JP2011070916A - 電極及び非水電解液電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電極は、帯状の電極集電部(12)及び電極集電部の一側縁から突出して形成された複数の電極集電タブ(13)を有し、金属箔で形成された電極集電体(11)と、電極集電部に形成された活物質含有層と、を備えている。任意の定数をX、円周率をπ、電極の厚み、対となる電極の厚み及びセパレータ総厚みの合計をT、1.01乃至1.10の範囲内である補正定数をαとした場合、電極群の内周側から数えたn周目及びn+1周目の電極集電タブ(13)間の距離は、X+2πTαnである。
【選択図】図6
Description
セパレータとともに捲回されて電極群を形成する電極において、
帯状の電極集電部及び前記電極集電部の一側縁から突出して形成された複数の電極集電タブを有し、金属箔で形成された電極集電体と、
前記電極集電部に形成された活物質含有層と、を備え、
任意の定数をX、円周率をπ、2つの電極の厚みと2つのセパレータの厚みとの合計をT、1.01乃至1.10の範囲内である補正定数をαとした場合、前記電極群の内周側から数えたn周目及びn+1周目の前記電極集電タブ間の距離は、X+2πTαnであることを特徴としている。
帯状の電極集電部及び前記電極集電部の一側縁から突出して形成された複数の電極集電タブを含み、金属箔で形成された電極集電体、並びに前記電極集電部に形成された活物質含有層を具備した電極と、前記電極と対となる帯状の電極と、前記2つの電極とともに捲回された2つの帯状のセパレータと、を有した電極群と、
前記電極群を収容した外装体と、
前記外装体内に収容された非水電解液と、を備え、
任意の定数をX、円周率をπ、前記電極の厚み、前記対となる電極の厚み及び前記セパレータ総厚みの合計をT、1.01乃至1.10の範囲内である補正定数をαとした場合、前記電極群の内周側から数えたn周目及びn+1周目の前記電極集電タブ間の距離は、X+2πTαnであることを特徴としている。
図1及び図2に示すように、非水電解液二次電池は、電極群1、ケース20、封口体30、及び非水電解液としての非水電解液40を備えている。非水電解液二次電池の形状は、扁平な角型である。
正極集電体11は、電極集電部としての帯状の正極集電部12と、正極集電部12の一側縁から突出して形成された複数の電極集電タブとしての複数の正極集電タブ13とを有している。正極集電体11は、金属箔で形成されている。正極集電体11を形成する材料としては、例えばアルミ二ウムや、アルミ二ウム合金を使用することができる。正極集電タブ13の幅W13は一定である。
負極集電体15は、電極集電部としての帯状の負極集電部16と、負極集電部16の一側縁から突出して形成された複数の電極集電タブとしての複数の負極集電タブ17とを有している。負極集電体15は、金属箔で形成されている。負極集電体15を形成する材料としては、例えばアルミ二ウムや、アルミ二ウム合金を使用することができる。負極集電タブ17の幅W17は一定である。
正極端子8は、樹脂等の絶縁材33を介してかしめにより封口体30に取付けられている。正極端子8は、封口体30と電気的に絶縁されている。ここで、正極集電タブ13は、束ねられて正極端子8に接続されている。正極端子8及び正極集電部12は、正極集電タブ13を介して電気的に接続されている。なお、正極端子8は、封口体30にガラス等の絶縁材を介在するハーメチックシールにより取付けられていてもよい。
上記のように非水電解液二次電池が形成されている。
まず、正極活物質としてのマンガン酸リチウム(LiMnO2)及びコバルト酸リチウム(LiCoO2)を4:1の重量比となるように混合した混合物を用意する。続いて、用意した混合物と、導電剤としてのアセチレンブラックと、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)とを100:5:4の重量比となるように混合した混合ペーストを用意する。次いで、厚さ15μmのアルミニウムからなる金属箔の両面に少なくとも片側端部に余白を残すように混合ペーストを塗布・乾燥させる。塗布する際、金属箔に50mm幅で帯状に塗布し、塗布量を片面で100g/m2とした。
まず、負極活物質として0.5μmのメジアン径を持つチタン酸リチウム(Li4Ti5O12)を用意する。続いて、用意したチタン酸リチウムと、導電剤としての粉末状のグラファイトと、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)とを100:5:3の重量比となるように混合した混合ペーストを用意する。次いで、厚さ15μmのアルミニウムからなる金属箔の両面に少なくとも片側端部に余白を残すように混合ペーストを塗布・乾燥させる。塗布する際、金属箔に50mm幅で帯状に塗布し、塗布量を片面で60g/m2とした。
図3乃至図5に示すように、まず、それぞれ20μmの厚みT4を有する2つのセパレータ4を用意する。セパレータ4は、無機材料を20%含む無機材料及びポリオレフィンの混合物で形成されている。続いて、作製した正極2及び負極3間にセパレータ4を介在させ、円筒状となるよう10回捲回する。正極集電タブ13及び負極集電タブ17は、同一方向に突出させている。
その後、円筒状の電極群1に加熱プレスを施し、絶縁テープで固定する。これにより、扁平な電極群1が作製される。
図1及び図2に示すように、まず、正極端子8及び負極端子9が取付けられた封口体30を用意する。続いて、作製した電極群1の正極集電タブ13を束ね、レーザ溶接により、正極端子8に固定する。また、電極群1の負極集電タブ17を束ね、レーザ溶接により、封口体30に固定する。
これにより、1.5Ahの容量を持つ非水電解液二次電池が作製される。
まず、実施例1の非水電解液二次電池について説明する。
上述したように、補正定数αは1.05である。20℃での非水電解液40の粘度は6cpである。負極活物質の材料はチタン酸リチウム(Li4Ti5O12)である。非水電解液二次電池の形状は、扁平な角型である。電極群1のn周目及びn+1周目の電極集電タブ間の距離は、X+2πTαnである。すなわち、正極集電タブ13及び負極集電タブ17は、上記の規定を満たすよう形成されている。
図8に示すように、実施例2の非水電解液二次電池は、補正定数αを1.03に変えた以外、実施例1の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
図8に示すように、実施例3の非水電解液二次電池は、補正定数αを1.07に変えた以外、実施例1の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
図8に示すように、実施例4の非水電解液二次電池は、補正定数αを1.09に変えた以外、実施例1の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
図8に示すように、実施例5の非水電解液二次電池は、補正定数αを1.02に変えた以外、実施例1の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
図8に示すように、実施例6の非水電解液二次電池は、補正定数αを1.01に変えた以外、実施例1の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
図8に示すように、実施例7の非水電解液二次電池は、補正定数αを1.10に変えた以外、実施例1の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
図8に示すように、比較例1の非水電解液二次電池は、補正定数αを1.00に変えた以外、実施例1の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
図8に示すように、比較例2の非水電解液二次電池は、補正定数αを1.11に変えた以外、実施例1の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
図8及び図9に示すように、比較例1及び2の非水電解液二次電池の調査結果からわかるように、補正定数αが1.00及び1.11の場合、出力の高い非水電解液二次電池を実現することができなかった。この原因を次に挙げる。
まず、実施例1の非水電解液二次電池について説明する。
上述したように、補正定数αは1.05である。20℃での非水電解液40の粘度は6cpである。負極活物質の材料はチタン酸リチウム(Li4Ti5O12)である。非水電解液二次電池の形状は、扁平な角型である。電極群1のn周目及びn+1周目の電極集電タブ間の距離は、X+2πTαnである。
図10に示すように、実施例8の非水電解液二次電池は、20℃での非水電解液40の粘度を8cpに変えた以外、実施例1の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
図10に示すように、実施例9の非水電解液二次電池は、20℃での非水電解液40の粘度を4.5cpに変えた以外、実施例1の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
図10に示すように、実施例10の非水電解液二次電池は、20℃での非水電解液40の粘度を12cpに変えた以外、実施例1の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
図10に示すように、実施例11の非水電解液二次電池は、20℃での非水電解液40の粘度を4cpに変えた以外、実施例1の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
図10に示すように、実施例12の非水電解液二次電池は、20℃での非水電解液40の粘度を20cpに変えた以外、実施例1の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
図10に示すように、比較例3の非水電解液二次電池は、20℃での非水電解液40の粘度を2cpに変えた以外、実施例1の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
図10に示すように、比較例4の非水電解液二次電池は、20℃での非水電解液40の粘度を30cpに変えた以外、実施例1の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
図10及び図11に示すように、比較例3及び4の非水電解液二次電池の調査結果からわかるように、非水電解液40の粘度が2cp及び30cpの場合、出力の高い非水電解液二次電池を実現することができなかった。この原因を次に挙げる。
図12に示すように、実施例13の非水電解液二次電池は、形状を円筒型に変えた以外、実施例1の非水電解液二次電池と同様に形成されている。電極群1は、円筒状に形成され、プレス成形されていない。
図12に示すように、実施例14の非水電解液二次電池は、負極活物質の材料をグラファイトに変えた以外、実施例1の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
この発明の非水電解液電池は、上記非水電解液二次電池に限らず、各種非水電解液電池に適用することが可能である。
Claims (8)
- セパレータとともに捲回されて電極群を形成する電極において、
帯状の電極集電部及び前記電極集電部の一側縁から突出して形成された複数の電極集電タブを有し、金属箔で形成された電極集電体と、
前記電極集電部に形成された活物質含有層と、を備え、
任意の定数をX、円周率をπ、2つの電極の厚みと2つのセパレータの厚みとの合計をT、1.01乃至1.10の範囲内である補正定数をαとした場合、前記電極群の内周側から数えたn周目及びn+1周目の前記電極集電タブ間の距離は、X+2πTαnであることを特徴とする電極。 - 帯状の電極集電部及び前記電極集電部の一側縁から突出して形成された複数の電極集電タブを含み、金属箔で形成された電極集電体、並びに前記電極集電部に形成された活物質含有層を具備した電極と、前記電極と対となる帯状の電極と、前記2つの電極とともに捲回された2つの帯状のセパレータと、を有した電極群と、
前記電極群を収容した外装体と、
前記外装体内に収容された非水電解液と、を備え、
任意の定数をX、円周率をπ、前記電極の厚み、前記対となる電極の厚み及び前記セパレータ総厚みの合計をT、1.01乃至1.10の範囲内である補正定数をαとした場合、前記電極群の内周側から数えたn周目及びn+1周目の前記電極集電タブ間の距離は、X+2πTαnであることを特徴とする非水電解液電池。 - 前記補正定数αは、1.02乃至1.09の範囲内であることを特徴とする請求項2に記載の非水電解液電池。
- 前記補正定数αは、1.03乃至1.07の範囲内であることを特徴とする請求項2に記載の非水電解液電池。
- 前記非水電解液の20℃での粘度は、4.0cp乃至20cpの範囲内であることを特徴とする請求項2に記載の非水電解液電池。
- 前記電極は、負極であり、
前記活物質含有層は、負極活物質であるチタン酸リチウム及び結着剤を含む材料で形成された負極活物質含有層であることを特徴とする請求項2に記載の非水電解液電池。 - 前記電極群は、扁平な形状に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の非水電解液電池。
- 前記セパレータは、無機材料を20%以上含む材料で形成されていることを特徴とする請求項2に記載の非水電解液電池。
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