JP2011216276A - Cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、円筒型非水電解質二次電池に関し、特に、その捲回型電極群の改良に関する。 The present invention relates to a cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery, and more particularly to an improvement of the wound electrode group.
近年、電子機器のポータブル化、コードレス化が急速に進んでおり、これらの駆動用電源として用いられる、小型かつ軽量で、高エネルギー密度を有する二次電池への要望が高まっている。また、小型民生用途のみならず、電力貯蔵装置や電気自動車に用いられる、長期に渡り耐久性および安全性が要求される大型の二次電池に対する技術展開も加速している。
二次電池のなかでも、高電圧であり、かつ高エネルギー密度を有する非水電解質二次電池の開発が盛んに行われている。
2. Description of the Related Art In recent years, electronic devices have become rapidly portable and cordless, and there is an increasing demand for secondary batteries that are small and light and have high energy density, which are used as power sources for driving these devices. In addition to small-sized consumer applications, technological development is also accelerating for large-sized secondary batteries that are required for long-term durability and safety, which are used in power storage devices and electric vehicles.
Among secondary batteries, non-aqueous electrolyte secondary batteries having a high voltage and a high energy density have been actively developed.
非水電解質二次電池は、正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極とを、両極間に隔離層を介して捲回した電極群を備える。隔離層には、主としてポリオレフィン製の微多孔膜が用いられている。非水電解質には、LiBF4およびLiPF6のようなリチウム塩が溶解した非プロトン性の有機溶媒が用いられている。正極活物質には、リチウムに対する電位が高く、安全性に優れ、比較的合成が容易であるリチウムコバルト酸化物(例えばLiCoO2)が用いられている。負極活物質には、黒鉛などの種々の炭素材料が用いられている。 A non-aqueous electrolyte secondary battery includes an electrode group in which a positive electrode including a positive electrode active material and a negative electrode including a negative electrode active material are wound with an isolation layer interposed between both electrodes. For the isolation layer, a microporous membrane made of polyolefin is mainly used. For the non-aqueous electrolyte, an aprotic organic solvent in which a lithium salt such as LiBF 4 and LiPF 6 is dissolved is used. As the positive electrode active material, lithium cobalt oxide (for example, LiCoO 2 ) having a high potential with respect to lithium, excellent safety, and relatively easy synthesis is used. Various carbon materials such as graphite are used for the negative electrode active material.
ところで、大電流での入出力特性(以下、大電流特性)の改善、および電池の低コスト化を目的として、非水電解質二次電池の隔離層に、セルロースを主成分とするパルプを用いることが提案されている。
例えば、特許文献1では、充放電サイクルに伴う隔離層の撚れを抑制するために、紙製の隔離層の一部に樹脂部を設け、その部分を熱融着して固定することが提案されている。
また、特許文献2では、大電流特性を改善する目的で、隔離層の空孔率および孔径、ならびに負極の表面粗さを最適化することが提案されている。この隔離層には、ポリオレフィンやセルロースの多孔質膜が用いられる。
By the way, for the purpose of improving input / output characteristics at high current (hereinafter referred to as large current characteristics) and reducing the cost of the battery, a pulp containing cellulose as a main component is used for the isolation layer of the nonaqueous electrolyte secondary battery. Has been proposed.
For example, in Patent Document 1, in order to suppress twisting of the isolation layer accompanying the charge / discharge cycle, it is proposed to provide a resin portion on a part of the paper isolation layer and fix the portion by heat-sealing. Has been.
Patent Document 2 proposes optimizing the porosity and pore diameter of the isolation layer and the surface roughness of the negative electrode for the purpose of improving the large current characteristics. For this isolation layer, a porous membrane of polyolefin or cellulose is used.
セルロースを主成分とするパルプを含む隔離層は、圧縮され易い。また、捲回型電極群における、曲率半径が小さい領域、すなわち捲回軸に近い部分では、隔離層にかかる圧縮応力が大きい。電極群の捲回軸に近い部分では、充放電時の活物質の膨張または収縮による体積変化に伴う応力を緩和することが困難である。従って、電極群の捲回軸に近い部分では、電極群の捲回軸から遠い部分に比べて、隔離層にかかる面圧力が増大し、隔離層が圧縮され、その厚みが減少し易い。その結果、電極群内にて、正極と負極との間の距離が不均一となり易い。正極と負極との間の距離が不均一となると、電極群内での充放電反応が不均一となる。その結果、電池の充放電サイクル特性および大電流特性が低下する。
そこで、本発明は、セルロースを含む隔離層を用いて、充放電サイクル特性および大電流特性に優れた円筒型非水電解質二次電池を提供する。
The isolation layer containing pulp mainly composed of cellulose is easily compressed. Further, in the wound electrode group, the compressive stress applied to the isolation layer is large in a region where the radius of curvature is small, that is, in a portion close to the winding axis. In the part near the winding axis of the electrode group, it is difficult to relieve the stress accompanying the volume change due to the expansion or contraction of the active material during charging and discharging. Therefore, in the portion near the winding axis of the electrode group, the surface pressure applied to the isolation layer is increased and the thickness of the isolation layer is easily reduced compared to the portion far from the winding axis of the electrode group. As a result, the distance between the positive electrode and the negative electrode tends to be non-uniform in the electrode group. When the distance between the positive electrode and the negative electrode is nonuniform, the charge / discharge reaction in the electrode group becomes nonuniform. As a result, the charge / discharge cycle characteristics and large current characteristics of the battery are degraded.
Therefore, the present invention provides a cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery that is excellent in charge / discharge cycle characteristics and large current characteristics, using a separator layer containing cellulose.
本発明の一局面は、一対の電極、および前記一対の電極の間に配された隔離層からなる積層体を捲回した電極群を備えた円筒型非水電解質二次電池であって、
前記隔離層は、セルロースを含む第1層と、セラミックス粒子および樹脂結着剤を含む第2層とからなり、
前記電極群の捲回軸に垂直な面において、前記電極群の捲回軸から最外周までの距離をRとするとき、少なくとも曲率半径が0.7×R以上の領域において、前記第2層の厚み(t2)と前記第1層の厚み(t1)との比:(t2/t1)が、前記電極群の内周側から外周側に向かって大きくなっており、
前記電極群の最内周部の隔離層の厚み(Ti)と、前記電極群の最外周部の隔離層の厚み(To)との比:(Ti/To)が、0.90以上1.10以下であることを特徴とする。
上記電池では、電極群内の一対の電極の間の距離が略均一であるため、電極群内の充放電反応が均一化し、充放電サイクル特性および大電流特性が向上する。
One aspect of the present invention is a cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery including a pair of electrodes and an electrode group obtained by winding a laminate composed of a separating layer disposed between the pair of electrodes.
The isolation layer comprises a first layer containing cellulose and a second layer containing ceramic particles and a resin binder,
In the plane perpendicular to the winding axis of the electrode group, when the distance from the winding axis of the electrode group to the outermost periphery is R, at least in the region having a radius of curvature of 0.7 × R or more, the second layer The ratio of the thickness (t 2 ) and the thickness (t 1 ) of the first layer: (t 2 / t 1 ) increases from the inner circumference side to the outer circumference side of the electrode group,
The ratio (T i / T o ) of the thickness (T i ) of the innermost periphery of the electrode group to the thickness (T o ) of the outermost periphery of the electrode group is 0. It is 90 or more and 1.10 or less.
In the battery, since the distance between the pair of electrodes in the electrode group is substantially uniform, the charge / discharge reaction in the electrode group becomes uniform, and charge / discharge cycle characteristics and large current characteristics are improved.
前記電極群の最内周部における前記第2層の厚み(t2i)と前記第1層の厚み(t1i)との比A:(t2i/t1i)が、0以上0.25以下であり、
前記電極群の最外周部における前記第2層の厚み(t2o)と前記第1層の厚み(t1o)との比B:(t2o/t1o)が、0.1以上0.5以下であり、
前記比Aと前記比Bとの比:A/Bが、0以上0.5以下であるのが好ましい。
The ratio A: (t 2i / t 1i ) between the thickness (t 2i ) of the second layer and the thickness (t 1i ) of the first layer in the innermost periphery of the electrode group is 0 or more and 0.25 or less. And
The ratio B of the second layer thickness (t 2o) and the first layer of the thickness at the outermost portion of the electrode group (t 1o): (t 2o / t 1o) is from 0.1 to 0.5 And
A ratio of the ratio A to the ratio B: A / B is preferably 0 or more and 0.5 or less.
前記領域において、前記第2層の厚みは、前記電極群の内周側から外周側に向かって大きくなっており、前記第1層の厚みは、前記電極群の内周側から外周側に向かって小さくなっているのが好ましい。
前記第2層中の前記樹脂結着剤の含有量は、前記セラミックス粒子100重量部あたり0.1〜15重量部であるのが好ましい。
前記一対の電極の一方は、負極活物質としてチタン酸リチウムを含む負極であるのが好ましい。
In the region, the thickness of the second layer increases from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the electrode group, and the thickness of the first layer increases from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the electrode group. It is preferable to be smaller.
The content of the resin binder in the second layer is preferably 0.1 to 15 parts by weight per 100 parts by weight of the ceramic particles.
One of the pair of electrodes is preferably a negative electrode containing lithium titanate as a negative electrode active material.
本発明によれば、セルロースを含む隔離層を用いて、充放電サイクル特性および大電流特性に優れた円筒型非水電解質二次電池を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery excellent in charging / discharging cycling characteristics and a large current characteristic can be provided using the isolation layer containing a cellulose.
本発明の円筒型非水電解質二次電池は、一対の電極、および前記一対の電極の間に配された隔離層からなる積層体を捲回した電極群を備える。
隔離層は、セルロースを含む第1層と、セラミックス粒子および樹脂結着剤を含む第2層とからなる。第1層は圧縮され易い層であり、第2層は圧縮され難い層である。それにもかかわらず、電極群の最内周部の隔離層の厚み(Ti)と、電極群の最外周部の隔離層の厚み(To)との比:(Ti/To)は、0.90以上1.10以下である。すなわち、隔離層の厚みは、電極群の最内周部から最外周部にかけて略均一である。これは、前記電極群の捲回軸に垂直な面において、前記電極群の捲回軸から最外周までの距離をRとするとき、少なくとも曲率半径が0.7×R以上の領域において、前記第2層の厚み(t2)と前記第1層の厚み(t1)との比:(t2/t1)が、前記電極群の内周側から外周側に向かって大きくなっているからである。
A cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes an electrode group in which a laminated body including a pair of electrodes and an isolation layer disposed between the pair of electrodes is wound.
The isolation layer includes a first layer containing cellulose and a second layer containing ceramic particles and a resin binder. The first layer is a layer that is easily compressed, and the second layer is a layer that is difficult to compress. Nevertheless, the ratio of the thickness (T i ) of the innermost peripheral part of the electrode group to the thickness (T o ) of the outermost peripheral part of the electrode group: (T i / T o ) is 0.90 or more and 1.10 or less. That is, the thickness of the isolation layer is substantially uniform from the innermost periphery to the outermost periphery of the electrode group. This is because, in a plane perpendicular to the winding axis of the electrode group, when the distance from the winding axis of the electrode group to the outermost periphery is R, at least in a region having a radius of curvature of 0.7 × R or more, the ratio of the thickness of the second layer (t 2) and the first layer thickness (t 1): (t 2 / t 1) is greater toward the outer side from the inner peripheral side of the electrode group Because.
距離Rは、電極群の捲回軸に垂直な面(円形状の断面)における半径Rである。距離Rは、例えば、16mm〜18mmである。
上記の電極群の最内周部の隔離層とは、例えば、電極群内の隔離層における、曲率半径が3mm以上5mm以下(0.16×R以上0.32×R以下)であり、一対の電極の間に介在する領域を指す。
また、上記の電極群の最外周部の隔離層とは、例えば、電極群内の隔離層における、曲率半径が14mm以上18mm以下(0.9×R以上1.0×R以下)であり、一対の電極の間に介在する領域を指す。
The distance R is a radius R in a plane (circular cross section) perpendicular to the winding axis of the electrode group. The distance R is, for example, 16 mm to 18 mm.
The isolation layer in the innermost peripheral portion of the electrode group has, for example, a radius of curvature of 3 mm or more and 5 mm or less (0.16 × R or more and 0.32 × R or less) in the isolation layer in the electrode group. The region interposed between the electrodes.
Further, the outermost peripheral isolation layer of the electrode group is, for example, a curvature radius of 14 mm or more and 18 mm or less (0.9 × R or more and 1.0 × R or less) in the isolation layer in the electrode group, It refers to a region interposed between a pair of electrodes.
捲回型電極群では、捲回軸に近い部分ほど、隔離層かかる圧縮応力(面圧力)が大きくなり、また、活物質の膨張または収縮による体積変化に伴う応力を緩和することが困難である。このため、隔離層が、圧縮され易いセルロースを含む上記の第1層のみで構成された従来の捲回型電極群を用いる場合、電極群の捲回軸に近い部分ほど、隔離層が圧縮され(電極群の捲回軸に遠い部分ほど、隔離層が圧縮されずに)、隔離層の長手方向において圧縮度合いが不均一となる。
すなわち、電極群の最内周部の隔離層の厚み(Ti)と、電極群の最外周部の隔離層の厚み(To)との比:(Ti/To)が0.90未満となり、正極と負極との間の距離が不均一となる。
In the wound electrode group, the closer to the winding axis, the greater the compressive stress (surface pressure) applied to the isolation layer, and it is difficult to relieve the stress associated with volume change due to expansion or contraction of the active material. . For this reason, when using the conventional wound electrode group composed of only the first layer containing cellulose that is easily compressed, the separator layer is compressed closer to the winding axis of the electrode group. (The farther from the winding axis of the electrode group, the more the separating layer is not compressed), the degree of compression becomes non-uniform in the longitudinal direction of the separating layer.
That is, the ratio between the thickness (T i ) of the innermost peripheral portion of the electrode group and the thickness (T o ) of the outermost peripheral portion of the electrode group: (T i / T o ) is 0.90. And the distance between the positive electrode and the negative electrode becomes non-uniform.
これに対して、本発明では、圧縮され易い第1層に、上記の第1層の圧縮度合いのばらつきを吸収可能なように、圧縮され難く、長手方向に沿って厚みが変化する第2層を配置する。
具体的には、電極群の最内周部の隔離層の厚み(Ti)と、電極群の最外周部の隔離層の厚み(To)との比:(Ti/To)が、0.90以上1.10以下となるように、電極群の内周側よりも外周側において、第2層の厚み(t2)と第1層の厚み(t1)との比:(t2/t1)を大きくしている。
本発明は、電極群の少なくとも捲回軸から遠い領域で、電極群の捲回軸に近い領域と同様に、第1層を圧縮するための第2層を配置することにより、隔離層の厚みばらつきを抑制するものである。本発明は、電極群の捲回軸から遠い領域(曲率半径が0.7×R以上の領域)のみにて第1層に第2層を配置してもよい。
On the other hand, in the present invention, the second layer whose thickness is changed along the longitudinal direction is difficult to be compressed in the first layer that is easily compressed so that the variation in the degree of compression of the first layer can be absorbed. Place.
Specifically, the ratio of the thickness (T i ) of the innermost periphery of the electrode group to the thickness (T o ) of the outermost periphery of the electrode group is: (T i / T o ) The ratio of the thickness (t 2 ) of the second layer to the thickness (t 1 ) of the first layer on the outer peripheral side rather than the inner peripheral side of the electrode group so as to be 0.90 or more and 1.10 or less: ( t 2 / t 1 ) is increased.
In the present invention, the thickness of the isolation layer is arranged by disposing the second layer for compressing the first layer in the region at least far from the winding axis of the electrode group, as in the region near the winding axis of the electrode group. It suppresses variations. In the present invention, the second layer may be arranged in the first layer only in a region far from the winding axis of the electrode group (a region having a radius of curvature of 0.7 × R or more).
上記構成により、一対の電極間の距離が略均一となるため、充放電反応が均一化し、電池の充放電サイクル特性および大電流特性が向上する。
充放電反応の均一化を高める観点から、電極群の最内周部の隔離層の厚み(Ti)と、前記電極群の最外周部の隔離層の厚み(To)との比:(Ti/To)は、0.95以上1.05以下が好ましい。
With the above configuration, the distance between the pair of electrodes is substantially uniform, so that the charge / discharge reaction is uniformed, and the charge / discharge cycle characteristics and large current characteristics of the battery are improved.
From the viewpoint of increasing the uniformity of the charge / discharge reaction, the ratio between the thickness (T i ) of the innermost periphery of the electrode group and the thickness (T o ) of the outermost periphery of the electrode group: ( (T i / T o ) is preferably 0.95 or more and 1.05 or less.
厚み比:(t2/t1)は、前記電極群の捲回軸に垂直な面において、前記電極群の捲回軸から最外周までの距離をRとするとき、少なくとも曲率半径が0.7×R以上の領域において、増加させればよい。曲率半径が0.7×R未満の領域では、厚み比:(t2/t1)を変化させなくても、充放電サイクル特性および大電流特性に悪影響を及ぼす程度に隔離層の厚みが不均一となることはない。
厚み比:(t2/t1)は、電極群の最内周部から最外周部に向かうにつれて、連続的に増加させてもよい。厚み比:(t2/t1)が連続的に変化する場合、厚み比:(t2/t1)の変化の割合は、一定でもよく、一定でなくてもよい。
また、厚み比:(t2/t1)は、非連続的に(例えば、一定の間隔毎に)増加させてもよい。
Thickness ratio: (t 2 / t 1 ) is such that at least the radius of curvature is 0, where R is the distance from the winding axis of the electrode group to the outermost periphery on the plane perpendicular to the winding axis of the electrode group. What is necessary is just to increase in the area | region 7xR or more. In the region where the radius of curvature is less than 0.7 × R, the thickness of the isolation layer is not large enough to adversely affect the charge / discharge cycle characteristics and large current characteristics without changing the thickness ratio: (t 2 / t 1 ). It will not be uniform.
The thickness ratio: (t 2 / t 1 ) may be continuously increased from the innermost peripheral portion of the electrode group toward the outermost peripheral portion. When the thickness ratio: (t 2 / t 1 ) changes continuously, the rate of change of the thickness ratio: (t 2 / t 1 ) may or may not be constant.
The thickness ratio: (t 2 / t 1 ) may be increased discontinuously (for example, at regular intervals).
上記の厚み(t1)、(t2)、(Ti)、および(To)は、CTスキャン等による画像解析により、予備充放電した後の電池において、電池ケース内に収納された電極群の放電状態(Stage of Charge:SOC0%)における隔離層の厚みを測定することに求めることができる。 The thicknesses (t1), (t2), (T i ), and (T o ) of the electrode group housed in the battery case in the battery after pre-charging / discharging by image analysis using CT scan or the like. It can be determined by measuring the thickness of the isolation layer in a discharged state (Stage of Charge: SOC 0%).
以下、本発明の一実施形態の円筒型非水電解質二次電池を、図面を参照しながら説明する。
図1に示すように、有底円筒形の金属製の電池ケース1内に、非水電解質を含む捲回型電極群4が収納されている。電極群4は、正極5と、負極6とを、正極5と負極6との間に隔離層7を介して捲回して構成されている。隔離層7は、大きなイオン透過度を有し、かつ所定の機械的強度を有する。
電極群4の上部および下部には、それぞれ樹脂製の絶縁板8aおよび8bが配されている。正極5と、封口板2とは、正極リード9を介して電気的に接続されている。負極6と、電池ケース1とは、負極リード10を介して電気的に接続されている。電池ケース1の開口端部は、樹脂製のガスケット3を介して、封口板2にかしめつけられている。正極リード9には、例えば、アルミニウム板が用いられる。負極リード10には、例えば、ニッケル板が用いられる。
Hereinafter, a cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, a
ここで、図2は、捲回された状態の電極群4における捲回軸と垂直な方向の断面を展開して示す。
隔離層7は、圧縮され易いセルロースを含む第1層7a、ならびに圧縮され難いセラミックス粒子および樹脂結着剤を含む第2層7bからなる。正極5および負極6との対向する面全体において、第1層7aおよび第2層7bが配されている。
電極群4の最内周部から最外周部へ向かうにつれて(図2中のX方向に沿って)、第2層7bの厚み(t2)と第1層7aの厚み(t1)との比:(t2/t1)が連続的に増加する。
Here, FIG. 2 shows a developed cross section of the
The
As from the innermost circumferential portion of the
圧縮され易い第1層7aに、捲回後の第1層の圧縮度合いのばらつきを吸収可能なように、圧縮され難く、長手方向に沿って厚みが連続的に変化する第2層7bを密着させている。
具体的には、電極群4の最内周部の隔離層7の厚み(Ti)と、電極群の最外周部の隔離層7の厚み(To)との比:(Ti/To)が、0.90以上1.10以下となるように、電極群4の最内周部から最外周部へ向かうにつれて、第2層7bの厚み(t2)と第1層7aの厚み(t1)との比:(t2/t1)を一定の割合Pで増加させている。最内周部から最外周部へ向かうにつれて、第2層7bの厚みが増大することにより、最内周側と最外周側との圧力差が緩和される。これにより、正極5と負極6との間の距離が略均一となり、充放電反応が均一化し、電池の充放電サイクル特性が向上する。
第2層7bの厚み(t2)と第1層7aの厚み(t1)との比:(t2/t1)は、前記電極群の捲回軸に垂直な面において、前記電極群の捲回軸から最外周までの距離をRとするとき、少なくとも曲率半径が0.7×R以上の領域において、電極群4の最内周部から最外周部へ向かうにつれて、隔離層7の長手方向の長さ1cmあたり0.002〜0.01だけ増加するのが好ましい。
The
Specifically, the ratio of the thickness (T i ) of the
The ratio of the thickness of the thickness of the
大電流特性および信頼性の観点から、隔離層7の厚み(電極群を電池ケース内に挿入した状態での隔離層の厚み)は、10〜50μmが好ましい。隔離層7の厚みは、10μm未満であると、隔離層の強度が低下し、内部短絡する場合がある。隔離層7の厚みが50μm超であると、正極と負極との間の距離が過度に大きくなり、リチウムイオンの移動距離が長くなり、大電流特性が低下する。
From the viewpoint of large current characteristics and reliability, the thickness of the isolation layer 7 (the thickness of the isolation layer when the electrode group is inserted into the battery case) is preferably 10 to 50 μm. If the thickness of the
第2層7bの厚みは、前記電極群の捲回軸に垂直な面において、前記電極群の捲回軸から最外周までの距離をRとするとき、少なくとも曲率半径が0.7×R以上の領域において、電極群の最内周部から最外周部へ向かうにつれて、一定の割合P1で増加する。
第2層7bの厚みは、電極群の最内周部から最外周部へ向かうにつれて、第2層7bの長手方向の長さ1cmあたり0.01〜0.15μmだけ連続的に増加するのが好ましい。
また、第2層7bの厚みを、電極群の最内周部から最外周部へ向かうにつれて、一定の間隔毎(例えば、長手方向の長さ寸法50〜300mm毎)に、0.25〜1.5μmだけ増加させてもよい。
The thickness of the
The thickness of the
Further, the thickness of the
第2層7bの一方の端部(巻き始め側の端部)の厚みtieは0〜6μmが好ましく、
上記範囲内で厚みtieは、小さいほどより好ましい。厚みtieが6μmを超えると、
第1層7aが圧縮された場合でも、正極と負極との間の距離が過度に大きくなり、大電流特性が低下する場合がある。
The thickness t ie of one end portion (end portion on the winding start side) of the
Within the above range, the thickness t ie is more preferable as it is smaller. When the thickness t ie exceeds 6 μm,
Even when the
第2層7bの一方の端部(巻き始め側の端部)の厚みtieは0μmが特に好ましい。
巻き始めから所定長さの領域(例えば、電極群の曲率半径が0.5×R以下の領域に対応する部分)には、第2層を配置せずに、第1層のみで隔離層を構成するのが好ましい。
これにより、隔離層の厚みを均一化することができるとともに、隔離層の厚みを低減することできる。その結果、サイクル特性の向上だけでなく、大電流での入出力特性を高めることができる。
The thickness t ie of one end portion (end portion on the winding start side) of the
In a region having a predetermined length from the start of winding (for example, a portion corresponding to a region where the radius of curvature of the electrode group is 0.5 × R or less), the second layer is not disposed, and the isolation layer is formed only by the first layer. It is preferable to configure.
Thereby, the thickness of the isolation layer can be made uniform, and the thickness of the isolation layer can be reduced. As a result, not only the cycle characteristics can be improved, but also the input / output characteristics at a large current can be improved.
第2層7bの他方の端部(巻き終わり側の端部)の厚みtoeは、2〜10μmが好ましい。厚みtoeが10μmを超えると、第1層7aが圧縮された場合でも、正極と負極との間の距離が過度に大きくなり、大電流特性が低下する場合がある。厚みtoeが2μm未満であると、最外周部での第1層7aの圧縮が不十分となり、隔離層厚みの均一性が十分に確保されない場合がある。
The thickness t oe of the other end portion (end portion on the winding end side) of the
第2層7bの存在により、第1層7aの厚みは、電極群の最内周部から最外周部へ向かうにつれて、第2層と略同一の割合P2で連続的に減少している。
第1層7aの厚みは、電極群の最内周部から最外周部へ向かうにつれて、第1層7aの長手方向の長さ1cmあたり0.01〜0.15μmだけ減少するのが好ましい。
|P2/P1|=0.90以上1.10以下であるのが好ましい。
捲回前は第1層の厚みが均一であるが、捲回後は、第2層の存在により第1層の長手方向の厚み(圧縮度合い)が変化する。この厚み変化により第1層の密度が変わるが、電池特性に悪影響を及ぼす程の大きな変化ではない。
Due to the presence of the
The thickness of the
| P2 / P1 | = 0.90 or more and 1.10 or less is preferable.
The thickness of the first layer is uniform before winding, but the thickness (compression degree) of the first layer in the longitudinal direction changes due to the presence of the second layer after winding. Although the density of the first layer changes due to this thickness change, it is not a large change that adversely affects the battery characteristics.
隔離層の厚みの均一化による充放電サイクル特性および大電流特性の向上効果が顕著に得られるため、電極群の最内周部における第2層7bの厚み(t2i)と第1層7aの厚み(t1i)との比A:(t2i/t1i)が、0以上0.25以下であり、
電極群の最外周部における第2層7bの厚み(t2o)と第1層7aの厚み(t1o)との比B:(t2o/t1o)が、0.1以上0.5以下であり、
比Aと比Bとの比:A/Bが、0以上0.5以下であるのが好ましい。
Since the effect of improving the charge / discharge cycle characteristics and the large current characteristics due to the uniform thickness of the isolation layer is remarkably obtained, the thickness (t 2i ) of the
The thickness of the
Ratio of ratio A to ratio B: A / B is preferably 0 or more and 0.5 or less.
電極群の構成前(圧縮前)の第1層7aの厚みは、均一であり、一般的に10〜50μmである。第2層7bとの併用および大電流特性の観点から、第1層7aの厚みは、好ましくは40μm以下、より好ましくは15〜30μm、さらに好ましくは15〜25μmである。第1層が過度に厚いと、イオン伝導性が低下する。第1層が過度に薄いと、その機械強度が低下し、電池製造時に第1層が破断し、内部短絡を生じる場合がある。
The thickness of the
第1層7aの空孔率(電極群の構成前)は、好ましくは55〜80%、より好ましくは65〜75%である。ここで空孔率とは、第1層中において孔が占める体積の割合を示す。第1層の空孔率が過度に大きいと、その機械強度が低下し、電池製造時に第1層が破断し、内部短絡を生じる場合がある。第1層の空孔率が小さ過ぎると、電解質の保持性が低下する場合がある。
The porosity of the
第2層7bの空孔率は、好ましくは40〜70%、好ましくは45〜60%である。第2層の空孔率が過度に大きいと、その機械強度が低下し、電池製造時に第2層が破損する場合がある。第2層の空孔率が小さ過ぎると、電解質の保持性が低下する場合がある。
The porosity of the
大電流特性の観点から、第1層7aは、セルロースを主成分とする不織布または紙からなるのが好ましい。
第2層7bは、セラミックス粒子が分散した樹脂結着剤の層からなるのが好ましい。
セラミックスの平均粒径は、0.1〜1.0μmが好ましい。
第2層7b中の樹脂結着剤の含有量は、セラミックス粒子100重量部あたり0.1〜15重量部であるのが好ましい。
From the viewpoint of large current characteristics, the
The
The average particle size of the ceramic is preferably 0.1 to 1.0 μm.
The content of the resin binder in the
セラミックスは、無機酸化物が好ましい。絶縁性、耐熱性、および安定性の観点から、セラミックスは、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化タングステン、酸化ジルコニウムが好ましい。これらを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 The ceramic is preferably an inorganic oxide. From the viewpoint of insulation, heat resistance, and stability, the ceramic is preferably aluminum oxide, titanium oxide, magnesium oxide, tungsten oxide, or zirconium oxide. These may be used alone or in combination of two or more.
樹脂結着剤には、例えば、ポリアクリル酸誘導体、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリエチレン、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)が用いられる。これらを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのなかでも、電極の柔軟性の観点から、ポリアクリル酸誘導体が好ましい。ポリアクリル酸誘導体は、アクリロニトリル単位を含むのが好ましい。 Examples of the resin binder include polyacrylic acid derivatives, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyethylene, styrene-butadiene rubber (SBR), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer ( FEP) is used. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, a polyacrylic acid derivative is preferable from the viewpoint of electrode flexibility. The polyacrylic acid derivative preferably contains an acrylonitrile unit.
正極5は、正極集電体5a、および正極集電体5aの両面に形成された正極合剤層5bを有する。正極合剤層5bは、正極活物質の他に、必要に応じて、結着剤および導電剤を含むことができる。正極5は、例えば、正極活物質および結着剤等の任意成分に分散媒を加えた正極スラリーを正極集電体5aの両面に塗布し、乾燥させ、正極合剤層を形成することにより得られる。
The
正極活物質は、ニッケル酸リチウムおよびコバルト酸リチウムのようなリチウム含有複合酸化物であるのが好ましい。
正極集電体5aには、多孔質または無孔の導電性基板が使用される。正極集電体としては、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、チタンが用いられる。正極集電体の厚みは、5〜30μmが好ましく、5〜20μmがより好ましい。集電体の厚みを上記範囲とすることにより、正極の強度を保持しつつ、軽量化することができる。
The positive electrode active material is preferably a lithium-containing composite oxide such as lithium nickelate and lithium cobaltate.
A porous or non-porous conductive substrate is used for the positive electrode
負極6は、負極集電体6a、および負極集電体6aの両面に形成された負極合剤層6bを有する。負極6は、例えば、負極活物質および結着剤等の任意成分に分散媒を加えた負極スラリーを負極集電体6aの両面に塗布し、乾燥させ、負極合剤層を形成することにより得られる。
The
負極活物質として、例えば、金属、金属繊維、炭素材料、酸化物(例えば、SiOx(0<x<2)、窒化物、錫化合物、珪素化合物、各種合金材料等が用いられる。これらを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 As the negative electrode active material, for example, metals, metal fibers, carbon materials, oxides (for example, SiOx (0 <x <2), nitrides, tin compounds, silicon compounds, various alloy materials, etc.) are used. You may use, and may use it in combination of 2 or more type.
負極活物質はチタン酸リチウムであるのが好ましい。活物質がチタン酸リチウムの場合、充放電時(リチウムの挿入脱離時)の活物質の膨張収縮による体積変化がほとんどない。すなわち、充放電の活物質の体積変化による隔離層にかかる面圧への影響がほとんどない。よって、隔離層の厚みが略均一に維持され易く、サイクル特性がより向上する。
また、内部短絡が起こり難くなるため、セルロースを含む第1層との相性も良好である。セルロースを含む第1層はシャットダウン機能を有しない反面、入出力特性に優れている。内部短絡が抑制されることにより、シャットダウン機能の必要性が低減するため、セルロースを含む第1層の適用範囲が拡大し、入出力特性の向上が容易となる。
チタン酸リチウムは、例えば、一般式Li4+xTi5-yMyO12+z(式中、Mは、Mg、Al、Ca、Ba、Bi、Ga、V、Nb、W、Mo、Ta、Cr、Fe、Ni、Co、およびMnからなる群より選択される少なくとも1種であり、−1≦x≦1、0≦y≦1、−1≦z≦1)で表されるスピネル構造を有するチタン酸リチウムが挙げられる。なお、xは合成直後または完全放電状態における値である。
The negative electrode active material is preferably lithium titanate. When the active material is lithium titanate, there is almost no volume change due to expansion and contraction of the active material during charge / discharge (at the time of lithium insertion / extraction). That is, there is almost no influence on the surface pressure applied to the isolation layer due to the volume change of the charge / discharge active material. Therefore, the thickness of the isolation layer is easily maintained substantially uniform, and the cycle characteristics are further improved.
Moreover, since an internal short circuit becomes difficult to occur, the compatibility with the first layer containing cellulose is also good. The first layer containing cellulose does not have a shutdown function, but has excellent input / output characteristics. Since the necessity of the shutdown function is reduced by suppressing the internal short circuit, the application range of the first layer containing cellulose is expanded, and the input / output characteristics are easily improved.
Lithium titanate, for example, the general formula Li 4 + x Ti 5-y M y O 12 + z ( wherein, M represents, Mg, Al, Ca, Ba , Bi, Ga, V, Nb, W, Mo, Spinel that is at least one selected from the group consisting of Ta, Cr, Fe, Ni, Co, and Mn, and is represented by −1 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, −1 ≦ z ≦ 1) Examples thereof include lithium titanate having a structure. Note that x is a value immediately after synthesis or in a completely discharged state.
負極集電体6aには、長尺の多孔性構造の導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板が使用される。負極集電体としては、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、銅、アルミニウム、アルミニウム合金が用いられる。
負極集電体の厚みは、5〜30μmが好ましく、5〜20μmがより好ましい。集電体の厚みを上記範囲とすることにより、負極の強度を保持しつつ軽量化することができる。
As the negative electrode current collector 6a, a long porous conductive substrate or a non-porous conductive substrate is used. As the negative electrode current collector, for example, stainless steel, nickel, copper, aluminum, or an aluminum alloy is used.
The thickness of the negative electrode current collector is preferably 5 to 30 μm, and more preferably 5 to 20 μm. By setting the thickness of the current collector within the above range, it is possible to reduce the weight while maintaining the strength of the negative electrode.
以下、捲回型電極群は、例えば、下記の工程(1)および(2)を経て得られる。
(1)正極または負極の両面に第2層を形成し、電極複合体を得る工程
(2)電極複合体、負極または正極、および第1層を用いて、積層体を得た後、積層体を捲回して電極群を得る工程
電極群を構成する前に、予め第2層を正極または負極と一体化させることにより、工程(2)にて、巻きずれが抑制され、容易に捲回することができる。
Hereinafter, the wound electrode group is obtained through the following steps (1) and (2), for example.
(1) Step of forming second layer on both surfaces of positive electrode or negative electrode to obtain electrode composite (2) After obtaining a laminate using the electrode composite, negative electrode or positive electrode, and first layer, laminate The step of winding the electrode group to obtain the electrode group Before the electrode group is constructed, the second layer is integrated with the positive electrode or the negative electrode in advance, so that winding deviation is suppressed in step (2), and the electrode group is easily wound. be able to.
以下、工程(1)の電極複合体の作製方法の一例を示す。
セラミックス粒子と、樹脂結着剤と、分散媒とを混合し、スラリーを得る。このスラリーを、適当なフィルタに通した後、電極合剤層の表面に塗布し、乾燥させ、第2層を形成する。
分散媒は、樹脂結着剤の種類に応じて適宜選択すればよい。分散媒には、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、シクロヘキサノンなどの有機溶媒、または水が用いられる。スラリーの塗布方式としては、例えば、ダイコータ、グラビアロールディスペンサを用いた方式が挙げられる。
Hereinafter, an example of a method for producing the electrode assembly in step (1) will be described.
Ceramic particles, a resin binder, and a dispersion medium are mixed to obtain a slurry. After passing this slurry through a suitable filter, it is applied to the surface of the electrode mixture layer and dried to form a second layer.
What is necessary is just to select a dispersion medium suitably according to the kind of resin binder. As the dispersion medium, for example, an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) or cyclohexanone, or water is used. Examples of the slurry application method include a method using a die coater and a gravure roll dispenser.
以下、より具体的な電極複合体の作製方法の一例として、図3および4に示すダイコータを備えた装置を用いた正極複合体15の作製方法を示す。
図3は、第2層形成装置の概略上面図であり、図4は、同装置の概略側面図である。この装置には、正極5を塗布工程へ供給するためのアプリケータロール41、およびアプリケータロール41と対向し、アプリケータロール41の軸方向と平行に設けられたダイノズル42を備える。この装置は、ダイノズル42より供給されるスラリー量を調整可能であり、アプリケータロール41の回転速度を調節可能である。
Hereinafter, as an example of a more specific method of manufacturing the electrode composite, a method of manufacturing the
FIG. 3 is a schematic top view of the second layer forming apparatus, and FIG. 4 is a schematic side view of the apparatus. This apparatus includes an
アプリケータロール41にて正極5を、ダイノズル42と対向する位置に供給する。ダイノズル42からスラリーを噴射し、正極5の一方の面に幅方向に沿ってスラリーを塗布する。その後、塗膜を乾燥させ第2層7bを形成する。上記において、正極5が移動するにつれて、スラリーの供給量を変える。または、アプリケータロール41の回転速度を変える。これにより、第2層7bの厚みを正極5の長手方向に沿って連続的に変化させることができる。
正極5の他方の面にも、上記と同様の方法により第2層7bを形成する。このようにして、正極5の両面に第2層7bが形成された正極複合体15を得る。その後、正極複合体15をロールプレス等により圧縮し、正極5と第2層7bとを密着させる。
The
The
以下、工程(2)の一例として、正極複合体15を用いた電極群4の作製方法を、図5を参照しながら説明する。なお、図5中の第1層7aは、捲回前の状態であり、厚みが均一である。
2枚の第1層7aを重ね合わせた後、2枚の第1層7aの端部(X方向を示す矢印の始点側の端部)を一対の巻芯で挟む。第1層7aは、X方向を示す矢印の始点側の端部を、巻芯で挟む分だけ長くしている。第1層7aにおける巻芯で挟んだ端部側に、正極複合体15の厚みが小さい側の端部が向くように、2枚の第1層7aの間に正極複合体15を配置する。さらに、2枚の第1層7aのいずれか一方の外側に、負極6を配置し、積層体を構成する。積層体を、正極複合体15が負極6よりも内側に位置するように、一対の巻芯を中心に回転させる。
Hereinafter, as an example of the step (2), a method for producing the
After the two
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
《実施例1》
以下の手順により、図1に示す円筒型非水電解質二次電池を作製した。
(1)正極の作製
活物質としてニッケル酸リチウム(LiNiO2)と、導電材としてアセチレンブラックと、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)とを、100:5:4の重量比で加え、さらに適量のNMPを加え、混合物を得た。この混合物をプラネタリーミキサーで混練し、スラリー状の正極合剤を得た。
アルミニウム箔(厚み15μm、幅100mm)からなる正極集電体5aの両面に、正極合剤を塗布し、乾燥させ、正極合剤層5bを形成した。両面に正極合剤層5bが形成された正極集電体5aを、2000kgf/cmの線圧でローラにて圧縮し、正極5を得た。この時、正極合剤層5bの厚みは40μm、正極5の厚みが95μmであった。
正極5を、幅50mmおよび長さ1000mmの帯状に切り出した。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to an Example.
Example 1
The cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. 1 was produced by the following procedure.
(1) Production of positive electrode Lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) as an active material, acetylene black as a conductive material, and polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder are added at a weight ratio of 100: 5: 4, and An appropriate amount of NMP was added to obtain a mixture. This mixture was kneaded with a planetary mixer to obtain a slurry-like positive electrode mixture.
A positive electrode mixture was applied to both surfaces of a positive electrode
The
(2)第2層(正極複合体)の形成
以下の方法で正極5の両面に第2層7bを形成し、正極複合体15を得た。
具体的には、平均粒径0.3μmのアルミナ1000gと、日本ゼオン(株)製のポリアクリロニトリル変性ゴム結着剤BM−810(固形分10重量%のNMP分散液)465.5gと、適量のNMPとを加え、混練し、スラリーを得た。
(2) Formation of Second Layer (Positive Electrode Composite) The
Specifically, 1000 g of alumina having an average particle size of 0.3 μm, 465.5 g of polyacrylonitrile-modified rubber binder BM-810 (NMP dispersion having a solid content of 10% by weight) manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., and an appropriate amount NMP was added and kneaded to obtain a slurry.
図3および4に示す装置を用いて、正極5(正極合剤層5b)の両面に、第2層を形成した。アプリケータロール41にて正極5をダイノズル42と対向する位置に供給した。ダイノズル42より上記のスラリーを正極合剤層5bの表面に供給した。この時、正極合剤層5bの長手方向の一方の端部から他方の端部にかけて、スラリーの供給量が一定の割合で増大するように、アプリケータロールの回転速度を変えた。ダイノズル42から単位時間当たりに噴射されるスラリー量は一定とした。
正極合剤層5bの表面に形成された塗膜を80℃で20分送風乾燥させ、第2層を形成した後、1500kgf/cmの線圧でロールプレスし、正極5に第2層を密着させ、正極複合体15を得た。
A second layer was formed on both surfaces of the positive electrode 5 (positive
The coating film formed on the surface of the positive
上記にて、スラリーの供給量を調整することにより、正極合剤層5bの長手方向の一方の端部に形成された第2層7bの厚みtieを2μmとした。
正極合剤層5bの長手方向の他方の端部に形成された第2層7bの厚みtoeを4μmとした。
第2層7bの厚みを、一方の端部から他方の端部に向かうにつれて、第2層7bの長手方向の長さ1cmあたり(4−2)/(100)μmだけ連続的に増加させた。
第2層の空孔率は50%であった。
In the above, the thickness t ie of the
The thickness t oe of the
The thickness of the
The porosity of the second layer was 50%.
(3)負極の作製
活物質としてスピネル構造のチタン酸リチウム(Li4Ti5O12)と、導電材としてアセチレンブラックと、結着剤としてPVDFとを、100:3:5の重量比で加え、さらに適量のNMPを加えて、混合物を得た。この混合物をプラネタリーミキサーで混練し、スラリー状の負極合剤を得た。
銅箔(厚み10μm、幅100mm)からなる負極集電体6aの両面に負極合剤を塗布し、乾燥させ、負極合剤層6bを形成した。両面に負極合剤層6bが形成された負極集電体6aを、2000kgf/cmの線圧でローラにて圧縮し、負極6を得た。この時、負極合剤層6bの厚みは50μm、負極6の総厚みは110μmであった。負極6を、幅55mmおよび長さ1100mmの帯状に切り出した。
(3) Fabrication of negative electrode Add spinel lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ) as an active material, acetylene black as a conductive material, and PVDF as a binder in a weight ratio of 100: 3: 5. Further, an appropriate amount of NMP was added to obtain a mixture. This mixture was kneaded with a planetary mixer to obtain a slurry-like negative electrode mixture.
A negative electrode mixture was applied to both surfaces of a negative electrode current collector 6a made of copper foil (
(4)電極群の作製
正極5の所定箇所に正極集電体5aが露出した部分(図示せず)を設け、その部分にアルミニウム製の正極リード9の一端を溶接した。負極6の負極集電体6aが露出した部分に、ニッケル製の負極リード10の一端を溶接した。その後、上記で得られた正極複合体15、負極6、および第1層7aを用いて、電極群4を構成した。第1層7aには、抄紙法にて得られたセルロースを主成分とする紙(厚み20μm、空孔率70%)を用いた。
(4) Production of Electrode Group A portion (not shown) where the positive electrode
具体的には、2枚の第1層7aを重ね合わせた後、2枚の第1層7aの端部を一対の巻芯で挟んだ。なお、第1層7aは、巻芯で挟む部分を考慮して、長手方向の寸法を2300mmとした。また、第1層7aは、幅寸法を60mmとした。
図5に示すように、第1層7aにおける巻芯で挟んだ端部側(X方向と反対側)に、正極複合体15の厚みが小さい側の端部が向くように、2枚の第1層7aの間に正極複合体15を配置した。より具体的には、第1層7aを半分に折りたたみ、その間に正極複合体15を配置した。さらに、正極複合体15の一方の面に、第1層7aを介して、負極6を配置した。このようにして、積層体を構成した。積層体を、正極5が負極6よりも内側に位置するように、一対の巻芯を中心に回転させ、捲回した。このようにして、渦巻状の電極群4を作製した。電極群の捲回軸に垂直な面において、電極群の捲回軸から最外周までの距離Rは17.5mmであった。
Specifically, after the two
As shown in FIG. 5, the two sheets of the
(5)電池の組立て
電極群の上部および下部に、それぞれ絶縁板8aおよび8bを配した。負極リード10の他端を電池ケース1の内底面に溶接した。正極リード9の他端を封口板2に溶接した。その後、電極群を電池ケース1に収納し、減圧下にて非水電解液を電池ケース1に注入した。電池ケース1の開口端部を、ガスケット3を介して封口板2にかしめ、電池ケース1を密閉した。このようにして円筒型電池A1(電池容量1500mAh)を得た。
(5) Assembly of
電池ケース内の電極群の軸方向に垂直な断面の状態を、CTスキャンを用いて観察した。CTスキャンによる画像解析により、電池ケース内に収納された電極群内の隔離層、第1層、および第2層の厚み寸法を求めた。この観察は、電池を、所定条件で予備充放電した後、放電状態(SOC0%)にした時点で行った。 The state of the cross section perpendicular to the axial direction of the electrode group in the battery case was observed using a CT scan. The thickness dimension of the isolation layer, the first layer, and the second layer in the electrode group housed in the battery case was determined by image analysis by CT scan. This observation was performed when the battery was precharged / discharged under predetermined conditions and then brought into a discharge state (SOC 0%).
電極群の最内周部(曲率半径5mm)の隔離層の厚みTiは、24.9μmであった。
電極群の最外周部(曲率半径17.5mm)の隔離層の厚みToは、24.5μmであった。
厚み比:Ti/Toは1.02であった。
The thickness T i of the separating layer in the innermost peripheral part (
The thickness T o of the separating layer in the outermost peripheral part (curvature radius 17.5 mm) of the electrode group was 24.5 μm.
Thickness ratio: T i / T o was 1.02.
電極群の最内周部(曲率半径5mm)における第1層の厚みt1iは、22.9μmであった。
電極群の最内周部(曲率半径5mm)における第2層の厚みt2iは、2.0μmであった。
厚み比A:t2i/t1iは、0.087であった。
電極群の最外周部(曲率半径17.5mm)における第1層の厚みt1oは、20.4μmであった。
電極群の最外周部(曲率半径17.5mm)における第2層の厚みt2oは、4.0μmであった。
厚み比B:t2o/t1oが、0.196であった。
厚み比Aと、厚み比Bとの比:A/Bは、0.446であった。
The thickness t 1i of the first layer in the innermost periphery (curvature radius: 5 mm) of the electrode group was 22.9 μm.
The thickness t 2i of the second layer in the innermost periphery (
Thickness ratio A: t 2i / t 1i was 0.087.
The thickness t 1o of the first layer in the outermost peripheral part (curvature radius 17.5 mm) of the electrode group was 20.4 μm.
The thickness t 2o of the second layer in the outermost peripheral portion (curvature radius 17.5 mm) of the electrode group was 4.0 μm.
Thickness ratio B: t 2o / t 1o was 0.196.
The ratio of the thickness ratio A to the thickness ratio B: A / B was 0.446.
《実施例2》
スラリーの供給量を変えて、正極の両面に形成される第2層の厚みを変えた。
具体的には、第2層における、電極群構成時に曲率半径が0.8×R以下の領域に対応する部分(長手方向の寸法80cmの領域)の厚みを、2μmとした。
また、第2層における、電極群構成時に曲率半径が0.8×R超の領域に対応する部分(長手方向の寸法20cmの領域)の厚みを、4μmとした。
Example 2
The thickness of the second layer formed on both surfaces of the positive electrode was changed by changing the amount of slurry supplied.
Specifically, the thickness of the portion corresponding to the region having a radius of curvature of 0.8 × R or less (region of 80 cm in the longitudinal direction) in the second layer in the electrode group configuration was set to 2 μm.
In addition, the thickness of a portion corresponding to a region having a radius of curvature exceeding 0.8 × R (region having a dimension of 20 cm in the longitudinal direction) in the second layer when the electrode group was configured was 4 μm.
上記以外は、実施例1と同様の方法により電極群を得た。
電極群の最内周部(曲率半径5mm)の隔離層の厚みTiは、25.0μmであった。
電極群の最外周部(曲率半径17.5mm)の隔離層の厚みToは、24.5μmであった。
厚み比:Ti/Toは、1.02であった。
Except for the above, an electrode group was obtained in the same manner as in Example 1.
The thickness T i of the isolation layer in the innermost peripheral part (
The thickness T o of the separating layer in the outermost peripheral part (curvature radius 17.5 mm) of the electrode group was 24.5 μm.
Thickness ratio: T i / T o was 1.02.
電極群の最内周部(曲率半径5mm)における第1層の厚みt1iは、23.0μmであった。
電極群の最内周部(曲率半径5mm)における第2層の厚みt2iは、2.0μmであった。
厚み比A:t2i/t1iは、0.087であった。
電極群の最外周部(曲率半径17.5mm)における第1層の厚みt1oは、20.5μmであった。
電極群の最外周部(曲率半径17.5mm)における第2層の厚みt2oは、4.0μmであった。
厚み比B:t2o/t1oが、0.196であった。
厚み比Aと、厚み比Bとの比:A/Bは、0.446であった。
この電極群を用いて、実施例1と同様の方法により電池A2を得た。
The thickness t 1i of the first layer in the innermost periphery (
The thickness t 2i of the second layer in the innermost periphery (
Thickness ratio A: t 2i / t 1i was 0.087.
The thickness t 1o of the first layer in the outermost peripheral part (curvature radius 17.5 mm) of the electrode group was 20.5 μm.
The thickness t 2o of the second layer in the outermost peripheral portion (curvature radius 17.5 mm) of the electrode group was 4.0 μm.
Thickness ratio B: t 2o / t 1o was 0.196.
The ratio of the thickness ratio A to the thickness ratio B: A / B was 0.446.
Using this electrode group, a battery A2 was obtained in the same manner as in Example 1.
《実施例3》
スラリーの供給量を変えて、正極の両面に形成される第2層の厚みを変えた。
具体的には、第2層7bの厚みを、一方の端部から他方の端部に向かうにつれて、第2層7bの長手方向の長さ1cmあたり(2−0.3)/(100)μmだけ連続的に増加させた。
正極合剤層5bの長手方向の一方の端部(一端面)における第2層7bの厚みtieを
0.3μmとした。
正極合剤層5bの長手方向の他方の端部(他端面)における第2層7bの厚みtoeを2μmとした。
Example 3
The thickness of the second layer formed on both surfaces of the positive electrode was changed by changing the amount of slurry supplied.
Specifically, the thickness of the
The thickness t ie of the
The thickness t oe of the
上記以外は、実施例1と同様の方法により電極群を得た。
電極群の最内周部(曲率半径5mm)の隔離層の厚みTiは、22.6μmであった。
電極群の最外周部(曲率半径17.5mm)の隔離層の厚みToは、22.2μmであった。
厚み比:Ti/Toは、1.02であった。
Except for the above, an electrode group was obtained in the same manner as in Example 1.
The thickness T i of the separating layer in the innermost peripheral part (
The thickness T o of the separating layer in the outermost peripheral part (curvature radius 17.5 mm) of the electrode group was 22.2 μm.
Thickness ratio: T i / T o was 1.02.
電極群の最内周部(曲率半径5mm)における第1層の厚みt1iは、22.3μmであった。
電極群の最内周部(曲率半径5mm)における第2層の厚みt2iは、0.3μmであった。
厚み比A:t2i/t1iは、0.013であった。
電極群の最外周部(曲率半径17.5mm)における第1層の厚みt1oは、20.2μmであった。
電極群の最外周部(曲率半径17.5mm)における第2層の厚みt2oは、2μmであった。
厚み比B:t2o/t1oが、0.099であった。
厚み比Aと、厚み比Bとの比:A/Bは0.136であった。
この電極群を用いて、実施例1と同様の方法により電池A3を得た。
The thickness t 1i of the first layer in the innermost periphery (
The thickness t 2i of the second layer in the innermost periphery (
Thickness ratio A: t 2i / t 1i was 0.013.
The thickness t 1o of the first layer in the outermost peripheral part (curvature radius 17.5 mm) of the electrode group was 20.2 μm.
The thickness t 2o of the second layer in the outermost periphery (curvature radius 17.5 mm) of the electrode group was 2 μm.
Thickness ratio B: t 2o / t 1o was 0.099.
Ratio of thickness ratio A to thickness ratio B: A / B was 0.136.
Using this electrode group, a battery A3 was obtained in the same manner as in Example 1.
《実施例4》
スラリーの供給量を変えて、正極の両面に形成される第2層の厚みを変えた。
具体的には、正極合剤層5bの長手方向の一方の端部に形成された第2層7bの厚みtieを2.0μmとした。
正極合剤層5bの長手方向の他方の端部に形成された第2層7bの厚みtoeを8.0μmとした。
第2層7bの厚みを、一方の端部から他方の端部に向かうにつれて、第2層7bの長手方向の長さ1cmあたり(8−2)/(100)μmだけ連続的に増加させた。
Example 4
The thickness of the second layer formed on both surfaces of the positive electrode was changed by changing the amount of slurry supplied.
Specifically, the thickness t ie of the
The thickness t oe of the
The thickness of the
上記以外は、実施例1と同様の方法により電極群を得た。
電極群の最内周部(曲率半径5mm)の隔離層の厚みTiは、24.8μmであった。
電極群の最外周部(曲率半径17.5mm)の隔離層の厚みToは、27.6μmであった。
厚み比:Ti/Toは、0.90であった。
Except for the above, an electrode group was obtained in the same manner as in Example 1.
The thickness T i of the isolation layer in the innermost peripheral part (
The thickness T o of the separating layer in the outermost peripheral part (curvature radius 17.5 mm) of the electrode group was 27.6 μm.
Thickness ratio: T i / T o was 0.90.
電極群の最内周部(曲率半径5mm)における第1層の厚みt1iは、22.8μmであった。
電極群の最内周部(曲率半径5mm)における第2層の厚みt2iは、2.0μmであった。
厚み比A:t2i/t1iは、0.088であった。
電極群の最外周部(曲率半径17.5mm)における第1層の厚みt1oは、19.6μmであった。
電極群の最外周部(曲率半径17.5mm)における第2層の厚みt2oは、8.0μmであった。
厚み比B:t2o/t1oが、0.409であった。
厚み比Aと、厚み比Bとの比:A/Bは、0.214であった。
この電極群を用いて、実施例1と同様の方法により電池A4を得た。
The thickness t 1i of the first layer in the innermost peripheral part (
The thickness t 2i of the second layer in the innermost periphery (
Thickness ratio A: t 2i / t 1i was 0.088.
The thickness t 1o of the first layer in the outermost peripheral part (curvature radius 17.5 mm) of the electrode group was 19.6 μm.
The thickness t 2o of the second layer at the outermost periphery (curvature radius 17.5 mm) of the electrode group was 8.0 μm.
Thickness ratio B: t 2o / t 1o was 0.409.
The ratio of the thickness ratio A to the thickness ratio B: A / B was 0.214.
Using this electrode group, a battery A4 was obtained in the same manner as in Example 1.
《実施例5》
スラリーの供給量を変えて、正極の両面に形成される第2層の厚みを変えた。具体的には、正極合剤層5bの長手方向の一方の端部に形成された第2層7bの厚みtieを2.
0μmとした。
正極合剤層5bの長手方向の他方の端部に形成された第2層7bの厚みtoeを6.0μmとした。
第2層7bの厚みを、一方の端部から他方の端部に向かうにつれて、第2層7bの長手方向の長さ1cmあたり(6−2)/(100)μmだけ連続的に増加させた。
Example 5
The thickness of the second layer formed on both surfaces of the positive electrode was changed by changing the amount of slurry supplied. Specifically, the thickness t ie of the
It was set to 0 μm.
The thickness t oe of the
The thickness of the
上記以外は、実施例1と同様の方法により電極群を得た。
電極群の最内周部(曲率半径5mm)の隔離層の厚みTiは、24.8μmであった。
電極群の最外周部(曲率半径17.5mm)の隔離層の厚みToは、26.1μmであった。
厚み比:Ti/Toは、0.95であった。
Except for the above, an electrode group was obtained in the same manner as in Example 1.
The thickness T i of the isolation layer in the innermost peripheral part (
The thickness T o of the isolation layer in the outermost periphery of the electrode group (curvature radius 17.5 mm) was 26.1Myuemu.
Thickness ratio: T i / T o was 0.95.
電極群の最内周部(曲率半径5mm)における第1層の厚みt1iは、22.8μmであった。
電極群の最内周部(曲率半径5mm)における第2層の厚みt2iは、2.0μmであった。
厚み比A:t2i/t1iは、0.088であった。
電極群の最外周部(曲率半径17.5mm)における第1層の厚みt1oは、20.1μmであった。
電極群の最外周部(曲率半径17.5mm)における第2層の厚みt2oは、6.0μmであった。
厚み比B:t2o/t1oが、0.298であった。
厚み比Aと、厚み比Bとの比:A/Bは、0.294であった。
この電極群を用いて、実施例1と同様の方法により電池A5を得た。
The thickness t 1i of the first layer in the innermost peripheral part (
The thickness t 2i of the second layer in the innermost periphery (
Thickness ratio A: t 2i / t 1i was 0.088.
The thickness t 1o of the first layer in the outermost periphery (curvature radius 17.5 mm) of the electrode group was 20.1 μm.
The thickness t 2o of the second layer in the outermost peripheral part (curvature radius 17.5 mm) of the electrode group was 6.0 μm.
Thickness ratio B: t 2o / t 1o was 0.298.
The ratio of the thickness ratio A to the thickness ratio B: A / B was 0.294.
Using this electrode group, a battery A5 was obtained in the same manner as in Example 1.
《実施例6》
スラリーの供給量を変えて、正極の両面に形成される第2層の厚みを変えた。
具体的には、正極合剤層5bの長手方向の一方の端部に形成された第2層7bの厚みtieを4.0μmとした。
正極合剤層5bの長手方向の他方の端部に形成された第2層7bの厚みtoeを7.0μmとした。
第2層7bの厚みを、一方の端部から他方の端部に向かうにつれて、第2層7bの長手方向の長さ1cmあたり(7−4)/(100)μmだけ連続的に増加させた。
Example 6
The thickness of the second layer formed on both surfaces of the positive electrode was changed by changing the amount of slurry supplied.
Specifically, the thickness t ie of the
The thickness t oe of the
The thickness of the
上記以外は、実施例1と同様の方法により電極群を得た。
電極群の最内周部(曲率半径5mm)の隔離層の厚みTiは、27.2μmであった。
電極群の最外周部(曲率半径17.5mm)の隔離層の厚みToは、25.9μmであった。
厚み比:Ti/Toは、1.05であった。
Except for the above, an electrode group was obtained in the same manner as in Example 1.
The thickness T i of the separating layer in the innermost peripheral part (
The thickness T o of the isolation layer in the outermost periphery of the electrode group (curvature radius 17.5 mm) was 25.9Myuemu.
Thickness ratio: T i / T o was 1.05.
電極群の最内周部(曲率半径5mm)における第1層の厚みt1iは、23.2μmであった。
電極群の最内周部(曲率半径5mm)における第2層の厚みt2iは、4.0μmであった。
厚み比A:t2i/t1iは、0.172であった。
電極群の最外周部(曲率半径17.5mm)における第1層の厚みt1oは、18.9μmであった。
電極群の最外周部(曲率半径17.5mm)における第2層の厚みt2oは、7.0μmであった。
厚み比B:t2o/t1oが、0.370であった。
厚み比Aと、厚み比Bとの比:A/Bは、0.466であった。
この電極群を用いて、実施例1と同様の方法により電池A6を得た。
The thickness t 1i of the first layer in the innermost peripheral part (
The thickness t 2i of the second layer in the innermost periphery (curvature radius: 5 mm) of the electrode group was 4.0 μm.
Thickness ratio A: t 2i / t 1i was 0.172.
The thickness t 1o of the first layer in the outermost peripheral portion (curvature radius 17.5 mm) of the electrode group was 18.9 μm.
The thickness t 2o of the second layer in the outermost periphery (curvature radius 17.5 mm) of the electrode group was 7.0 μm.
Thickness ratio B: t 2o / t 1o was 0.370.
The ratio A / B between the thickness ratio A and the thickness ratio B was 0.466.
Using this electrode group, a battery A6 was obtained in the same manner as in Example 1.
《実施例7》
スラリーの供給量を変えて、正極の両面に形成される第2層の厚みを変えた。
具体的には、正極合剤層5bの長手方向の一方の端部に形成された第2層7bの厚みtieを5.0μmとした。
正極合剤層5bの長手方向の他方の端部に形成された第2層7bの厚みtoeを8.0μmとした。
第2層7bの厚みを、一方の端部から他方の端部に向かうにつれて、第2層7bの長手方向の長さ1cmあたり(8−5)/(100)μmだけ連続的に増加させた。
Example 7
The thickness of the second layer formed on both surfaces of the positive electrode was changed by changing the amount of slurry supplied.
Specifically, the thickness t ie of the
The thickness t oe of the
The thickness of the
上記以外は、実施例1と同様の方法により電極群を得た。
電極群の最内周部(曲率半径5mm)の隔離層の厚みTiは、28.4μmであった。
電極群の最外周部(曲率半径17.5mm)の隔離層の厚みToは、25.8μmであった。
厚み比:Ti/Toは、1.10であった。
Except for the above, an electrode group was obtained in the same manner as in Example 1.
The thickness T i of the separating layer in the innermost peripheral part (
The thickness T o of the separating layer in the outermost peripheral part (curvature radius 17.5 mm) of the electrode group was 25.8 μm.
Thickness ratio: T i / T o was 1.10.
電極群の最内周部(曲率半径5mm)における第1層の厚みt1iは、23.4μmであった。
電極群の最内周部(曲率半径5mm)における第2層の厚みt2iは、5.0μmであった。
厚み比A:t2i/t1iは、0.214であった。
電極群の最外周部(曲率半径17.5mm)における第1層の厚みt1oは、17.8μmであった。
電極群の最外周部(曲率半径17.5mm)における第2層の厚みt2oは、8.0μmであった。
厚み比B:t2o/t1oが、0.449であった。
厚み比Aと、厚み比Bとの比:A/Bは、0.476であった。
この電極群を用いて、実施例1と同様の方法により電池A7を得た。
The thickness t 1i of the first layer in the innermost periphery (
The thickness t 2i of the second layer in the innermost periphery (
Thickness ratio A: t 2i / t 1i was 0.214.
The thickness t 1o of the first layer in the outermost peripheral part (curvature radius: 17.5 mm) of the electrode group was 17.8 μm.
The thickness t 2o of the second layer at the outermost periphery (curvature radius 17.5 mm) of the electrode group was 8.0 μm.
Thickness ratio B: t 2o / t 1o was 0.449.
The ratio of the thickness ratio A to the thickness ratio B: A / B was 0.476.
Using this electrode group, a battery A7 was obtained in the same manner as in Example 1.
《比較例1》
第2層の厚みを一定とした(具体的には、厚み4μmとした)以外、実施例1と同様の方法により、電池B1を作製した。
具体的には、正極合剤層5bの長手方向の一方の端部に形成された第2層7bの厚みtieを4μmとした。
正極合剤層5bの長手方向の他方の端部に形成された第2層7bの厚みtoeを4μmとした。
<< Comparative Example 1 >>
A battery B1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the second layer was constant (specifically, the thickness was 4 μm).
Specifically, the thickness t ie of the
The thickness t oe of the
上記以外は、実施例1と同様の方法により電極群を得た。
電極群の最内周部(曲率半径5mm)の隔離層の厚みTiは、24.2μmであった。
電極群の最外周部(曲率半径17.5mm)の隔離層の厚みToは、28.5μmであった。
厚み比:Ti/Toは、0.85であった。
Except for the above, an electrode group was obtained in the same manner as in Example 1.
The thickness T i of the isolation layer in the innermost peripheral part (
The thickness T o of the isolation layer in the outermost periphery of the electrode group (curvature radius 17.5 mm) was 28.5 micrometers.
Thickness ratio: T i / T o was 0.85.
電極群の最内周部(曲率半径5mm)における第1層の厚みt1iは、20.2μmであった。
電極群の最内周部(曲率半径5mm)における第2層の厚みt2iは、4.0μmであった。
厚み比A:t2i/t1iは、0.198であった。
電極群の最外周部(曲率半径17.5mm)における第1層の厚みt1oは、24.5μmであった。
電極群の最外周部(曲率半径17.5mm)における第2層の厚みt2oは、4.0μmであった。
厚み比B:t2o/t1oが、0.163であった。
厚み比Aと、厚み比Bとの比:A/Bは、1.211であった。
この電極群を用いて、実施例1と同様の方法により電池B1を得た。
The thickness t 1i of the first layer in the innermost periphery (
The thickness t 2i of the second layer in the innermost periphery (curvature radius: 5 mm) of the electrode group was 4.0 μm.
Thickness ratio A: t 2i / t 1i was 0.198.
The thickness t 1o of the first layer in the outermost peripheral portion (curvature radius 17.5 mm) of the electrode group was 24.5 μm.
The thickness t 2o of the second layer in the outermost peripheral portion (curvature radius 17.5 mm) of the electrode group was 4.0 μm.
Thickness ratio B: t 2o / t 1o was 0.163.
The ratio of the thickness ratio A to the thickness ratio B: A / B was 1.211.
Using this electrode group, a battery B1 was obtained in the same manner as in Example 1.
《比較例2》
スラリーの供給量を変えて、正極の両面に形成される第2層の厚みを変えた。
具体的には、正極合剤層5bの長手方向の一方の端部に形成された第2層7bの厚みtieを2.0μmとした。
正極合剤層5bの長手方向の他方の端部に形成された第2層7bの厚みtoeを8.0μmとした。
第2層7bの厚みを、一方の端部から他方の端部に向かうにつれて、第2層7bの長手方向の長さ1cmあたり(8−2)/(100)μmだけ連続的に増加させた。
<< Comparative Example 2 >>
The thickness of the second layer formed on both surfaces of the positive electrode was changed by changing the amount of slurry supplied.
Specifically, the thickness t ie of the
The thickness t oe of the
The thickness of the
上記以外は、実施例1と同様の方法により電極群を得た。
電極群の最内周部(曲率半径5mm)の隔離層の厚みTiは、24.8μmであった。
電極群の最外周部(曲率半径17.5mm)の隔離層の厚みToは、21.6μmであった。
厚み比:Ti/Toは、1.15であった。
Except for the above, an electrode group was obtained in the same manner as in Example 1.
The thickness T i of the isolation layer in the innermost peripheral part (
The thickness T o of the separating layer in the outermost peripheral part (curvature radius 17.5 mm) of the electrode group was 21.6 μm.
Thickness ratio: T i / T o was 1.15.
電極群の最内周部(曲率半径5mm)における第1層の厚みt1iは、22.8μmであった。
電極群の最内周部(曲率半径5mm)における第2層の厚みt2iは、2.0μmであった。
厚み比A:t2i/t1iは、0.088であった。
電極群の最外周部(曲率半径17.5mm)における第1層の厚みt1oは、13.6μmであった。
電極群の最外周部(曲率半径17.5mm)における第2層の厚みt2oは、8.0μmであった。
厚み比B:t2o/t1oが、0.590であった。
厚み比Aと、厚み比Bとの比:A/Bは、0.149であった。
この電極群を用いて、実施例1と同様の方法により電池B2を得た。
The thickness t 1i of the first layer in the innermost peripheral part (
The thickness t 2i of the second layer in the innermost periphery (
Thickness ratio A: t 2i / t 1i was 0.088.
The thickness t 1o of the first layer in the outermost peripheral part (curvature radius 17.5 mm) of the electrode group was 13.6 μm.
The thickness t 2o of the second layer at the outermost periphery (curvature radius 17.5 mm) of the electrode group was 8.0 μm.
Thickness ratio B: t 2o / t 1o was 0.590.
The ratio A / B of the thickness ratio A to the thickness ratio B was 0.149.
Using this electrode group, a battery B2 was obtained in the same manner as in Example 1.
《実施例8》
充放電に伴い膨張および収縮による体積変化の大きい炭素材料を負極活物質に用いた以外、実施例1と同様の方法により電池A8を作製した。
Example 8
A battery A8 was produced in the same manner as in Example 1 except that a carbon material having a large volume change due to expansion and contraction due to charge and discharge was used as the negative electrode active material.
具体的には、活物質として天然黒鉛と、結着剤としてスチレン−ブタジエン共重合体のゴム粒子を含む水分散液(JSR(株)製、TRD2102)と、増粘材としてカルボキシメチルセルロースとを、100:1:1の重量比で加え、さらに適量の水を加えて、混合物を得た。この混合物をプラネタリーミキサーで混練し、スラリー状の負極合剤を得た。銅箔(厚み10μm、幅100mm)からなる負極集電体の両面に、負極合剤を塗布し、乾燥させ、負極合剤層を形成した。
両面に負極合剤層が形成された銅箔を、50kgf/cmの線圧でローラにて圧縮し、負極を得た。このとき、負極の厚みは110μm、負極合剤層の厚みは50μmであった。負極を、幅55mmおよび長さ1100mmの帯状に切り出した。
この負極を用いて、実施例1と同様の方法により電池A8(電池容量1500mAh)を作製した。
Specifically, an aqueous dispersion containing natural graphite as an active material and rubber particles of a styrene-butadiene copolymer as a binder (TRD2102, manufactured by JSR Corporation), and carboxymethyl cellulose as a thickener, It was added at a weight ratio of 100: 1: 1, and an appropriate amount of water was added to obtain a mixture. This mixture was kneaded with a planetary mixer to obtain a slurry-like negative electrode mixture. A negative electrode mixture was applied to both sides of a negative electrode current collector made of copper foil (
The copper foil having the negative electrode mixture layer formed on both sides was compressed with a roller at a linear pressure of 50 kgf / cm to obtain a negative electrode. At this time, the thickness of the negative electrode was 110 μm, and the thickness of the negative electrode mixture layer was 50 μm. The negative electrode was cut into a strip shape having a width of 55 mm and a length of 1100 mm.
Using this negative electrode, a battery A8 (battery capacity 1500 mAh) was produced in the same manner as in Example 1.
《実施例9》
負極活物質に炭素材料を用いた実施例8と同じ負極を用いた以外、実施例2と同様の方法により電池A9を作製した。
Example 9
A battery A9 was produced in the same manner as in Example 2, except that the same negative electrode as in Example 8 using a carbon material as the negative electrode active material was used.
《実施例10》
負極活物質に炭素材料を用いた実施例8と同じ負極を用いた以外、実施例4と同様の方法により電池A10を作製した。
Example 10
A battery A10 was produced in the same manner as in Example 4 except that the same negative electrode as in Example 8 using a carbon material as the negative electrode active material was used.
《実施例11》
負極活物質に炭素材料を用いた実施例8と同じ負極を用いた以外、実施例7と同様の方法により電池A11を作製した。
Example 11
A battery A11 was produced in the same manner as in Example 7, except that the same negative electrode as in Example 8 using a carbon material as the negative electrode active material was used.
《比較例3》
負極活物質に炭素材料を用いた実施例8と同じ負極を用いた以外、比較例1と同様の方法により、電池B3を作製した。
<< Comparative Example 3 >>
A battery B3 was produced in the same manner as in Comparative Example 1, except that the same negative electrode as in Example 8 using a carbon material as the negative electrode active material was used.
《比較例4》
負極活物質に炭素材料を用いた実施例8と同じ負極を用いた以外、比較例2と同様の方法により、電池B4を作製した。
<< Comparative Example 4 >>
A battery B4 was produced in the same manner as in Comparative Example 2, except that the same negative electrode as in Example 8 using a carbon material as the negative electrode active material was used.
[評価]
上記で得られた各電池について、以下の評価を行った。
(A)充放電サイクル試験
25℃の環境下において、下記に示す条件で充放電サイクル試験を実施した。
充電条件:電池の閉路電圧が4.2Vに達するまで1Aで充電した後、電流値が0.1Aに減衰するまで4.2Vで充電
放電条件:電池の閉路電圧が2.5Vに達するまで、1Aで放電
そして、充放電サイクルは500サイクルとし、1サイクル目および500サイクル目の放電容量を用いて、下記式より容量維持率を求めた。
容量維持率(%)
=(500サイクル目の放電容量/1サイクル目の放電容量)×100
[Evaluation]
The following evaluation was performed about each battery obtained above.
(A) Charging / discharging cycle test In a 25 degreeC environment, the charging / discharging cycle test was implemented on condition shown below.
Charging condition: After charging at 1 A until the battery closing voltage reaches 4.2 V, charging at 4.2 V until the current value decays to 0.1 A Discharging condition: Until the battery closing voltage reaches 2.5 V Discharge at 1A The charge / discharge cycle was 500 cycles, and the capacity retention rate was calculated from the following formula using the discharge capacities of the first and 500th cycles.
Capacity maintenance rate (%)
= (Discharge capacity at 500th cycle / discharge capacity at the first cycle) × 100
(B)直流内部抵抗の測定
大電流での出力特性を評価するため、以下の測定を実施した。
25℃の環境下において、充電容量が満充電の60%に達するまで、電池を1Aで定電流充電した。SOC60%の電池を用い、表1に示す条件で、0.3〜15Aの範囲内で電流値を変えながら充放電した。
(B) Measurement of DC internal resistance In order to evaluate the output characteristics at a large current, the following measurements were performed.
Under an environment of 25 ° C., the battery was charged with a constant current at 1 A until the charge capacity reached 60% of full charge. Using an SOC 60% battery, charging and discharging were performed under the conditions shown in Table 1 while changing the current value within a range of 0.3 to 15A.
上記のステップ1、3、5、7、および9の放電開始から10秒後の放電電圧をそれぞれ測定し、電流値に対してプロットした。上記の放電電圧のプロットに対して最小二乗法による直線近似を行い、その傾きの値を直流内部抵抗(DCIR;Direct Current Internal Resistance)とした。DCIRの値が小さいほど、出力特性が高く、大電流特性に優れていることを示す。
評価結果を表2に示す。なお、表2中のDCIRは、実施例1のDCIRを100とした指数として表す。
The
The evaluation results are shown in Table 2. In addition, DCIR in Table 2 is expressed as an index with the DCIR of Example 1 as 100.
表2に示されるように、本発明の実施例1〜11の電池A1〜A11は、比較例1〜4の電池B1〜B4と比べて、容量維持率が高く、優れた充放電サイクル特性を示した。また、本発明の実施例1〜11の電池A1〜A11は、比較例1〜4の電池B1〜B4と比べて、DCIRが小さくなり、出力特性が向上した。
これは、実施例1〜11の電池A〜A11では、電極群内での捲回方向における正負極間距離のばらつきが抑制され、充放電反応が均一化したためであると考えられる。
As shown in Table 2, the batteries A1 to A11 of Examples 1 to 11 of the present invention have a higher capacity retention rate and excellent charge / discharge cycle characteristics compared to the batteries B1 to B4 of Comparative Examples 1 to 4. Indicated. In addition, the batteries A1 to A11 of Examples 1 to 11 of the present invention have smaller DCIR and improved output characteristics than the batteries B1 to B4 of Comparative Examples 1 to 4.
This is considered to be because, in the batteries A to A11 of Examples 1 to 11, the variation in the distance between the positive and negative electrodes in the winding direction in the electrode group was suppressed, and the charge / discharge reaction was made uniform.
実施例3の電池A3では、実施例1の電池A1と比べて、DCIRが小さくなった。これは、隔離層の厚みが小さく、正負極間の距離(リチウムイオンの移動距離)が短くなったためであると考えられる。 In the battery A3 of Example 3, the DCIR was smaller than that of the battery A1 of Example 1. This is probably because the thickness of the isolation layer is small and the distance between the positive and negative electrodes (the movement distance of lithium ions) is shortened.
実施例1の電池A1、実施例2の電池A2、実施例4の電池A4、および実施例7の電池A7は、それぞれ実施例8〜11の電池A8〜11と比べて、高い容量維持率が得られた。これは、実施例1、2、4および7では、充放電時の膨張収縮による体積変化の小さいチタン酸リチウムを負極活物質に用いることにより、隔離層にかかる面圧力が低減され、隔離層の圧縮が抑制されたためであると考えられる。 The battery A1 of Example 1, the battery A2 of Example 2, the battery A4 of Example 4, and the battery A7 of Example 7 have higher capacity retention rates than the batteries A8 to 11 of Examples 8 to 11, respectively. Obtained. In Examples 1, 2, 4 and 7, the use of lithium titanate having a small volume change due to expansion and contraction during charge and discharge as the negative electrode active material reduces the surface pressure applied to the isolation layer. This is probably because the compression was suppressed.
本発明の円筒型非水電解質二次電池は、充放電サイクル特性および大電流特性に優れている。本発明の円筒型非水電解質二次電池は、ノートパソコン、携帯電話、デジタルスチルカメラなどの電子機器の駆動源、さらには高出力を要求される電力貯蔵装置や電気自動車の電源として好適に用いられる。 The cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is excellent in charge / discharge cycle characteristics and large current characteristics. The cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is suitably used as a drive source for electronic devices such as notebook computers, mobile phones, and digital still cameras, as well as power storage devices and electric vehicles that require high output. It is done.
1 電池ケース
2 封口板
3 ガスケット
4 電極群
5 正極
5a 正極集電体
5b 正極合剤層
6 負極
6a 負極集電体
6b 負極合剤層
7 隔離層
7a 第1層
7b 第2層
8a 上部絶縁板
8b 下部絶縁板
9 正極リード
10 負極リード
15 正極複合体
41 アプリケータロール
42 ダイノズル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery case 2 Sealing plate 3
Claims (6)
前記隔離層は、セルロースを含む第1層と、セラミックス粒子および樹脂結着剤を含む第2層とからなり、
前記電極群の捲回軸に垂直な面において、前記電極群の捲回軸から最外周までの距離をRとするとき、少なくとも曲率半径が0.7×R以上の領域において、前記第2層の厚み(t2)と前記第1層の厚み(t1)との比:(t2/t1)が、前記電極群の内周側から外周側に向かって大きくなっており、
前記電極群の最内周部の隔離層の厚み(Ti)と、前記電極群の最外周部の隔離層の厚み(To)との比:(Ti/To)が、0.90以上1.10以下であることを特徴とする円筒型非水電解質二次電池。 A cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery comprising a pair of electrodes and an electrode group obtained by winding a laminate composed of a separating layer disposed between the pair of electrodes,
The isolation layer comprises a first layer containing cellulose and a second layer containing ceramic particles and a resin binder,
In the plane perpendicular to the winding axis of the electrode group, when the distance from the winding axis of the electrode group to the outermost periphery is R, at least in the region having a radius of curvature of 0.7 × R or more, the second layer The ratio of the thickness (t 2 ) and the thickness (t 1 ) of the first layer: (t 2 / t 1 ) increases from the inner circumference side to the outer circumference side of the electrode group,
The ratio (T i / T o ) of the thickness (T i ) of the innermost periphery of the electrode group to the thickness (T o ) of the outermost periphery of the electrode group is 0. A cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery characterized by being 90 or more and 1.10 or less.
前記電極群の最外周部における前記第2層の厚み(t2o)と前記第1層の厚み(t1o)との比B:(t2o/t1o)が、0.05以上0.5以下であり、
前記比Aと前記比Bとの比:A/Bが、0以上0.7以下である請求項1または2記載の円筒型非水電解質二次電池。 The ratio A: (t 2i / t 1i ) between the thickness (t 2i ) of the second layer and the thickness (t 1i ) of the first layer in the innermost periphery of the electrode group is 0 or more and 0.25 or less. And
The ratio B of the said second layer thickness (t 2o) and the first layer of the thickness at the outermost portion of the electrode group (t 1o): (t 2o / t 1o) is 0.05 to 0.5 And
The cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the ratio A / B of the ratio A to the ratio B is 0 or more and 0.7 or less.
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