏面で位相をずらせて厚みが薄い箇所3c,3dを形成することも同様に可能である。 In Example 1, the portion 3c where the thickness of the positive electrode mixture layer 2a on the front surface is thin and the portion 3d where the thickness of the positive electrode mixture layer 2b on the back surface is thin are formed in the same phase. It is also possible to form the portions 3c and 3d having a small thickness by shifting them.
本発明の一実施例として、正極合剤層の厚みが薄い箇所の幅を捲回方向に対して段階的に狭くした実施例について図面を参照しながら説明する。 As an embodiment of the present invention, an embodiment in which the width of a portion where the thickness of the positive electrode mixture layer is thin is reduced stepwise with respect to the winding direction will be described with reference to the drawings.
まず、図3に示したように、実施例1と同様の正極合剤塗料を厚みが15μmのアルミニウム箔(Alの純度:99.85%)からなる正極集電体1の長手方向に対して垂直方
向の表面に捲き始めからW1=5mm>W2=4.5mm>W3=4.0mmと順次幅を狭くした正極合剤層2aの厚みが薄い箇所3cを等ピッチで、また正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の裏面に表面と同位相で捲き始めからW1=5mm>W2=4.5mm>W3=4.0mmと順次幅を狭くした正極合剤層2bの厚みが薄い箇所3dを等ピッチで捲回方向に対して段階的に設けて塗布し、乾燥させた後に片面側の正極合剤層2a,2bの厚みが100μmで、かつ正極合剤層2a,2bの厚みが薄い箇所3a,3bの厚みが75μmとなる正極板4を作製した。
First, as shown in FIG. 3, the same positive electrode mixture paint as in Example 1 was applied to the longitudinal direction of the positive electrode
次いで、この正極板4を総厚みが165μmとなるようにプレスすることで、片面側の正極合剤層2a,2bの厚みが75μmで、かつ表面にW1=5mm>W2=4.5mm>W3=4.0mmの正極合剤層2aの厚みが薄い箇所3cを、また裏面に表面と同位相でW1=5mm>W2=4.5mm>W3=4.0mmの正極合剤層2bの厚みが薄い箇所3dを捲回方向に対して段階的に形成した。その後、円筒形電池の規定されている幅にスリッタ加工して正極板4を作製した。
Next, the
一方、図3に示したように実施例1と同様の負極合剤塗料を厚みが10μmのタフピッチ銅箔(Cu:99.9%)からなる負極集電体5に塗布し、乾燥させた後に片面側の負極合剤層6a,6bの厚みが110μmとなる負極板8を作製した。さらに、この負極板8を総厚みが180μmとなるようにプレスした後、円筒形電池の規定されている幅にスリッタ加工して負極板8を作製した。
On the other hand, after applying the negative electrode mixture paint similar to that of Example 1 to the negative electrode
以上のようにして作製した正極板4と負極板8とを用いて、図13に示すような円筒形のリチウムイオン二次電池17を作製した。より具体的には、正極板4と負極板8とを厚みが20μmのポリエチレン微多孔フィルムのセパレータ9を介してE方向に渦巻状に捲回した電極群10を100個作製した。この電極群10を有底円筒形の電池ケース11の内部に絶縁板12と共に収容し、電極群10の下部より導出した負極リード13を電池ケース11の底部に接続した。
Using the
次いで、電極群10の上部より導出した正極リード14を封口板15に接続し、電池ケース11に所定量のEC,DMC,MEC混合溶媒にLiPF6を1MとVCを3重量部だけ溶解させた非水系電解液(図示せず)を注液した。
Subsequently, the positive electrode lead 14 led out from the upper part of the
その後、電池ケース11の開口部に封口ガスケット16を周縁に取り付けた封口板15を挿入し、電池ケース11の開口部を内方向に折り曲げて、かしめ封口することにより作製した円筒形のリチウムイオン二次電池17を実施例2とした。 Thereafter, a sealing plate 15 having a sealing gasket 16 attached to the periphery thereof is inserted into the opening of the battery case 11, the opening of the battery case 11 is bent inward, and caulked and sealed. The secondary battery 17 was taken as Example 2.
上述のようにして作製した100個のリチウムイオン二次電池17の充放電を500サイクル繰り返したが、サイクル劣化は生じなかった。また、充放電を500サイクル繰り返した後のリチウムイオン二次電池17の100個の中から20個を抜き出し電極群10を解体したところ、リチウム析出、電極板の破断、電極板の挫屈、電極合剤層の脱落などの不具合は認められなかった。
Charging / discharging of 100 lithium ion secondary batteries 17 produced as described above was repeated 500 cycles, but cycle deterioration did not occur. Moreover, when 20 pieces were extracted from 100 pieces of 100 lithium ion secondary batteries 17 after repeating 500 cycles of charge and discharge, and the
これは、正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の表面に捲き始めから順次幅を狭くした厚みが薄い箇所3cを等ピッチで、また裏面に表面と同位相で捲き始めから順次幅を狭くした厚みが薄い箇所3dを等ピッチで捲回方向に対して段階的に形成したことで、電極群10における巻き始めの正極合剤層2a,2bと捲き終わりの正極合剤層2a,2bとの曲率の差に起因した膨張収縮に伴う応力差を緩和することができ、良好な電池特性を維持できたものと考えられる。
This is because the thin portions 3c, which are narrowed from the beginning in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the positive electrode
なお、実施例2においては表面の正極合剤層2aの厚みが薄い箇所3cと裏面の正極合
剤層2bの厚みが薄い箇所3dを同位相で形成したが、正極板4の表裏面で位相をずらせて厚みが薄い箇所3c,3dを形成することも同様に可能である。
In Example 2, the portion 3c where the thickness of the positive electrode mixture layer 2a on the front surface is thin and the portion 3d where the thickness of the positive electrode mixture layer 2b on the back surface is thin are formed in the same phase. It is also possible to form the portions 3c and 3d having a small thickness by shifting them.
本発明の一実施例として、正極合剤層の厚みが薄い箇所のピッチを捲回方向に対して段階的に広くした実施例について図面を参照しながら説明する。 As an embodiment of the present invention, an embodiment in which the pitch of the portion where the thickness of the positive electrode mixture layer is thin is increased stepwise in the winding direction will be described with reference to the drawings.
まず、図4に示したように、実施例1と同様の正極合剤塗料を厚みが15μmのアルミニウム箔(Alの純度:99.85%)からなる正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の表面に幅が5mmの正極合剤層2aの厚みが薄い箇所3cを捲き始めからP1=20mm<P2=30mm<P3=40mmのピッチで、また正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の裏面に表面と同位相で幅が5mmの正極合剤層2bの厚みが薄い箇所3dを捲き始めからP1=20mm<P2=30mm<P3=40mmのピッチで設けて捲回方向に対して段階的に塗布し、乾燥させた後に片面側の正極合剤層2a,2bの厚みが100μmで、かつ正極合剤層2a,2bの厚みが薄い箇所3c,3dの厚みが75μmとなる正極板4を作製した。
First, as shown in FIG. 4, the same positive electrode mixture paint as that of Example 1 was applied to the longitudinal direction of the positive electrode
次いで、この正極板4を総厚みが165μmとなるようにプレスすることで、片面側の正極合剤層2a,2bの厚みが75μmで、かつ表面に幅が5mmの正極合剤層2aの厚みが薄い箇所3cをP1=20mm<P2=30mm<P3=40mmのピッチで、また裏面に表面と同位相で幅が5mmの正極合剤層2bの厚みが薄い箇所3dをP1=20mm<P2=30mm<P3=40mmのピッチで捲回方向に対して段階的に形成した。その後、円筒形電池の規定されている幅にスリッタ加工して正極板4を作製した。
Next, the
一方、図4に示したように実施例1と同様の負極合剤塗料を厚みが10μmのタフピッチ銅箔(Cuの純度:99.9%)からなる負極集電体5に塗布し、乾燥させた後に片面側の負極合剤層6a,6bの厚みが110μmとなる負極板8を作製した。さらに、この負極板8を総厚みが180μmとなるようにプレスした後、円筒形電池の規定されている幅にスリッタ加工して負極板8を作製した。
On the other hand, as shown in FIG. 4, the same negative electrode mixture paint as in Example 1 was applied to a negative electrode
以上のようにして作製した正極板4と負極板8とを用いて、図13に示すような円筒形のリチウムイオン二次電池17を作製した。より具体的には、正極板4と負極板8とを厚みが20μmのポリエチレン微多孔フィルムのセパレータ9を介してE方向に渦巻状に捲回した電極群10を100個作製した。この電極群10を有底円筒形の電池ケース11の内部に絶縁板12と共に収容し、電極群10の下部より導出した負極リード13を電池ケース11の底部に接続した。
Using the
次いで、電極群10の上部より導出した正極リード14を封口板15に接続し、電池ケース11に所定量のEC,DMC,MEC混合溶媒にLiPF6を1MとVCを3重量部だけ溶解させた非水系電解液(図示せず)を注液した。
Subsequently, the positive electrode lead 14 led out from the upper part of the
その後、電池ケース11の開口部に封口ガスケット16を周縁に取り付けた封口板15を挿入し、電池ケース11の開口部を内方向に折り曲げて、かしめ封口することにより作製した円筒形のリチウムイオン二次電池17を実施例3とした。 Thereafter, a sealing plate 15 having a sealing gasket 16 attached to the periphery thereof is inserted into the opening of the battery case 11, the opening of the battery case 11 is bent inward, and caulked and sealed. The secondary battery 17 was taken as Example 3.
上述のようにして作製した100個のリチウムイオン二次電池17の充放電を500サイクル繰り返したが、サイクル劣化は生じなかった。また、充放電を500サイクル繰り返した後のリチウムイオン二次電池17の100個の中から20個を抜き出し電極群10を解体したところ、リチウム析出、電極板の破断、電極板の挫屈、電極合剤層の脱落などの不具合は認められなかった。
Charging / discharging of 100 lithium ion secondary batteries 17 produced as described above was repeated 500 cycles, but cycle deterioration did not occur. Moreover, when 20 pieces were extracted from 100 pieces of 100 lithium ion secondary batteries 17 after repeating 500 cycles of charge and discharge, and the
これは、正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の表面に厚みが薄い箇所3cを捲き始めから順次ピッチを広くして、また正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の裏面に表面と同位相で厚みが薄い箇所3dを捲き始めから順次ピッチを広くし捲回方向に対して段階的に形成したことで、電極群10における巻き始めの正極合剤層2a,2bと捲き終わりの正極合剤層2a,2bとの曲率の差に起因した膨張収縮に伴う応力差を緩和することができ、良好な電池特性を維持できたものと考えられる。
This is because the pitch is gradually increased from the beginning of the rolling of the thin portion 3c on the surface perpendicular to the longitudinal direction of the positive electrode
なお、実施例3においては表面の正極合剤層2aの厚みが薄い箇所3cと裏面の正極合剤層2bの厚みが薄い箇所3dを同位相で形成したが、正極板4の表裏面で位相をずらせて厚みが薄い箇所3c,3dを形成することも同様に可能である。 In Example 3, the portion 3c where the thickness of the positive electrode mixture layer 2a on the front surface is thin and the portion 3d where the thickness of the positive electrode mixture layer 2b on the back surface is thin are formed in the same phase. It is also possible to form the portions 3c and 3d having a small thickness by shifting them.
本発明の一実施例として、渦巻状の電極群における正極板の内周側にある正極合剤層の厚みが薄い箇所の幅を外周側にある正極合剤層の厚みが薄い箇所の幅よりも広くした実施例について図面を参照しながら説明する。 As one embodiment of the present invention, the width of the portion where the thickness of the positive electrode mixture layer on the inner peripheral side of the positive electrode plate in the spiral electrode group is thinner than the width of the portion where the thickness of the positive electrode mixture layer on the outer peripheral side is thinner. An embodiment which is also widened will be described with reference to the drawings.
まず、図5に示したように、実施例1と同様の正極合剤塗料を厚みが15μmのアルミニウム箔(Alの純度:99.85%)からなる正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の表面に幅W4が5mmの正極合剤層2aの厚みが薄い箇所3cを等ピッチで、また正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の裏面に表面と同位相で幅W5が6mmの正極合剤層2bの厚みが薄い箇所3dを等ピッチで設けて塗布し、乾燥させた後に片面側の正極合剤層2a,2bの厚みが100μmで、かつ正極合剤層2a,2bの厚みが薄い箇所3c,3dの厚みが75μmとなる正極板4を作製した。
First, as shown in FIG. 5, the same positive electrode mixture paint as in Example 1 was applied to the longitudinal direction of the positive electrode
次いで、この正極板4を総厚みが165μmとなるようにプレスすることで、片面側の正極合剤層2a,2bの厚みが75μmで、かつ表面に幅が5mmの正極合剤層2aの厚みが薄い箇所3cを、また裏面に表面と同位相で幅が6mmの正極合剤層2bの厚みが薄い箇所3dを形成した。その後、円筒形電池の規定されている幅にスリッタ加工して正極板4を作製した。その後、円筒形電池の規定されている幅にスリッタ加工して正極板4を作製した。
Next, the
一方、図5に示したように実施例1と同様の負極合剤塗料を厚みが10μmのタフピッチ銅箔(Cuの純度:99.9%)からなる負極集電体5に塗布し、乾燥させた後に片面側の負極合剤層6a,6bの厚みが110μmとなる負極板8を作製した。さらに、この負極板8を総厚みが180μmとなるようにプレスした後、円筒形電池の規定されている幅にスリッタ加工して負極板8を作製した。
On the other hand, as shown in FIG. 5, the same negative electrode mixture paint as in Example 1 was applied to the negative electrode
以上のようにして作製した正極板4と負極板8とを用いて、図13に示すような円筒形のリチウムイオン二次電池17を作製した。より具体的には、正極板4と負極板8とを厚みが20μmのポリエチレン微多孔フィルムのセパレータ9を介してE方向に渦巻状に捲回した電極群10を100個作製した。この電極群10を有底円筒形の電池ケース11の内部に絶縁板12と共に収容し、電極群10の下部より導出した負極リード13を電池ケース11の底部に接続した。
Using the
次いで、電極群10の上部より導出した正極リード14を封口板15に接続し、電池ケース11に所定量のEC,DMC,MEC混合溶媒にLiPF6を1MとVCを3重量部だけ溶解させた非水系電解液(図示せず)を注液した。その後、電池ケース11の開口部に封口ガスケット16を周縁に取り付けた封口板15を挿入し、電池ケース11の開口部を内方向に折り曲げて、かしめ封口することにより作製した円筒形のリチウムイオン二次
電池17を実施例4とした。
Subsequently, the positive electrode lead 14 led out from the upper part of the
上述のようにして作製した100個のリチウムイオン二次電池17の充放電を500サイクル繰り返したが、サイクル劣化は生じなかった。また、充放電を500サイクル繰り返した後のリチウムイオン二次電池17の100個の中から20個を抜き出し電極群10を解体したところ、リチウム析出、電極板の破断、電極板の挫屈、電極合剤層の脱落などの不具合は認められなかった。
Charging / discharging of 100 lithium ion secondary batteries 17 produced as described above was repeated 500 cycles, but cycle deterioration did not occur. Moreover, when 20 pieces were extracted from 100 pieces of 100 lithium ion secondary batteries 17 after repeating 500 cycles of charge and discharge, and the
これは、正極集電体1の表面に幅W4の正極合剤層2aの厚みが薄い箇所3cを、裏面にW5>W4である幅W5の正極合剤層2bの厚みが薄い箇所3dを長手方向に対して一様に形成したことで、電極群10を構成した際に内周側にある正極合剤層2bと外周側にある正極合剤層2aとの曲率の差に起因した膨張収縮に伴う応力差を緩和することができ、良好な電池特性を維持できたものと考えられる。
This is because a portion 3c where the thickness of the positive electrode mixture layer 2a having a width W4 is thin is formed on the surface of the positive electrode
なお、実施例4においては表面の正極合剤層2aの厚みが薄い箇所3cと裏面の正極合剤層2bの厚みが薄い箇所3dを同位相で形成したが、正極板4の表裏面で位相をずらせて厚みが薄い箇所3c,3dを形成することも同様に可能である。 In Example 4, the portion 3c where the thickness of the positive electrode mixture layer 2a on the front surface is thin and the portion 3d where the thickness of the positive electrode mixture layer 2b on the back surface is thin are formed in the same phase. It is also possible to form the portions 3c and 3d having a small thickness by shifting them.
本発明の一実施例として、渦巻状の電極群における正極板の内周側にある正極合剤層の厚みが薄い箇所のピッチを外周側にある正極合剤層の厚みが薄い箇所のピッチよりも狭くした実施例について図面を参照しながら説明する。 As an example of the present invention, the pitch of the portion where the thickness of the positive electrode mixture layer on the inner peripheral side of the positive electrode plate in the spiral electrode group is thinner than the pitch of the portion where the thickness of the positive electrode mixture layer on the outer peripheral side is thinner. An embodiment with a narrower width will be described with reference to the drawings.
まず、図6に示したように、実施例1と同様の正極合剤塗料を厚みが15μmのアルミニウム箔(Alの純度:99.85%)からなる正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の表面に幅が5mmの正極合剤層2aの厚みが薄い箇所3cを30mmのピッチP4で、また正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の裏面に幅が5mmの正極合剤層2bの厚みが薄い箇所3dを15mmのピッチP5で設けて塗布し、乾燥させた後に片面側の正極合剤層2a,2bの厚みが100μmで、かつ正極合剤層2a,2bの厚みが薄い箇所3c,3dの厚みが75μmとなる正極板4を作製した。
First, as shown in FIG. 6, the same positive electrode mixture paint as in Example 1 was applied to the longitudinal direction of the positive electrode
次いで、この正極板4を総厚みが165μmとなるようにプレスすることで、片面側の正極合剤層2a,2bの厚みが75μmで、かつ表面に幅が5mmの正極合剤層2aの厚みが薄い箇所3cを30mmのピッチP4で、また裏面に幅が5mmの正極合剤層2bの厚みが薄い箇所3dを15mmのピッチP5で形成した。その後、円筒形電池の規定されている幅にスリッタ加工して正極板4を作製した。その後、円筒形電池の規定されている幅にスリッタ加工して正極板4を作製した。
Next, the
一方、図6に示したように実施例1と同様の負極合剤塗料を厚みが10μmのタフピッチ銅箔(Cuの純度:99.9%)からなる負極集電体5に塗布し、乾燥させた後に片面側の負極合剤層6a,6bの厚みが110μmとなる負極板8を作製した。さらに、この負極板8を総厚みが180μmとなるようにプレスした後、円筒形電池の規定されている幅にスリッタ加工して負極板8を作製した。
On the other hand, as shown in FIG. 6, the same negative electrode mixture paint as in Example 1 was applied to the negative electrode
以上のようにして作製した正極板4と負極板8とを用いて、図13に示すような円筒形のリチウムイオン二次電池17を作製した。より具体的には、正極板4と負極板8とを厚みが20μmのポリエチレン微多孔フィルムのセパレータ9を介してE方向に渦巻状に捲回した電極群10を100個作製した。
Using the
この電極群10を有底円筒形の電池ケース11の内部に絶縁板12と共に収容し、電極
群10の下部より導出した負極リード13を電池ケース11の底部に接続した。次いで、電極群10の上部より導出した正極リード14を封口板15に接続し、電池ケース11に所定量のEC,DMC,MEC混合溶媒にLiPF6を1MとVCを3重量部だけ溶解させた非水系電解液(図示せず)を注液した。
The
その後、電池ケース11の開口部に封口ガスケット16を周縁に取り付けた封口板15を挿入し、電池ケース11の開口部を内方向に折り曲げて、かしめ封口することにより作製した円筒形のリチウムイオン二次電池17を実施例5とした。 Thereafter, a sealing plate 15 having a sealing gasket 16 attached to the periphery thereof is inserted into the opening of the battery case 11, the opening of the battery case 11 is bent inward, and caulked and sealed. The secondary battery 17 was taken as Example 5.
上述のようにして作製した100個のリチウムイオン二次電池17の充放電を500サイクル繰り返したが、サイクル劣化は生じなかった。また、充放電を500サイクル繰り返した後のリチウムイオン二次電池17の100個の中から20個を抜き出し電極群10を解体したところ、リチウム析出、電極板の破断、電極板の挫屈、電極合剤層の脱落などの不具合は認められなかった。
Charging / discharging of 100 lithium ion secondary batteries 17 produced as described above was repeated 500 cycles, but cycle deterioration did not occur. Moreover, when 20 pieces were extracted from 100 pieces of 100 lithium ion secondary batteries 17 after repeating 500 cycles of charge and discharge, and the
これは、正極集電体1の表面に正極合剤層2aの厚みが薄い箇所3cをP4のピッチで、裏面にP5<P4であるピッチP5で正極合剤層2bの厚みが薄い箇所3dを長手方向に対して一様に形成したことで、電極群10を構成した際に内周側にある正極合剤層2bと外周側にある正極合剤層2aとの曲率の差に起因した膨張収縮に伴う応力差を緩和することができ、良好な電池特性を維持できたものと考えられる。
This is because a portion 3c where the thickness of the positive electrode mixture layer 2a is thin on the surface of the positive electrode
なお、実施例5においては表面の正極合剤層2aの厚みが薄い箇所3cと裏面の正極合剤層2bの厚みが薄い箇所3dを同じ幅で形成したが、表裏面または同一面の長手方向で幅を変えることも同様に可能である。 In Example 5, the portion 3c where the thickness of the positive electrode mixture layer 2a on the front surface is thin and the portion 3d where the thickness of the positive electrode mixture layer 2b on the back surface is thin are formed with the same width. It is possible to change the width as well.
本発明の一実施例として、正極集電体に露出部を長手方向に対して一様に設けた実施例について図面を参照しながら説明する。 As an embodiment of the present invention, an embodiment in which an exposed portion is provided uniformly in the longitudinal direction on a positive electrode current collector will be described with reference to the drawings.
まず、図7に示したように、実施例1と同様の正極合剤塗料を厚みが15μmのアルミニウム箔(Alの純度:99.85%)からなる正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の表面に幅が5mmの露出部3aを等ピッチで、また正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の裏面に表面と同位相で幅が5mmの露出部3bを等ピッチで長手方向に対して一様に設けて間欠塗布し、乾燥させた後に片面側の正極合剤層2a,2bの厚みが100μmとなる正極板4を作製した。
First, as shown in FIG. 7, the same positive electrode mixture paint as that of Example 1 was applied to the longitudinal direction of the positive electrode
次いで、この正極板4を総厚みが165μmとなるようにプレスすることで、片面側の正極合剤層2a,2bの厚みが75μmで、かつ表面に幅が5mmの露出部3aを、また裏面に表面と同位相で幅が5mmの露出部3bを長手方向に対して一様に形成した。その後、円筒形電池の規定されている幅にスリッタ加工して正極板4を作製した。
Next, the
一方、図7に示したように実施例1と同様の負極合剤塗料を厚みが10μmのタフピッチ銅箔(Cuの純度:99.9%)からなる負極集電体5に塗布し乾燥させた後にプレスして活物質密度を1.6g/ccとし片面側の負極合剤層6a,6bの厚みを85μm(多孔度25%)とした。その後、円筒形電池の規定されている幅にスリッタ加工して負極板8を作製した。
On the other hand, as shown in FIG. 7, the same negative electrode mixture paint as in Example 1 was applied to a negative electrode
以上のようにして作製した正極板4と負極板8とを用いて、図13に示すような円筒形のリチウムイオン二次電池17を作製した。より具体的には、正極板4と負極板8とを厚みが20μmのポリエチレン微多孔フィルムのセパレータ9を介して渦巻状に捲回した電
極群10を100個作製した。この電極群10を有底円筒形の電池ケース11の内部に絶縁板12と共に収容し、電極群10の下部より導出した負極リード13を電池ケース11の底部に接続した。
Using the
次いで、電極群10の上部より導出した正極リード14を封口板15に接続し、電池ケース11に所定量のEC,DMC,MEC混合溶媒にLiPF6を1MとVCを3重量部だけ溶解させた非水系電解液(図示せず)を注液した。
Subsequently, the positive electrode lead 14 led out from the upper part of the
その後、電池ケース11の開口部に封口ガスケット16を周縁に取り付けた封口板15を挿入し、電池ケース11の開口部を内方向に折り曲げて、かしめ封口することにより作製した円筒形のリチウムイオン二次電池17を実施例6とした。 Thereafter, a sealing plate 15 having a sealing gasket 16 attached to the periphery thereof is inserted into the opening of the battery case 11, the opening of the battery case 11 is bent inward, and caulked and sealed. The secondary battery 17 was designated as Example 6.
上述のようにして作製した100個のリチウムイオン二次電池17の充放電を500サイクル繰り返したが、サイクル劣化は生じなかった。また、充放電を500サイクル繰り返した後のリチウムイオン二次電池17の100個の中から20個を抜き出し電極群10を解体したところ、リチウム析出、電極板の破断、電極板の挫屈、電極合剤層の脱落などの不具合は認められなかった。
Charging / discharging of 100 lithium ion secondary batteries 17 produced as described above was repeated 500 cycles, but cycle deterioration did not occur. Moreover, when 20 pieces were extracted from 100 pieces of 100 lithium ion secondary batteries 17 after repeating 500 cycles of charge and discharge, and the
これは、正極集電体1の長手方向に対して一様に露出部3a,3bを設けたことで、この露出部3a,3bが膨張収縮に伴う応力を緩和する効果を発揮して正極板4に加わる応力を緩和し、正極板4の伸縮度を負極板8の伸縮度に近づけることができ、良好な電池特性を維持できたものと考えられる。
This is because the exposed portions 3a and 3b are provided uniformly in the longitudinal direction of the positive electrode
なお、実施例6においては表面の露出部3aと裏面の露出部3bを同位相で形成したが、正極板4の表裏面で位相をずらせて露出部3a,3bを形成することも同様に可能である。また、表面の露出部3aと裏面の露出部3bを等ピッチで形成したが、表裏面または同一面の長手方向でピッチを変えることも同様に可能である。
In Example 6, the exposed portion 3a on the front surface and the exposed portion 3b on the back surface are formed in the same phase, but it is also possible to form the exposed portions 3a and 3b by shifting the phase on the front and back surfaces of the
さらに、実施例6においては正極集電体1の長手方向に対して一様に露出部3a,3bを設けた構成としたが、これに限定されるものではなく、負極集電体5の長手方向に対して一様に露出部(図示せず)を設けることも同様に可能である。
Furthermore, in Example 6, it was set as the structure which provided the exposed parts 3a and 3b uniformly with respect to the longitudinal direction of the
本発明の一実施例として、正極集電体の露出部の幅を捲回方向に対して段階的に狭くした実施例について図面を参照しながら説明する。 As an embodiment of the present invention, an embodiment in which the width of the exposed portion of the positive electrode current collector is reduced stepwise in the winding direction will be described with reference to the drawings.
まず、図8に示したように、実施例1と同様の正極合剤塗料を厚みが15μmのアルミニウム箔(Alの純度:99.85%)からなる正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の表面に捲き始めからW4=5mm>W5=4.5mm>W6=4.0mmと順次幅を狭くした正極集電体1の露出部3aを等ピッチで、また正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の裏面に表面と同位相で捲き始めからW4=5mm>W5=4.5mm>W6=4.0mmと順次幅を狭くした正極集電体1の露出部3bを等ピッチで捲回方向に対して段階的に設けて塗布し、乾燥させた後に片面側の正極合剤層2a,2bの厚みが100μmとなる正極板4を作製した。
First, as shown in FIG. 8, the same positive electrode mixture paint as that of Example 1 was applied to the longitudinal direction of the positive electrode
次いで、この正極板4を総厚みが165μmとなるようにプレスすることで、片面側の正極合剤層2a,2bの厚みが75μmで、かつ表面にW4=5mm>W5=4.5mm>W6=4.0mmの正極集電体1の露出部3aを、また裏面に表面と同位相でW4=5mm>W5=4.5mm>W6=4.0mmの正極集電体1の露出部3bを捲回方向に対して段階的に形成した。その後、円筒形電池の規定されている幅にスリッタ加工して正極
板4を作製した。
Next, the
一方、図8に示したように実施例1と同様の負極合剤塗料を厚みが10μmのタフピッチ銅箔(Cu:99.9%)からなる負極集電体5に塗布し、乾燥させた後に片面側の負極合剤層6a,6bの厚みが110μmとなる負極板8を作製した。さらに、この負極板8を総厚みが180μmとなるようにプレスした後、円筒形電池の規定されている幅にスリッタ加工して負極板8を作製した。
On the other hand, as shown in FIG. 8, the same negative electrode mixture paint as in Example 1 was applied to the negative electrode
以上のようにして作製した正極板4と負極板8とを用いて、図13に示すような円筒形のリチウムイオン二次電池17を作製した。より具体的には、正極板4と負極板8とを厚みが20μmのポリエチレン微多孔フィルムのセパレータ9を介してE方向に渦巻状に捲回した電極群10を100個作製した。
Using the
この電極群10を有底円筒形の電池ケース11の内部に絶縁板12と共に収容し、電極群10の下部より導出した負極リード13を電池ケース11の底部に接続した。次いで、電極群10の上部より導出した正極リード14を封口板15に接続し、電池ケース11に所定量のEC,DMC,MEC混合溶媒にLiPF6を1MとVCを3重量部だけ溶解させた非水系電解液(図示せず)を注液した。
The
その後、電池ケース11の開口部に封口ガスケット16を周縁に取り付けた封口板15を挿入し、電池ケース11の開口部を内方向に折り曲げて、かしめ封口することにより作製した円筒形のリチウムイオン二次電池17を実施例7とした。 Thereafter, a sealing plate 15 having a sealing gasket 16 attached to the periphery thereof is inserted into the opening of the battery case 11, the opening of the battery case 11 is bent inward, and caulked and sealed. The secondary battery 17 was taken as Example 7.
上述のようにして作製した100個のリチウムイオン二次電池17の充放電を500サイクル繰り返したが、サイクル劣化は生じなかった。また、充放電を500サイクル繰り返した後のリチウムイオン二次電池17の100個の中から20個を抜き出し電極群10を解体したところ、リチウム析出、電極板の破断、電極板の挫屈、電極合剤層の脱落などの不具合は認められなかった。
Charging / discharging of 100 lithium ion secondary batteries 17 produced as described above was repeated 500 cycles, but cycle deterioration did not occur. Moreover, when 20 pieces were extracted from 100 pieces of 100 lithium ion secondary batteries 17 after repeating 500 cycles of charge and discharge, and the
これは、正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の表面に捲き始めから順次幅を狭くした正極集電体1の露出部3aを等ピッチで、また裏面に表面と同位相で捲き始めから順次幅を狭くした正極集電体1の露出部3bを等ピッチで捲回方向に対して段階的に形成したことで、電極群10における巻き始めの正極合剤層2a,2bと捲き終わりの正極合剤層2a,2bとの曲率の差に起因した膨張収縮に伴う応力差を緩和することができ、良好な電池特性を維持できたものと考えられる。
This is because the exposed portions 3a of the positive electrode
なお、実施例6においては表面の正極集電体1の露出部3aと裏面の正極集電体1の露出部3aを同位相で形成したが、正極板4の表裏面で位相をずらせて正極集電体1の露出部3a,3bを形成することも同様に可能である。
In Example 6, the exposed portion 3a of the positive electrode
さらに、実施例7においては正極集電体1の露出部3a,3bの幅を捲回方向に対して段階的に狭くした構成としたが、これに限定されるものではなく、負極集電体5に露出部(図示せず)を設け、この露出部の幅を捲回方向に対して段階的に狭くすることも同様に可能である。
Furthermore, in Example 7, although the width of the exposed portions 3a and 3b of the positive electrode
本発明の一実施例として、正極集電体の露出部のピッチを捲回方向に対して段階的に広くした実施例について図面を参照しながら説明する。 As an embodiment of the present invention, an embodiment in which the pitch of the exposed portion of the positive electrode current collector is increased stepwise in the winding direction will be described with reference to the drawings.
まず、図9に示したように、実施例1と同様の正極合剤塗料を厚みが15μmのアルミ
ニウム箔(Alの純度:99.85%)からなる正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の表面に幅が5mmの正極集電体1の露出部3aを捲き始めからP1=20mm<P2=30mm<P3=40mmのピッチで、また正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の裏面に表面と同位相で幅が5mmの正極集電体1の露出部3bを捲き始めからP1=20mm<P2=30mm<P3=40mmのピッチで設けて捲回方向に対して段階的に塗布し、乾燥させた後に片面側の正極合剤層2a,2bの厚みが100μmとなる正極板4を作製した。
First, as shown in FIG. 9, the same positive electrode mixture paint as in Example 1 was applied to the longitudinal direction of the positive electrode
次いで、この正極板4を総厚みが165μmとなるようにプレスすることで、片面側の正極合剤層2a,2bの厚みが75μmで、かつ表面に幅が5mmの正極集電体1の露出部3aをP1=20mm<P2=30mm<P3=40mmのピッチで、また裏面に表面と同位相で幅が5mmの正極集電体1の露出部3bをP1=20mm<P2=30mm<P3=40mmのピッチで捲回方向に対して段階的に形成した。その後、円筒形電池の規定されている幅にスリッタ加工して正極板4を作製した。
Next, the
一方、図9に示したように実施例1と同様の負極合剤塗料を厚みが10μmのタフピッチ銅箔(Cuの純度:99.9%)からなる負極集電体5に塗布し、乾燥させた後に片面側の負極合剤層6a,6bの厚みが110μmとなる負極板8を作製した。さらに、この負極板8を総厚みが180μmとなるようにプレスした後、円筒形電池の規定されている幅にスリッタ加工して負極板8を作製した。
On the other hand, as shown in FIG. 9, the same negative electrode mixture paint as in Example 1 was applied to the negative electrode
以上のようにして作製した正極板4と負極板8とを用いて、図13に示すような円筒形のリチウムイオン二次電池17を作製した。より具体的には、正極板4と負極板8とを厚みが20μmのポリエチレン微多孔フィルムのセパレータ9を介してE方向に渦巻状に捲回した電極群10を100個作製した。
Using the
この電極群10を有底円筒形の電池ケース11の内部に絶縁板12と共に収容し、電極群10の下部より導出した負極リード13を電池ケース11の底部に接続した。次いで、電極群10の上部より導出した正極リード14を封口板15に接続し、電池ケース11に所定量のEC,DMC,MEC混合溶媒にLiPF6を1MとVCを3重量部だけ溶解させた非水系電解液(図示せず)を注液した。
The
その後、電池ケース11の開口部に封口ガスケット16を周縁に取り付けた封口板15を挿入し、電池ケース11の開口部を内方向に折り曲げて、かしめ封口することにより作製した円筒形のリチウムイオン二次電池17を実施例8とした。 Thereafter, a sealing plate 15 having a sealing gasket 16 attached to the periphery thereof is inserted into the opening of the battery case 11, the opening of the battery case 11 is bent inward, and caulked and sealed. The secondary battery 17 was designated as Example 8.
上述のようにして作製した100個のリチウムイオン二次電池17の充放電を500サイクル繰り返したが、サイクル劣化は生じなかった。また、充放電を500サイクル繰り返した後のリチウムイオン二次電池17の100個の中から20個を抜き出し電極群10を解体したところ、リチウム析出、電極板の破断、電極板の挫屈、電極合剤層の脱落などの不具合は認められなかった。
Charging / discharging of 100 lithium ion secondary batteries 17 produced as described above was repeated 500 cycles, but cycle deterioration did not occur. Moreover, when 20 pieces were extracted from 100 pieces of 100 lithium ion secondary batteries 17 after repeating 500 cycles of charge and discharge, and the
これは、正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の表面に正極集電体1の露出部3aを捲き始めから順次ピッチを広くして、また正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の裏面に表面と同位相で正極集電体1の露出部3bを捲き始めから順次ピッチを広くし捲回方向に対して段階的に形成したことで、電極群10における巻き始めの正極合剤層2a,2bと捲き終わりの正極合剤層2a,2bとの曲率の差に起因した膨張収縮に伴う応力差を緩和することができ、良好な電池特性を維持できたものと考えられる。
This is because the pitch is gradually increased from the beginning of the exposed portion 3a of the positive electrode
なお、実施例8においては表面の正極集電体1の露出部3aと裏面の正極集電体1の露
出部3bを同位相で形成したが、正極板4の表裏面で位相をずらせて正極集電体1の露出部3a,3bを形成することも同様に可能である。
In Example 8, the exposed portion 3a of the positive electrode
さらに、実施例8においては正極集電体1の露出部3a,3bのピッチを捲回方向に対して段階的に広くした構成としたが、これに限定されるものではなく、負極集電体5に露出部(図示せず)を設け、この露出部のピッチを捲回方向に対して段階的に広くすることも同様に可能である。
Further, in Example 8, the pitch of the exposed portions 3a and 3b of the positive electrode
本発明の一実施例として、渦巻状の電極群における正極板の内周側にある正極集電体の露出部の幅を外周側にある正極集電体の露出部の幅よりも広くした実施例について図面を参照しながら説明する。 As an embodiment of the present invention, the width of the exposed portion of the positive electrode current collector on the inner peripheral side of the positive electrode plate in the spiral electrode group is made wider than the width of the exposed portion of the positive electrode current collector on the outer peripheral side. Examples will be described with reference to the drawings.
まず、図10に示したように、実施例1と同様の正極合剤塗料を厚みが15μmのアルミニウム箔(Alの純度:99.85%)からなる正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の表面に幅W4が5mmの正極集電体1の露出部3aを等ピッチで、また正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の裏面に表面と同位相で幅W5が6mmの正極集電体1の露出部3bを等ピッチで設けて塗布し、乾燥させた後に片面側の正極合剤層2a,2bの厚みが100μmとなる正極板4を作製した。
First, as shown in FIG. 10, the same positive electrode mixture paint as that of Example 1 was applied to the longitudinal direction of the positive electrode
次いで、この正極板4を総厚みが165μmとなるようにプレスすることで、片面側の正極合剤層2a,2bの厚みが75μmで、かつ表面に幅W4が5mmの正極集電体1の露出部3aを、また裏面に表面と同位相で幅W5が6mmの正極集電体1の露出部3bを形成した。その後、円筒形電池の規定されている幅にスリッタ加工して正極板4を作製した。その後、円筒形電池の規定されている幅にスリッタ加工して正極板4を作製した。
Next, the
一方、図10に示したように実施例1と同様の負極合剤塗料を厚みが10μmのタフピッチ銅箔(Cuの純度:99.9%)からなる負極集電体5に塗布し、乾燥させた後に片面側の負極合剤層6a,6bの厚みが110μmとなる負極板8を作製した。さらに、この負極板8を総厚みが180μmとなるようにプレスした後、円筒形電池の規定されている幅にスリッタ加工して負極板8を作製した。
On the other hand, as shown in FIG. 10, the same negative electrode mixture paint as in Example 1 was applied to the negative electrode
以上のようにして作製した正極板4と負極板8とを用いて、図13に示すような円筒形のリチウムイオン二次電池17を作製した。より具体的には、正極板4と負極板8とを厚みが20μmのポリエチレン微多孔フィルムのセパレータ9を介してE方向に渦巻状に捲回した電極群10を100個作製した。
Using the
この電極群10を有底円筒形の電池ケース11の内部に絶縁板12と共に収容し、電極群10の下部より導出した負極リード13を電池ケース11の底部に接続した。次いで、電極群10の上部より導出した正極リード14を封口板15に接続し、電池ケース11に所定量のEC,DMC,MEC混合溶媒にLiPF6を1MとVCを3重量部だけ溶解させた非水系電解液(図示せず)を注液した。
The
その後、電池ケース11の開口部に封口ガスケット16を周縁に取り付けた封口板15を挿入し、電池ケース11の開口部を内方向に折り曲げて、かしめ封口することにより作製した円筒形のリチウムイオン二次電池17を実施例9とした。 Thereafter, a sealing plate 15 having a sealing gasket 16 attached to the periphery thereof is inserted into the opening of the battery case 11, the opening of the battery case 11 is bent inward, and caulked and sealed. The secondary battery 17 was taken as Example 9.
上述のようにして作製した100個のリチウムイオン二次電池17の充放電を500サイクル繰り返したが、サイクル劣化は生じなかった。また、充放電を500サイクル繰り返した後のリチウムイオン二次電池17の100個の中から20個を抜き出し電極群10
を解体したところ、リチウム析出、電極板の破断、電極板の挫屈、電極合剤層の脱落などの不具合は認められなかった。
Charging / discharging of 100 lithium ion secondary batteries 17 produced as described above was repeated 500 cycles, but cycle deterioration did not occur. Further, 20 out of 100 lithium ion secondary batteries 17 after 500 cycles of charge / discharge were extracted.
As a result, no defects such as lithium deposition, electrode plate breakage, electrode plate buckling, and electrode mixture layer dropping were observed.
これは、正極集電体1の表面に幅W4の正極集電体1の露出部3aを、裏面にW5>W4である幅W5の正極集電体1の露出部3bを長手方向に対して一様に形成したことで、電極群10を構成した際に内周側にある正極合剤層2bと外周側にある正極合剤層2aとの曲率の差に起因した膨張収縮に伴う応力差を緩和することができ、良好な電池特性を維持できたものと考えられる。
This is because the exposed portion 3a of the positive electrode
なお、実施例9においては表面の正極集電体1の露出部3aと裏面の正極集電体1の露出部3bを同位相で形成したが、正極板4の表裏面で位相をずらせて正極集電体1の露出部3a,3bを形成することも同様に可能である。
In Example 9, the exposed portion 3a of the positive electrode
さらに、実施例9においては電極群における正極板4の内周側にある正極集電体1の露出部3bの幅W5を外周側にある正極集電体1の露出部3aの幅W4よりも広くした構成としたが、これに限定されるものではなく、負極集電体5に露出部(図示せず)を設け、負極板8の内周側にある負極集電体5の露出部の幅を外周側にある負極集電体の露出部の幅よりも広くすることも同様に可能である。
Furthermore, in Example 9, the width W5 of the exposed portion 3b of the positive electrode
本発明の一実施例として、渦巻状の電極群における正極板の内周側にある正極集電体1の露出部のピッチを外周側にある正極集電体1の露出部のピッチよりも狭くした実施例について図面を参照しながら説明する。
As an embodiment of the present invention, the pitch of the exposed portion of the positive electrode
まず、図11に示したように、実施例1と同様の正極合剤塗料を厚みが15μmのアルミニウム箔(Alの純度:99.85%)からなる正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の表面に幅が5mmの正極集電体1の露出部3aを30mmピッチP4で、また正極集電体1の長手方向に対して垂直方向の裏面に幅が5mmの正極集電体1の露出部3bを15mmピッチP5で設けて塗布し、乾燥させた後に片面側の正極合剤層2a,2bの厚みが100μmとなる正極板4を作製した。
First, as shown in FIG. 11, the same positive electrode mixture paint as that of Example 1 was applied to the longitudinal direction of the positive electrode
次いで、この正極板4を総厚みが165μmとなるようにプレスすることで、片面側の正極合剤層2a,2bの厚みが75μmで、かつ表面に幅が5mmの正極集電体1の露出部3aを30mmのピッチP4で、また裏面に幅が5mmの正極集電体1の露出部3bを15mmのピッチP5で形成した。その後、円筒形電池の規定されている幅にスリッタ加工して正極板4を作製した。その後、円筒形電池の規定されている幅にスリッタ加工して正極板4を作製した。
Next, the
一方、図11に示したように実施例1と同様の負極合剤塗料を厚みが10μmのタフピッチ銅箔(Cuの純度:99.9%)からなる負極集電体5に塗布し、乾燥させた後に片面側の負極合剤層6a,6bの厚みが110μmとなる負極板8を作製した。さらに、この負極板8を総厚みが180μmとなるようにプレスした後、円筒形電池の規定されている幅にスリッタ加工して負極板8を作製した。
On the other hand, as shown in FIG. 11, the same negative electrode mixture paint as in Example 1 was applied to the negative electrode
以上のようにして作製した正極板4と負極板8とを用いて、図13に示すような円筒形のリチウムイオン二次電池17を作製した。より具体的には、正極板4と負極板8とを厚みが20μmのポリエチレン微多孔フィルムのセパレータ9を介してE方向に渦巻状に捲回した電極群10を100個作製した。
Using the
この電極群10を有底円筒形の電池ケース11の内部に絶縁板12と共に収容し、電極
群10の下部より導出した負極リード13を電池ケース11の底部に接続した。次いで、電極群10の上部より導出した正極リード14を封口板15に接続し、電池ケース11に所定量のEC、DMC、MEC混合溶媒にLiPF6を1MとVCを3重量部だけ溶解させた非水系電解液(図示せず)を注液した。
The
その後、電池ケース11の開口部に封口ガスケット16を周縁に取り付けた封口板15を挿入し、電池ケース11の開口部を内方向に折り曲げて、かしめ封口することにより作製した円筒形のリチウムイオン二次電池17を実施例10とした。 Thereafter, a sealing plate 15 having a sealing gasket 16 attached to the periphery thereof is inserted into the opening of the battery case 11, the opening of the battery case 11 is bent inward, and caulked and sealed. The secondary battery 17 was taken as Example 10.
上述のようにして作製した100個のリチウムイオン二次電池17の充放電を500サイクル繰り返したが、サイクル劣化は生じなかった。また、充放電を500サイクル繰り返した後のリチウムイオン二次電池17の100個の中から20個を抜き出し電極群10を解体したところ、リチウム析出、電極板の破断、電極板の挫屈、電極合剤層の脱落などの不具合は認められなかった。
Charging / discharging of 100 lithium ion secondary batteries 17 produced as described above was repeated 500 cycles, but cycle deterioration did not occur. Moreover, when 20 pieces were extracted from 100 pieces of 100 lithium ion secondary batteries 17 after repeating 500 cycles of charge and discharge, and the
これは、正極集電体1の表面に正極集電体1の露出部3aをP4のピッチで、裏面にP5<P4であるピッチP5で正極集電体1の露出部3bを長手方向に対して一様に形成したことで、電極群10を構成した際に内周側にある正極合剤層2bと外周側にある正極合剤層2aとの曲率の差に起因した膨張収縮に伴う応力差を緩和することができ、良好な電池特性を維持できたものと考えられる。
This is because the exposed portion 3a of the positive electrode
なお、実施例10においては表面の正極集電体1の露出部3aと裏面の正極集電体1の露出部3bを同じ幅で形成したが、表裏面または同一面の長手方向で幅を変えることも同様に可能である。
In Example 10, the exposed portion 3a of the positive electrode
さらに、実施例10においては電極群における正極板4の内周側にある正極集電体1の露出部3bのピッチP5を外周側にある正極集電体1の露出部3aのピッチP4よりも狭くした構成としたが、これに限定されるものではなく、負極集電体5に露出部(図示せず)を設け、負極板8の内周側にある負極集電体5の露出部のピッチを外周側にある負極集電体の露出部のピッチよりも狭くすることも同様に可能である。
Furthermore, in Example 10, the pitch P5 of the exposed portion 3b of the positive electrode
また、本発明の別の一実施例として、実施例1で示したように正極合剤層に厚みの薄い箇所を長手方向に対して一様に設けるか、または実施例2で示したように正極合剤層の厚みが薄い箇所の幅を捲回方向に対して段階的に狭くするか、または実施例3で示したように正極合剤層の厚みが薄い箇所のピッチを捲回方向に対して段階的に広くするか、または実施例4で示したように渦巻状の電極群における正極板の内周側にある正極合剤層の厚みが薄い箇所の幅を外周側にある正極合剤層の厚みが薄い箇所の幅よりも広くするか、または実施例5で示したように渦巻状の電極群における正極板の内周側にある正極合剤層の厚みが薄い箇所のピッチを外周側にある正極合剤層の厚みが薄い箇所のピッチよりも狭くするかのいずれか二つ以上を組み合わせて構成することも同様に可能である。
Further, as another embodiment of the present invention, as shown in
さらに、本発明の別の一実施例として、実施例6で示したように正極集電体に露出部を長手方向に対して一様に設けるか、または実施例7で示したように正極集電体の露出部の幅を捲回方向に対して段階的に狭くするか、または実施例8で示したように正極集電体の露出部のピッチを捲回方向に対して段階的に広くするか、または実施例9で示したように渦巻状の電極群における正極板の内周側にある正極集電体の露出部の幅を外周側にある正極集電体の露出部の幅よりも広くするか、または実施例10で示したように渦巻状の電極群における正極板の内周側にある正極集電体の露出部のピッチを外周側にある正極集電体の露出部のピッチよりも狭くするかのいずれか二つ以上を組み合わせて構成することも同様に可能である。 Further, as another embodiment of the present invention, the positive electrode current collector is uniformly provided in the longitudinal direction as shown in the sixth embodiment, or the positive electrode collector is used as shown in the seventh embodiment. The width of the exposed portion of the electric body is reduced stepwise with respect to the winding direction, or the pitch of the exposed portion of the positive electrode current collector is increased stepwise with respect to the winding direction as shown in Example 8. Or, as shown in Example 9, the width of the exposed portion of the positive electrode current collector on the inner peripheral side of the positive electrode plate in the spiral electrode group is larger than the width of the exposed portion of the positive electrode current collector on the outer peripheral side. Or, as shown in Example 10, the pitch of the exposed portion of the positive electrode current collector on the inner peripheral side of the positive electrode plate in the spiral electrode group is set to the pitch of the exposed portion of the positive electrode current collector on the outer peripheral side. Similarly, any two or more of the pitches narrower than the pitch can be combined.
(比較例1)
まず、図12に示したように実施例1と同様の正極合剤塗料を厚みが15μmのアルミニウム箔(Alの純度:99.85%)からなる正極集電体1に塗布し乾燥させた後にプレスして片面側の正極合剤層2a,2bの厚みを75μmとした。その後、56mmの幅にスリッタ加工して正極板4を作製した。
(Comparative Example 1)
First, as shown in FIG. 12, the same positive electrode mixture paint as in Example 1 was applied to the positive electrode
次いで、図12に示したように実施例1と同様の負極合剤塗料を厚みが10μmのタフピッチ銅箔(Cuの純度:99.9%)からなる負極集電体5に塗布し乾燥させた後にプレスして片面側の負極合剤層6a,6bの厚みを85μmとした。その後、58mm幅にスリッタ加工して負極板8を作製した。
Next, as shown in FIG. 12, a negative electrode mixture paint similar to that of Example 1 was applied to a negative electrode
以上のようにして作製した正極板4と負極板8とを用いて、図13に示すような円筒形のリチウムイオン二次電池17を作製した。より具体的には、正極板4と負極板8とを厚みが20μmのポリエチレン微多孔フィルムのセパレータ9を介して渦巻状に捲回した電極群10を100個作製した。
Using the
この電極群10の中から10個を抜き出し有底円筒形の電池ケース11の内部に絶縁板12と共に収容し、電極群10の下部より導出した負極リード13を電池ケース11の底部に接続した。次いで、電極群10の上部より導出した正極リード14を封口板15に接続し、電池ケース11に所定量のEC,DMC,MEC混合溶媒にLiPF6を1MとVCを3重量部だけ溶解させた非水系電解液(図示せず)を注液した。
Ten electrodes were extracted from the
その後、電池ケース11の開口部に封口ガスケット16を周縁に取り付けた封口板15を挿入し、電池ケース11の開口部を内方向に折り曲げて、かしめ封口することにより作製した円筒形のリチウムイオン二次電池17を比較例1とした。 Thereafter, a sealing plate 15 having a sealing gasket 16 attached to the periphery thereof is inserted into the opening of the battery case 11, the opening of the battery case 11 is bent inward, and caulked and sealed. The secondary battery 17 was set as Comparative Example 1.
上述のようにして作製した100個のリチウムイオン二次電池17の充放電を500サイクル繰り返した結果、100個のうち4個にサイクル劣化が認められた。そこで、この4個のリチウムイオン二次電池を解体したところ、正極板4が破断したものが1個、負極板8が挫屈したものが3個であった。
As a result of repeating the charge / discharge of 100 lithium ion secondary batteries 17 produced as described above for 500 cycles, cycle deterioration was observed in 4 out of 100 batteries. Thus, when the four lithium ion secondary batteries were disassembled, one was broken by the
上記比較例1のリチウムイオン二次電池17においては、充放電時の負極合剤層6a,6bの膨張収縮による負極板8の伸縮度A,Bに対して正極板4の伸縮度C,Dが追従できなかったために、正極板4の破断および負極板8の挫屈が発生したものと考えられる。
In the lithium ion secondary battery 17 of the comparative example 1, the degree of expansion and contraction C and D of the
本発明に係る非水系二次電池は、正極板と負極板の充放電時の伸縮度を互いに近くなるように構成したことにより、充放電時における正極板と負極板の膨張収縮による伸縮度の差に起因した正極板あるいは負極板に加わる応力を緩和することができ、電極板の破断または挫屈を抑制することが可能であり、これらに起因した内部短絡を抑制し安全性の高い非水系二次電池を提供することが可能であるため電子機器および通信機器の多機能化に伴って高容量化が望まれている携帯用電源等として有用である。 The non-aqueous secondary battery according to the present invention is configured such that the degree of expansion and contraction of the positive electrode plate and the negative electrode plate is close to each other, so The stress applied to the positive electrode plate or the negative electrode plate due to the difference can be relieved, and it is possible to suppress the breakage or buckling of the electrode plate. Since it is possible to provide a secondary battery, it is useful as a portable power source or the like for which higher capacity is desired with the increase in functionality of electronic devices and communication devices.
1 正極集電体
2a,2b 正極合剤層
3a,3b 露出部
3c,3d 厚みが薄い箇所
4 正極板
5 負極集電体
6a,6b 負極合剤層
8 負極板
9 セパレータ
10 電極群
11 電池ケース
12 絶縁板
13 負極リード
14 正極リード
15 封口板
16 封口ガスケット
17 リチウムイオン二次電池
A,B 負極板の伸縮度
C,D 正極板の伸縮度
E 電極群の捲回方向
P1,P2,P3,P4,P5 厚みが薄い箇所のピッチ
W1,W2,W3,W4,W5 厚みが薄い箇所の幅
DESCRIPTION OF
Claims (13)
出部のピッチと内周側にある正極/負極集電体の露出部のピッチを変えたことを特徴とする請求項1に記載の非水系二次電池。 The pitch of the exposed portion of the positive electrode / negative electrode current collector on the outer peripheral side of the positive electrode plate or the negative electrode plate and the pitch of the exposed portion of the positive electrode / negative electrode current collector on the inner peripheral side in the wound electrode group are changed. The non-aqueous secondary battery according to claim 1.
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