JP2013073680A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は非水電解液二次電池に関する。なお、本明細書において「二次電池」とは、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の繰り返し充電可能な蓄電デバイス一般をいう。また、本明細書において「リチウムイオン電池」は、電解質イオンとしてリチウムイオンを利用し、正負極間におけるリチウムイオンに伴う電子の移動により充放電が実現される二次電池をいう。さらに、本明細書において「活物質」は、二次電池において電荷担体となる化学種(例えば、リチウムイオン電池ではリチウムイオン)を可逆的に吸蔵および放出(典型的には挿入および離脱)可能な物質をいう。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery. In the present specification, the “secondary battery” refers to a general power storage device that can be repeatedly charged, such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery. In the present specification, the “lithium ion battery” refers to a secondary battery that uses lithium ions as electrolyte ions and is charged and discharged by the movement of electrons accompanying the lithium ions between the positive and negative electrodes. Further, in this specification, the “active material” can reversibly occlude and release (typically insertion and removal) chemical species (for example, lithium ions in a lithium ion battery) that become charge carriers in a secondary battery. A substance.
リチウムイオン電池に代表される非水電解液二次電池は、車両搭載用電源あるいはパソコンや携帯端末等の電源として重要性が高まっている。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン電池は、車両搭載用高出力電源として好ましく用いられるものとして期待されている。
この非水電解液二次電池において、正極と負極との間に介在されるセパレータは、電池およびこの電池が搭載された機器の安全性を確保する目的から、正極および負極の接触による短絡を防止する役割(短絡防止機能)を備えている。また、この短絡防止機能に加えて、電池内が一定の温度域(典型的には該セパレータの融点または軟化点)に達した際に、イオン伝導パスを遮断することで抵抗を増大させる。そしてこの抵抗増大により充放電を停止し、電池の熱暴走を防ぐ機能(シャットダウン機能)も備えている。一般的なセパレータは、構成材料であるポリオレフィン等の樹脂の融点がシャットダウン温度となっており、この温度に到達すると、セパレータの微細な空孔が溶融または軟化によって閉塞し、抵抗が増大されるものである。
Non-aqueous electrolyte secondary batteries represented by lithium ion batteries are becoming increasingly important as power sources for vehicles or as power sources for personal computers and portable terminals. In particular, a lithium ion battery that is lightweight and obtains a high energy density is expected to be preferably used as a high-output power source mounted on a vehicle.
In this non-aqueous electrolyte secondary battery, the separator interposed between the positive electrode and the negative electrode prevents short circuit due to contact between the positive electrode and the negative electrode for the purpose of ensuring the safety of the battery and the device in which the battery is mounted. Has a role to prevent (short-circuit prevention function). In addition to this short-circuit prevention function, when the inside of the battery reaches a certain temperature range (typically, the melting point or softening point of the separator), the resistance is increased by blocking the ion conduction path. And it has the function (shutdown function) which stops charging / discharging by this resistance increase, and prevents the thermal runaway of a battery. In general separators, the melting point of a resin such as polyolefin, which is a constituent material, is a shutdown temperature, and when this temperature is reached, the fine pores of the separator are blocked by melting or softening, and the resistance is increased. It is.
このような非水電解液二次電池について、例えば、特許文献1には、負極中に熱吸収材として融点が90〜130℃で、融解熱が30J/g以上の高分子化合物を含むようにした構成が提案されている。かかる構成により、たとえ電池が短絡してジュール熱が発生しても、熱吸収材の融解熱として吸熱され、電池温度が上昇するのを抑制できることが開示されている。
また、特許文献2には、正極と、負極と、セパレータのいずれかに融点が65℃以上100℃未満、および融解熱が吸熱である吸熱剤を添加した構成のリチウムイオン電池が提案されている。かかる構成によると、電池内の異常発熱が大きい場合にも、セパレータ全体でシャットダウンが確実に実行されることが開示されている。
Regarding such a non-aqueous electrolyte secondary battery, for example, Patent Document 1 discloses that a negative electrode contains a polymer compound having a melting point of 90 to 130 ° C. and a heat of fusion of 30 J / g or more as a heat absorbing material. A proposed configuration has been proposed. It has been disclosed that, by such a configuration, even if the battery is short-circuited and Joule heat is generated, it is possible to suppress the heat absorption material from absorbing heat as the heat of melting of the heat absorbing material and increasing the battery temperature.
Further, Patent Document 2 proposes a lithium ion battery having a configuration in which a heat absorbing agent having a melting point of 65 ° C. or higher and lower than 100 ° C. and an endothermic heat absorption is added to any of a positive electrode, a negative electrode, and a separator. . According to such a configuration, it is disclosed that even when abnormal heat generation in the battery is large, the entire separator is shut down reliably.
ところで、リチウムイオン電池は、高出入力密度、高エネルギー密度の実現が可能であることから、とりわけEV用、PHEV用の車載用電源等としての大型電池の充実が強く望まれている。しかしながら、このような大型電池は、その高エネルギー密度構造が故に電池の放熱性が他に比べて劣ってしまう。そのため、過充電等によって電池内部の温度が急激に上昇した場合でも、熱暴走に至ることなく、確実に安全性を確保することが求められている。 By the way, since the lithium ion battery can realize a high input / output density and a high energy density, enhancement of a large-sized battery as an in-vehicle power source for EV and PHEV in particular is strongly desired. However, such a large battery is inferior in heat dissipation of the battery because of its high energy density structure. Therefore, even when the temperature inside the battery suddenly increases due to overcharge or the like, it is required to ensure safety without causing thermal runaway.
ここに開示される非水電解液二次電池は、正極活物質を含む正極活物質層を備える正極と、負極活物質を含む負極活物質層を備える負極と、上記正極と上記負極との間に介在するセパレータと、非水電解液とを備えている。
ここで、負極活物質層は、105℃〜135℃の温度範囲に融点を有する樹脂Aを0.15質量%〜2.0質量%の割合で含んでいる。セパレータは105℃〜135℃の範囲に融点を有する樹脂Bを含んでいる。
かかる構成によれば、非水電解液二次電池の反応抵抗を低く抑えつつ、何らかの異常によって非水電解液二次電池が異常に発熱した場合に、電池の熱暴走を防ぐ効果(シャットダウン効果)を得ることができる。
The non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed herein includes a positive electrode including a positive electrode active material layer including a positive electrode active material, a negative electrode including a negative electrode active material layer including a negative electrode active material, and the positive electrode and the negative electrode. And a non-aqueous electrolyte.
Here, the negative electrode active material layer contains the resin A having a melting point in the temperature range of 105 ° C. to 135 ° C. in a proportion of 0.15% by mass to 2.0% by mass. The separator contains a resin B having a melting point in the range of 105 ° C to 135 ° C.
According to such configuration, the reaction resistance of the non-aqueous electrolyte secondary battery is kept low, and the effect of preventing battery thermal runaway (shutdown effect) when the non-aqueous electrolyte secondary battery abnormally generates heat due to some abnormality Can be obtained.
ここに開示される非水電解液二次電池の好ましい一態様では、上記樹脂A,Bはポリエチレンであり得る。ポリエチレンは、分子量や分子構造、密度などを調整することにより、融点を例えば105℃〜135℃の温度範囲内で所望の値に容易に調整することができ、また、入手や加工も容易である。そしてコストも比較的安い。したがって、ここに開示される樹脂A,Bとして望ましい材料であるといえる。 In a preferred embodiment of the non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, the resins A and B can be polyethylene. Polyethylene can easily adjust the melting point to a desired value within a temperature range of, for example, 105 ° C. to 135 ° C. by adjusting the molecular weight, molecular structure, density, etc., and is easily available and processed. . And the cost is relatively low. Therefore, it can be said that this is a desirable material for the resins A and B disclosed herein.
また、セパレータは多層構造である場合には、樹脂Bは、多層構造における内部層を形成していてもよい。この場合、セパレータは、シャットダウンにより上記樹脂Bからなる内部層が溶融しても、外部層は融けずにセパレータの形態を保ち得る。このため、シャットダウン時においても、正極と負極との間で短絡が生じることが回避される。 When the separator has a multilayer structure, the resin B may form an inner layer in the multilayer structure. In this case, the separator can maintain the form of the separator without melting the outer layer even if the inner layer made of the resin B is melted by the shutdown. For this reason, it is avoided that a short circuit arises between a positive electrode and a negative electrode also at the time of shutdown.
ここに開示される非水電解液二次電池の好ましい一態様では、上記正極活物質は、リチウム遷移金属酸化物を主成分として含んでいるとよい。ここに開示される非水電解液二次電池は、正極活物質としてこのようなリチウム遷移金属酸化物を主成分として含むことで、高エネルギー密度等の特性を備えつつ、上記のとおりの良好なシャットダウン特性をも兼ね備える。したがって、安全性の高い大型二次電池が実現されることになる。 In a preferred embodiment of the non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, the positive electrode active material may contain a lithium transition metal oxide as a main component. The non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed herein includes such a lithium transition metal oxide as a main component as a positive electrode active material, and thus has good characteristics as described above while having characteristics such as high energy density. It also has a shutdown characteristic. Therefore, a large-sized secondary battery with high safety is realized.
また、ここで開示される非水電解液二次電池は、上記のとおり、本来の電池性能を大きく損ねることなく優れたシャットダウン特性を有し、安全性能および信頼性が高められている。そのため、特に、ハイレートでの入出力特性が求められる動力源(典型的には、ハイブリッド車両または電気車両の動力源)として好適であり、この非水電解液二次電池を備える車両(例えば自動車)の提供が可能とされる。 Further, as described above, the non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed herein has excellent shutdown characteristics without greatly impairing the original battery performance, and has improved safety performance and reliability. Therefore, it is particularly suitable as a power source (typically, a power source of a hybrid vehicle or an electric vehicle) that requires input / output characteristics at a high rate, and a vehicle (for example, an automobile) equipped with this non-aqueous electrolyte secondary battery. Can be provided.
まず、ここで開示される非水電解液二次電池の典型的な一実施形態として、リチウムイオン電池の一構造を例に本発明を説明する。その後、かかる構造例を適宜参照しつつ、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン電池を説明する。なお、同じ作用を奏する部材、部位には適宜に同じ符号を付している。また、各図面は模式的に描かれたものであり、必ずしも実物を反映するものではない。各図面は、一例を示すのみであり、特に言及しない限り本発明を限定するものではない。 First, as a typical embodiment of the non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, the present invention will be described by taking a structure of a lithium ion battery as an example. Thereafter, a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to such structural examples as appropriate. In addition, the same code | symbol is attached | subjected suitably to the member and site | part which show the same effect | action. Moreover, each drawing is drawn typically and does not necessarily reflect the real thing. Each drawing shows only an example and does not limit the present invention unless otherwise specified.
≪リチウムイオン電池の構造≫
図1は、リチウムイオン電池100の外観を示す斜視図である。図2は、図1におけるリチウムイオン電池100のII−II断面図である。このリチウムイオン電池100は、図2に示すように、捲回電極体200と電池ケース300とを備えている。図3は、捲回電極体200の構成を説明するための模式図である。
捲回電極体200は、図3に示すように、正極シート220、負極シート240および2枚のセパレータ262、264を有している。正極シート220、負極シート240およびセパレータ262、264は、それぞれ帯状のシート材である。
≪Lithium-ion battery structure≫
FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of the
As shown in FIG. 3, the
ここに開示されるリチウムイオン電池100において、正極(正極シート220)は、帯状の正極集電体221の表面に図示しない正極活物質を含む正極活物質層223を備えている。また、負極(負極シート240)は、帯状の負極集電体241の表面に図示しない負極活物質を含む負極活物質層243を備えている。そして上記正極と上記負極との間には、セパレータ262、264が介在する。ここで、上記負極活物質層243は、105℃〜135℃の温度範囲に融点を有する樹脂Aを0.15質量%〜2.0質量%含んでいる。また、セパレータ262、264は105℃〜135℃の範囲に融点を有する樹脂Bを有している。以下、かかるリチウムイオン電池100をより詳しく説明する。
In the
≪正極(正極シート)≫
正極シート220の正極集電体221としては、正極に適する金属箔が好適に使用され得る。例えば、アルミニウム、ニッケル、チタン、ステンレス鋼等を主体とする棒状体、板状体、箔状体、網状体等を用いることができる。この例において、具体的には、正極集電体221には、厚さが凡そ15μmの帯状のアルミニウム箔が用いられている。この正極集電体221には、幅方向の片側縁端部に沿って未塗工部222が設定されている。図示した例では、正極活物質層223は、図3に示すように、正極集電体221に設定された未塗工部222を除いて、正極集電体221の両面に保持されている。
≪Positive electrode (positive electrode sheet) ≫
As the positive electrode
≪正極活物質層≫
正極活物質層223は、正極活物質を含む正極活物質層形成用ペーストを正極集電体221に塗工することによって形成することができる。即ち、例えば正極活物質と導電材とバインダとを適切な溶媒に分散させてなる正極活物質層形成用ペーストを調製する。調製した該ペーストを正極集電体221に塗布し、乾燥させた後、圧縮(プレス)することによって正極活物質層223を形成し得る。特に限定するものではないが、正極活物質100質量部に対する導電材の使用量は、例えば1〜20質量部(好ましくは5〜15質量部)とすることができる。また、正極活物質100質量部に対するバインダの使用量は、例えば0.5〜10質量部とすることができる。なお、正極活物質層223の形成方法は、公知の方法を適用でき、ここでは、本発明を特徴付けるものではないため、より詳細な説明は省略する。
≪Positive electrode active material layer≫
The positive electrode
≪正極活物質≫
正極活物質としては、非水電解液二次電池(代表的には、リチウムイオン電池)の正極活物質として使用可能な各種の物質を特に限定なく用いることができる。正極活物質の例を挙げると、例えば、LiNiCoMnO2(リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物;いわゆる三元系)、LiNiO2(ニッケル酸リチウム)、LiCoO2(コバルト酸リチウム)、LiMn2O4(マンガン酸リチウム)、LiFePO4(リン酸鉄リチウム)、LiMnO3及びその固溶体等の各種のリチウム遷移金属酸化物を主成分とするものが挙げられる。ここで、LiMn2O4は、例えば、スピネル構造を有している。また、LiNiO2或いはLiCoO2は層状の岩塩構造を有している。また、例えば、LiFePO4はオリビン構造を有している。これらの材料の粒径や、カーボン膜で被覆する等といった付加的な態様は、所望の特性に応じて適宜に選択することができる。
≪Positive electrode active material≫
As the positive electrode active material, various materials that can be used as the positive electrode active material of a non-aqueous electrolyte secondary battery (typically, a lithium ion battery) can be used without any particular limitation. Examples of the positive electrode active material include LiNiCoMnO 2 (lithium nickel cobalt manganese composite oxide; so-called ternary system), LiNiO 2 (lithium nickelate), LiCoO 2 (lithium cobaltate), LiMn 2 O 4 (manganese) Acid lithium), LiFePO 4 (lithium iron phosphate), LiMnO 3 and their solid solutions, and so on. Here, LiMn 2 O 4 has, for example, a spinel structure. LiNiO 2 or LiCoO 2 has a layered rock salt structure. For example, LiFePO 4 has an olivine structure. Additional modes such as the particle size of these materials and coating with a carbon film can be appropriately selected according to desired characteristics.
そして、ここに開示された発明は、とりわけ大容量のリチウムイオン電池として実現されることでその効果がいかんなく発揮されることから、正極活物質としては、例えば、大容量のリチウムイオン電池の正極活物質として利用が検討されている、一般式:LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2で表されるリチウム遷移金属酸化物を主成分として含むことができる。なお、ここに開示される発明において、「主成分として含む」とは、50質量%以上で含まれることを意味し、典型的には70質量%以上、より好ましくは90質量%以上であり得る。 The invention disclosed herein is particularly effective when realized as a large capacity lithium ion battery. As the positive electrode active material, for example, the positive electrode of a large capacity lithium ion battery is used. A lithium transition metal oxide represented by the general formula: LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , which has been studied for use as an active material, can be contained as a main component. In the invention disclosed herein, “containing as a main component” means containing 50% by mass or more, and typically 70% by mass or more, more preferably 90% by mass or more. .
≪導電材≫
導電材としては、例えば、種々のカーボンブラック(例えば、アセチレンブラック、オイルファーネスブラック、黒鉛化カーボンブラック、カーボンブラック、黒鉛、ケッチェンブラック)、グラファイト粉末などのカーボン粉末を用いることができる。これらは、一種を単独で用いてもよく二種以上を併用してもよい。
≪Conductive material≫
As the conductive material, for example, various carbon blacks (for example, acetylene black, oil furnace black, graphitized carbon black, carbon black, graphite, ketjen black), and carbon powder such as graphite powder can be used. These may be used alone or in combination of two or more.
≪バインダ≫
また、バインダは、正極活物質層223に含まれる正極活物質と導電材の各粒子を結着させたり、これらの粒子と正極集電体221とを結着させたりする働きを有する。かかるバインダとしては、使用する溶媒に溶解または分散可能なポリマーを用いることができる。例えば、水性溶媒を用いた正極活物質層形成用ペーストにおいては、セルロース系ポリマー(カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)など)、フッ素系樹脂(例えば、ポリビニルアルコール(PVA)、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)など)、ゴム類(酢酸ビニル共重合体、スチレンブタジエン共重合体(SBR)、アクリル酸変性SBR樹脂(SBR系ラテックス)など)などの水溶性または水分散性ポリマーを好ましく採用することができる。また、非水溶媒を用いた正極活物質層形成用ペーストにおいては、ポリマー(ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリアクリルニトリル(PAN)など)を好ましく採用することができる。
≪Binder≫
In addition, the binder has a function of binding each particle of the positive electrode active material and the conductive material included in the positive electrode
≪溶媒、増粘剤≫
溶媒としては、水性溶媒および非水溶媒のいずれも使用可能である。非水溶媒の好適な例としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)が挙げられる。上記バインダとして例示したポリマー材料は、バインダとしての機能の他に、正極活物質層形成用ペーストの増粘剤その他の添加剤としての機能を発揮する目的で使用されることもあり得る。
≪Solvent, thickener≫
As the solvent, any of an aqueous solvent and a non-aqueous solvent can be used. A suitable example of the non-aqueous solvent is N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). The polymer material exemplified as the binder may be used for the purpose of exhibiting functions as a thickener and other additives of the positive electrode active material layer forming paste in addition to the function as a binder.
正極活物質層全体に占める正極活物質の質量割合は、凡そ50質量%以上(典型的には50〜95質量%)であることが好ましく、通常は凡そ70〜95質量%(例えば75〜90質量%)であることがより好ましい。また、正極活物質層全体に占める導電材の割合は、例えば凡そ2〜20質量%とすることができ、通常は凡そ2〜15質量%とすることが好ましい。バインダを使用する組成では、正極活物質層形成用ペースト全体に占めるバインダの割合を例えば凡そ1〜10質量%とすることができ、通常は凡そ2〜5質量%とすることが好ましい。 The mass ratio of the positive electrode active material to the entire positive electrode active material layer is preferably about 50% by mass or more (typically 50 to 95% by mass), and usually about 70 to 95% by mass (for example, 75 to 90%). (Mass%) is more preferable. The proportion of the conductive material in the entire positive electrode active material layer can be, for example, about 2 to 20% by mass, and is usually preferably about 2 to 15% by mass. In the composition using a binder, the ratio of the binder to the whole positive electrode active material layer forming paste can be, for example, about 1 to 10% by mass, and usually about 2 to 5% by mass is preferable.
≪負極≫
負極シート240は、図3に示すように、帯状の負極集電体241の表面に負極活物質(図示せず)を含む負極活物質層243を備えている。負極集電体241には、負極に適する金属箔が好適に使用され得る。例えば、銅、ニッケル、チタン、ステンレス鋼等を主体とする棒状体、板状体、箔状体、網状体等を用いることができる。この例において、具体的には、負極集電体241には、所定の幅を有し、厚さが凡そ10μmの帯状の銅箔を用いている。このような負極集電体241には、幅方向の片側縁端部に沿って未塗工部242が設定されている。負極活物質層243は、負極集電体241に設定された未塗工部242を除いて、負極集電体241の両面に形成されている。
≪Negative electrode≫
As shown in FIG. 3, the
≪負極活物質層243≫
ここに開示される負極活物質層243は、負極活物質を含むとともに、105℃〜135℃の温度範囲に融点を有する樹脂Aを含んでいる。この実施形態では、負極活物質層243には、負極活物質としての負極活物質粒子、上記樹脂A、増粘剤、バインダなどが含まれている。
<< Negative Electrode
The negative electrode
≪負極活物質≫
負極活物質としては、従来からリチウムイオン電池に用いられる材料の一種または二種以上を特に限定なく使用することができる。例えば、少なくとも一部にグラファイト構造(層状構造)を含む粒子状の炭素材料(カーボン粒子)が挙げられる。より具体的には、負極活物質は、例えば、天然黒鉛、非晶質の炭素材料でコートした天然黒鉛、黒鉛質(グラファイト)、難黒鉛化炭素質(ハードカーボン)、易黒鉛化炭素質(ソフトカーボン)、または、これらを組み合わせた炭素材料でもよい。また、例えば、Si、Ge、Sn、Pb、Al、Ga、In、As、Sb、Bi等を構成金属元素とする金属化合物(好ましくは金属酸化物)などとしても良い。また、負極活物質粒子として、LTO(チタン酸リチウム)を用いることも提案されている。また、金属化合物からなる負極活物質については、例えば、炭素被膜によって、金属化合物の表面を充分に被覆し、導電性に優れた粒状体として用いてもよい。この場合、負極活物質層に導電材を含有させなくてもよいし、従来よりも導電材の含有率を低減させてもよい。これらの負極活物質の付加的な態様や、粒径等の形態は、所望の特性に応じて適宜に選択することができる。
≪Negative electrode active material≫
As the negative electrode active material, one type or two or more types of materials conventionally used in lithium ion batteries can be used without any particular limitation. For example, a particulate carbon material (carbon particles) including a graphite structure (layered structure) at least in part. More specifically, the negative electrode active material is, for example, natural graphite, natural graphite coated with an amorphous carbon material, graphite (graphite), non-graphitizable carbon (hard carbon), graphitizable carbon ( Soft carbon) or a carbon material combining these may be used. Further, for example, a metal compound (preferably a metal oxide) containing Si, Ge, Sn, Pb, Al, Ga, In, As, Sb, Bi, or the like as a constituent metal element may be used. It has also been proposed to use LTO (lithium titanate) as the negative electrode active material particles. Moreover, about the negative electrode active material which consists of metal compounds, the surface of a metal compound may fully be coat | covered with a carbon film, for example, and you may use as a granular material excellent in electroconductivity. In this case, the negative electrode active material layer may not contain a conductive material, or the content of the conductive material may be reduced as compared with the conventional case. The additional aspect of these negative electrode active materials and forms, such as a particle size, can be suitably selected according to a desired characteristic.
≪バインダ≫
負極活物質層243のバインダには、上記正極活物質層223のバインダとして例示したポリマー材料等を用いることができる。負極活物質層243は、例えば、上述した負極活物質粒子とバインダを溶媒にペースト状(スラリ状)に混ぜ合わせた負極活物質層形成用ペーストを作製し、負極集電体241に塗布し、乾燥させ、圧延することによって形成されている。かかる負極活物質層243は、負極活物質粒子同士および負極活物質粒子と負極集電体とが、バインダによって結合している。そして、このように形成された負極活物質層243には、負極活物質粒子の間に電解液が染み込み得る空隙が形成されている。
≪Binder≫
For the binder of the negative electrode
≪溶媒、増粘剤、導電材≫
溶媒としては、上記正極活物質層223で用いる水性溶媒および非水溶媒のいずれも使用可能である。非水溶媒の好適な例としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)が挙げられる。また、上記正極活物質層223のバインダとして例示したポリマー材料は、バインダとしての機能の他に、負極活物質層形成用ペーストの増粘剤その他の添加剤としての機能を発揮する目的で使用されることもあり得る。
また、特に限定するものではないが、負極活物質層243には、導電材が含まれていてもよい。この場合、使用する負極活物質100質量部に対する導電材の使用量は、例えば、およそ1〜30質量部(好ましくは、およそ2〜20質量部、例えば5〜10質量部程度)とすることができる。また、負極活物質100質量部に対するバインダの使用量は、例えば0.5〜10質量部とすることができる。
≪Solvent, thickener, conductive material≫
As the solvent, any of an aqueous solvent and a non-aqueous solvent used in the positive electrode
Although not particularly limited, the negative electrode
<負極活物質層に含まれる樹脂A>
上述したように負極活物質層243には、融点が105℃〜135℃の樹脂Aが含まれている。樹脂Aとしては、その融点が105℃〜135℃のものであればその組成等は特に制限されることなく用いることができる。当該樹脂Aは、負極活物質層243の温度が高くなった場合に、溶融し、負極活物質層243の空隙を塞ぐ。これにより、負極活物質層243中で、リチウムイオンの移動を制限し、電池の反応を制限する(負極活物質層243におけるシャットダウン)。
なお、当該樹脂Aの融点が105℃よりも低いと、負極活物質層243を形成する際の乾燥工程において、樹脂Aが溶融するなどして、リチウムイオン電池の直流抵抗(IV抵抗)が高くなる場合がある。また、樹脂Aの融点が135℃よりも高いと、負極活物質層243の温度が異常に高くなった際に溶融が遅れるので、負極活物質層243におけるシャットダウンの機能が低下する。
<Resin A contained in negative electrode active material layer>
As described above, the negative electrode
Note that if the melting point of the resin A is lower than 105 ° C., the DC resistance (IV resistance) of the lithium ion battery is high because the resin A melts in the drying step when forming the negative electrode
かかる樹脂Aとしては、例えば、ポリオレフィン系樹脂のなかから所望の融点および諸特性を有する樹脂を適宜選択して用いることができる。このような樹脂Aとしては、融点の調整が比較的容易で入手しやすいポリエチレン(PE)を用いることが好ましい。例えば、ポリエチレンは、分子量や分子構造により密度が変化し、この密度を調整することによって、融点を所望の温度に制御することができる。また、このような樹脂は、負極活物質層243中に凡そ0.15質量%〜2.0質量%となるよう配合するとよい。
As the resin A, for example, a resin having a desired melting point and various characteristics can be appropriately selected from polyolefin resins. As such a resin A, it is preferable to use polyethylene (PE) which is comparatively easy to adjust the melting point and easily available. For example, the density of polyethylene varies depending on the molecular weight and molecular structure, and the melting point can be controlled to a desired temperature by adjusting the density. Further, such a resin is preferably blended in the negative electrode
負極活物質層243中の該樹脂Aの含有量は、0.15質量%未満であっても高温加熱時の抵抗を高める効果が得られるものの、凡そ0.15質量%以上とすることでその効果は飛躍的に向上する。また、負極活物質層243において樹脂Aの含有量が多すぎると、リチウムイオン電池100の反応抵抗が高くなる。例えば、負極活物質層243中の樹脂Aの含有量が3.0質量%よりも多いと、−30℃程度の低温環境において、リチウムイオン電池100の反応抵抗が顕著に悪くなる。自動車の車載用のリチウムイオン電池100では、このような低温環境での反応抵抗を低く抑えることが望ましい。このため、負極活物質層243中の樹脂Aの含有量は、凡そ2.0質量%以下にするとよい。これにより、リチウムイオン電池100の反応抵抗を低く維持することができる。
Even if the content of the resin A in the negative electrode
≪セパレータ262、264≫
セパレータ262、264は、図2または図3に示すように、正極シート220と負極シート240とを絶縁するとともに、電解質の移動を許容する部材である。したがって、代表的には、セパレータは、リチウムイオンが移動できる程度の微細な細孔を有する多孔質体、不織布状体、布状体等とすることができる。また、この要件を満たすものであれば、本質的にはセパレータを構成する材料は特に限定されない。このような材料としては、例えば、ポリオレフィンから所望の特性を有するものを選択して用いることができる。具体的には、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエステル、セルロース、ポリアミド等の樹脂を例示することができる。
<<
As shown in FIG. 2 or 3, the
図2に示す例では、セパレータ262、264は、帯状(シート状)の部材であり、負極活物質層243の幅b1は、正極活物質層223の幅a1よりも少し広い。さらにセパレータ262、264の幅c1、c2は、負極活物質層243の幅b1よりも少し広い(c1、c2>b1>a1)。そして、負極活物質層243が正極活物質層223を覆うように対向しており、セパレータ262、264は、負極活物質層243と正極活物質層223との間に介在しており、負極活物質層243を覆うように重ねられている。
In the example illustrated in FIG. 2, the
セパレータ262、264は、105℃〜135℃の範囲に融点を有する樹脂Bを含んでいる。樹脂Bを除くセパレータを構成する材料の融点は、樹脂Bと比較して高く設定されている。したがって、リチウムイオン電池100は、何らかの要因によって発熱し、セパレータ262、264の温度が樹脂Bの融点に達すると、セパレータ262、264に含まれた樹脂Bが溶融する。溶融した樹脂Bは、セパレータ262、264の微細な細孔を塞ぎ、電荷担体であるリチウムイオンのイオン伝導パスを遮断(シャットダウン)する。したがって、例えば電池の異常加熱を防ぐことができる。
The
なお、セパレータ262、264に含まれる樹脂Bの融点と、上記の負極活物質層243に含まれる樹脂Aの融点とは、概ね同じ温度範囲に設定されている。かかる樹脂Aと樹脂Bの融点は、それぞれ独立して決定することができる。例えば、負極活物質層243に含まれる樹脂Aの融点とセパレータ262、264に含まれる樹脂Bの融点とは同じでも良い。また、負極活物質層243に含まれる樹脂Aの融点を、セパレータ262、264に含まれる樹脂Bの融点よりも高くしてもよい。また、その逆に、負極活物質層243に含まれる樹脂Aの融点を、セパレータ262、264に含まれる樹脂Bの融点よりも低くしてもよい。
Note that the melting point of the resin B contained in the
セパレータ262、264に含まれる樹脂Bには、負極活物質層243に含まれる樹脂Aと同じ樹脂を用いることができる。また、負極活物質層243に含まれる当該樹脂Aと、セパレータ262、264に含まれる樹脂Bは、異なる樹脂を用いても良い。例えば、樹脂A、Bは、融点の調整や、入手および取り扱いが容易な点などから、いずれもポリエチレンであることが好ましい。
As the resin B included in the
また、この実施形態では、図示は省略するが、セパレータ262、264は多層構造であり、樹脂Bは、多層構造における内部層を形成している。なお、ここで多層構造とは、2層以上の積層構造を意味し、代表的には3層以上とすることができる。例えば、セパレータ262、264は、3層構造である場合、微小な孔を多数有する多孔質ポリオレフィン系樹脂(例えば、ポリプロピレン(PP))からなるシート材を外部層とし、融点が105℃〜135℃の樹脂B(例えば、ポリエチレン(PE))からなる層を内部層としているとよい(PP/PE/PP)。また、セパレータ262、264は、2層構造としてもよく、例えば、ポリプロピレンの多孔質のシートを基材とし、ポリエチレンの多孔質のシートを重ねてもよい。
In this embodiment, although not shown, the
この場合、リチウムイオン電池100が発熱した場合には、セパレータ262、264は、低融点樹脂からなる内部層(例えば、ポリエチレン(PE))が溶融する。かかる内部層が溶融しても、外部層(例えば、ポリプロピレン(PP))は溶融せずに残るので、セパレータ262、264は形状を維持し得る。そして、内部層が溶融することによって、セパレータ262、264によるシャットダウンが進行するので、電池反応に伴うリチウムイオン電池100の発熱が抑えられ、更なる温度上昇の危険性を低減できる。
In this case, when the
一方で、セパレータ262、264は、シート状の部材に代えて、例えば、正極活物質層223または負極活物質層243の表面に形成された絶縁性を有する粒子の層を外部層と、上記低融点樹脂からなる粒子の層(もしくはシート)を内部層とするなどして構成してもよい。ここで、絶縁性を有する粒子としては、絶縁性を有する無機フィラー(例えば、金属酸化物、金属水酸化物などのフィラー)、あるいは、絶縁性を有する樹脂粒子(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの粒子)で構成してもよい。この場合、かかる絶縁性を有する粒子の層(セパレータ)に、融点が105℃〜135℃の樹脂Bを含ませてもよい。また、例えば、かかる絶縁性を有する粒子の層(セパレータ)に、融点が105℃〜135℃の樹脂Bの層を重ねてもよい。
On the other hand, the
≪電池ケース300≫
図1に示した例では、電池ケース300は、いわゆる角型の電池ケースであり、容器本体320と、蓋体340とを備えている。容器本体320は、有底四角筒状を呈しており、一側面(上面)が開口した扁平な箱型の容器である。蓋体340は、この容器本体320の開口(上面の開口)に取り付けられて当該開口を塞ぐ部材である。
In the example shown in FIG. 1, the
車載用の二次電池では、車両の燃費を向上させるため、重量エネルギー効率(単位重量当りの電池の容量)を向上させることが望まれる。このため、この実施形態では、電池ケース300を構成する容器本体320と蓋体340は、アルミニウム、アルミニウム合金などの軽量金属が採用されている。これにより重量エネルギー効率を向上させることができる。
In an in-vehicle secondary battery, it is desired to improve the weight energy efficiency (battery capacity per unit weight) in order to improve the fuel efficiency of the vehicle. For this reason, in this embodiment, lightweight metals, such as aluminum and an aluminum alloy, are employ | adopted for the container
電池ケース300は、捲回電極体200を収容する空間として、扁平な矩形の内部空間を有している。また、図2に示すように、電池ケース300の扁平な内部空間は、捲回電極体200よりも横幅が少し広い。この実施形態では、電池ケース300は、有底四角筒状の容器本体320と、容器本体320の開口を塞ぐ蓋体340とを備えている。また、電池ケース300の蓋体340には、正極端子420および負極端子440が取り付けられている。正極端子420および負極端子440は、電池ケース300(蓋体340)を貫通して電池ケース300の外部に出ている。また、蓋体340には図示しない注液孔と安全弁とが設けられている。
The
捲回電極体200は、図3に示すように、正極活物質層223が形成された正極シート220と、負極活物質層243が形成された負極シート240とを2枚の長尺状のセパレータ262、264と共に重ね合わせて捲回軸WLを中心にして捲回し、得られた電極体200を軸に直交する一の方向に扁平に押し曲げられている。図3に示す例では、正極集電体221の未塗工部222と負極集電体241の未塗工部242は、それぞれセパレータ262、264の両側において、断面略楕円渦巻き状に露出している。この実施形態では、略楕円の短軸方向にある未塗工部222、242を略楕円中心付近に寄せ、それぞれ正極端子420および負極端子440の先端部に溶接して電気的に接合させている。この際、それぞれの材質の違いから、正極端子420と正極集電体221の溶接には、例えば、超音波溶接が用いられる。また、負極端子440と負極集電体241の溶接には、例えば、抵抗溶接が用いられる。
As shown in FIG. 3, the
捲回電極体200は、扁平に押し曲げられた状態で、蓋体340に固定された電極端子420、440に取り付けられる。かかる捲回電極体200は、図2に示すように、捲回軸WLが横倒しとなる姿勢で容器本体320の扁平な内部空間に収容される。容器本体320は、捲回電極体200が収容された後、蓋体340によって塞がれる。蓋体340と容器本体320の合わせ目は、例えば、レーザ溶接によって溶接されて封止されている。このように、この例では、捲回電極体200は、蓋体340(電池ケース300)に固定された電極端子420、440によって、電池ケース300内に位置決めされている。
The
≪電解液≫
その後、蓋体340に設けられた注液孔(図示せず)から電池ケース300内に電解液が注入される。電解液は、水を溶媒とせず、非水溶媒とこの溶媒に可溶のリチウム塩とを含む、いわゆる非水電解液が好ましく用いられる。かかる非水電解液としては、ポリマーが添加された固体状(ゲル状)のものであってもよい。
非水溶媒としては、カーボネート類、エステル類、エーテル類、ニトリル類、スルホン類、ラクトン類等の非プロトン性溶媒を用いることができる。例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、1,3−ジオキソラン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、アセトニトリル、プロピオニトリル、ニトロメタン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、γ−ブチロラクトン等の、一般にリチウムイオン電池の電解質に使用し得るものとして知られている非水溶媒から選択される一種または二種以上を用いることができる。
≪Electrolytic solution≫
Thereafter, an electrolytic solution is injected into the
As the non-aqueous solvent, aprotic solvents such as carbonates, esters, ethers, nitriles, sulfones and lactones can be used. For example, ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydrofuran, Generally lithium ion batteries such as 2-methyltetrahydrofuran, dioxane, 1,3-dioxolane, diethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, acetonitrile, propionitrile, nitromethane, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, sulfolane, γ-butyrolactone, etc. One kind or two or more kinds selected from non-aqueous solvents known as those that can be used in the electrolyte can be used.
リチウム塩としては、LiPF6,LiBF4,LiN(SO2CF3)2,LiN(SO2C2F5)2,LiCF3SO3,LiC4F9SO3,LiC(SO2CF3)3,LiClO4等の、リチウムイオン電池の電解液において支持電解質として機能し得ることが知られている各種のリチウム塩から選択される一種または二種以上を用いることができる。リチウム塩の濃度は特に制限されず、例えば従来のリチウムイオン電池で使用される電解質と同様とすることができる。通常は、支持電解質(リチウム塩)を凡そ0.1mol/L〜5mol/L(例えば凡そ0.8mol/L〜1.5mol/L)程度の濃度で含有する非水電解質を好ましく使用することができる。
この例では、電解液は、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶媒(例えば、体積比1:1程度の混合溶媒)にLiPF6を約1mol/リットルの濃度で含有させた電解液が用いられている。その後、注液孔に金属製の封止キャップを取り付けて(例えば溶接して)電池ケース300を封止する。なお、電解液は、ここで例示された電解液に限定されない。例えば、従来からリチウムイオン電池に用いられている非水電解液は適宜に使用することができる。
Lithium salts include LiPF 6 , LiBF 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiClO 4, etc., one or more selected from various lithium salts known to be capable of functioning as a supporting electrolyte in the electrolyte of a lithium ion battery can be used. The concentration of the lithium salt is not particularly limited, and can be the same as, for example, the electrolyte used in a conventional lithium ion battery. Usually, a non-aqueous electrolyte containing a supporting electrolyte (lithium salt) at a concentration of about 0.1 mol / L to 5 mol / L (for example, about 0.8 mol / L to 1.5 mol / L) is preferably used. it can.
In this example, an electrolytic solution in which LiPF 6 is contained at a concentration of about 1 mol / liter in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate (for example, a mixed solvent having a volume ratio of about 1: 1) is used. Yes. Thereafter, a metal sealing cap is attached to the injection hole (for example, by welding) to seal the
以上の構成のリチウムイオン電池100においては、過充電等において、例えば、電極(ここでは負極(負極シート240))の温度が異常に上昇を始める場合がある。この場合、負極活物質層243に含まれる樹脂Aの融点に達した際に、該樹脂Aが負極活物質粒子の表面を被覆することによって抵抗を増大させる。また、負極活物質層243中の空隙を塞ぎ、電解液の移動を制限する。これにより、負極活物質層243における電池反応をシャットダウンすることができる。
In the
したがって、負極(負極シート240)に起因して電池に不具合が発生するのを未然に防ぐことができる。また、大型電池などの場合には、負極において樹脂Aが溶融する間にも、リチウムイオン電池100内の温度はゆっくりと上昇し得る。この際、このリチウムイオン電池100においては、セパレータ262、264に、105℃から135℃の温度範囲に融点を有する樹脂Bが含まれている。このため、セパレータ262、264の温度が、当該樹脂Bの融点に達した際に、該樹脂Bが溶融し、セパレータ262、264の微細な細孔を塞ぐ。これによって、正極(正極シート220)と負極(負極シート240)との間のイオン電導をシャットダウンすることができる。したがって、セパレータ262、264においてもリチウムイオン電池100に不具合が発生するのを未然に防ぐことができる。
Therefore, it is possible to prevent the battery from being defective due to the negative electrode (negative electrode sheet 240). In the case of a large battery or the like, the temperature in the
また、これら負極(負極シート240)とセパレータ262、264における抵抗の増大は、それぞれが単独でシャットダウンした場合の抵抗の増大幅を合わせたものよりも大きくなる。すなわち、リチウムイオン電池100によれば、負極活物質層243とセパレータ262、264とに、それぞれ105℃〜135℃の温度範囲に融点を有する樹脂A,Bが含まれている。この場合、負極活物質層243、あるいは、セパレータ262、264のいずれか一方に、105℃〜135℃の温度範囲に融点を有する樹脂が含まれている場合に比べて、より高いシャットダウン効果が得られるのはもちろんのこと、負極活物質層243およびセパレータ262、264の両者でシャットダウンを行うことにより、その効果は相乗的に高められる。したがって、より安全性および信頼性が向上されたリチウムイオン電池100が実現される。
Further, the increase in resistance in the negative electrode (negative electrode sheet 240) and the
さらに、この実施形態では、負極活物質層243とセパレータ262、264とに、それぞれ105℃〜135℃の温度範囲に融点を有する樹脂A,Bが含まれている。そして、負極活物質層243およびセパレータ262、264の両者でシャットダウンを行い、その効果は相乗的に高められる。このため、同等の効果を得る場合には、負極活物質層243、あるいは、セパレータ262、264のいずれか一方に、105℃〜135℃の温度範囲に融点を有する樹脂が含まれている場合に比べて、樹脂A,Bの使用量を少なく抑えることができる。これにより、リチウムイオン電池100の直流抵抗を低く抑えつつ、異常発熱時における高いシャットダウン性能を確保することができる。
Furthermore, in this embodiment, the negative electrode
図4は、一実施形態に係るリチウムイオン電池100を搭載した車両を示す断面模式図である。上記のリチウムイオン電池100は単電池としてだけではなく、複数個を接続して組み合わせた組電池1000等とすることで、車両1に搭載される電池として適した性能を有するものであり得る。また、負極活物質として、SiOx等の金属酸化物等を採用することもでき、より高容量化を実現することができる。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a vehicle equipped with a
以下、本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池を評価した評価試験を説明する。 Hereinafter, an evaluation test for evaluating a nonaqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described.
<試験用セルの準備>
以下のようにして、試験用セル(ここでは、ラミネート型セル)を構築した。
<Preparation of test cell>
A test cell (here, a laminate type cell) was constructed as follows.
<負極活物質層形成用ペーストの調製>
すなわち、試験用セルの負極を作製するため負極活物質層形成用ペーストを調製した。このペーストとしては、上述した樹脂Aとしてのポリエチレン樹脂が入っていないペースト(A)と、上述した樹脂Aとしてのポリエチレン樹脂が入ったペースト(B)の二通りのペーストを用意した。
すなわち、該ペースト(A)は、負極活物質としてのグラファイトと、バインダとしてのカルボキシメチルセルロース(CMC)と、バインダとしてのスチレンブタジエンブロック共重合体(SBR)との質量比が98:1:1(負極活物質:CMC:SBR=98:1:1)となるようにイオン交換水と混合することにより調製した。
<Preparation of negative electrode active material layer forming paste>
That is, a negative electrode active material layer forming paste was prepared for producing a negative electrode of a test cell. As the paste, two types of pastes were prepared: a paste (A) not containing the polyethylene resin as the resin A and a paste (B) containing the polyethylene resin as the resin A.
That is, the paste (A) has a mass ratio of 98: 1: 1 (graphite as a negative electrode active material), carboxymethyl cellulose (CMC) as a binder, and styrene-butadiene block copolymer (SBR) as a binder. A negative electrode active material: CMC: SBR = 98: 1: 1) was prepared by mixing with ion-exchanged water.
また、ペースト(B)では、当該ペースト(A)に樹脂Aとなる、融点が130℃で平均粒径が20μmのポリエチレン樹脂粒子(PE)を加えた。すなわち、ペースト(B)では、負極活物質としてのグラファイトと、バインダとしてのカルボキシメチルセルロース(CMC)と、バインダとしてのスチレンブタジエンブロック共重合体(SBR)と、樹脂AとしてのPEとの質量比が98:1:1:1(負極活物質:CMC:SBR:樹脂A=98:1:1:1)となるようにイオン交換水と混合することにより調製した。 In the paste (B), polyethylene resin particles (PE) having a melting point of 130 ° C. and an average particle size of 20 μm, which are the resin A, were added to the paste (A). That is, the paste (B) has a mass ratio of graphite as the negative electrode active material, carboxymethyl cellulose (CMC) as the binder, styrene butadiene block copolymer (SBR) as the binder, and PE as the resin A. It was prepared by mixing with ion-exchanged water so as to be 98: 1: 1: 1 (negative electrode active material: CMC: SBR: resin A = 98: 1: 1: 1).
<負極の作成>
これらのペースト(A)および(B)を、各々負極集電体としての銅箔(厚さ10μm)の両面に塗布し乾燥させた。乾燥後、ローラプレス機にてシート状に引き伸ばすことにより厚さ100μmに成形し、負極活物質層が約5.0cm×5.0cmの正方形となるように打ち抜き、負極(負極シート)(A)および(B)とした。この際、負極集電体へのペースト(A)および(B)の塗布量は、ペースト(A)および(B)が乾燥した後において、負極集電体の単位面積あたりに、(樹脂Aを除く)負極活物質層が13mg/cm2になるように設定されている。このように、ここでは、樹脂Aが含まれていない負極活物質層を備えた負極シート(A)と、樹脂Aを含む負極活物質層を備えた負極シート(B)とを用意した。
<Creation of negative electrode>
These pastes (A) and (B) were applied to both sides of a copper foil (thickness 10 μm) as a negative electrode current collector and dried. After drying, it is stretched into a sheet shape by a roller press and formed into a thickness of 100 μm, and punched out so that the negative electrode active material layer becomes a square of about 5.0 cm × 5.0 cm, and the negative electrode (negative electrode sheet) (A) And (B). At this time, the amount of paste (A) and (B) applied to the negative electrode current collector is (resin A) per unit area of the negative electrode current collector after the pastes (A) and (B) are dried. Except) The negative electrode active material layer is set to 13 mg / cm 2 . Thus, the negative electrode sheet (A) provided with the negative electrode active material layer which does not contain resin A and the negative electrode sheet (B) provided with the negative electrode active material layer containing resin A were prepared here.
<正極の作製>
次に、正極における正極活物質層を形成するにあたり正極活物質層形成用ペーストを調製した。該ペーストは、正極活物質としての三元系のリチウム遷移金属酸化物(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)と、導電材としてのアセチレンブラック(AB)と、バインダとしてのポリフッ化ビニリデン(PVDF)とを、これら材料の質量比が91:6:3となるようにイオン交換水と混合することにより調製した。次いで、該正極活物質層形成用ペーストを正極集電体としてのアルミニウム箔(厚さ15μm)の両面に塗布して乾燥させた。乾燥後、ローラプレス機にてシート状に引き伸ばすことにより厚さ110μmに成形し、そして、正極活物質層が約4.8cm×4.8cmの正方形となるように打ち抜き、正極集電体の表面に正極活物質層を備えた正極(正極シート)を作製した。この際、正極集電体への正極活物質層形成用ペーストの塗布量は、正極活物質層形成用ペーストが乾燥した後において、正極集電体の単位面積あたりに、正極活物質層が25mg/cm2になるように設定されている。
<Preparation of positive electrode>
Next, when forming the positive electrode active material layer in the positive electrode, a positive electrode active material layer forming paste was prepared. The paste includes a ternary lithium transition metal oxide (LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ) as a positive electrode active material, acetylene black (AB) as a conductive material, and a binder as a binder. Polyvinylidene fluoride (PVDF) was prepared by mixing with ion-exchanged water so that the mass ratio of these materials was 91: 6: 3. Next, the positive electrode active material layer forming paste was applied to both sides of an aluminum foil (thickness 15 μm) as a positive electrode current collector and dried. After drying, the sheet is stretched into a sheet with a roller press to form a thickness of 110 μm, and the positive electrode active material layer is punched out so as to be a square of about 4.8 cm × 4.8 cm, and the surface of the positive electrode current collector A positive electrode (positive electrode sheet) having a positive electrode active material layer was prepared. At this time, the amount of the positive electrode active material layer forming paste applied to the positive electrode current collector was 25 mg of the positive electrode active material layer per unit area of the positive electrode current collector after the positive electrode active material layer forming paste was dried. / Cm 2 .
<セパレータ>
セパレータとしては、ポリプロピレン(PP)の単層構造のセパレータ(C)と、PP/PE/PPの三層構造のセパレータ(D)の二通りを用意した。すなわち、セパレータ(C)は、融点が170℃のポリプロピレン(PP)からなり、厚さ25μmの多孔質のシートを用いた。セパレータ(D)は、全体の厚さが25μmで、融点が170℃のポリプロピレン(PP)と、融点が130℃のポリエチレン(PE)との3層構造(PP/PE/PP)の多孔質のシートを用いた。なお、セパレータ(D)には、PEが、35質量%含まれている。
<Separator>
Two types of separators were prepared: a separator (C) having a single layer structure of polypropylene (PP) and a separator (D) having a three layer structure of PP / PE / PP. That is, the separator (C) was made of polypropylene (PP) having a melting point of 170 ° C., and a porous sheet having a thickness of 25 μm was used. The separator (D) has a total thickness of 25 μm, and has a three-layer structure (PP / PE / PP) of polypropylene (PP) having a melting point of 170 ° C. and polyethylene (PE) having a melting point of 130 ° C. A sheet was used. The separator (D) contains 35% by mass of PE.
<試験用セルの組み立て>
上記で作製した負極と、正極と、セパレータとを用いて、試験用のラミネート型セル(リチウムイオン電池)を構築した。すなわち、セパレータを間に介して、正極シートと負極シートとを積層して電極体を作製した。そして、電極体を非水電解液とともにラミネート製の袋状電池容器に収容し、封口して試験用セルを構築した。非水電解液としては、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)およびエチルメチルカーボネート(EMC)の3:4:3(体積比)混合溶媒に、リチウム塩としての1mol/LのLiPF6(LPFO)を溶解させたものを用いた。
<Assembly of test cell>
A test laminate type cell (lithium ion battery) was constructed using the negative electrode prepared above, a positive electrode, and a separator. That is, a positive electrode sheet and a negative electrode sheet were laminated with a separator interposed therebetween to produce an electrode body. Then, the electrode body was housed in a laminated bag-shaped battery container together with the non-aqueous electrolyte and sealed to construct a test cell. As a non-aqueous electrolyte, a 1: 4: 3 (volume ratio) mixed solvent of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) was used, and 1 mol / L LiPF 6 (as a lithium salt) ( A solution in which LPFO) was dissolved was used.
また、試験において、必要に応じて、上記で作製した負極(A)および(B)、ならびにセパレータ(C)および(D)を、高温雰囲気(ここでは、負極活物質層に含まれる樹脂Aと、セパレータに含まれる樹脂Bが溶融し得る雰囲気)に所定時間さらし、上記と同様に、試験用のラミネート型セル(リチウムイオン電池)を構築した。これにより、電池が異常に発熱して高温にさらされた状態を模した試験用セルが得られる。 In the test, if necessary, the negative electrodes (A) and (B) and the separators (C) and (D) prepared above were placed in a high-temperature atmosphere (here, the resin A contained in the negative electrode active material layer) And an atmosphere in which the resin B contained in the separator can be melted) for a predetermined time, and in the same manner as described above, a test laminate cell (lithium ion battery) was constructed. As a result, a test cell simulating a state in which the battery is abnormally heated and exposed to a high temperature can be obtained.
≪サンプル1〜4≫
ここで、サンプル1は、樹脂Aが含まれていない負極活物質層を備えた負極(A)と、ポリプロピレン(PP)の単層構造のセパレータ(C)とが用いられている。
また、サンプル2は、樹脂Aが含まれていない負極活物質層を備えた負極(A)と、PP/PE/PPの三層構造のセパレータ(D)とが用いられている。
また、サンプル3は、樹脂Aを含む負極活物質層を備えた負極(B)と、ポリプロピレン(PP)の単層構造のセパレータ(C)とが用いられている。
また、サンプル4は、樹脂Aを含む負極活物質層を備えた負極(B)と、PP/PE/PPの三層構造のセパレータ(D)とが用いられている。
≪Samples 1 to 4≫
Here, the sample 1 uses a negative electrode (A) provided with a negative electrode active material layer not containing the resin A, and a separator (C) having a single layer structure of polypropylene (PP).
Sample 2 uses a negative electrode (A) having a negative electrode active material layer not containing resin A, and a separator (D) having a three-layer structure of PP / PE / PP.
Sample 3 uses a negative electrode (B) having a negative electrode active material layer containing resin A and a separator (C) having a single layer structure of polypropylene (PP).
Sample 4 uses a negative electrode (B) having a negative electrode active material layer containing resin A, and a separator (D) having a three-layer structure of PP / PE / PP.
また、サンプル1〜4は、上記で作製した負極(A)および(B)、ならびにセパレータ(C)および(D)を、130℃の雰囲気に1分間さらし、電池が異常に発熱して高温にさらされた状態を模した試験用セルを得ている。 Samples 1-4 were exposed to the negative electrodes (A) and (B) prepared above and separators (C) and (D) in an atmosphere of 130 ° C. for 1 minute, and the battery heated abnormally to a high temperature. A test cell simulating the exposed state is obtained.
ここでは、上記サンプル1〜4の試験用セルについて直流抵抗を測定した。ここで、直流抵抗は、交流インピーダンス測定法に基づいて測定した。図5は、交流インピーダンス測定法における、Cole−Coleプロット(ナイキスト・プロット)の典型例を示す図である。図5に示すように、交流インピーダンス測定法における等価回路フィッティングによって得られるCole−Coleプロットを基に、直流抵抗(Rsol)と、反応抵抗(Rct)を算出することができる。ここで、反応抵抗(Rct)は、下記の式で求めることができる。
Rct=(Rsol+Rct)−Rsol
Here, the DC resistance was measured for the test cells of Samples 1 to 4 described above. Here, the DC resistance was measured based on the AC impedance measurement method. FIG. 5 is a diagram illustrating a typical example of a Cole-Cole plot (Nyquist plot) in the AC impedance measurement method. As shown in FIG. 5, the DC resistance (Rsol) and the reaction resistance (Rct) can be calculated based on the Cole-Cole plot obtained by equivalent circuit fitting in the AC impedance measurement method. Here, the reaction resistance (Rct) can be obtained by the following equation.
Rct = (Rsol + Rct) −Rsol
<直流抵抗>
このような測定、および、直流抵抗(Rsol)と反応抵抗(Rct)の算出は、予めプログラムされた市販の装置を用いて実施できる。かかる装置としては、例えば、Solartron社製の電気化学インピーダンス測定装置がある。ここでは、25℃の温度環境で、SOC40%(定格容量の凡そ40%の充電状態)に調整された試験用セルを基に、10−3Hz〜104Hzの周波数範囲で複素インピーダンス測定を行なった。そして、図5で示すように、ナイキスト・プロットの等価回路フィッティングによって得られる直流抵抗(Rsol)を「直流抵抗」とした。
<DC resistance>
Such measurement and calculation of direct current resistance (Rsol) and reaction resistance (Rct) can be carried out using a commercially available apparatus programmed in advance. An example of such an apparatus is an electrochemical impedance measuring apparatus manufactured by Solartron. Here, in a temperature environment of 25 ° C., complex impedance measurement is performed in a frequency range of 10 −3 Hz to 10 4 Hz based on a test cell adjusted to SOC 40% (charged state of about 40% of the rated capacity). I did it. Then, as shown in FIG. 5, the DC resistance (Rsol) obtained by the equivalent circuit fitting of the Nyquist plot was defined as “DC resistance”.
<−30℃における反応抵抗>
また、後述するように、「−30℃における反応抵抗」についても評価している。この場合、−30℃の温度環境で、SOC40%(定格容量の凡そ40%の充電状態)に調整された試験用セルを基に、10−3Hz〜104Hzの周波数範囲で複素インピーダンス測定を行なった。そして、図5で示すように、ナイキスト・プロットの等価回路フィッティングによって得られる反応抵抗(Rct)を「−30℃における反応抵抗」とした。
<Reaction resistance at −30 ° C.>
Further, as will be described later, “reaction resistance at −30 ° C.” is also evaluated. In this case, in a temperature environment of −30 ° C., complex impedance measurement is performed in a frequency range of 10 −3 Hz to 10 4 Hz based on a test cell adjusted to SOC 40% (a charged state of approximately 40% of the rated capacity). Was done. Then, as shown in FIG. 5, the reaction resistance (Rct) obtained by the equivalent circuit fitting of the Nyquist plot was defined as “reaction resistance at −30 ° C.”.
図6は、サンプル1〜サンプル4について直流抵抗を評価したグラフである。図6に示すように、サンプル4は、サンプル1〜サンプル3に比べて、直流抵抗が飛躍的に向上している。すなわち、サンプル1〜4は、上記で作製した負極(A)および(B)、ならびにセパレータ(C)および(D)を、130℃の雰囲気に1分間さらし、電池が異常に発熱して高温にさらされた状態を模した試験用セルを得ている。この場合、サンプル4では、負極活物質層に樹脂Aが含まれており、かつ、セパレータに樹脂Bが含まれているので、かかる樹脂A,Bの作用によって、直流抵抗が飛躍的に向上したものと考えられる。 FIG. 6 is a graph in which DC resistance is evaluated for Sample 1 to Sample 4. As shown in FIG. 6, the direct current resistance of sample 4 is significantly improved as compared with samples 1 to 3. That is, in samples 1 to 4, the negative electrodes (A) and (B) prepared above and the separators (C) and (D) were exposed to an atmosphere of 130 ° C. for 1 minute, and the battery heated abnormally to a high temperature. A test cell simulating the exposed state is obtained. In this case, in the sample 4, since the negative electrode active material layer contains the resin A and the separator contains the resin B, the direct current resistance is dramatically improved by the action of the resins A and B. It is considered a thing.
詳しくは、サンプル1は負極およびセパレータにPEを全く含まない。このため、サンプル1では、高温下にさらされた場合でも、高温下にさらされていない場合でも、概ね同じ直流抵抗(100mΩ弱)を示す結果が得られた。 Specifically, Sample 1 does not contain PE at all in the negative electrode and the separator. For this reason, in Sample 1, a result showing almost the same DC resistance (less than 100 mΩ) was obtained whether the sample was exposed to high temperature or not.
サンプル2は、PEを内部層に有するセパレータ(D)を備えている。サンプル2では、高温下にさらされることによってセパレータ中のPE(樹脂B)が溶融している。このため、正極と負極との間で、イオン伝導パスが遮断され(制限され)、抵抗が300mΩ弱にまで増大した。 Sample 2 includes a separator (D) having PE as an inner layer. In sample 2, PE (resin B) in the separator is melted by being exposed to a high temperature. For this reason, the ion conduction path was interrupted (limited) between the positive electrode and the negative electrode, and the resistance increased to less than 300 mΩ.
サンプル3は、PEを含む負極(B)を備えている。サンプル3では、高温下にさらされることによって、負極活物質層中のPE(樹脂A)が溶融している。このため、抵抗が200mΩ弱まで増大し、サンプル2よりは劣るもののシャットダウン効果が得られた。 Sample 3 includes a negative electrode (B) containing PE. In Sample 3, PE (resin A) in the negative electrode active material layer is melted by being exposed to a high temperature. For this reason, the resistance increased to a little less than 200 mΩ, and although it was inferior to the sample 2, a shutdown effect was obtained.
サンプル4は、PEを含む負極(B)とPEを内部層に有するセパレータ(D)の両方を備えている。サンプル4では、高温下にさらされることで負極活物質層およびセパレータ中のPE(樹脂A,樹脂B)がそれぞれ溶融している。このため、抵抗が600mΩ強と大幅に増大した。さらに、サンプル4の抵抗増加分は、サンプル2とサンプル3の抵抗増加分を合わせた値より遥かに大きい。このため、負極活物質層およびセパレータ中のPE(樹脂A,樹脂B)がそれぞれ溶融していることによって、相乗効果によって、より大きなシャットダウン効果が得られると考えられる。この結果、サンプル4のように、負極活物質層およびセパレータ中のPE(樹脂A,樹脂B)を備えた形態では、リチウムイオン電池が異常に発熱した場合でも、十分に直流抵抗が増大され、速やかに電池反応が抑えられる。 Sample 4 includes both a negative electrode (B) containing PE and a separator (D) having PE in the inner layer. In sample 4, the negative electrode active material layer and the PE (resin A, resin B) in the separator are melted by being exposed to a high temperature. For this reason, the resistance increased significantly to over 600 mΩ. Furthermore, the increase in resistance of sample 4 is much larger than the sum of the increase in resistance of sample 2 and sample 3. For this reason, it is considered that a larger shutdown effect can be obtained by a synergistic effect by melting the negative electrode active material layer and the PE (resin A, resin B) in the separator. As a result, as in sample 4, in the form including the negative electrode active material layer and the PE (resin A, resin B) in the separator, even when the lithium ion battery abnormally generates heat, the DC resistance is sufficiently increased, The battery reaction is quickly suppressed.
≪サンプル5〜サンプル25≫
次に、サンプル5〜25について説明する。サンプル5〜サンプル25は、それぞれ負極活物質層中の樹脂Aの量と、セパレータ中の樹脂Bの量を変えた試験用セルである。表1は、サンプル5〜25について、負極活物質層に含まれるPE(樹脂A)の重量(mg/cm2)とその割合(質量%)、セパレータに含まれるPE(樹脂B)の重量(mg/cm2)、負極活物質層とセパレータとに含まれるPE(樹脂A,B)の合計重量(mg/cm2)、負極活物質層およびセパレータを高温雰囲気にさらして試験用セルを構築した場合の直流抵抗(mΩ)、負極活物質層およびセパレータを高温雰囲気にさらさずに試験用セルを構築した場合の−30℃における反応抵抗(mΩ)をそれぞれ示している。
≪Sample 5 to Sample 25≫
Next, samples 5 to 25 will be described. Samples 5 to 25 are test cells in which the amount of the resin A in the negative electrode active material layer and the amount of the resin B in the separator are changed. Table 1 shows the weight (mg / cm 2 ) and the ratio (mass%) of PE (resin A) contained in the negative electrode active material layer and the weight of PE (resin B) contained in the separator for samples 5 to 25 ( mg / cm 2 ), the total weight (mg / cm 2 ) of PE (resins A and B) contained in the negative electrode active material layer and the separator, the negative electrode active material layer and the separator are exposed to a high temperature atmosphere to construct a test cell DC resistance (mΩ), and reaction resistance (mΩ) at −30 ° C. when a test cell is constructed without exposing the negative electrode active material layer and the separator to a high temperature atmosphere are shown.
図7は、表1に示されるサンプル5〜25の負極活物質層とセパレータとに含まれるPE(樹脂A,B)の合計重量(mg/cm2)と、負極活物質層およびセパレータを高温雰囲気にさらして試験用セルを構築した場合の直流抵抗(mΩ)との関係を示している。また、図7中に「PE0.15質量%」として示した線は、負極活物質層に含まれるPE(樹脂A)の割合(質量%)が0.15質量%の3つのサンプル(7,14,21)に係るマーカーを結ぶ線である。図7に示すように、負極活物質層とセパレータとに含まれるPE(樹脂A,B)の合計重量(mg/cm2)が同程度である場合においては、負極活物質層中のPE(樹脂A)の割合(質量%)が高くなれば、負極活物質層およびセパレータを高温雰囲気にさらして試験用セルを構築した場合の直流抵抗(mΩ)が高くなる。特に、負極活物質層中のPE(樹脂A)の割合(質量%)が凡そ0.15質量%以上であれば、負極活物質層中のPE(樹脂A)の割合(質量%)が凡そ0.15質量%未満の場合よりも、上記直流抵抗(mΩ)が確実に高くなる。 FIG. 7 shows the total weight (mg / cm 2 ) of PE (resins A and B) contained in the negative electrode active material layers and separators of Samples 5 to 25 shown in Table 1, and the high temperature of the negative electrode active material layers and separators. The graph shows the relationship with DC resistance (mΩ) when a test cell is constructed in an atmosphere. In addition, a line indicated as “PE 0.15 mass%” in FIG. 7 indicates three samples (7, 7) in which the proportion (mass%) of PE (resin A) contained in the negative electrode active material layer is 0.15 mass%. 14, 21). As shown in FIG. 7, when the total weight (mg / cm 2 ) of PE (resins A and B) contained in the negative electrode active material layer and the separator is approximately the same, the PE ( When the proportion (mass%) of the resin A) is increased, the direct current resistance (mΩ) is increased when the negative electrode active material layer and the separator are exposed to a high temperature atmosphere to construct a test cell. In particular, if the ratio (mass%) of PE (resin A) in the negative electrode active material layer is about 0.15 mass% or more, the ratio (mass%) of PE (resin A) in the negative electrode active material layer is about. The direct current resistance (mΩ) is surely higher than in the case of less than 0.15% by mass.
例えば、サンプル5、6は、PE(樹脂A,B)の合計重量(mg/cm2)が、それぞれ0.25(mg/cm2)、0.261(mg/cm2)であり、かつ、PE(樹脂A)の割合(質量%)が0(質量%)、0.10(質量%)である。この場合、上記直流抵抗は、216.5(mΩ)、254.3(mΩ)であった。これに対して、サンプル7、8は、PE(樹脂A,B)の合計重量(mg/cm2)が、それぞれ0.266(mg/cm2)、0.271(mg/cm2)であり、かつ、PE(樹脂A)の割合(質量%)が凡そ0.15(質量%)、0.2(質量%)である。この場合、上記直流抵抗は、474.2(mΩ)、504.2(mΩ)であった。 For example, Samples 5 and 6 have a total weight (mg / cm 2 ) of PE (resins A and B) of 0.25 (mg / cm 2 ) and 0.261 (mg / cm 2 ), respectively, and The ratio (mass%) of PE (resin A) is 0 (mass%) and 0.10 (mass%). In this case, the DC resistance was 216.5 (mΩ) and 254.3 (mΩ). In contrast, Samples 7 and 8 have a total weight (mg / cm 2 ) of PE (resins A and B) of 0.266 (mg / cm 2 ) and 0.271 (mg / cm 2 ), respectively. And the proportion (mass%) of PE (resin A) is about 0.15 (mass%) and 0.2 (mass%). In this case, the DC resistance was 474.2 (mΩ) and 504.2 (mΩ).
表1および図7に示すように、負極活物質層とセパレータとに含まれるPE(樹脂A,B)の合計重量(mg/cm2)が同程度である場合においては、負極活物質層に含まれるPE(樹脂A)の割合(質量%)が0.15(質量%)未満である場合に比べて、凡そ0.15(質量%)〜2.0(質量%)である場合に、上記直流抵抗を大幅に向上させることができる。 As shown in Table 1 and FIG. 7, when the total weight (mg / cm 2 ) of PE (resins A and B) contained in the negative electrode active material layer and the separator is approximately the same, the negative electrode active material layer When the ratio (mass%) of PE (resin A) contained is less than 0.15 (mass%), it is about 0.15 (mass%) to 2.0 (mass%). The DC resistance can be greatly improved.
また、図8は、サンプル5〜25について、負極活物質層に含まれるPE(樹脂A)の割合(質量%)と、負極活物質層およびセパレータを高温雰囲気にさらさずに試験用セルを構築した場合の−30℃における反応抵抗(mΩ)との関係を示している。図8に示すように、負極活物質層に含まれるPE(樹脂A)の割合が凡そ2.0(質量%)程度以下である場合には、試験用セルの−30℃における反応抵抗(mΩ)は、凡そ650(mΩ)程度未満に抑えられている。これに対して、負極活物質層に含まれるPE(樹脂A)の割合が凡そ3.0(質量%)程度に大きくなると、試験用セルの−30℃における反応抵抗(mΩ)は、800(mΩ)程度となる。このように、負極活物質層に含まれるPE(樹脂A)の割合が大きくなりすぎると、電池の特に低温環境における反応抵抗が大きくなる。このため、負極活物質層に含まれるPE(樹脂A)の割合は、ある程度低く抑えられていることが望ましい。例えば、負極活物質層に含まれるPE(樹脂A)の割合が凡そ2.0(質量%)程度以下であるとよい。 FIG. 8 shows the proportion of PE (resin A) contained in the negative electrode active material layer (mass%) and the test cell for samples 5 to 25 without exposing the negative electrode active material layer and the separator to a high temperature atmosphere. The relationship with the reaction resistance (mΩ) at −30 ° C. is shown. As shown in FIG. 8, when the ratio of PE (resin A) contained in the negative electrode active material layer is about 2.0 (mass%) or less, the reaction resistance (mΩ) of the test cell at −30 ° C. ) Is suppressed to less than about 650 (mΩ). On the other hand, when the proportion of PE (resin A) contained in the negative electrode active material layer increases to about 3.0 (mass%), the reaction resistance (mΩ) at −30 ° C. of the test cell is 800 ( mΩ). Thus, when the proportion of PE (resin A) contained in the negative electrode active material layer becomes too large, the reaction resistance of the battery, particularly in a low temperature environment, increases. For this reason, it is desirable that the ratio of PE (resin A) contained in the negative electrode active material layer is kept low to some extent. For example, the ratio of PE (resin A) contained in the negative electrode active material layer is preferably about 2.0 (% by mass) or less.
また、図9は、樹脂Aを含む負極活物質層を備えた負極シート(B)と、PP/PE/PPの三層構造のセパレータ(D)とが用いられている。ただし、負極活物質層に含有させるPE(樹脂A)と、セパレータに含有させるPE(樹脂B)について、融点が94℃〜135℃の間の5種類を用意した。さらに、これらをそれぞれ負極活物質層中に含まれるPE(樹脂A)の割合が0.5(質量%)である場合と、2.0(質量%)である場合の2通りを用意し、計10通りの負極(負極シート)を用意した。そして、各負極シートを用いて試験用セルを作成し、それぞれ25℃でのIV抵抗(直流抵抗)を測定した。ここでは、セルの組み立て前の負極およびセパレータの高温雰囲気にさらさないものとした。 In FIG. 9, a negative electrode sheet (B) provided with a negative electrode active material layer containing resin A and a separator (D) having a three-layer structure of PP / PE / PP are used. However, for PE (resin A) contained in the negative electrode active material layer and PE (resin B) contained in the separator, five types having a melting point between 94 ° C. and 135 ° C. were prepared. Furthermore, two types of cases where the ratio of PE (resin A) contained in each of the negative electrode active material layers is 0.5 (mass%) and 2.0 (mass%) are prepared, A total of 10 negative electrodes (negative electrode sheets) were prepared. And the cell for a test was created using each negative electrode sheet | seat, and IV resistance (DC resistance) in each 25 degreeC was measured. Here, the negative electrode before assembling the cell and the separator were not exposed to the high temperature atmosphere.
図9は、これら10通りの試験用セルについて、樹脂A,Bの融点と、25℃における直流抵抗との関係を示すグラフである。図9に示すように、負極活物質層に含まれるPE(樹脂A)の割合(質量%)が同程度である場合には、負極活物質層とセパレータに含ませた樹脂A,Bの融点が凡そ100℃未満であると、25℃でのIV抵抗(直流抵抗)が高い。これに対して、負極活物質層とセパレータに含ませた樹脂A,Bの融点が105℃以上であると、25℃でのIV抵抗(直流抵抗)が低く抑えられる。 FIG. 9 is a graph showing the relationship between the melting points of resins A and B and the DC resistance at 25 ° C. for these 10 test cells. As shown in FIG. 9, when the ratio (mass%) of PE (resin A) contained in the negative electrode active material layer is about the same, the melting points of the resins A and B contained in the negative electrode active material layer and the separator Is less than 100 ° C., the IV resistance (DC resistance) at 25 ° C. is high. On the other hand, when the melting points of the resins A and B contained in the negative electrode active material layer and the separator are 105 ° C. or higher, IV resistance (DC resistance) at 25 ° C. can be kept low.
これについて、本発明者は、負極活物質層を形成する際の乾燥工程において、負極活物質層に含まれるPE(樹脂A)が高温の乾燥雰囲気にさられる。この際、負極活物質層に含まれるPE(樹脂A)の融点が100℃程度に低いと、負極活物質層に含まれるPE(樹脂A)が若干溶ける。溶けたPE(樹脂A)は、負極活物質の表面に付着するなどして、評価用セルの25℃でのIV抵抗(直流抵抗)を上昇させる要因になると考えられる。このように、負極活物質層とセパレータに含ませた樹脂A,Bの融点(特に、負極活物質層に含まれる樹脂Aの融点)は、凡そ105℃以上であることが好ましい。 In this regard, the present inventor puts PE (resin A) contained in the negative electrode active material layer into a high-temperature dry atmosphere in the drying step when forming the negative electrode active material layer. At this time, when the melting point of PE (resin A) contained in the negative electrode active material layer is as low as about 100 ° C., PE (resin A) contained in the negative electrode active material layer is slightly dissolved. It is considered that the melted PE (resin A) adheres to the surface of the negative electrode active material and becomes a factor that increases the IV resistance (DC resistance) at 25 ° C. of the evaluation cell. Thus, it is preferable that melting | fusing point (especially melting | fusing point of resin A contained in a negative electrode active material layer) of resin A and B contained in the negative electrode active material layer and the separator is about 105 degreeC or more.
以上の評価を勘案すると、例えば、図3に示すように、リチウムイオン電池100(非水電解液二次電池)は、正極活物質を含む正極活物質層223を備える正極シート220(正極)と、負極活物質を含む負極活物質層243を備える負極シート240(負極)と、正極シート220と負極シート240との間に介在するセパレータ262、264と、非水電解液とを備えている。この場合、負極活物質層は、105℃〜135℃の温度範囲に融点を有する樹脂Aを0.15質量%〜2.0質量%の割合で含んでいるとよい。また、セパレータは、105℃〜135℃の範囲に融点を有する樹脂Bを含んでいるとよい。さらに、この場合、負極活物質層に含ませるPE(樹脂A)の量は0.15質量%以上2質量%以下であるとよい。かかる構成によれば、非水電解液二次電池の反応抵抗を低く抑えつつ、何らかの異常によって非水電解液二次電池が異常に発熱した場合に、電池の熱暴走を防ぐ効果(シャットダウン効果)を得ることができる。
Considering the above evaluation, for example, as shown in FIG. 3, a lithium ion battery 100 (nonaqueous electrolyte secondary battery) includes a positive electrode sheet 220 (positive electrode) including a positive electrode
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、もちろん種々の改変が可能である。 As described above, the present invention has been described with reference to the preferred embodiments. However, such description is not a limitation, and various modifications can be made.
上述したように、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン電池は、電池が異常発熱した場合に非常に高い抵抗を示し、本来の電池性能を大きく損ねることなく優れたシャットダウン効果を奏する。したがって、特に、ハイレートでの入出力特性が求められる非水電解液二次電池(代表的には、ハイブリッド車(プラグインハイブリッド車を含む)の車両駆動電源用の二次電池)として好適に使用することができる。この場合、例えば、図4に示すように、複数個のリチウムイオン電池100を接続して組み合わせた組電池1000の形態で、自動車などの車両1のモータ(電動機)を駆動させる車両駆動用電池として好適に利用され得る。
As described above, the lithium ion battery according to an embodiment of the present invention exhibits a very high resistance when the battery abnormally generates heat, and exhibits an excellent shutdown effect without greatly impairing the original battery performance. Therefore, it is particularly suitable for use as a non-aqueous electrolyte secondary battery (typically, a secondary battery for a vehicle driving power source of a hybrid vehicle (including a plug-in hybrid vehicle)) that requires input / output characteristics at a high rate. can do. In this case, for example, as shown in FIG. 4, as a vehicle driving battery for driving a motor (electric motor) of a vehicle 1 such as an automobile in the form of an assembled
1 車両
100 リチウムイオン電池
200 捲回電極体
220 正極シート
221 正極集電体
222 未塗工部
223 正極活物質層
240 負極シート
241 負極集電体
242 未塗工部
243 負極活物質層
262、264 セパレータ
300 電池ケース
320 容器本体
340 蓋体
420 正極端子
440 負極端子
1000 組電池
WL 捲回軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記負極活物質層は、105℃〜135℃の温度範囲に融点を有する樹脂Aを0.15質量%〜2.0質量%含み、
前記セパレータは、105℃〜135℃の範囲に融点を有する樹脂Bを含む、非水電解液二次電池。 A positive electrode including a positive electrode active material layer including a positive electrode active material; a negative electrode including a negative electrode active material layer including a negative electrode active material; a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode; and a non-aqueous electrolyte.
The negative electrode active material layer includes 0.15% by mass to 2.0% by mass of a resin A having a melting point in a temperature range of 105 ° C. to 135 ° C.,
The separator is a nonaqueous electrolyte secondary battery including a resin B having a melting point in a range of 105 ° C to 135 ° C.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015115168A (en) * | 2013-12-11 | 2015-06-22 | 日立化成株式会社 | Electrode for lithium ion secondary batteries, and lithium ion secondary battery arranged by use thereof |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003100283A (en) * | 2002-09-05 | 2003-04-04 | Ngk Insulators Ltd | Lithium secondary battery |
US20040115523A1 (en) * | 2001-02-14 | 2004-06-17 | Hayato Hommura | Non-aqueous electrolyte battery |
JP2005123185A (en) * | 2003-10-10 | 2005-05-12 | Lg Cable Ltd | Lithium-ion secondary battery having ptc powder, and manufacturing method of the same |
JP2006286285A (en) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
JP2008204789A (en) * | 2007-02-20 | 2008-09-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2008305662A (en) * | 2007-06-07 | 2008-12-18 | Sony Corp | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2009152037A (en) * | 2007-12-20 | 2009-07-09 | Hitachi Maxell Ltd | Lithium secondary battery |
-
2011
- 2011-09-26 JP JP2011209456A patent/JP5743153B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040115523A1 (en) * | 2001-02-14 | 2004-06-17 | Hayato Hommura | Non-aqueous electrolyte battery |
JP2003100283A (en) * | 2002-09-05 | 2003-04-04 | Ngk Insulators Ltd | Lithium secondary battery |
JP2005123185A (en) * | 2003-10-10 | 2005-05-12 | Lg Cable Ltd | Lithium-ion secondary battery having ptc powder, and manufacturing method of the same |
JP2006286285A (en) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
JP2008204789A (en) * | 2007-02-20 | 2008-09-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2008305662A (en) * | 2007-06-07 | 2008-12-18 | Sony Corp | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2009152037A (en) * | 2007-12-20 | 2009-07-09 | Hitachi Maxell Ltd | Lithium secondary battery |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015115168A (en) * | 2013-12-11 | 2015-06-22 | 日立化成株式会社 | Electrode for lithium ion secondary batteries, and lithium ion secondary battery arranged by use thereof |
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Publication number | Publication date |
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