JP2010192438A - 円筒型二次電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】炭酸リチウム(Li2CO3)を含む正極活物質層を備える正極、陰極活物質層を備える陰極及び正極と陰極とを分離させるセパレータを含む電極組立体と、電極組立体が収容される缶と、缶の上部に組み立てられるキャップ組立体と、缶の内部に注入される電解液とを含み、炭酸リチウム(Li2CO3)の含量は正極活物質層の全体100質量%に対し1.0〜1.5質量%であり、電解液の含量はベアセルの全体100質量%に対し10.8〜11.93質量%であり、キャップ組立体による電流遮断の作動圧力は7〜9Kgf/cm2であることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
LixNi1−yMyA2 ……(1)
LixNi1−yMyO2−zXz ……(2)
LixNi1−yCoyO2−zXz ……(3)
LixNi1−y−zCoyMzAα ……(4)
LixNi1−y−zCoyMzO2−αXα ……(5)
LixNi1−y−zMnyMzAα ……(6)
LixNi1−y−zMnyMzO2−αXα ……(7)
(上記式において、0.9≦x≦1.1、0≦y≦0.5、0≦z≦0.5、0≦α≦2であり、MとM’は同一であるか互いに異なり、Mg、Al、Co、K、Na、Ca、Si、Ti、Sn、V、Ge、Ga、B、As、Zr、Mn、Cr、Fe、Sr、V及び稀土類元素からなる群から選択され、AはO、F、S及びPからなる群から選択され、XはF、S及びPからなる群から選択される。)
次いで、ガスケット30内に入れられたキャップアップを含むキャップ組立体80を蓋にして、円筒型缶10の開口部壁体に内側及び下方から圧力を加えて缶を密封させるクランピング作業が行われる。
図4に示すように、電極組立体20は、第1電極板21(以下、正極板という)、第2電極板23(以下、陰極板という)及びセパレータ25a、25bを含む。
LixNi1−yMyO2−zXz ……(2)
LixNi1−yCoyO2−zXz ……(3)
LixNi1−y−zCoyMzAα ……(4)
LixNi1−y−zCoyMzO2−αXα ……(5)
LixNi1−y−zMnyMzAα ……(6)
LixNi1−y−zMnyMzO2−αXα ……(7)
(上記式において0.9≦x≦1.1、0≦y≦0.5、0≦z≦0.5、0≦α≦2であり、MとM’は同一であるか互いに異なり、Mg、Al、Co、K、Na、Ca、Si、Ti、Sn、V、Ge、Ga、B、As、Zr、Mn、Cr、Fe、Sr、V及び稀土類元素からなる群から選択され、AはO、F、S及びPからなる群から選択され、XはF、S及びPからなる群から選択される。)
この場合、本発明の第2実施形態に係る二次電池の電流遮断の作動圧力は、7〜9Kgf/cm2であることが好ましい。
正極活物質としてLiNi1/2Co1/5Mn3/10O2、バインダーとしてポリビニリデンフルオライド(PVDF)及び導電材としてカーボンを混合し、また、炭酸リチウム(Li2CO3)を混合した後、N−メチル−2−ピロリドンに分散させて正極スラリーを製造した。このスラリーを厚さ20μmのアルミニウムホイルにコーティングした後に乾燥、圧延して正極を製造した。陰極活物質として人造黒鉛、バインダーとしてスチレン−ブタジエンゴム及び増粘剤としてカルボキシメチルセルロースを混合した後、水に分散させて陰極活物質スラリーを製造した。このスラリーを厚さ15μmの銅ホイルにコーティングした後乾燥、圧延して陰極を製造した。
この場合、前記炭酸リチウム(Li2CO3)の量は、正極活物質層の全体100質量%に対し1.5質量%に混合し、電解液はベアセルの全体100質量%に対し10.8質量%に注入し、二次電池の電流遮断の作動圧力は9Kgf/cm2とした。
電流遮断の作動圧力を8Kgf/cm2としたことを除き、実施例1と同様に実施した。
電流遮断の作動圧力を7Kgf/cm2としたことを除き、実施例1と同様に実施した。
炭酸リチウム(Li2CO3)の量を正極活物質層の全体100質量%に対し1.0質量%に混合し、電解液をベアセルの全体100質量%に対し11.1質量%に注入し、電流遮断の作動圧力を8Kgf/cm2としたことを除き、実施例1と同様に実施した。
電解液をベアセルの全体100質量%に対し11.1質量%に注入し、リチウム二次電池の作動圧力を8Kgf/cm2としたことを除き、実施例1と同様に実施した。
電解液をベアセルの全体100質量%に対し11.3質量%に注入し、電流遮断の作動圧力を8Kgf/cm2としたことを除き、実施例1と同様に実施した。
電解液をベアセルの全体100質量%に対し11.93質量%に注入し、電流遮断の作動圧力を8Kgf/cm2としたことを除き、実施例1と同様に実施した。
電流遮断の作動圧力を9.5Kgf/cm2としたことを除き、実施例1と同様に実施した。
電流遮断の作動圧力を6Kgf/cm2としたことを除き、実施例1と同様に実施した。
炭酸リチウム(Li2CO3)を混合せず、電解液をベアセルの全体100質量%に対し11.1質量%で注入し、電流遮断の作動圧力を8Kgf/cm2としたことを除き、実施例1と同様に実施した。
炭酸リチウム(Li2CO3)の量を正極活物質層の全体100質量%に対し0.5質量%に混合し、電解液をベアセルの全体100質量%に対し11.1質量%に注入し、電流遮断の作動圧力を8Kgf/cm2としたことを除き、実施例1と同様に実施した。
炭酸リチウム(Li2CO3)の量を正極活物質層の全体100質量%に対し0.8質量%に混合し、電解液をベアセルの全体100質量%に対し11.1質量%に注入し、電流遮断の作動圧力を8Kgf/cm2としたことを除き、実施例1と同様に実施した。
電解液をベアセルの全体100質量%に対し10.4質量%に注入し、電流遮断の作動圧力を8Kgf/cm2としたことを除き、実施例1と同様に実施した。
電解液をベアセルの全体100質量%に対し10.6質量%に注入し、電流遮断の作動圧力を8Kgf/cm2としたことを除き、実施例1と同様に実施した。
炭酸リチウム(Li2CO3)の量を正極活物質層全体100質量%に対し1.6質量%で混合して、電解液をベアセル全体100質量%に対し11.1質量%で注入して、電流遮断の作動圧力を8Kgf/cm2としたことを除き実施例1と等しく実施した。
炭酸リチウム(Li2CO3)の量を正極活物質層の全体100質量%に対し1.7質量%に混合し、電解液をベアセル全体100質量%に対し11.1質量%に注入し、電流遮断の作動圧力を8Kgf/cm2としたことを除き、実施例1と同様に実施した。
電解液をベアセルの全体100質量%に対し12.17質量%に注入し、電流遮断の作動圧力を8Kgf/cm2としたことを除き、実施例1と同様に実施した。
電解液をベアセルの全体100質量%に対し10.74質量%に注入し、電流遮断の作動圧力を8Kgf/cm2としたことを除き、実施例1と同様に実施した。
13a、13b、123、125 絶縁板
20、120 電極組立体
21、23、127、128 電極
30、130 ガスケット
40、144 ベント
50 CID(current interrupt device)
60、146 PTC(positive temperature coefficient)
70、147 キャップアップ(Cap up)
80、140 キャップ組立体
141 サブプレート
142 キャップダウン
143 絶縁材
Claims (18)
- 炭酸リチウム(Li2CO3)を含む正極活物質層を備える正極、陰極活物質層を備える陰極及び前記正極と前記陰極とを分離させるセパレータを含む電極組立体と、
前記電極組立体が収容される缶と、
前記缶の上部に組み立てられるキャップ組立体と、
前記缶の内部に注入される電解液と、を含み、
前記炭酸リチウム(Li2CO3)の含量は正極活物質層の全体100質量%に対し1.0〜1.5質量%であり、前記電解液の含量はベアセルの全体100質量%に対し10.8〜11.93質量%であり、前記キャップ組立体による電流遮断の作動圧力は7〜9Kgf/cm2であることを特徴とする、円筒型二次電池。 - 前記正極活物質層は、ニッケル系正極活物質をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の円筒型二次電池。
- 前記ニッケル系正極活物質は、下記式(1)ないし(7)からなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする、請求項2に記載の円筒型二次電池。
LixNi1−yMyA2 ……(1)
LixNi1−yMyO2−zXz ……(2)
LixNi1−yCoyO2−zXz ……(3)
LixNi1−y−zCoyMzAα ……(4)
LixNi1−y−zCoyMzO2−αXα ……(5)
LixNi1−y−zMnyMzAα ……(6)
LixNi1−y−zMnyMzO2−αXα ……(7)
(上記式において0.9≦x≦1.1、0≦y≦0.5、0≦z≦0.5、0≦α≦2であり、MとM’は同一であるか互いに異なっており、Mg、Al、Co、K、Na、Ca、Si、Ti、Sn、V、Ge、Ga、B、As、Zr、Mn、Cr、Fe、Sr、V及び稀土類元素からなる群から選択され、AはO、F、S及びPからなる群から選択され、XはF、S及びPからなる群から選択される。) - 前記キャップ組立体は、キャップアップ及び前記キャップアップの下部に順次に位置するPTC、CID及びベントを含んで形成されることを特徴とする、請求項1に記載の円筒型二次電池。
- 前記電流遮断の作動圧力は、前記ベントの突出部と電極タップとの溶接部分が破断することで、電池の電気的流れが遮断された際の電池内部の圧力であることを特徴とする、請求項4に記載の円筒型二次電池。
- 前記キャップ組立体は、キャップアップ及び前記キャップアップの下部に順次に位置するPTC、ベント、キャップダウン及びサブプレートを含んで形成されることを特徴とする、請求項1に記載の円筒型二次電池。
- 前記電流遮断の作動圧力は、前記ベントの突出部とサブプレートの溶接部分が破断するか、またはサブプレートの所定領域が短絡することで、電池の電気的流れが遮断された際の電池内部の圧力であることを特徴とする、請求項6に記載の円筒型二次電池。
- 前記陰極活物質としては、結晶質炭素、非晶質炭素、炭素複合体、炭素纎維、リチウム金属及びリチウム合金のうちいずれか一つであることを特徴とする、請求項1に記載の円筒型二次電池。
- 前記電解液は、非水性有機溶媒及びリチウム塩を含むことを特徴とする、請求項1に記載の円筒型二次電池。
- 電極組立体と、前記電極組立体が収容される缶と、前記缶が上部に組み立てられるキャップ組立体と、前記缶の内部に注入される電解液と、を含む円筒型二次電池において、
前記電極組立体は炭酸リチウム(Li2CO3)を含み、前記炭酸リチウム(Li2CO3)の含量は正極活物質層の全体100質量%に対し1.0〜1.5質量%であり、前記電解液の含量はベアセルの全体100質量%に対し10.8〜11.93質量%であり、前記キャップ組立体による電流遮断の作動圧力は7〜9Kgf/cm2であることを特徴とする、円筒型二次電池。 - 前記電極組立体は、正極活物質層を備える正極、陰極活物質層を備える陰極及び前記正極と前記陰極とを分離させるセパレータを含み、前記正極活物質層はニッケル系正極活物質をさらに含むことを特徴とする、請求項10に記載の円筒型二次電池。
- 前記ニッケル系正極活物質は、下記式(1)ないし(7)からなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項11に記載の円筒型二次電池。
LixNi1−yMyA2 ……(1)
LixNi1−yMyO2−zXz ……(2)
LixNi1−yCoyO2−zXz ……(3)
LixNi1−y−zCoyMzAα ……(4)
LixNi1−y−zCoyMzO2−αXα ……(5)
LixNi1−y−zMnyMzAα ……(6)
LixNi1−y−zMnyMzO2−αXα ……(7)
(上記式において0.9≦x≦1.1、0≦y≦0.5、0≦z≦0.5、0≦α≦2であり、MとM’は同一であるか互いに異なっており、Mg、Al、Co、K、Na、Ca、Si、Ti、Sn、V、Ge、Ga、B、As、Zr、Mn、Cr、Fe、Sr、V及び稀土類元素からなる群から選択され、AはO、F、S及びPからなる群から選択され、XはF、S及びPからなる群から選択される。) - 前記キャップ組立体は、キャップアップ及び前記キャップアップの下部に順次に位置するPTC、CID及びベントを含んで形成されることを特徴とする請求項10に記載の円筒型二次電池。
- 前記電流遮断の作動圧力は、前記ベントの突出部と電極タップとの溶接部分が破断することで、電池の電気的流れが遮断された際の電池内部の圧力であることを特徴とする請求項13に記載の円筒型二次電池。
- 前記キャップ組立体は、キャップアップ及び前記キャップアップの下部に順次に位置するPTC、ベント、キャップダウン及びサブプレートを含んで形成されることを特徴とする請求項10に記載の円筒型二次電池。
- 前記電流遮断の作動圧力は、前記ベントの突出部とサブプレートとの溶接部分が破断するか、またはサブプレートの所定領域が短絡することで、電池の電気的流れが遮断された際の電池内部の圧力であることを特徴とする請求項15に記載の円筒型二次電池。
- 前記陰極活物質としては、結晶質炭素、非晶質炭素、炭素複合体、炭素纎維、リチウム金属及びリチウム合金のうちいずれか一つであることを特徴とする請求項11に記載の円筒型二次電池。
- 前記電解液は、非水性有機溶媒及びリチウム塩を含むことを特徴とする請求項10に記載の円筒型二次電池。
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