JP2010232011A - Secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二次電池に関する。 The present invention relates to a secondary battery.
セパレータを介して積層された正極板と負極板を、熱収縮性樹脂フィルムで覆い、電池の充放電に伴う膨張による極板の緩みを抑える二次電池が知られている(特許文献1)。
しかしながら、従来の二次電池の構成では、充放電に伴う膨張を抑えるために、電極板及びセパレータを含む発電要素を熱収縮性樹脂フィルムで強く圧迫させて覆うため、過度の力が発電要素に加わるおそれがあった。 However, in the configuration of the conventional secondary battery, in order to suppress expansion due to charging / discharging, the power generation element including the electrode plate and the separator is strongly pressed and covered with the heat-shrinkable resin film, so that excessive force is applied to the power generation element. There was a risk of joining.
そこで、本発明は、二次電池の充放電に伴う発電要素の膨張に追従して体積膨張による圧力を吸収できる二次電池を提供する。 Therefore, the present invention provides a secondary battery that can absorb the pressure due to volume expansion following the expansion of the power generation element accompanying charging and discharging of the secondary battery.
本発明は、正極又は負極の電極板のうち、一方の電極板の電極層が他の電極板の電極層より低密度に形成されることによって上記課題を解決する。 This invention solves the said subject by forming the electrode layer of one electrode plate among the positive electrode plates or the negative electrode plates at a lower density than the electrode layers of the other electrode plates.
本発明よれば、二次電池の充放電に伴い発電要素が膨張した場合、低密度の電極層により、当該膨張による圧力を吸収する構成となっているため、膨張による電池構造への影響を緩和することができる。 According to the present invention, when the power generation element expands as the secondary battery is charged / discharged, the low-density electrode layer absorbs the pressure due to the expansion, thereby reducing the influence of the expansion on the battery structure. can do.
以下、発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
《第1実施形態》
図1は、発明の実施形態に係る二次電池10の平面図である。図2は、図1の二次電池の断面であって、A―A線に沿う断面図である。
Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
<< First Embodiment >>
FIG. 1 is a plan view of a
本実施形態に係る二次電池10は、リチウム系、平板状、積層タイプの二次電池であり、図1及び図2に示すように、2枚の正極板101と、4枚のセパレータ102と、3枚の負極板103と、正極の電極端子である正電極タブ104と、負極の電極端子である負電極タブ105と、上部外装部材106と、下部外装部材107と、特に図示しない電解液とから構成されている。発電要素は、正極板101、セパレータ102、負極板103及び電解液によって構成されている。
The
発電要素を構成する正極板101は、正極側集電体101aと、正極側集電体101aの両主面の一部にそれぞれ形成された正極層101b、101cとを有する。この正極板101の正極側集電体101aは、例えば、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔、又は、ニッケル箔等の電気化学的に安定した金属箔で構成されている。
The
また、この正極板101の正極層101b、101cは、例えば、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、マンガン酸リチウム(LiMnO2)、又は、コバルト酸リチウム(LiCoO2)等のリチウム複合酸化物や、カルコゲン(S、Se、Te)化物等の正極活物質と、カーボンブラック等の導電剤と、ポリ四フッ化エチレンやポリフッ化ビニリデンの水性ディスパージョン等の接着剤と、N−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤とを混合したものを、正極側集電体101aの一部の両主面に塗布し、乾燥及び圧延することにより形成される。
The
発電要素を構成する負極板103は、負極側集電体103aと、当該負極側集電体103aの一部の両主面にそれぞれ形成された負極層103b、103cとを有する。この負極板103の負極側集電体103aは、例えば、ニッケル箔、銅箔、ステンレス箔、又は、鉄箔等の電気化学的に安定した金属箔で構成されている。
The
また、この負極板103の負極層103b、103cは、例えば、非晶質炭素、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、又は、黒鉛等のような上記の正極活物質のリチウムイオンを吸蔵及び放出する負極活物質に、有機物焼成体の前駆体材料としてのスチレンブタジエンゴム樹脂粉末の水性ディスパージョンを混合し、乾燥させた後に粉砕することで、炭素粒子表面に炭化したスチレンブタジエンゴムを担持させたものを主材料とし、これにアクリル樹脂エマルジョンやポリフッ化ビニリデン等の結着剤と、N−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤とをさらに混合し、この混合物を負極側集電体103aの両主面の一部に塗布し、乾燥及び圧延させることにより形成される。
Further, the
特に、負極活物質として非晶質炭素や難黒鉛化炭素を用いると、充放電時における電位の平坦特性に乏しく放電量に伴って出力電圧も低下するので、電気自動車の電源として用いると急激な出力低下がないので有利である。なお、負極層103b及び103cの構成は後述する。
In particular, when amorphous carbon or non-graphitizable carbon is used as the negative electrode active material, the flatness of the potential during charge / discharge is poor and the output voltage decreases with the amount of discharge. This is advantageous because there is no reduction in output. The configuration of the
発電要素のセパレータ102は、上述した正極板101と負極板103との短絡を防止するもので、電解質を保持する機能を備える。このセパレータ102は、例えば、ポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン等から構成される微多孔性膜であり、過電流が流れると、その発熱によって層の空孔が閉塞され電流を遮断する機能をも有する。
The
なお、本実施形態に係るセパレータ102は、ポリオレフィン等の単層膜にのみ限られず、ポリプロピレン膜をポリエチレン膜でサンドイッチした三層構造や、ポリオレフィン微多孔膜と有機不織布等を積層したものでもよい。このようにセパレータ102を複層化することで、過電流の防止機能、電解質保持機能及びセパレータの形状維持(剛性向上)機能等の諸機能を付与できる。
The
以上の発電要素は、セパレータ102を介して正極板101と負極板103を交互に積層する構成である。そして、2枚の正極板101は、正極側集電体101aを介して、金属箔製の正電極タブ104にそれぞれ接続される。一方で、3枚の負極板103は、負極側集電体103aを介して、同様に金属箔製の負電極タブ105にそれぞれ接続されている。
The above power generation element has a configuration in which
なお、本実施形態に係る発電要素の正極板101、セパレータ102及び負極板103は、上記の枚数に何ら限定されない。例えば1枚の正極板101、3枚のセパレータ102及び1枚の負極板103でも発電要素を構成することができ、必要に応じて正極板101、セパレータ102及び負極板103の枚数を選択して構成することができる。
In addition, the
正電極タブ104も負電極タブ105も電気化学的に安定した金属材料であれば特に限定されないが、正電極タブ104としては、上述の正極側集電体101aと同様に、例えば、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔又はニッケル箔等
を用いることができる。また、負電極タブ105としては、上述の負極側集電体103aと同様に、例えば、ニッケル箔、銅箔、ステンレス箔又は鉄箔等を用いることができる。
Although the
ちなみに本実施形態では、電極板101、103の集電体101a、103aを構成する金属箔自体を電極端子104、105まで延長することにより、電極板101、103を電極端子104、105に接続している。しかしながら、正極層101b、101c及び負極層103b、103cの間に位置する集電体101a,103aを構成する金属箔と、接結部材を構成する金属箔とを別の材料や部品により接続することもできる。
By the way, in this embodiment, the
発電要素は、上部外装部材106及び下部外装部材107に収容されて封止されている。本実施形態における上部外装部材106及び下部外装部材107は何れも複数層から構成されている。
The power generation element is housed and sealed in the upper
この構造については、特に図示しないが、二次電池10の内側から外側に向かって、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン又はアイオノマー等の耐電解液性及び熱融着性に優れた樹脂フィルムから構成された内側層と、アルミニウム等の金属箔から構成された中間層と、ポリアミド系樹脂又はポリエステル系樹脂等の電気絶縁性に優れた樹脂フィルムで構成された外側層という三層構造となっている。
About this structure, although not particularly illustrated, from a resin film excellent in electrolytic solution resistance and heat fusion properties such as polyethylene, modified polyethylene, polypropylene, modified polypropylene, or ionomer from the inside to the outside of the
したがって、上部外装部材106及び下部外装部材107は何れも、アルミニウム箔等金属箔の一方の面(二次電池10の内側面)をポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、又は、アイオノマー等の樹脂でラミネートし、他方の面(二次電池10の外側面)をポリアミド系樹脂又はポリエステル系樹脂でラミネートした、樹脂−金属薄膜ラミネート剤等の可撓性を有する材料で形成されている。
Therefore, both the upper
このように、外装部材106,107が樹脂層に加えて金属層を具備することにより、外装部材自体の強度向上を図ることが可能となる。また、外装部材106,107の内側層を、例えば、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、又は、アイオノマー等の樹脂で構成することにより、外装部材同士106,107や外装部材106,107と後述するシール部材110,111との良好な融着性を確保することが可能となる。
As described above, when the
図1及び2に示すように、封止された外装部材106、107の一方の端部から正電極タブ104が導出し、当該他方の端部から負電極タブ105が導出するので、電極タブ104、105の厚さ分だけ上部外装部材106と下部外装部材107との熱融着部に隙間が生じる。電極タブ104、105と外装部材106、107とが接触する部分に、ポリエチレンやポリプロピレン等から構成されたシール部材110,111を介在させ、二次電池10内部の封止性を維持することとしている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
このシール部材110,111は、正電極タブ104及び負電極タブ105の何れにおいても、外装部材106、107を構成する樹脂と同系統の樹脂で構成することが熱融着性の観点から好ましい。
The sealing
これらの外装部材106、107によって、上述した発電要素、正電極タブ104の一部及び負電極タブ105の一部を包み込み、当該外装部材106、107により形成される空間に、有機液体溶媒に過塩素酸リチウム、ホウフッ化リチウムや六フッ化リン酸リチウム等のリチウム塩を溶質とした液体電解質を注入しながら、外装部材106、107により形成される空間を吸引して真空状態とした後に、外装部材106、107の外周端部を熱プレスにより熱融着して封止する。
These
本実施形態の有機液体溶媒は、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)やメチルエチルカーボネート等のエステル系溶媒を用いるが、これに限定されることなく、エステル系溶媒に、γ−ブチラクトン(γ−BL)、ジエトシキエタン(DEE)等のエーテル系溶媒その他を混合、調合した有機液体溶媒を用いることもできる。 The organic liquid solvent of the present embodiment uses an ester solvent such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC) or methyl ethyl carbonate, but is not limited to this, and is an ester solvent. In addition, an organic liquid solvent prepared by mixing and preparing an ether solvent or the like such as γ-butylactone (γ-BL) or dietoschiethane (DEE) can also be used.
ところで、薄型のセル電池を積層するリチウムイオン二次電池は充放電を繰り返すことにより劣化してしまい、電極層が膨張する。この電極層の膨張は、複数の積層されたセル電池の厚みを大きくし、リチウムイオン二次電池のパックの構造に影響を及ぼすおそれがある。特に、当該リチウムイオン二次電池が車両用の組電池として搭載される場合、組電池は、車両の動作に伴う振動等に耐えるため、頑丈なケース等に格納される。そのため組電池の配置スペースが限られているため、膨張した二次電池は外部へ圧力を放出できず、内部圧力が増加し、電池の内部構造に負荷が加わってしまう。 By the way, the lithium ion secondary battery which laminates | stacks a thin cell battery deteriorates by repeating charging / discharging, and an electrode layer expand | swells. This expansion of the electrode layer increases the thickness of the plurality of stacked cell batteries, and may affect the structure of the pack of lithium ion secondary batteries. In particular, when the lithium ion secondary battery is mounted as an assembled battery for a vehicle, the assembled battery is stored in a sturdy case or the like in order to withstand vibrations and the like associated with the operation of the vehicle. Therefore, since the arrangement space of the assembled battery is limited, the expanded secondary battery cannot release pressure to the outside, the internal pressure increases, and a load is applied to the internal structure of the battery.
本例の二次電池10は、正極又は負極の電極板において、他の電極層と比べて密度の小さい電極層を有する。以下、図2を参照して説明する。
The
本例の二次電池10において、最外層に配置されている負極板103、つまり図2に示す、上段の負極板103及び下段の負極板103の負極層103b、103cは、中段の負極板103の負極層103b、103cの密度より低い密度の電極層とされている。
In the
電極層の密度は、セル電池の製造過程であるプレス工程で、プレス圧を変えることにより、調整できる。本例は、上段の負極板103と下段の負極板103に対してはプレスを行わず、中段の負極板103と正極板101にそれぞれプレスを行う。
The density of the electrode layer can be adjusted by changing the pressing pressure in the pressing step, which is the manufacturing process of the cell battery. In this example, the upper
また本例は、低密度の負極層103b及び103cに含まれる導電材料を、他の低密度ではない負極層103b及び103cの導電材料より多くする。電極層の導電材は、ある程度の高い密度で形成されることにより導電パスを作る組成を有している。そのため、電極層はプレスされることで電荷を導き出す導電パスを形成し、電池としての性能を保つ。一方、本例において、低密度の負極層103b及び103cは、プレス工程を経ていないが、導電材料の含有量を他の負極層103b及び103cより多くすることにより、導電パスを確保することができる。 In this example, the conductive material contained in the low-density negative electrode layers 103b and 103c is made larger than the conductive material of the other non-low-density negative electrode layers 103b and 103c. The conductive material of the electrode layer has a composition that forms a conductive path by being formed at a certain high density. For this reason, the electrode layer is pressed to form a conductive path for deriving an electric charge, and the performance as a battery is maintained. On the other hand, in this example, the low-density negative electrode layers 103b and 103c are not subjected to a pressing step, but a conductive path can be secured by increasing the content of the conductive material as compared with the other negative electrode layers 103b and 103c. .
本例の二次電池10は充放電を繰り返し、正極板101の正極層101b及び101c又は負極板103の負極層103b及び103cが膨張した場合、セル電池の体積が増加し、特に電極板の積層方向の厚みが増加する。しかし本例の二次電池10では、低密度の電極層103b及び103cが、当該体積の増加分を吸収するため、電池内部の圧力を適正に保つことができ、内部構造を電池の性能を有する状態で長く保つことができる。
When the
また、充放電の繰り返しにより電極層の膨張が生じる場合、体積増加に伴う圧力は、電池の内部から外部へと伝わっていくため、電池内部よりも外部の方の圧力が高くなる。そして、圧力の伝達方向に対して、圧力を吸収する感度は、電池内部よりも電池外部の方が高い。本例では、外側の電極板に対して、低密度の負極層103b及び103cを配置するため、当該膨張による圧力をより吸収でき、電池寿命を長くすることができる。 In addition, when the electrode layer expands due to repeated charge and discharge, the pressure accompanying the increase in volume is transmitted from the inside of the battery to the outside, so that the pressure on the outside is higher than the inside of the battery. And the sensitivity which absorbs pressure with respect to the transmission direction of pressure is higher outside the battery than inside the battery. In this example, since the low-density negative electrode layers 103b and 103c are arranged on the outer electrode plate, the pressure due to the expansion can be absorbed more and the battery life can be extended.
また本例は、電極板の積層方向に対して最外層の電極層、つまり図2に示す上段の負極板103の負極層103b及び下段の負極板103の負極層103cに、低密度の電極層を配置する。本例の正極板101及び負極板103をセパレータを介して積層すると、最外層の電極層は電池性能に影響しない層になるため、この層に低密度の負極層103b及び103cを配置する。これにより、充放電の繰り返しによって他の電極層が膨張し、当該最外層の電極層に圧力が加わっても、電池性能に影響しにくい。また、当該最外層の電極層は、電池性能に影響しない層のため、上記の導電パスを形成しなくてもよく、より低密度に形成することができる。
Further, in this example, the outermost electrode layer in the stacking direction of the electrode plates, that is, the
さらに、一般的なリチウムイオン電池において、正極板101の導電性に比べて負極板103の導電性の方が低い。そのため、本例では、導電性の低い方の負極板103に対して低密度の負極層103b及び103cを配置することで、低密度化に伴う導電性の低下を最小限に抑えて、電池全体としての容量を高く保つことができる。
Further, in a general lithium ion battery, the conductivity of the
なお本例は、電極層の密度を変えるために、負極板103の電極層103b及び103cを同一の材料を用いつつ、プレス工程の圧力を調整するが、低密度の電極層の材料を、他の電極層の材料と異なる材料にすることで、密度を変えてもよい。また、それぞれの電極層に含まれる材料の平均粒径を変えたり、粒子形状を変えたりすることで、密度を変えてもよい。
In this example, in order to change the density of the electrode layer, the pressure of the pressing process is adjusted while using the same material for the electrode layers 103b and 103c of the
また、本例の二次電池において、複数の負極板103が、少なくとも2つ以上の異なる密度の電極層103b、103cを有する場合は、当該電極層103b、103cの中で、最も密度の低い電極層を、最外層の電極板に配置するとよい。これより、本例は、電池の充放電の繰り返しによる発電要素の体積の膨張を吸収しやすくできる。
In the secondary battery of this example, when the plurality of
また低密度の電極層は、必ずしも負極板103の両面側に設ける必要はなく、片面側のみでもよく、また正極板101に設けでもよい。
In addition, the low-density electrode layer is not necessarily provided on both sides of the
《第2実施形態》
図3は、発明の他の実施形態に係る二次電池10であって、当該二次電池の内部構造の断面図を概略図として示す。本例は上述した第1実施形態に対して、低密度の電極層を有する点に変わりはないが、電極板の積層方向の最外層に、電極層が配置されていない点で異なる。これ以外の構成は上述した第1実施形態と同じであるため、その記載を援用する。
<< Second Embodiment >>
FIG. 3 is a
図3に示すように、上段の負極板201において、負極層201cは負極側集電体201aの下側の片面のみに形成され、下段の負極板203において、負極層203bは負極側集電体203aの上側の片面のみに形成されている。
As shown in FIG. 3, in the upper
上段の負極板201と下段の負極板203は、負極側集電体201a及び負極側集電体203aの片面に負極層201c及び負極層203bをそれぞれ形成しプレス工程をせずに、乾燥し、形成される。一方、中段の負極板202は、負極側集電体202aの両面に負極層202b及び負極層202cを形成し、プレス工程の後に乾燥し形成される。
The upper
これにより、負極板201及び負極板203の負極層201c及び負極層203bは、中段の負極板202の負極層202b及び負極層202cに比べて低密度に形成される。
Thus, the negative electrode layer 201c and the
本例の二次電池10は、充放電を繰り返し電池が膨張した場合、低密度の負極層201c及び負極層203bは膨張による圧力を吸収するため、二次電池全体としての体積膨張が抑制され、また電池内部の電極層及び集電体に加わる圧力を緩和できる。
In the
また二次電池において、本例と異なる、集電体の片面に電極層を塗布しプレス工程を経て作成される、低密度ではない電極層を最外層の電極板に配置する場合、当該最外層の電極板はプレス工程の際に湾曲してしまい、二次電池の積層体に影響を及ぼす。すなわち、集電体の両面に電極層を塗布する場合は、プレス工程の際、プレス工程により加わる圧力が両面で均等に図られるが、最外層のように集電体の片面のみに電極層を塗布する場合は、プレス工程により加わる圧力が集電体の主面と電極層の主面で異なるため、電極板が湾曲する。特に当該電極板のエッジ部分は、電極層を有しないためカールする。 Also, in the secondary battery, different from this example, when an electrode layer that is not low density and is formed through a pressing process by applying an electrode layer to one side of the current collector is disposed on the outermost electrode plate, the outermost layer The electrode plate is bent during the pressing process, affecting the laminate of the secondary battery. That is, when the electrode layer is applied on both sides of the current collector, the pressure applied by the pressing step is evenly applied on both sides during the pressing step, but the electrode layer is applied only on one side of the current collector like the outermost layer. In the case of application, the pressure applied by the pressing process is different between the main surface of the current collector and the main surface of the electrode layer, so that the electrode plate is curved. In particular, the edge portion of the electrode plate is curled because it does not have an electrode layer.
本例は、電極板を積層する二次電池10において、低密度の電極層を有する負極板201と負極板203を最外層に配置するため、負極板201と負極板203の湾曲を防ぐことができる。また本例は、低密度の電極層を有する負極板201と負極板203を最外層に形成し、プレス加工をしないため、負極板201と負極板203の湾曲や電極板のエッジ部分で生じるカールを防ぐことができる。
In this example, in the
また、本例において、最外層に配置される電極板は、集電体の片面のみに電極層を形成し、電池反応に寄与しない方の集電体の片面は電極層を有しため、セル電池の厚みを減少し、電池全体としての軽量化及びコストを削減することができる。 In this example, the electrode plate disposed in the outermost layer forms an electrode layer only on one side of the current collector, and one side of the current collector that does not contribute to the battery reaction has an electrode layer. The thickness of the battery can be reduced, and the weight and cost of the battery as a whole can be reduced.
また、本例の二次電池において、複数の負極板103が、少なくとも2つ以上の異なる密度の電極層103b、103cを有する場合は、当該電極層103b、103cの中で、最も密度の低い電極層を、最外層の電極板に配置するとよい。これより、本例は、電池の充放電の繰り返しによる発電要素の体積の膨張を吸収しやすくできる。
In the secondary battery of this example, when the plurality of
なお、本例の二次電池10は、低密度の負極板201及び負極板203を最外層に配置するが、正極板を最外層に配置し低密度の電極層としてもよい。
In the
《実施例》
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。また本実施例は、第1の実施形態にかかる二次電池10について、効果を確認する実施例を説明する。
"Example"
Hereinafter, although this invention is demonstrated based on a more detailed Example, this invention is not limited to these Examples. Also, in this example, an example of confirming the effect of the
(正極板)
分散用ミキサーに、純度99.9%の無水NMP(N−メチル−2−ピロリドン)を入れ、次にポリフッ化ビニリデン(PVdF)を投入し、NMPに十分に溶解させた。その後、正極活物質および導電助剤を少しずつ加え、十分に分散混合した後、NMPを加えて粘度を調節しスラリーAを得た。この時の配合材料は、正極活物質としてリチウムマンガン複合酸化物(平均粒子径10μm)を、導電助剤としてアセチレンブラックおよびバインダー成分としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)を用い、配合比率は、正極活物質:導電助剤:バインダー= 84 :10 : 6とした。上記で調製した正極活物質塗工用のスラリーAを正極集電体であるアルミニウム箔(厚さ:20μm)両面上にドクターブレード法により塗布し、ホットプレート上で乾燥させ、正極板を得た。次に、当該正極板は、ロールプレス機を用いて荷重10t以下でプレスされ正極板101を得た。正極板101の密度g/cm3は、1.55g/cm3である。
(Positive electrode plate)
Anhydrous NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) having a purity of 99.9% was put into a dispersing mixer, and then polyvinylidene fluoride (PVdF) was put into the mixer, which was sufficiently dissolved in NMP. Then, after adding a positive electrode active material and a conductive support agent little by little and fully disperse-mixing, NMP was added and the viscosity was adjusted and the slurry A was obtained. The compounding material at this time uses lithium manganese composite oxide (
(負極板)
負極活物質である平均粒径が9μmのハードカーボン85質量%、導電助剤である気相成長炭素繊維(VGCF:登録商標)5質量%、およびバインダーであるポリフッ化ビニリデン(PVDF)10質量%からなる固形分に対し、スラリー粘度調整溶媒であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を適量添加して、負極活物質塗工用のスラリーBを調製した。上記で調製した負極活物質塗工用のスラリーBを、負極集電体である銅箔(厚さ:15μm)上にドクターブレード法により塗布し、ホットプレート上で乾燥させ、負極板101を得た。次に、当該負極板101は、ロールプレス機を用いて荷重10t以下でプレスされ負極板103を得た。ここで、プレス工程をしていない負極板103が、低密度の負極板103となる。低密度の負極板103の密度は1.05g/cm3、低密度ではない負極板103の密度は、1.55g/cm3であった。
(Negative electrode plate)
85% by mass of hard carbon having an average particle size of 9 μm as a negative electrode active material, 5% by mass of vapor grown carbon fiber (VGCF: registered trademark) as a conductive additive, and 10% by mass of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder An appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), which is a slurry viscosity adjusting solvent, was added to the solid content consisting of to prepare slurry B for negative electrode active material coating. The negative electrode active material coating slurry B prepared above was applied onto a copper foil (thickness: 15 μm) as a negative electrode current collector by a doctor blade method and dried on a hot plate to obtain a
(電解液)
エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、およびジエチルカーボネートを2:2:6の体積比で混合し、電解液の可塑剤(有機溶媒)とした。次に、当該可塑剤に、リチウム塩である六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1mol/リットルの濃度になるように添加し、電解液を調製した。
(Electrolyte)
Ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), and diethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 2: 2: 6 to obtain a plasticizer (organic solvent) of the electrolytic solution. Next, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), which is a lithium salt, was added to the plasticizer so as to have a concentration of 1 mol / liter to prepare an electrolytic solution.
(実施例1の二次電池)
上記により作製した正極板101と低密度の負極板103によりリチウムイオン電池用セパレータ102を対向して挟むように積層した単電池Aと、正極板101と負極板103によりリチウムイオン電池用セパレータを対向して挟むように積層した単電池Bを形成した。次に単電池Aを1個と単電池Bを14個とを積層した積層体を形成した。さらに当該積層体の最外層の正極層101bと負極板103によりリチウムイオン電池用セパレータ102を挟み込み積層体を形成した。その後、得られた積層体をラミネートパックで覆って熱溶着で封止し、実施例1の二次電池10を作製した。
(Secondary battery of Example 1)
The unit cell A in which the lithium
(比較例1の二次電池)
上記の単電池Bを15個積層した積層体を形成した。さらに当該積層体の最外層の正極層101bと負極板103によりリチウムイオン電池用セパレータ102を挟み込み積層体を形成した。その後、得られた積層体をラミネートパックで覆って熱溶着で封止し、比較例1の二次電池を作製した。
(Secondary battery of Comparative Example 1)
A laminate in which 15 unit cells B were laminated was formed. Further, a lithium
(評価方法)
実施例1の二次電池10及び比較例1の二次電池の厚みを固定するための治具を用いてそれぞれ挟み込み、かかる二次電池を繰り返し充放電し、劣化膨れによる二次電池の外部面の圧力を測定した。
(Evaluation methods)
The
以下、評価結果を表1及び図4に示す。なお、劣化サイクル数は、電池の充放電の回数を示す。図4は、実施例1及び比較例1の二次電池の劣化サイクル数に対する発生面圧の特性を示すグラフである。 The evaluation results are shown in Table 1 and FIG. The number of deterioration cycles indicates the number of times the battery is charged / discharged. FIG. 4 is a graph showing characteristics of the generated surface pressure with respect to the number of deterioration cycles of the secondary batteries of Example 1 and Comparative Example 1.
表1及び図4より、本例に係る二次電池10は比較例1に係る二次電池と比較すると、電池の充放電の繰り返しにより電池内部の膨れにより生じる圧力が小さい。特に、劣化サイクルが1000回以上では、実施例1と比較例1の間で、発生面圧の差が大きくなる。これにより本例は、充放電による電極層の膨張を抑制し、電池内部へ加わる圧力を軽減し、電池を延命できることが確認された。
From Table 1 and FIG. 4, when compared with the secondary battery according to Comparative Example 1, the
10…二次電池
101…正極板
101a…正極側集電体
101b、c…正極層
102…セパレータ
103…負極板
103a…負極側集電体
103b、c…負極層
104…負極電極タブ
105…負極電極タブ
106…上部外装部材
107…下部外装部材
110…シール部材
111…シール部材
201、202、203…負極板
201a、202a、202a…負極側集電体
201b、c…負極層
202b、c…負極層
203b、c…負極層
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記正極又は負極の電極板のうち、一の電極板の電極層は、他の電極板の電極層より低密度に形成されていることを特徴とする
二次電池。 In a secondary battery in which these are laminated via a separator containing an electrolytic solution between a positive electrode and a negative electrode,
Of the positive electrode plate or the negative electrode plate, an electrode layer of one electrode plate is formed at a lower density than an electrode layer of another electrode plate.
前記集電体の一方の面に形成された電極層は、前記集電体の他方の面に形成された電極層の密度より低密度に形成されている
請求項1記載の二次電池。 The positive or negative electrode plate has the electrode layer mainly composed of an electrode active material on both sides of a current collector,
The secondary battery according to claim 1, wherein the electrode layer formed on one surface of the current collector is formed at a density lower than that of the electrode layer formed on the other surface of the current collector.
請求項1又は2に記載の二次電池。 The secondary battery according to claim 1, wherein the low-density electrode layer is disposed on the outermost side with respect to the stacking direction of the electrode plates.
特徴とする請求項1に記載の二次電池。 2. The secondary according to claim 1, wherein the electrode plate disposed on the outermost side with respect to the stacking direction of the electrode plates has the low-density electrode layer only on one surface of the current collector. battery.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の二次電池。 5. The secondary battery according to claim 1, wherein the conductive material contained in the low-density electrode layer is contained in a larger amount than the conductive material contained in the other electrode layer.
請求項1〜5のいずれか一項に記載の二次電池。 The secondary battery according to claim 1, wherein the material included in the low-density electrode layer is formed of a material different from a material included in the other electrode layer.
請求項1〜6のいずれか一項に記載の二次電池。 The secondary battery according to claim 1, wherein the low-density electrode layer is formed on a negative electrode plate.
複数の前記正極又は負極の一方の電極板を有し、
前記低密度の電極層は、前記複数の正極又は負極の一方の電極板の電極層の中で、最も密度の低い電極層であり、かつ、最も外側の前記電極板に配置されることを特徴とする
二次電池。 The secondary battery according to any one of claims 1 to 7,
Having one electrode plate of the plurality of positive electrodes or negative electrodes,
The low-density electrode layer is an electrode layer having the lowest density among the electrode layers of one of the plurality of positive and negative electrode plates, and is disposed on the outermost electrode plate. Secondary battery.
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2009
- 2009-03-27 JP JP2009078255A patent/JP2010232011A/en active Pending
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