JP2013054950A - 非水電解質電池及び電池パック - Google Patents
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Abstract
【課題】集電体の切れが抑制され、エネルギー密度の向上を図ることが可能な非水電解質電池を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、外装部材1と、外装部材1内に収容され、正極3及び負極4を含む電極群2とを備えた非水電解質電池が提供される。少なくとも正極3または負極4の一方は、第1の電極部と、第2の電極部とを有する。第1の電極部は、第1の金属基板と、第1の金属基板の少なくとも一部に形成された活物質含有部とを含む。第2の電極部は、第2の金属基板と、第2の金属基板の少なくとも一部に形成された活物質含有部とを含む。第1の金属基板は、第2の金属基板よりも引張り強度が大きい。第1の電極部の一部は、第2の電極部の一部よりも電極群のより外側に配置されている。
【選択図】図1
Description
第1の実施形態によれば、外装部材と、外装部材内に収容され、正極及び負極を含む電極群とを備えた非水電解質電池が提供される。電極群は、正極と負極とがその間にセパレータを介在させながら交互に積層された積層型電極群である。第1の電極部及び第2の電極部を有する電極が負極の実施形態である。
負極4は、第1の負極部4Aと、第2の負極部4Bとを有する。
但し、X1は第1の金属基板4cの引張強度(N/mm)で、X2は第2の金属基板4dの引張強度(N/mm)である。
正極3は、正極集電体3aと、正極集電体3aに保持された正極活物質含有部3bとを含む。なお、図1では、正極集電体の両側に正極活物質含有部が形成されているが、これに限定されるものではなく、正極集電体の片側のみに正極活物質含有部が形成されていても良い。
セパレータは、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、もしくはポリフッ化ビニリデン(PVdF)を含む多孔質フィルム、または合成樹脂製不織布を用いることができる。好ましい多孔質フィルムは、ポリエチレンまたはポリプロピレンを含むものである。このような多孔質フィルムは、一定温度において溶融し、電流を遮断することが可能であるために安全性を向上できる。
非水電解質は、例えば電解質を有機溶媒に溶解することにより調製される液状非水電解質、または液状電解質と高分子材料を複合化したゲル状非水電解質を用いることができる。
外装部材には、図1に示すような金属製容器を用いることができる。金属製容器の厚さは1.0mm以下にすることが好ましく、より好ましい範囲は0.5mm以下である。或いは、金属製容器の代りにラミネートフィルム製容器を用いることもできる。ラミネートフィルム製容器の厚さは、0.5mm以下にすることが望ましい。
第2の実施形態によれば、外装部材と、外装部材内に収容され、正極及び負極を含む積層型電極群とを備えた非水電解質電池が提供される。第2の実施形態は、正極及び負極の双方が第1の電極部及び第2の電極部を有すること以外は、第1の実施形態と同様な構成を有する。
同符号を付して説明を省略する。
但し、Y1は第1の金属基板3cの引張強度(N/mm)で、Y2は第2の金属基板3dの引張強度(N/mm)である。
第3の実施形態によれば、外装部材と、外装部材内に収容され、正極及び負極を含む積層型電極群とを備えた非水電解質電池が提供される。第3の実施形態では、第1の電極部及び第2の電極部を有する電極が正極である。
第4の実施形態によれば、外装部材と、外装部材内に収容され、正極及び負極を含む積層型電極群とを備えた非水電解質電池が提供される。第4の実施形態は、負極についても第1の電極部及び第2の電極部を有すること以外は、第3の実施形態と同様な構成を有する。
同符号を付して説明を省略する。
第5の実施形態によれば、外装部材と、外装部材内に収容され、正極及び負極を含む電極群とを備えた非水電解質電池が提供される。電極群は、正極と負極とセパレータとが扁平の渦巻状に捲回されたものである。正極及び負極のうち少なくとも一方は、第1の電極部と、第2の電極部とを有する。
第6の実施形態によれば、外装部材と、外装部材内に収容され、第1〜第5の実施形態の電極群を複数備えた非水電解質電池が提供される。
第7の実施形態に係る電池パックを詳細に説明する。
<正極の作製>
正極活物質として、リチウムニッケル複合酸化物(LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)粉末90質量%を用いた。導電剤として、アセチレンブラック3質量%及びグラファイト3質量%を用いた。結着剤として、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)4質量%を用いた。以上の成分をN−メチルピロリドン(NMP)に加えて混合し、スラリーを調製した。このスラリーを、表1に示す第2の金属基板Xからなる集電体の両面に長辺に平行な一端部を除いて塗布し、乾燥し、プレスすることにより、正極を得た。スラリーが未塗布で集電体が露出している一端部は、正極集電タブとして機能する。
Li吸蔵電位が1.56V(vs. Li/Li+)である、スピネル構造を有するチタン酸リチウム(Li4Ti5O12)粉末を負極活物質として用意した。負極活物質を90質量%、導電剤としてグラファイトを7質量%、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)を3質量%用いた。これらの成分と、N−メチルピロリドン(NMP)とを混合することによりスラリーを調製した。
<正極の作製>
実施例1で説明したのと同様なスラリーを、表1に示す第1の金属基板Xからなる集電体の両面に長辺に平行な一端部を除いて塗布し、乾燥し、プレスすることにより、第1の正極部を得た。スラリーが未塗布で集電体が露出している一端部は、正極集電タブとして機能する。
第2の正極部と第2の負極部とをその間に実施例1と同様なセパレータを介して渦巻状に捲回した。得られた捲回物に、第1の正極部と第2の負極部とをその間にセパレータを介して渦巻状に捲回した。捲回の際、負極が正極よりも先行し、かつ正極集電タブが電極群の捲回軸方向に突出し、かつ負極集電タブがこれと反対方向に突出するよう、正極及び負極の位置をずらした。捲回数は第1の正極部と第2の正極部とを合わせて50回とした。その後、プレス成形することにより図9に示す扁平型電極群を得た。得られた電極群では、最外層にセパレータが位置し、その最外層のセパレータと接するのが第1の正極部であった。正極は、最外周が第1の正極部で、最外周以外が第2の正極部であった。負極には、巻き始め端部から巻き終わり端部まで第2の負極部を用いた。
第2の正極部と第1の負極部とをその間に実施例1と同様なセパレータを介して渦巻状に捲回した。得られた捲回物に、第1の正極部と第2の負極部とをその間にセパレータを介して渦巻状に捲回した。捲回の際、負極が正極よりも先行し、かつ正極集電タブが電極群の捲回軸方向に突出し、かつ負極集電タブがこれと反対方向に突出するよう、正極及び負極の位置をずらした。捲回数は第1の正極部と第2の正極部とを合わせて50回とした。その後、プレス成形することにより図9に示す扁平型電極群を得た。得られた電極群では、最外層にセパレータが位置し、その最外層のセパレータと接するのが第1の正極部であった。正極は、最外周が第1の正極部で、最外周以外が第2の正極部であった。負極には、巻き始め端部から5周目まで第1の負極部を用い、それ以外に第2の負極部を用いた。
第2の正極部と第2の負極部とをその間に実施例1と同様なセパレータを介して渦巻状に捲回した。捲回の際、正極が負極よりも先行し、かつ正極集電タブが電極群の捲回軸方向に突出し、かつ負極集電タブがこれと反対方向に突出するよう、正極及び負極の位置をずらした。その後、プレス成形することにより図9に示す扁平型電極群を得た。得られた電極群では、最外層にセパレータが位置し、その最外層のセパレータと接するのが第2の負極部であった。
第2の正極部と第2の負極部とをその間に実施例1と同様なセパレータを介して渦巻状に捲回した。捲回の際、負極が正極よりも先行し、かつ正極集電タブが電極群の捲回軸方向に突出し、かつ負極集電タブがこれと反対方向に突出するよう、正極及び負極の位置をずらした。その後、プレス成形することにより図9に示す扁平型電極群を得た。得られた電極群では、最外層にセパレータが位置し、その最外層のセパレータと接するのが第2の正極部であった。
<正極の作製>
実施例1で説明したのと同様なスラリーを、表1に示す第1の金属基板Xからなる集電体の両面に一端部を除いて塗布し、乾燥し、プレスし、裁断することにより、図2に示す構造の第1の正極部を得た。
実施例1で説明したのと同様なスラリーを、表1に示す第1の金属基板からなる集電体の両面に一端部を除いて塗布し、乾燥し、プレスし、裁断することにより、第1の負極部を得た。
第2の正極部と第2の負極部とをその間に実施例1と同様なセパレータを介して交互に積層し、最外層が第2の正極部である積層物を得た。得られた積層物に第1の負極部をセパレータを介して積層した後、第1の負極部の上にセパレータを重ね、図1に示す構造の積層型電極群を製造した。積層数は100とした。
第1の正極部の集電体に表1に示す第1の金属基板Yを用い、第2の正極部の集電体に表1に示す第2の金属基板Yを用いること以外は、実施例5と同様にして図1に示す構造の角型非水電解質電池を製造した。
第2の正極部と第2の負極部とをその間に実施例1と同様なセパレータを介して交互に積層し、最外層が第2の負極部である積層物を得た。得られた積層物に第2の正極部をセパレータを介して積層した後、第2の正極部の上にセパレータを重ね、積層型電極群を製造した。
第2の正極部と第2の負極部とをその間に実施例1と同様なセパレータを介して交互に積層し、最外層が第2の正極部である積層物を得た。得られた積層物に第2の負極部をセパレータを介して積層した後、第2の負極部の上にセパレータを重ね、積層型電極群を製造した。
Claims (7)
- 外装部材と、前記外装部材内に収容され、正極及び負極を含む電極群とを備えた非水電解質電池であって、
少なくとも前記正極または前記負極の一方は、第1の金属基板及び前記第1の金属基板の少なくとも一部に形成された活物質含有部を含む第1の電極部と、第2の金属基板及び前記第2の金属基板の少なくとも一部に形成された活物質含有部を含む第2の電極部とを有し、
前記第1の金属基板は、前記第2の金属基板よりも引張り強度が大きく、
前記第1の電極部の一部は、前記第2の電極部の一部よりも前記電極群のより外側に配置されていることを特徴とする非水電解質電池。 - 前記負極が前記第1の電極部及び前記第2の電極部を有し、前記負極の前記第1の電極部及び前記第2の電極部双方の前記活物質含有部は、リチウム吸蔵電位が0.4V以上(vs.Li/Li+)の負極活物質を含むことを特徴とする請求項1に記載の非水電解質電池。
- 前記負極活物質は、リチウムチタン酸化物及びリチウムチタン複合酸化物のうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項2に記載の非水電解質電池。
- 前記負極の前記第1の電極部の前記第1の金属基板は銅またはアルミニウム合金を含み、かつ前記負極の前記第2の電極部の前記第2の金属基板はアルミニウムを含むことを特徴とする請求項2または3のいずれか1項に記載の非水電解質電池。
- 前記第1の電極部の前記一部を構成する前記第1の金属基板は、前記活物質含有部が非形成の箇所に第1の集電タブを有し、
前記第2の電極部の前記一部を構成する前記第2の金属基板は、前記活物質含有部が非形成の箇所に第2の集電タブを有し、
前記第1の集電タブを前記第2の集電タブに接合することにより前記第1の電極部が前記第2の電極部と電気的に接続されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の非水電解質電池。 - 前記電極群が少なくとも一以上前記外装部材内に収納されている請求項1乃至5のいずれか1項に記載の非水電解質電池。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の非水電解質電池を一以上備えることを特徴とする電池パック。
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