JP2013157219A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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Yuji Yokoyama
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolyte secondary battery in which a performance difference between the winding center side and the outside of a wound electrode body is small.SOLUTION: According to the present invention, the nonaqueous electrolyte secondary battery including the wound electrode body formed by winding a positive electrode and a negative electrode is provided. In the nonaqueous electrolyte secondary battery, a heat dissipation material layer is formed in at least one of the positive electrode and the negative electrode so that a temperature difference in a radial direction of the wound electrode body is reduced. The heat dissipation material layer is formed only in a partial range in a winding direction of at least one of the positive electrode and the negative electrode.

Description

本発明は、非水電解質二次電池に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery.

近年、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池その他の二次電池は、電気を駆動源とする車両搭載用電源、あるいはパソコンおよび携帯端末その他の電気製品等に搭載される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二次電池その他の非水電解質二次電池は、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。かかる非水電解質二次電池の典型的な構成では、正極と負極とが捲回されてなる捲回電極体が用いられている。   In recent years, lithium-ion secondary batteries, nickel-metal hydride batteries, and other secondary batteries have become increasingly important as power sources mounted on vehicles using electricity as power sources, or power supplies mounted on personal computers, mobile terminals, and other electrical products. Yes. In particular, lithium ion secondary batteries and other non-aqueous electrolyte secondary batteries that are lightweight and obtain high energy density are expected to be preferably used as high-output power supplies for vehicles. In a typical configuration of such a nonaqueous electrolyte secondary battery, a wound electrode body in which a positive electrode and a negative electrode are wound is used.

ところで、上述の非水電解質二次電池では、充電処理を行う際に、例えば充電対象電池が不良電池であった場合や、充電装置が故障して誤作動を起こした場合に、電池に通常以上の電流が供給されて過充電状態に陥り、不具合が生じる虞がある。そこで、かかる不具合を未然に防止するため、過充電状態を電池温度、電池内圧等により検知し、過充電状態を検知した場合に電流を遮断する機構(電流遮断機構)を設けた電池が採用されている。このような電流遮断機構を設けた電池では、電解液の非水溶媒よりも酸化電位の低いシクロヘキシルベンゼン(CHB)、ビフェニル(BP)等のガス発生剤を電解液中に含有させる手法が知られている。上記ガス発生剤は、電池が過充電状態になると電解液が分解する前に反応してガスを発生する。これを利用して、過充電状態になったときの電池内圧の上昇量や上昇速度を引き上げ、電流遮断機構を精度よく作動させることによって、電池の安全性を高めている。この種の従来技術に係る文献として特許文献1が挙げられる。   By the way, in the above-mentioned nonaqueous electrolyte secondary battery, when performing the charging process, for example, when the battery to be charged is a defective battery or when the charging device fails and malfunctions, the battery is more than normal. Current may be supplied to cause an overcharge state, which may cause a malfunction. Therefore, in order to prevent such problems, a battery equipped with a mechanism (current interruption mechanism) that detects an overcharge state based on battery temperature, battery internal pressure, etc., and interrupts the current when an overcharge state is detected is adopted. ing. In a battery provided with such a current interruption mechanism, a technique is known in which a gas generating agent such as cyclohexylbenzene (CHB) or biphenyl (BP) having a lower oxidation potential than the nonaqueous solvent of the electrolyte is contained in the electrolyte. ing. The gas generating agent reacts to generate gas before the electrolyte is decomposed when the battery is overcharged. Utilizing this, the amount of increase and the rate of increase of the internal pressure of the battery when the battery is overcharged is increased, and the current interrupting mechanism is operated accurately, thereby improving the safety of the battery. Patent Document 1 is cited as a document related to this type of prior art.

特開2006−324235号公報JP 2006-324235 A

本発明は、捲回電極体を用いる非水電解質二次電池の改良に関するものであり、その目的は、捲回電極体の捲回中心側と外側との性能差が小さい非水電解質二次電池を提供することである。   The present invention relates to an improvement in a non-aqueous electrolyte secondary battery using a wound electrode body, and the object thereof is a non-aqueous electrolyte secondary battery having a small performance difference between the winding center side and the outside of the wound electrode body. Is to provide.

上記目的を実現するべく、本発明により正極と負極とが捲回されてなる捲回電極体を備える非水電解質二次電池が提供される。この非水電解質二次電池は、前記捲回電極体の径方向における温度差が減少するように前記正極と前記負極の少なくとも一方に放熱材層が形成されており、前記放熱材層は、前記正極と前記負極の少なくとも一方の捲回方向の一部範囲にのみ形成されている。   In order to achieve the above object, the present invention provides a nonaqueous electrolyte secondary battery including a wound electrode body in which a positive electrode and a negative electrode are wound. In this nonaqueous electrolyte secondary battery, a heat dissipation material layer is formed on at least one of the positive electrode and the negative electrode so that a temperature difference in the radial direction of the wound electrode body is reduced. It is formed only in a partial range in the winding direction of at least one of the positive electrode and the negative electrode.

捲回電極体を用いる非水電解質二次電池においては、捲回電極体の捲回の程度が増大するほど捲回中心側は放熱されにくくなり、熱がこもる結果、捲回中心側の諸特性は捲回外側より劣化しやすい。そのため、電池を使用しているうちに、捲回電極体の中心側と外側とで性能が異なってくる。そこで、上述のように、正負の電極の少なくとも一方に、捲回電極体の径方向における温度差が減少するように放熱材層を形成することで、捲回電極体の捲回中心側と外側との性能差を小さくする。これによって、例えば捲回電極体の捲回中心側と外側との反応ムラが小さくなり、サイクル特性が向上する。また、上述の構成によると、放熱材層は、正負の電極の少なくとも一方の捲回方向の一部範囲にのみ形成されているので、放熱材層による利点を得ながら、放熱材層に起因する電池特性の低下(例えば電池抵抗の上昇)を抑制することができる。したがって、本発明によると、優れた出力特性および耐久性を有する非水電解質二次電池が提供される。また、かかる構成は部品点数の増加もなく、実用上有利である。   In a non-aqueous electrolyte secondary battery using a wound electrode body, the winding center side is less likely to dissipate heat as the degree of winding of the wound electrode body increases. Is more likely to deteriorate than the outside of the winding. Therefore, the performance differs between the center side and the outside of the wound electrode body while using the battery. Therefore, as described above, by forming a heat dissipation material layer on at least one of the positive and negative electrodes so that the temperature difference in the radial direction of the wound electrode body is reduced, the winding center side and the outer side of the wound electrode body are formed. To reduce the performance difference. Thereby, for example, reaction unevenness between the winding center side and the outside of the wound electrode body is reduced, and the cycle characteristics are improved. Moreover, according to the above-mentioned structure, since the heat radiating material layer is formed only in a partial range of at least one of the positive and negative electrodes, the heat radiating material layer is obtained while obtaining the advantage of the heat radiating material layer. A decrease in battery characteristics (for example, an increase in battery resistance) can be suppressed. Therefore, according to the present invention, a nonaqueous electrolyte secondary battery having excellent output characteristics and durability is provided. Further, such a configuration is advantageous in practical use without increasing the number of parts.

ここで開示される非水電解質二次電池の好適な一態様では、前記放熱材層は、前記捲回電極体の径方向における捲回厚の中央から捲回中心側で画定される範囲内に形成されている。これによって、捲回電極体の捲回中心側と外側との性能差をより小さくすることができる。また、放熱材層の形成は、捲回電極体の中心側に制限されているので、放熱材層に起因する電池特性の低下が好適に抑制される。   In a preferred aspect of the nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, the heat dissipation material layer is within a range defined on the winding center side from the center of the winding thickness in the radial direction of the winding electrode body. Is formed. Thereby, the performance difference between the winding center side and the outside of the wound electrode body can be further reduced. In addition, since the formation of the heat dissipation material layer is limited to the center side of the wound electrode body, the deterioration of the battery characteristics due to the heat dissipation material layer is suitably suppressed.

ここで開示される非水電解質二次電池の好適な一態様では、前記放熱材層は、前記正極と前記負極の少なくとも一方の捲回方向に直交する方向に延びるように形成されている。これによって、捲回電極体の中心部に蓄積した熱は、正極または負極の捲回方向(典型的には長手方向)に直交する方向(典型的には幅方向)から捲回電極体の外部に放出されやすい。   In a preferred aspect of the nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, the heat dissipation material layer is formed to extend in a direction orthogonal to at least one winding direction of the positive electrode and the negative electrode. As a result, the heat accumulated in the central portion of the wound electrode body is external to the wound electrode body from the direction (typically the width direction) orthogonal to the winding direction (typically the longitudinal direction) of the positive electrode or the negative electrode. Easy to be released.

ここで開示される非水電解質二次電池の好適な一態様では、前記放熱材層は、前記正極と前記負極の少なくとも一方において、該正極および該負極をそれぞれ構成する集電体と活物質層との間に形成されている。このように構成することで、放熱材層に起因する電池特性の低下が抑制される。   In a preferred aspect of the nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, the heat dissipation material layer includes at least one of the positive electrode and the negative electrode, and a current collector and an active material layer that constitute the positive electrode and the negative electrode, respectively. Is formed between. By comprising in this way, the fall of the battery characteristic resulting from a heat radiating material layer is suppressed.

ここで開示される非水電解質二次電池の好適な一態様では、前記放熱材層は、放熱材として結晶性グラファイトを主成分として含む。放熱材として結晶性グラファイトを用いることで、捲回電極体中心部に蓄積した熱を好適に放出することができる。   In a preferred aspect of the non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, the heat dissipation material layer includes crystalline graphite as a main component as a heat dissipation material. By using crystalline graphite as the heat dissipating material, the heat accumulated in the center of the wound electrode body can be suitably released.

ここで開示される非水電解質二次電池の好適な一態様では、電池ケースの内圧が上昇することによって作動する電流遮断機構を備えており、前記非水電解質二次電池を構成する非水電解質は、過充電状態になったときに前記非水電解質に含まれる非水溶媒の分解より先にガスを発生するガス発生剤を含む。かかる構成に、上記放熱材層を適用することにより、次のような具体的なメリットが得られる。すなわち、捲回電極体を備える非水電解質二次電池においては、捲回電極体の捲回中心側に熱がこもりやすいため、捲回中心側の諸特性は捲回外側より劣化しやすい。そのため、過充電状態になったときに、捲回中心側でのガス発生量は低下する傾向にある。そこで、上述のように、正負の電極の少なくとも一方に、捲回電極体の径方向における温度差が減少するように放熱材層を形成する。これにより、捲回中心側の諸特性の劣化が抑制され、捲回中心側においても充分量のガスが発生し、過充電状態になったときに電流遮断機構を精度よく作動させることができる。   In a preferred embodiment of the non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, the non-aqueous electrolyte is provided with a current interruption mechanism that operates when the internal pressure of the battery case increases, and constitutes the non-aqueous electrolyte secondary battery. Includes a gas generating agent that generates gas prior to decomposition of the nonaqueous solvent contained in the nonaqueous electrolyte when an overcharged state is reached. By applying the heat dissipation material layer to such a configuration, the following specific advantages can be obtained. That is, in a non-aqueous electrolyte secondary battery including a wound electrode body, heat tends to be accumulated on the winding center side of the wound electrode body, and thus various characteristics on the winding center side are more likely to deteriorate than on the outer side of the winding. For this reason, when the battery is overcharged, the amount of gas generated on the winding center side tends to decrease. Therefore, as described above, the heat dissipation material layer is formed on at least one of the positive and negative electrodes so that the temperature difference in the radial direction of the wound electrode body is reduced. As a result, the deterioration of various characteristics on the winding center side is suppressed, and a sufficient amount of gas is generated also on the winding center side, so that the current interrupting mechanism can be accurately operated when an overcharge state occurs.

また、本発明によると、ここで開示されるいずれかの非水電解質二次電池を備える車両が提供される。かかる非水電解質二次電池は、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車等の車両に搭載されるモーター(電動機)用の電源として好適に使用され得る。   Moreover, according to this invention, a vehicle provided with one of the nonaqueous electrolyte secondary batteries disclosed here is provided. Such a nonaqueous electrolyte secondary battery can be suitably used as a power source for a motor (electric motor) mounted on a vehicle such as an automobile equipped with an electric motor such as a hybrid vehicle, an electric vehicle, and a fuel cell vehicle.

一実施形態に係るリチウムイオン二次電池の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the lithium ion secondary battery which concerns on one Embodiment. 図1の捲回電極体の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the winding electrode body of FIG. (a)は図2の正極シートを模式的に示す上面図であり、(b)は(a)の正極シートの断面図である。(A) is a top view which shows the positive electrode sheet of FIG. 2 typically, (b) is sectional drawing of the positive electrode sheet of (a). 図1の捲回電極体の捲回軸に直交する断面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the cross section orthogonal to the winding axis | shaft of the winding electrode body of FIG. 過充電試験における捲回電極体の温度測定ポイントを示す図であって、(a)は捲回電極体を捲回軸に平行する方向から見た模式図であり、(b)は(a)の捲回電極体の側面図である。It is a figure which shows the temperature measurement point of the winding electrode body in an overcharge test, Comprising: (a) is the schematic diagram which looked at the winding electrode body from the direction parallel to a winding axis | shaft, (b) is (a). It is a side view of this wound electrode body. 図3に対応する図であって、(a)は例9の正極シートの上面図であり、(b)は例9の正極シートの断面図である。3A and 3B are views corresponding to FIG. 3, in which FIG. 3A is a top view of the positive electrode sheet of Example 9, and FIG. 一実施形態に係るリチウムイオン二次電池を備えた車両(自動車)を模式的に示す側面図である。It is a side view which shows typically the vehicle (automobile) provided with the lithium ion secondary battery which concerns on one Embodiment.

以下、図面を参照しながら、本発明による一実施形態を説明する。なお、各図における寸法関係(長さ、幅、厚さ等)は実際の寸法関係を反映するものではない。また、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄(例えば、正極および負極を備えた電極体の構成および製法、セパレータや電解液の構成および製法、電池(ケース)の形状等、電池の構築に係る一般的技術等)は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the dimensional relationship (length, width, thickness, etc.) in each drawing does not reflect the actual dimensional relationship. Further, matters other than matters specifically mentioned in the present specification and matters necessary for the implementation of the present invention (for example, a configuration and a manufacturing method of an electrode body including a positive electrode and a negative electrode, a configuration and a manufacturing method of a separator and an electrolytic solution) The general shape and the like related to the construction of the battery, such as the shape of the battery (case), can be understood as the design items of those skilled in the art based on the prior art in this field.

ここで開示される非水電解質二次電池に係る好適な一実施形態として、リチウムイオン二次電池を例にして説明するが、本発明の適用対象をかかる電池に限定することを意図したものではない。例えば、リチウムイオン以外の金属イオン(例えばナトリウムイオン)を電荷担体とする非水電解質二次電池に本発明を適用することも可能である。また、本明細書において「二次電池」とは、繰り返し充放電可能な電池一般をいい、リチウムイオン二次電池等の蓄電池(すなわち化学電池)のほか、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ(すなわち物理電池)を包含する。さらに、本明細書において「リチウムイオン二次電池」とは、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荷の移動により充放電が実現される二次電池をいう。   As a preferred embodiment of the nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, a lithium ion secondary battery will be described as an example. However, the application target of the present invention is not intended to be limited to such a battery. Absent. For example, the present invention can be applied to a non-aqueous electrolyte secondary battery using a metal ion other than lithium ion (for example, sodium ion) as a charge carrier. In the present specification, “secondary battery” generally refers to a battery that can be repeatedly charged and discharged. In addition to a storage battery such as a lithium ion secondary battery (that is, a chemical battery), a capacitor such as an electric double layer capacitor (that is, a physical battery). Battery). Further, in the present specification, the “lithium ion secondary battery” refers to a secondary battery that uses lithium ions as electrolyte ions and is charged and discharged by the movement of charges accompanying the lithium ions between the positive and negative electrodes.

図1に示すように、一実施形態に係るリチウムイオン二次電池100は、捲回電極体80が、非水電解液(図示せず)とともに、扁平な直方体形状の電池ケース50に収容された構成を有する。捲回電極体80は、ケース本体52の開口部を蓋体54で塞ぐことによって封止されている。かかる構成によって、リチウムイオン二次電池100は、電池ケース50の内部が密閉された構造を有する、いわゆる密閉型電池として構築されている。   As shown in FIG. 1, in a lithium ion secondary battery 100 according to an embodiment, a wound electrode body 80 is housed in a flat rectangular battery case 50 together with a non-aqueous electrolyte (not shown). It has a configuration. The wound electrode body 80 is sealed by closing the opening of the case body 52 with the lid body 54. With this configuration, the lithium ion secondary battery 100 is constructed as a so-called sealed battery having a structure in which the inside of the battery case 50 is sealed.

電池ケース50は、上面に開口部を有する扁平箱形状のケース本体52と、その開口部を塞ぐ蓋体54とを備える。電池ケース50の上面(蓋体54)には、正極端子70および負極端子72が設けられている。正極端子70は正極(正極シート)10の幅方向の端部に付設された正極集電板74と電気的に接続されている。負極端子72は負極(負極シート)20の幅方向の端部に付設された負極集電板76と電気的に接続されている。   The battery case 50 includes a flat box-shaped case main body 52 having an opening on the upper surface, and a lid 54 that closes the opening. A positive electrode terminal 70 and a negative electrode terminal 72 are provided on the upper surface (lid 54) of the battery case 50. The positive electrode terminal 70 is electrically connected to a positive electrode current collector plate 74 attached to an end in the width direction of the positive electrode (positive electrode sheet) 10. The negative electrode terminal 72 is electrically connected to a negative electrode current collector plate 76 attached to the end of the negative electrode (negative electrode sheet) 20 in the width direction.

電池ケース50の内部には、電池ケース50の内圧上昇により作動する電流遮断機構30が設けられている。電流遮断機構30は、蓋体54に固定した正極端子70と捲回電極体80との間に設けられ、電池ケース50の内圧が上昇したときに正極端子70から正極10に至る導電経路を電気的に分断するように構成されている。   Inside the battery case 50, a current interrupting mechanism 30 that operates when the internal pressure of the battery case 50 increases is provided. The current interruption mechanism 30 is provided between the positive electrode terminal 70 fixed to the lid 54 and the wound electrode body 80, and electrically connects a conductive path from the positive electrode terminal 70 to the positive electrode 10 when the internal pressure of the battery case 50 rises. It is constituted so that it may be divided.

電流遮断機構30は、例えば第一部材32と第二部材34とを含み得る。そして、電池ケース50の内圧が上昇したときに第一部材32および第二部材34の少なくとも一方が変形して他方から離隔することにより上記導電経路を電気的に分断するように構成されている。この実施形態では、第一部材32は変形金属板であり、第二部材34は変形金属板32に接合された接続金属板である。変形金属板(第一部材)32は、中央部分が下方へ湾曲したアーチ形状の湾曲部分33を有する。湾曲部分33の周縁部分は、集電リード端子35を介して正極端子70の下面に接続されている。また、変形金属板32の湾曲部分33の一部(先端)は、接続金属板(第二部材)34の上面と接合点36にて接合されている。接続金属板34の下面(裏面)には正極集電板74が接合されており、正極集電板74は捲回電極体80の正極10に接続されている。このようにして、正極端子70から正極10に至る導電経路が形成されている。   The current interrupt mechanism 30 can include, for example, a first member 32 and a second member 34. When the internal pressure of the battery case 50 increases, at least one of the first member 32 and the second member 34 is deformed and separated from the other, so that the conductive path is electrically separated. In this embodiment, the first member 32 is a deformed metal plate, and the second member 34 is a connection metal plate joined to the deformed metal plate 32. The deformed metal plate (first member) 32 has an arch-shaped curved portion 33 having a central portion curved downward. The peripheral portion of the curved portion 33 is connected to the lower surface of the positive electrode terminal 70 via the current collecting lead terminal 35. Further, a part (tip) of the curved portion 33 of the deformed metal plate 32 is joined to the upper surface of the connection metal plate (second member) 34 at a joint point 36. A positive electrode current collector plate 74 is joined to the lower surface (back surface) of the connection metal plate 34, and the positive electrode current collector plate 74 is connected to the positive electrode 10 of the wound electrode body 80. In this way, a conductive path from the positive electrode terminal 70 to the positive electrode 10 is formed.

電流遮断機構30は、プラスチックにより形成された絶縁ケース38を備えている。なお、絶縁ケースの材質はプラスチックに限定されるものではなく、絶縁性を有し、気密性を有するものであればよい。絶縁ケース38は、変形金属板32を囲むように設けられ、変形金属板32の上面を気密に密閉している。絶縁ケース38には、変形金属板32の湾曲部分33を嵌入する開口部が形成されており、変形金属板32の湾曲部分33は、該開口部に嵌入されることで該開口部を封止している。これによって、絶縁ケース38内は密封状態に保持されるため、密閉された湾曲部分33の上面側には、電池ケース50の内圧は作用しない。これに対して、絶縁ケース38外、すなわち電池ケース50の内部に露出した湾曲部分33の下面には、電池ケース50の内圧が作用する。かかる構成の電流遮断機構30において、過充電電流に起因して電池ケース50の内圧が高まると、該内圧は、変形金属板32の下方へ湾曲した湾曲部分33を上方へ押し上げるように作用する。この作用(力)は、電池ケース50の内圧が上昇するにつれて増大する。そして、電池ケース50の内圧が設定圧力を超えると、湾曲部分33が上下反転し、上方へ湾曲するように変形する。かかる湾曲部分33の変形によって、変形金属板32と接続金属板34との接合点36が切断される。これによって導電経路は電気的に分断され、電流は遮断される。   The current interruption mechanism 30 includes an insulating case 38 made of plastic. The material of the insulating case is not limited to plastic, and any material having insulating properties and airtightness may be used. The insulating case 38 is provided so as to surround the deformed metal plate 32, and hermetically seals the upper surface of the deformed metal plate 32. An opening for fitting the curved portion 33 of the deformed metal plate 32 is formed in the insulating case 38, and the curved portion 33 of the deformed metal plate 32 is fitted into the opening to seal the opening. doing. As a result, since the inside of the insulating case 38 is kept in a sealed state, the internal pressure of the battery case 50 does not act on the upper surface side of the sealed curved portion 33. On the other hand, the internal pressure of the battery case 50 acts on the lower surface of the curved portion 33 exposed outside the insulating case 38, that is, inside the battery case 50. In the current interruption mechanism 30 having such a configuration, when the internal pressure of the battery case 50 is increased due to the overcharge current, the internal pressure acts to push up the curved portion 33 curved downward of the deformed metal plate 32. This action (force) increases as the internal pressure of the battery case 50 increases. When the internal pressure of the battery case 50 exceeds the set pressure, the curved portion 33 is turned upside down and deformed so as to bend upward. Due to the deformation of the curved portion 33, the joint point 36 between the deformed metal plate 32 and the connection metal plate 34 is cut. As a result, the conductive path is electrically disconnected and the current is interrupted.

上記のような電流遮断機構は、正極端子側に限らず、負極端子側に設けてもよい。また、電流遮断機構は、電池ケースの内圧が上昇したときに、正負の電極の少なくとも一方と電池ケース外部に露出する外部端子(正極端子または負極端子)とを導通する導電経路(例えば充電経路)を電気的に分断するように構成されていればよく、特定の形状、構造に限定されない。さらに、電流遮断機構は、上述した第一部材の変形を伴う機械的な切断を行うものに限定されない。例えば、電池ケースの内圧をセンサで検知し、該センサで検知した内圧が設定圧力を超えると充電電流を遮断するような外部回路を設けた電流遮断機構であってもよい。なお、電流遮断機構はなくてもよい。   The current interruption mechanism as described above may be provided not only on the positive electrode terminal side but also on the negative electrode terminal side. In addition, the current interrupt mechanism is a conductive path (for example, a charging path) that conducts between at least one of the positive and negative electrodes and an external terminal (positive terminal or negative terminal) exposed to the outside of the battery case when the internal pressure of the battery case increases. As long as it is configured to be electrically divided, the shape and structure are not limited. Furthermore, the current interruption mechanism is not limited to the one that performs mechanical cutting accompanied by the deformation of the first member described above. For example, it may be a current interruption mechanism provided with an external circuit that detects the internal pressure of the battery case with a sensor and interrupts the charging current when the internal pressure detected by the sensor exceeds a set pressure. Note that there is no need for a current interruption mechanism.

図2は、図1の捲回電極体の構成を模式的に示す図であり、捲回電極体80を構築する前段階における長尺状のシート構造(電極シート)を示している。図2に示すように、捲回電極体80は、正極10と負極20とを備えている。正極10と負極20とは、セパレータ40A,40Bを介して扁平に捲回された構成を有する。具体的には、これら正極10、負極20、セパレータ40A,40Bはそれぞれ長尺状のシート形状を有しており、正極(正極シート)10と負極(負極シート)20とは、2枚のセパレータ40A,40Bを介して重ね合わせられている。これによって積層体が形成されている。言い換えると、上記積層体は、正極シート10、セパレータ40B、負極シート20、セパレータ40Aの順に積層されている。捲回電極体80は、この積層体を長尺方向に捲回し、さらにこの捲回体を側面方向から押しつぶして拉げさせることによって形成されている。なお、捲回電極体の形状、構成は特に限定されず、電池の形状や目的に応じて適切な形状、構成を適宜採用することができる。   FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the wound electrode body of FIG. 1, and shows a long sheet structure (electrode sheet) in the previous stage of constructing the wound electrode body 80. As shown in FIG. 2, the wound electrode body 80 includes a positive electrode 10 and a negative electrode 20. The positive electrode 10 and the negative electrode 20 have a configuration in which they are wound flatly via separators 40A and 40B. Specifically, the positive electrode 10, the negative electrode 20, and the separators 40A and 40B each have a long sheet shape. The positive electrode (positive electrode sheet) 10 and the negative electrode (negative electrode sheet) 20 are two separators. Overlaid via 40A and 40B. Thereby, a laminated body is formed. In other words, the laminate is laminated in the order of the positive electrode sheet 10, the separator 40B, the negative electrode sheet 20, and the separator 40A. The wound electrode body 80 is formed by winding the laminated body in the longitudinal direction, and further crushing the rolled body from the side surface direction. The shape and configuration of the wound electrode body are not particularly limited, and an appropriate shape and configuration can be appropriately employed depending on the shape and purpose of the battery.

図3に示すように、正極シート10は、正極集電体12と、正極集電体12の少なくとも一方の表面の上に形成された正極合材層14とを備える。正極合材層14は、長尺状の正極集電体12の長手方向(捲回方向)の全体に亘って設けられているが、正極集電体12の幅方向の一端には形成されていない。つまり、正極シート10の幅方向の一端には、いずれの面にも正極合材層14が形成されていない正極合材層非形成部分15が設けられている。この正極合材層非形成部分15には、上述の正極集電板74が電気的に接続される。   As shown in FIG. 3, the positive electrode sheet 10 includes a positive electrode current collector 12 and a positive electrode mixture layer 14 formed on at least one surface of the positive electrode current collector 12. The positive electrode mixture layer 14 is provided over the entire length direction (winding direction) of the long positive electrode current collector 12, but is formed at one end in the width direction of the positive electrode current collector 12. Absent. That is, at one end in the width direction of the positive electrode sheet 10, a positive electrode mixture layer non-formed portion 15 in which the positive electrode mixture layer 14 is not formed on any surface is provided. The positive electrode current collector plate 74 is electrically connected to the positive electrode mixture layer non-formed portion 15.

また、正極シート10には、正極集電体12と正極合材層14との間に放熱材層16が形成されている。言い換えると、正極シート10は、正極集電体12と、正極集電体12上の一部に形成された放熱材層16とを備えており、さらにその上に形成された正極合材層14とを備える。放熱材層16は、正極シート10の捲回方向(長手方向)の捲回中心側の一部範囲にのみ形成されている。具体的には、放熱材層16は、正極シート10の捲回方向の捲回中心側の端部から捲回方向外側に延びる一部範囲に形成されている。この実施形態では、放熱材層16は、捲回電極体80の径方向における捲回厚の中央から捲回中心側で画定される範囲内に形成されている。また、放熱材層16は、正極シート10の幅方向の全体に亘って形成されている。そのため、放熱材層16は、正極合材層14からはみ出しており、正極合材層非形成部分15において露出している。これによって、放熱材層16による放熱性がさらに向上する。   In the positive electrode sheet 10, a heat dissipation material layer 16 is formed between the positive electrode current collector 12 and the positive electrode mixture layer 14. In other words, the positive electrode sheet 10 includes a positive electrode current collector 12 and a heat dissipation material layer 16 formed on a part of the positive electrode current collector 12, and further, a positive electrode mixture layer 14 formed thereon. With. The heat radiation material layer 16 is formed only in a partial range on the winding center side in the winding direction (longitudinal direction) of the positive electrode sheet 10. Specifically, the heat radiating material layer 16 is formed in a partial range extending outward in the winding direction from the end of the positive electrode sheet 10 on the winding center side in the winding direction. In this embodiment, the heat dissipation material layer 16 is formed within a range defined on the winding center side from the center of the winding thickness in the radial direction of the wound electrode body 80. Further, the heat dissipation material layer 16 is formed over the entire width direction of the positive electrode sheet 10. Therefore, the heat dissipation material layer 16 protrudes from the positive electrode mixture layer 14 and is exposed at the portion 15 where the positive electrode mixture layer is not formed. Thereby, the heat dissipation by the heat radiating material layer 16 is further improved.

放熱材層の形成範囲は、この実施形態の形成範囲に限定されない。また、放熱材層は、正極シートではなく負極シートに形成されていてもよく、正極シートと負極シートの両方に形成されていてもよい。電流遮断機構を備えるリチウムイオン二次電池においては、過充電状態になったときにガス発生剤は正極近傍で分解することから、かかる分解を好適に行うため、放熱材層は正極に形成されていることが好ましい。また、図3では、正極集電体12の両面に放熱材層16と正極合材層14とが形成されているが、放熱材層と正極合材層とは、正極集電体の一方の表面(片面)に形成されていてもよい。   The formation range of the heat dissipation material layer is not limited to the formation range of this embodiment. Moreover, the heat radiating material layer may be formed not on the positive electrode sheet but on the negative electrode sheet, and may be formed on both the positive electrode sheet and the negative electrode sheet. In a lithium ion secondary battery having a current interruption mechanism, the gas generating agent decomposes in the vicinity of the positive electrode when overcharged, so that the heat dissipation material layer is formed on the positive electrode in order to suitably perform such decomposition. Preferably it is. Further, in FIG. 3, the heat dissipation material layer 16 and the positive electrode mixture layer 14 are formed on both surfaces of the positive electrode current collector 12, but the heat dissipation material layer and the positive electrode mixture layer are one of the positive electrode current collectors. It may be formed on the surface (one side).

負極シート20は、長尺状の負極集電体22と、負極集電体22の少なくとも一方の表面(典型的には両面)に長手方向に沿って形成された負極合材層24とを備える。また、負極シート20の幅方向の一端には、いずれの面にも負極合材層24が形成されていない負極合材層非形成部分25が設けられている。この負極合材層非形成部分25には、上述の負極集電板76が電気的に接続される。   The negative electrode sheet 20 includes a long negative electrode current collector 22 and a negative electrode mixture layer 24 formed on at least one surface (typically both surfaces) of the negative electrode current collector 22 along the longitudinal direction. . Moreover, the negative electrode mixture layer non-formation part 25 in which the negative electrode mixture layer 24 is not formed on any surface is provided at one end in the width direction of the negative electrode sheet 20. The negative electrode current collector plate 76 is electrically connected to the negative electrode mixture layer non-formed portion 25.

次に、上述のリチウムイオン二次電池を構成する各構成要素について説明する。リチウムイオン二次電池の正極(典型的には正極シート)を構成する正極集電体としては、導電性の良好な金属からなる導電性部材が好ましく用いられる。例えば、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする合金を用いることができる。正極集電体の形状は、正極の捲回性を考慮して、板状、シート状、箔状、メッシュ状等の形態であり得る。正極集電体の厚さは特に限定されず、例えば5μm〜30μmとすることができる。正極合材層は、正極活物質の他、必要に応じて導電材、結着材(バインダ)等の添加材を含有し得る。   Next, each component which comprises the above-mentioned lithium ion secondary battery is demonstrated. As a positive electrode current collector constituting a positive electrode (typically a positive electrode sheet) of a lithium ion secondary battery, a conductive member made of a metal having good conductivity is preferably used. For example, aluminum or an alloy containing aluminum as a main component can be used. The shape of the positive electrode current collector may be a plate shape, a sheet shape, a foil shape, a mesh shape, or the like in consideration of the winding property of the positive electrode. The thickness of the positive electrode current collector is not particularly limited, and can be, for example, 5 μm to 30 μm. In addition to the positive electrode active material, the positive electrode mixture layer can contain additives such as a conductive material and a binder (binder) as necessary.

正極活物質としては、リチウムおよび少なくとも1種の遷移金属元素(好ましくはニッケル、コバルトおよびマンガンのうちの少なくとも1種)を含む複合酸化物が挙げられる。上記複合酸化物としては、例えば、上記遷移金属元素を1種含むいわゆる一元系リチウム含有複合酸化物、上記遷移金属元素を2種含むいわゆる二元系リチウム含有複合酸化物、遷移金属元素としてニッケル、コバルトおよびマンガンを構成元素として含む三元系リチウム含有複合酸化物、固溶型のリチウム過剰遷移金属酸化物が挙げられる。これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。上記一元系リチウム含有複合酸化物としては、例えばコバルトリチウム複合酸化物(LiCoO)、ニッケルリチウム複合酸化物(LiNiO)、マンガンリチウム複合酸化物(LiMn)が挙げられる。上記二元系リチウム含有複合酸化物としては、例えばニッケル・コバルト系のLiNiCo1−x(0<x<1)、コバルト・マンガン系のLiCoMn1−x(0<x<1)、ニッケル・マンガン系のLiNiMn1−x(0<x<1)やLiNiMn2−x(0<x<2)で表される二元系リチウム含有複合酸化物が挙げられる。上記三元系リチウム含有複合酸化物としては、例えば一般式:
Li(LiMnCoNi)O
(前式中のa、x、y、zはa+x+y+z=1を満足する実数)で表される三元系リチウム含有複合酸化物が挙げられる。上記固溶型のリチウム過剰遷移金属酸化物としては、例えば、一般式:
xLi[Li1/3Mn2/3]O・(1−x)LiMeO
(前式中、Meは1種または2種以上の遷移金属であり、xは0<x≦1を満たす)で表される固溶型のリチウム過剰遷移金属酸化物が挙げられる。なかでも、遷移金属元素としてニッケル、コバルトおよびマンガンを構成元素として含む三元系リチウム含有複合酸化物が好ましい。
Examples of the positive electrode active material include a composite oxide containing lithium and at least one transition metal element (preferably at least one of nickel, cobalt, and manganese). Examples of the composite oxide include a so-called binary lithium-containing composite oxide containing one kind of the transition metal element, a so-called binary lithium-containing composite oxide containing two kinds of the transition metal element, nickel as the transition metal element, Examples thereof include ternary lithium-containing composite oxides containing cobalt and manganese as constituent elements, and solid solution lithium-excess transition metal oxides. These can be used alone or in combination of two or more. Examples of the unitary lithium-containing composite oxide include cobalt lithium composite oxide (LiCoO 2 ), nickel lithium composite oxide (LiNiO 2 ), and manganese lithium composite oxide (LiMn 2 O 4 ). Examples of the binary lithium-containing composite oxide include nickel-cobalt-based LiNi x Co 1-x O 2 (0 <x <1) and cobalt-manganese-based LiCo x Mn 1-x O 2 (0 < x <1), nickel-manganese-based LiNi x Mn 1-x O 2 (0 <x <1) and LiNi x Mn 2-x O 4 (0 <x <2) A composite oxide is mentioned. Examples of the ternary lithium-containing composite oxide include a general formula:
Li (Li a Mn x Co y Ni z) O 2
Ternary lithium-containing composite oxides represented by (a, x, y, z in the above formula are real numbers satisfying a + x + y + z = 1). Examples of the solid solution type lithium-excess transition metal oxide include a general formula:
xLi [Li 1/3 Mn 2/3 ] O 2. (1-x) LiMeO 2
(Wherein, Me is one or more transition metals, and x is 0 <x ≦ 1), a solid solution lithium-excess transition metal oxide. Of these, a ternary lithium-containing composite oxide containing nickel, cobalt and manganese as transition metal elements is preferred.

また、正極活物質として、一般式がLiMAO(ここでMは、Fe,Co,NiおよびMnからなる群から選択される少なくとも1種の金属元素であり、Aは、P,Si,SおよびVからなる群から選択される元素である。)で表されるポリアニオン型化合物も好ましく用いられる。上記一般式においてAがPおよび/またはSiであるもの(例えばLiFePO、LiFeSiO、LiCoPO、LiCoSiO、LiFe0.5Co0.5PO、LiFe0.5Co0.5SiO、LiMnPO、LiMnSiO、LiNiPO、LiNiSiO)は、上記ポリアニオン型化合物の好適例である。 As the positive electrode active material, the general formula is LiMAO 4 (where M is at least one metal element selected from the group consisting of Fe, Co, Ni and Mn, and A is P, Si, S and A polyanionic compound represented by the following formula is also preferably used: an element selected from the group consisting of V. In the above general formula, A is P and / or Si (for example, LiFePO 4 , LiFeSiO 4 , LiCoPO 4 , LiCoSiO 4 , LiFe 0.5 Co 0.5 PO 4 , LiFe 0.5 Co 0.5 SiO 4 , LiMnPO 4, LiMnSiO 4, LiNiPO 4 , LiNiSiO 4) are suitable examples of the polyanionic compound.

また、正極活物質は、アルミニウム(Al),マグネシウム(Mg),カルシウム(Ca),クロム(Cr),バナジウム(V),チタン(Ti),銅(Cu),亜鉛(Zn),ガリウム(Ga),ジルコニウム(Zr),ニオブ(Nb),モリブデン(Mo),インジウム(In),スズ(Sn),ランタン(La),タングステン(W)およびセリウム(Ce)からなる群から選択される1種または2種以上の金属元素がさらに添加されたものであってもよい。   The positive electrode active material includes aluminum (Al), magnesium (Mg), calcium (Ca), chromium (Cr), vanadium (V), titanium (Ti), copper (Cu), zinc (Zn), gallium (Ga). ), Zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), indium (In), tin (Sn), lanthanum (La), tungsten (W), and cerium (Ce). Alternatively, two or more metal elements may be further added.

正極合材層に占める正極活物質の割合は、凡そ50質量%を超え、凡そ70質量%〜95質量%(例えば75質量%〜93質量%)であることが好ましい。   The proportion of the positive electrode active material in the positive electrode mixture layer is preferably more than about 50% by mass, and preferably about 70% by mass to 95% by mass (for example, 75% by mass to 93% by mass).

導電材としては、カーボン粉末やカーボンファイバー等の導電性粉末材料が好ましく用いられる。カーボン粉末としては、種々のカーボンブラック、例えばアセチレンブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、グラファイト粉末等が好ましい。また、炭素繊維、金属繊維等の導電性繊維類、銅、ニッケル等の金属粉末類およびポリフェニレン誘導体等の有機導電性材料等を、1種を単独でまたは2種以上の混合物として含ませることができる。結着材としては、各種のポリマー材料が挙げられる。例えば、水系の組成物(活物質粒子の分散媒として水または水を主成分とする混合溶媒を用いた組成物)を用いて正極合材層を形成する場合には、結着材として水に溶解または分散する(水溶性または水分散性の)ポリマー材料を好ましく採用し得る。水溶性または水分散性のポリマー材料としては、カルボキシメチルセルロース(CMC)等のセルロース系ポリマー;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)等のフッ素系樹脂;酢酸ビニル重合体;スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリル酸変性SBR樹脂(SBR系ラテックス)等のゴム類;が例示される。あるいは、溶剤系の組成物(活物質粒子の分散媒が主として有機溶媒である組成物)を用いて正極合材層を形成する場合には、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)等のハロゲン化ビニル樹脂;ポリエチレンオキサイド(PEO)等のポリアルキレンオキサイド;等のポリマー材料を用いることができる。このような結着材は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、上記で例示したポリマー材料は、結着材として用いられる他に、正極合材層形成用組成物の増粘材その他の添加材として使用されることもあり得る。   As the conductive material, a conductive powder material such as carbon powder or carbon fiber is preferably used. As the carbon powder, various carbon blacks such as acetylene black, furnace black, ketjen black, and graphite powder are preferable. In addition, conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers, metal powders such as copper and nickel, and organic conductive materials such as polyphenylene derivatives may be included singly or as a mixture of two or more. it can. Examples of the binder include various polymer materials. For example, when a positive electrode mixture layer is formed using an aqueous composition (a composition using water or a mixed solvent containing water as a main component as a dispersion medium for active material particles), water is used as a binder. A polymer material that dissolves or disperses (water-soluble or water-dispersible) can be preferably employed. Examples of water-soluble or water-dispersible polymer materials include cellulose polymers such as carboxymethyl cellulose (CMC); polyvinyl alcohol (PVA); fluorine resins such as polytetrafluoroethylene (PTFE); vinyl acetate polymers; styrene butadiene rubber Rubbers such as (SBR) and acrylic acid-modified SBR resin (SBR latex); Alternatively, when the positive electrode mixture layer is formed using a solvent-based composition (a composition in which the dispersion medium of active material particles is mainly an organic solvent), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidene chloride (PVDC) Polymer materials such as vinyl halide resins such as polyethylene oxide, polyalkylene oxide such as polyethylene oxide (PEO), and the like can be used. Such a binder may be used alone or in combination of two or more. In addition, the polymer material illustrated above may be used as a thickener and other additives in the composition for forming a positive electrode mixture layer, in addition to being used as a binder.

正極合材層に占めるこれら添加材の割合は、特に限定されないが、導電材の割合は、正極活物質100質量部に対して、凡そ1質量部〜20質量部(例えば2質量部〜15質量部、典型的には3質量部〜12質量部)とすることが好ましく、結着材の割合は、正極活物質100質量部に対して、凡そ0.8質量部〜10質量部(例えば1質量部〜7質量部、典型的には2質量部〜5質量部)とすることが好ましい。   Although the ratio of these additives in the positive electrode mixture layer is not particularly limited, the ratio of the conductive material is about 1 to 20 parts by mass (for example, 2 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material). Part, typically 3 parts by mass to 12 parts by mass), and the ratio of the binder is about 0.8 parts by mass to 10 parts by mass (eg, 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material). It is preferable to set it as a mass part-7 mass parts, typically 2 mass parts-5 mass parts.

正極集電体上への正極合材層の単位面積当たりの目付量(正極合材層形成用組成物の固形分換算の塗付量)は、特に限定されるものではないが、充分な導電経路(導電パス)を確保する観点から、正極集電体の片面当たり3mg/cm以上(例えば6mg/cm以上、典型的には12mg/cm以上)であり、45mg/cm以下(例えば28mg/cm以下、典型的には18mg/cm以下)とすることが好ましい。また、正極合材層の厚さは、正極集電体の片面当たり30μm以上(例えば50μm以上、典型的には70μm以上)であり、120μm以下(例えば100μm以下、典型的には80μm以下)とすることが好ましい。 The basis weight per unit area of the positive electrode mixture layer on the positive electrode current collector (the coating amount in terms of solid content of the composition for forming the positive electrode mixture layer) is not particularly limited, but sufficient conductivity From the viewpoint of securing a path (conductive path), it is 3 mg / cm 2 or more (for example, 6 mg / cm 2 or more, typically 12 mg / cm 2 or more) per side of the positive electrode current collector, and 45 mg / cm 2 or less ( For example, it is preferably 28 mg / cm 2 or less, typically 18 mg / cm 2 or less. Further, the thickness of the positive electrode mixture layer is 30 μm or more (for example, 50 μm or more, typically 70 μm or more) per side of the positive electrode current collector, and is 120 μm or less (for example, 100 μm or less, typically 80 μm or less). It is preferable to do.

正極および負極の少なくとも一方には、放熱材層が形成されている。ここでは、正極に形成される放熱材層について説明する。放熱材層は、捲回電極体の径方向における温度差が減少するように形成されており、かつ捲回方向の一部範囲にのみ形成されていればよく、その限りにおいて形成箇所は限定されない。また、放熱材層は、正極集電体と正極合材層との間に形成されていることが、放熱材層に起因する電池特性の低下を抑制する観点から好ましい。さらに、放熱材層は、正極の捲回方向(長手方向)に直交する方向(幅方向)に延びるように形成されていることが好ましい。これによって、捲回電極体の中心部に蓄積した熱を幅方向から捲回電極体の外部に放出しやすい。そのような観点から、放熱材層は、正極の幅方向の全体に亘って形成されていることがより好ましい。   A heat radiating material layer is formed on at least one of the positive electrode and the negative electrode. Here, the heat dissipation material layer formed on the positive electrode will be described. The heat dissipating material layer is formed so as to reduce the temperature difference in the radial direction of the wound electrode body, and only needs to be formed in a partial range in the wound direction, and as long as it is formed, the formation location is not limited. . Moreover, it is preferable that the heat radiating material layer is formed between the positive electrode current collector and the positive electrode mixture layer from the viewpoint of suppressing deterioration of battery characteristics due to the heat radiating material layer. Furthermore, the heat dissipation material layer is preferably formed so as to extend in a direction (width direction) orthogonal to the winding direction (longitudinal direction) of the positive electrode. This makes it easy to release the heat accumulated in the center of the wound electrode body from the width direction to the outside of the wound electrode body. From such a viewpoint, it is more preferable that the heat dissipation material layer is formed over the entire width direction of the positive electrode.

また、放熱材層は、正極の捲回方向の捲回中心側の端部から捲回方向外側に延びるように形成されていることが好ましい。放熱材層は、図4に模式的に示す捲回電極体80の径方向における捲回厚A1に占める放熱材層16が形成された範囲(径方向の厚さ)A2の比率(A2/A1)が、5%以上(例えば10%以上、典型的には20%以上)となるように形成することが好ましい。これによって、捲回電極体の捲回中心側と外側との性能差をより小さくすることができる。具体的には、捲回電極体の捲回中心の熱が好適に放出されるため、捲回中心側の劣化の進行が抑制される結果、捲回電極体の捲回中心側と外側との反応ムラが小さくなり、サイクル特性が向上する。また、放熱材層に起因する電池特性の低下(例えば電池抵抗の上昇)を抑制する観点から、上記比率(A2/A1)は、70%以下(例えば60%以下、典型的には50%以下)とすることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the heat radiating material layer is formed so as to extend outward in the winding direction from the end portion of the positive electrode in the winding direction. The heat radiating material layer is a ratio (A2 / A1) of the range (radial thickness) A2 in which the heat radiating material layer 16 occupies the winding thickness A1 in the radial direction of the wound electrode body 80 schematically shown in FIG. ) Is preferably 5% or more (for example, 10% or more, typically 20% or more). Thereby, the performance difference between the winding center side and the outside of the wound electrode body can be further reduced. Specifically, since the heat at the winding center of the wound electrode body is suitably released, the progress of deterioration on the winding center side is suppressed, and as a result, the winding center side and outer side of the wound electrode body are suppressed. Reaction unevenness is reduced and cycle characteristics are improved. Further, from the viewpoint of suppressing a decrease in battery characteristics (for example, an increase in battery resistance) caused by the heat dissipation material layer, the ratio (A2 / A1) is 70% or less (for example, 60% or less, typically 50% or less). ) Is preferable.

放熱材層は、放熱材を主成分として含み、必要に応じて結着材等の添加材を含む。放熱材層を構成する放熱材としては、500W/(m・K)以上(例えば700W/(m・K)以上、典型的には900W/(m・K)以上)の熱伝導率を有する放熱材が好ましい。熱伝導率の上限は特に限定されないが、例えば2000W/(m・K)以下であってもよい。かかる熱伝導率は、放熱材が長径と短径を有する場合、放熱材の少なくとも一方向の熱伝導率であればよい。放熱材が平板形状を有する場合、上記熱伝導率の範囲は、面方向熱伝導率の範囲として適用されることがより好ましい。ここで面方向熱伝導率とは、平板形状の放熱材の面方向の熱伝導率のことをいう。上述の面方向熱伝導率を有する放熱材を、放熱材層の面方向(厚さ方向に直交する方向)に沿うように配置することで、放熱材層の面方向熱伝導率が向上し、放熱性が向上する。面方向熱伝導率を含む熱伝導率は、従来公知のレーザーフラッシュ法で測定することができる。レーザーフラッシュ測定装置としては、真空理工製熱定数測定装置TC−7000型を用いることができる。   The heat dissipating material layer includes a heat dissipating material as a main component, and optionally includes additives such as a binder. The heat dissipating material constituting the heat dissipating material layer is a heat dissipating material having a thermal conductivity of 500 W / (m · K) or more (eg 700 W / (m · K) or more, typically 900 W / (m · K) or more). A material is preferred. Although the upper limit of heat conductivity is not specifically limited, For example, 2000 W / (m * K) or less may be sufficient. The thermal conductivity may be the thermal conductivity in at least one direction of the heat dissipation material when the heat dissipation material has a major axis and a minor axis. When the heat dissipation material has a flat plate shape, it is more preferable that the range of the thermal conductivity is applied as a range of the surface direction thermal conductivity. Here, the surface direction thermal conductivity means the thermal conductivity in the surface direction of the flat plate-shaped heat radiation material. By disposing the heat dissipation material having the above-described surface direction thermal conductivity along the surface direction of the heat dissipation material layer (direction perpendicular to the thickness direction), the surface direction thermal conductivity of the heat dissipation material layer is improved, Heat dissipation is improved. The thermal conductivity including the surface direction thermal conductivity can be measured by a conventionally known laser flash method. As a laser flash measuring device, a thermal constant measuring device TC-7000 type manufactured by Vacuum Riko can be used.

上記の熱伝導率(典型的には面方向熱伝導率)を有する放熱材としては、結晶性グラファイトが挙げられる。例えば銅やアルミニウムを放熱材として用いた場合では、面方向および厚さ方向にかかわらず熱伝導率は、それぞれ凡そ400W/(m・K)、230W/(m・K)という低い値である。したがって、高い熱伝導率(典型的には面方向熱伝導率)を有する結晶性グラファイトは、捲回電極体の捲回中心の放熱性という観点において優れた放熱材となり得る。なかでも、面方向に結晶成長した結晶性グラファイト粒子が特に好ましい。かかる結晶性グラファイト粒子の平均粒径は、長径(典型的には面方向の長さ(直径))が0.5μm〜20μm(例えば1μm〜15μm、典型的には3μm〜8μm)、短径(典型的には厚さ方向の長さ(直径))が3nm〜300nm(例えば20nm〜180nm、典型的には40nm〜100nm)であることが好ましい。平均粒径の測定方法としては、走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)で撮影した結晶性グラファイト粒子の100個を任意に選択して長径と短径とを測定し、それぞれ平均値を求める方法を用いることができる。放熱材層に占める放熱材の割合は、凡そ50質量%を超え、75質量%〜99質量%(例えば90質量%〜95質量%)であることが好ましい。   Crystalline graphite is mentioned as a heat radiating material having the above thermal conductivity (typically, the planar thermal conductivity). For example, when copper or aluminum is used as the heat radiating material, the thermal conductivity is as low as about 400 W / (m · K) and 230 W / (m · K) regardless of the surface direction and the thickness direction. Therefore, crystalline graphite having a high thermal conductivity (typically, the surface direction thermal conductivity) can be an excellent heat dissipation material from the viewpoint of heat dissipation at the winding center of the wound electrode body. Of these, crystalline graphite particles having crystal growth in the plane direction are particularly preferable. The average particle diameter of such crystalline graphite particles is 0.5 μm to 20 μm (for example, 1 μm to 15 μm, typically 3 μm to 8 μm) as the major axis (typically the length in the plane direction (diameter)), and the minor axis ( It is preferable that the length (diameter) in the thickness direction is typically 3 nm to 300 nm (for example, 20 nm to 180 nm, typically 40 nm to 100 nm). The average particle diameter is measured by arbitrarily selecting 100 crystalline graphite particles photographed with a scanning electron microscope (SEM), measuring the major axis and the minor axis, and calculating the average value for each. The method can be used. The ratio of the heat radiating material in the heat radiating material layer is preferably more than about 50% by mass and 75% to 99% by mass (for example, 90% to 95% by mass).

結着材としては、水に溶解または分散する(水溶性または水分散性の)ポリマー材料として、カルボキシメチルセルロース(CMC)等のセルロース系ポリマー;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)等のフッ素系樹脂;酢酸ビニル共重合体;スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリル酸変性SBR樹脂(SBR系ラテックス)等のゴム類;が例示される。溶剤系の組成物(活物質粒子の分散媒が主として有機溶媒である組成物)を用いて放熱材層を形成する場合には、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)等のハロゲン化ビニル樹脂;ポリエチレンオキサイド(PEO)等のポリアルキレンオキサイド;等のポリマー材料を用いることができる。このような結着材は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いてもよい。溶剤を用いて放熱材層を形成する場合、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)が好ましい。   As a binder, as a polymer material dissolved or dispersed in water (water-soluble or water-dispersible), a cellulose polymer such as carboxymethyl cellulose (CMC); polyvinyl alcohol (PVA); polytetrafluoroethylene (PTFE), etc. And fluorinated resins; vinyl acetate copolymers; rubbers such as styrene butadiene rubber (SBR) and acrylic acid-modified SBR resin (SBR latex). When forming a heat dissipation material layer using a solvent-based composition (a composition in which the dispersion medium of active material particles is mainly an organic solvent), halogen such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polyvinylidene chloride (PVDC) Polymer materials such as vinyl fluoride resin; polyalkylene oxide such as polyethylene oxide (PEO); and the like can be used. Such a binder may be used alone or in combination of two or more. When forming a heat-radiating material layer using a solvent, polyvinylidene fluoride (PVDF) is preferable.

放熱材層に占めるこれら添加材(典型的には結着材)の割合は、特に限定されないが、放熱材100質量部に対して、凡そ1質量部〜30質量部(例えば2質量部〜20質量部、典型的には5質量部〜15質量部)とすることが好ましい。   The ratio of these additives (typically binders) in the heat dissipation material layer is not particularly limited, but is approximately 1 part by mass to 30 parts by mass (for example, 2 parts by mass to 20 parts by mass) with respect to 100 parts by mass of the heat dissipation material. It is preferable to set it as a mass part, typically 5-15 mass parts.

放熱材層の厚さは、捲回電極体の捲回中心側と外側との性能差を小さくし、放熱材層に起因する電池特性の低下を抑制する観点から、正極集電体の片面当たり0.5μm以上(例えば0.8μm以上、典型的には1.5μm以上)であり、15μm以下(例えば9μm以下、典型的には5μm以下)とすることが好ましい。また、所定の面方向熱伝導率を有する放熱材を用いる場合、放熱材の面方向熱伝導率を放熱材層の面方向熱伝導率に反映させるため、放熱材層の厚さは、放熱材の面方向の長さより小さくすることがより好ましい。   The thickness of the heat dissipation material layer reduces the performance difference between the winding center side and the outer side of the wound electrode body, and suppresses the deterioration of battery characteristics due to the heat dissipation material layer. It is 0.5 μm or more (for example, 0.8 μm or more, typically 1.5 μm or more), and preferably 15 μm or less (for example, 9 μm or less, typically 5 μm or less). In addition, when using a heat dissipation material having a predetermined surface direction thermal conductivity, the thickness of the heat dissipation material layer is set to reflect the surface direction thermal conductivity of the heat dissipation material in the surface direction thermal conductivity of the heat dissipation material layer. It is more preferable to make it smaller than the length in the surface direction.

上述したような正極は、例えば以下の方法によって作製することができる。まず、放熱材と必要に応じて結着材等の添加材を適当な溶媒で混合して、ペースト状またはスラリー状の放熱材層形成用組成物を調製する。混合操作は、例えば適当な混練機を用いて行うことができる。上記組成物を調製するために用いられる溶媒としては、水系溶媒および非水系溶媒のいずれも使用可能である。水系溶媒は全体として水性を示すものであればよく、水または水を主体とする混合溶媒を好ましく用いることができる。また、非水系溶媒の好適例としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、メチルエチルケトン、トルエン等が例示される。調製した上記組成物を正極集電体上の所定の範囲に塗付し、乾燥により溶媒を揮発させる。なお、正極集電体に上記組成物を塗付する方法は特に限定されず、例えばスリットコーター、ダイコーター、グラビアコーター、コンマコーター等の従来公知の塗付手段を採用することができる。また、乾燥方法としては、自然乾燥、熱風、低湿風、真空、赤外線、遠赤外線および電子線を、単独でまたは組み合わせて用いることができる。また、必要に応じて、従来公知のロールプレス法、平板プレス法等の圧縮方法により圧縮(プレス)してもよい。このようにして正極集電体上に放熱材層が形成される。   The positive electrode as described above can be produced, for example, by the following method. First, a heat radiating material and, if necessary, an additive such as a binder are mixed in an appropriate solvent to prepare a paste or slurry-like heat radiating material layer forming composition. The mixing operation can be performed using, for example, a suitable kneader. As a solvent used for preparing the composition, both an aqueous solvent and a non-aqueous solvent can be used. The aqueous solvent is not particularly limited as long as it is water-based as a whole, and water or a mixed solvent mainly composed of water can be preferably used. Further, preferred examples of the non-aqueous solvent include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), methyl ethyl ketone, toluene and the like. The prepared composition is applied to a predetermined range on the positive electrode current collector, and the solvent is evaporated by drying. The method for applying the composition to the positive electrode current collector is not particularly limited, and conventionally known application means such as a slit coater, a die coater, a gravure coater, and a comma coater can be employed. As a drying method, natural drying, hot air, low-humidity air, vacuum, infrared rays, far-infrared rays, and electron beams can be used alone or in combination. Moreover, you may compress (press) by compression methods, such as a conventionally well-known roll press method and a flat plate press method, as needed. In this way, a heat dissipation material layer is formed on the positive electrode current collector.

次いで、正極活物質、必要に応じて導電材、結着材等を適当な溶媒で混合して、ペースト状またはスラリー状の正極合材層形成用組成物を調製する。調製した上記組成物を正極集電体に対して塗付し、乾燥により溶媒を揮発させた後、圧縮(プレス)する。また、厚さを調整するにあたり、膜厚測定器で該厚さを測定し、プレス圧を調整して所望の厚さになるまで複数回圧縮してもよい。このようにして、正極合材層が正極集電体上に形成されており、かつ正極集電体と正極合材層との間の所定の範囲に放熱材層が形成された正極が得られる。なお、混合、塗付、乾燥、圧縮方法は、従来公知の手段を適宜用いることができ、例えば上述の放熱材層の形成方法と同様の手段を採用することができる。   Next, a positive electrode active material, and if necessary, a conductive material, a binder, and the like are mixed with an appropriate solvent to prepare a paste or slurry-like composition for forming a positive electrode mixture layer. The prepared composition is applied to the positive electrode current collector, the solvent is evaporated by drying, and then compressed (pressed). Further, when adjusting the thickness, the thickness may be measured with a film thickness measuring instrument, and the press pressure may be adjusted to perform compression a plurality of times until a desired thickness is obtained. In this way, a positive electrode is obtained in which the positive electrode mixture layer is formed on the positive electrode current collector and the heat dissipation material layer is formed in a predetermined range between the positive electrode current collector and the positive electrode mixture layer. . As the mixing, coating, drying, and compression methods, conventionally known means can be used as appropriate, and for example, the same means as the above-described method for forming the heat dissipation material layer can be adopted.

負極(典型的には負極シート)を構成する負極集電体としては、従来のリチウムイオン二次電池と同様に、導電性の良好な金属からなる導電性部材が好ましく用いられる。例えば、銅または銅を主成分とする合金を用いることができる。負極集電体の形状は、負極の捲回性を考慮して、板状、シート状、箔状、メッシュ状等の形態であり得る。負極集電体の厚さは特に限定されず、例えば5μm〜30μmとすることができる。   As the negative electrode current collector constituting the negative electrode (typically, the negative electrode sheet), a conductive member made of a metal having good conductivity is preferably used as in the conventional lithium ion secondary battery. For example, copper or an alloy containing copper as a main component can be used. The shape of the negative electrode current collector can be a plate shape, a sheet shape, a foil shape, a mesh shape, or the like in consideration of the winding property of the negative electrode. The thickness of the negative electrode current collector is not particularly limited, and can be, for example, 5 μm to 30 μm.

負極合材層には、電荷担体となるリチウムイオンを吸蔵および放出可能な負極活物質が含まれる。負極活物質の組成や形状に特に制限はなく、従来からリチウムイオン二次電池に用いられる物質の1種または2種以上を使用することができる。かかる負極活物質としては、リチウムイオン二次電池で一般的に用いられる炭素材料が挙げられる。かかる炭素材料の代表例としては、グラファイトカーボン(黒鉛)、アモルファスカーボン等が挙げられる。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)が好ましく用いられる。なかでも天然黒鉛を主成分とする炭素材料の使用が好ましい。かかる天然黒鉛は鱗片状の黒鉛を球形化したものであり得る。また、黒鉛の表面にアモルファスカーボンがコートされた炭素質粉末を用いてもよい。その他、負極活物質として、チタン酸リチウム等の酸化物、ケイ素材料、スズ材料等の単体、合金、化合物、上記材料を併用した複合材料を用いることも可能である。負極合材層に占める負極活物質の割合は、凡そ50質量%を超え、凡そ90質量%〜99質量%(例えば95質量%〜99質量%、典型的には97質量%〜99質量%)であることが好ましい。   The negative electrode mixture layer includes a negative electrode active material capable of inserting and extracting lithium ions serving as charge carriers. There is no restriction | limiting in particular in a composition and a shape of a negative electrode active material, The 1 type (s) or 2 or more types of the material conventionally used for a lithium ion secondary battery can be used. Examples of such a negative electrode active material include carbon materials generally used in lithium ion secondary batteries. Typical examples of such a carbon material include graphite carbon (graphite) and amorphous carbon. A particulate carbon material (carbon particles) containing a graphite structure (layered structure) at least partially is preferably used. Of these, the use of a carbon material mainly composed of natural graphite is preferred. Such natural graphite may be obtained by spheroidizing flaky graphite. Alternatively, a carbonaceous powder having a graphite surface coated with amorphous carbon may be used. In addition, as the negative electrode active material, it is also possible to use oxides such as lithium titanate, simple substances such as silicon materials and tin materials, alloys, compounds, and composite materials using the above materials in combination. The proportion of the negative electrode active material in the negative electrode mixture layer exceeds approximately 50% by mass, and is approximately 90% to 99% by mass (for example, 95% to 99% by mass, typically 97% to 99% by mass). It is preferable that

負極合材層は、負極活物質の他に、一般的なリチウムイオン二次電池の負極合材層に配合され得る1種または2種以上の結着材や増粘材その他の添加材を必要に応じて含有することができる。結着材としては、各種のポリマー材料が挙げられる。例えば、水系の組成物または溶剤系の組成物に対して、正極合材層に含有され得るものを好ましく用いることができる。かかる結着材は、結着材として用いられる他に、負極合材層形成用組成物の増粘材その他の添加材として使用されることもあり得る。負極合材層に占めるこれら添加材の割合は、特に限定されないが、凡そ0.8質量%〜10質量%(例えば凡そ1質量%〜5質量%、典型的には1質量%〜3質量%)であることが好ましい。   In addition to the negative electrode active material, the negative electrode mixture layer needs one or more binders, thickeners, and other additives that can be blended in the negative electrode mixture layer of a general lithium ion secondary battery. Depending on the content. Examples of the binder include various polymer materials. For example, what can be contained in the positive electrode mixture layer can be preferably used for an aqueous composition or a solvent-based composition. In addition to being used as a binder, such a binder may be used as a thickener or other additive in a composition for forming a negative electrode mixture layer. The proportion of these additives in the negative electrode mixture layer is not particularly limited, but is approximately 0.8% by mass to 10% by mass (for example, approximately 1% by mass to 5% by mass, typically 1% by mass to 3% by mass). ) Is preferable.

負極集電体上への負極合材層の単位面積当たりの目付量(負極合材層形成用組成物の固形分換算の塗付量)は、特に限定されるものではないが、充分な導電経路(導電パス)を確保する観点から、負極集電体の片面当たり3mg/cm以上(例えば6mg/cm以上、典型的には10mg/cm以上)であり、40mg/cm以下(例えば25mg/cm以下、典型的には18mg/cm以下)とすることが好ましい。また、負極合材層の厚さは、負極集電体の片面当たり20μm以上(例えば40μm以上、典型的には60μm以上)であり、100μm以下(例えば80μm以下、典型的には70μm以下)とすることが好ましい。 The basis weight per unit area of the negative electrode composite material layer on the negative electrode current collector (the coating amount in terms of solid content of the negative electrode composite material layer forming composition) is not particularly limited, but sufficient conductivity From the viewpoint of securing a path (conductive path), it is 3 mg / cm 2 or more (for example, 6 mg / cm 2 or more, typically 10 mg / cm 2 or more) per side of the negative electrode current collector, and 40 mg / cm 2 or less ( For example, it is preferably 25 mg / cm 2 or less, typically 18 mg / cm 2 or less. Further, the thickness of the negative electrode mixture layer is 20 μm or more (for example, 40 μm or more, typically 60 μm or more) per side of the negative electrode current collector, and is 100 μm or less (for example, 80 μm or less, typically 70 μm or less). It is preferable to do.

上述したような負極の作製方法は特に限定されず、従来公知の方法を適宜採用することができる。例えば以下の方法によって作製することができる。まず、負極活物質を、結着材等とともに上記適当な溶媒(水系溶媒、有機溶媒またはこれらの混合溶媒)で混合して、ペースト状またはスラリー状の負極合材層形成用組成物を調製する。こうして調製した上記組成物を負極集電体に塗付し、乾燥により溶媒を揮発させた後、圧縮(プレス)する。これによって上記組成物を用いて形成された負極合材層を負極集電体上に備える負極が得られる。なお、混合、塗付、乾燥および圧縮方法は、上述の正極の製造方法と同様に従来公知の手段を用いることができる。   The method for producing the negative electrode as described above is not particularly limited, and a conventionally known method can be appropriately employed. For example, it can be produced by the following method. First, a negative electrode active material is mixed with a binder or the like in the appropriate solvent (aqueous solvent, organic solvent or a mixed solvent thereof) to prepare a paste or slurry-like composition for forming a negative electrode mixture layer. . The composition prepared in this manner is applied to the negative electrode current collector, the solvent is volatilized by drying, and then compressed (pressed). Thus, a negative electrode provided with a negative electrode mixture layer formed using the above composition on the negative electrode current collector is obtained. In addition, conventionally well-known means can be used for the mixing, application | coating, drying, and compression method similarly to the manufacturing method of the above-mentioned positive electrode.

なお、負極には放熱材層が形成されていてもよい。かかる場合、放熱材層の形成範囲は、上述の正極に放熱材層を形成する場合と基本的に同様の範囲とすることができる。すなわち、正極の放熱材層に関する説明において、正極集電体を負極集電体に置き換え、正極合材層を負極合材層に置き換えて参照することにより負極に放熱材層を形成することができる。かかる放熱材層は、正極に形成された放熱材層と同等の効果を奏することができる。放熱材層の構成成分、その割合、形成方法等も、正極に形成される放熱材層の場合と同様とすることができるため、ここでは説明は繰り返さない。   Note that a heat dissipation material layer may be formed on the negative electrode. In this case, the formation range of the heat dissipation material layer can be basically the same range as the case where the heat dissipation material layer is formed on the positive electrode. That is, in the description regarding the heat dissipation material layer of the positive electrode, the heat dissipation material layer can be formed on the negative electrode by replacing the positive electrode current collector with the negative electrode current collector and replacing the positive electrode material mixture layer with the negative electrode material mixture layer. . Such a heat dissipation material layer can achieve the same effect as the heat dissipation material layer formed on the positive electrode. Since the constituent components, the ratio, the formation method, and the like of the heat dissipation material layer can be the same as those of the heat dissipation material layer formed on the positive electrode, description thereof will not be repeated here.

正極と負極とを隔てるように配置されるセパレータ(セパレータシート)は、正極合材層と負極合材層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ればよい。セパレータの好適例としては、多孔質ポリオレフィン系樹脂で構成されたものが挙げられる。例えば、厚さ5μm〜30μm程度の合成樹脂製(例えばポリエチレン、ポリプロピレン、またはこれらを組み合わせた二層以上の構造を有するポリオレフィン製)多孔質セパレータシートを好適に使用し得る。このセパレータシートには耐熱層が設けられていてもよい。あるいは例えば、正極合材層または負極合材層の表面に形成された絶縁性を有する粒子の層で耐熱層を構成してもよい。ここで、絶縁性を有する粒子は、絶縁性を有する無機フィラー(例えば金属酸化物、金属水酸化物等のフィラー)、または絶縁性を有する樹脂粒子(例えばポリエチレン、ポリプロピレン等の粒子)であってもよい。なお、液状の電解質に代えて、例えば上記電解質にポリマーが添加されたような固体状(ゲル状)電解質を使用する場合には、電解質自体がセパレータとして機能し得るため、セパレータが不要になることがあり得る。   The separator (separator sheet) disposed so as to separate the positive electrode and the negative electrode may be a member that insulates the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer and allows the electrolyte to move. Preferable examples of the separator include those made of a porous polyolefin resin. For example, a porous separator sheet made of a synthetic resin having a thickness of about 5 μm to 30 μm (for example, made of polyethylene, polypropylene, or a polyolefin having a structure of two or more layers combining these) can be suitably used. This separator sheet may be provided with a heat-resistant layer. Alternatively, for example, the heat-resistant layer may be composed of a layer of insulating particles formed on the surface of the positive electrode mixture layer or the negative electrode mixture layer. Here, the particles having insulating properties are inorganic fillers having insulating properties (for example, fillers such as metal oxides and metal hydroxides) or resin particles having insulating properties (for example, particles such as polyethylene and polypropylene). Also good. For example, when a solid (gel) electrolyte in which a polymer is added to the above electrolyte is used instead of the liquid electrolyte, the electrolyte itself can function as a separator, so that a separator is not necessary. There can be.

リチウムイオン二次電池に注入される非水電解質を構成する非水溶媒と支持塩は、従来からリチウムイオン二次電池に用いられるものを特に限定なく使用することができる。かかる非水電解質は、典型的には適当な非水溶媒に支持塩を含有させた組成を有する電解液である。上記非水溶媒としては、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−ブチロラクトンが挙げられ、これらは単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。なかでも、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)の混合溶媒が好ましい。   As the non-aqueous solvent and the supporting salt constituting the non-aqueous electrolyte injected into the lithium ion secondary battery, those conventionally used for lithium ion secondary batteries can be used without particular limitation. Such a non-aqueous electrolyte is typically an electrolytic solution having a composition in which a supporting salt is contained in a suitable non-aqueous solvent. Examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), 1,2-dimethoxyethane, 1,2- Diethoxyethane, tetrahydrofuran, 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 These may be used alone or in combination of two or more. Of these, a mixed solvent of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) is preferable.

また、上記支持塩としては、例えばLiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiCFSO、LiCSO、LiN(CFSO、LiC(CFSO、LiI等のリチウム化合物(リチウム塩)の1種または2種以上を用いることができる。なお、支持塩の濃度は特に限定されないが、凡そ0.1mol/L〜5mol/L(例えば0.5mol/L〜3mol/L、典型的には0.8mol/L〜1.5mol/L)の濃度とすることができる。 Examples of the supporting salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3. One or more of lithium compounds (lithium salts) such as LiI can be used. The concentration of the supporting salt is not particularly limited, but is approximately 0.1 mol / L to 5 mol / L (for example, 0.5 mol / L to 3 mol / L, typically 0.8 mol / L to 1.5 mol / L). Concentration.

非水電解質はまた、ガス発生剤を含み得る。ここで、ガス発生剤とは、非水電解質中に溶解または分散し得る化合物であり、電池が過充電状態になったときに反応し、非水電解質に含まれる非水溶媒の分解より先にガスを発生する化合物をいう。かかるガス発生剤は、電池の稼働電圧では酸化されないが、過充電状態になったときに非水電解質の非水溶媒の酸化分解よりも先に反応(酸化)する。したがって、ガス発生剤の酸化電位(酸化開始電位)は、稼働電圧の最大値に対応した正極の上限電位より高い。また、非水電解質の非水溶媒の酸化電位(酸化開始電位)より低い。上記の観点から、ガス発生剤の酸化電位(vsLi/Li)は、正極の上限電位(vsLi/Li)より0.1V以上(例えば0.2V以上、典型的には0.3V以上)高いことが好ましい。また、非水溶媒の酸化電位(vsLi/Li)より0.1V以上(例えば0.2V以上、典型的には0.3V以上)低いことが好ましい。例えば、正極の上限電位が4.2V以下(典型的には4.0V〜4.2V)の二次電池の場合、ガス発生剤の酸化電位の好適な範囲は、4.3V以上(例えば4.4V以上、典型的には4.5V以上)であり、また5.0V以下(例えば4.9V以下、典型的には4.8V以下)である。 The non-aqueous electrolyte can also include a gas generant. Here, the gas generating agent is a compound that can be dissolved or dispersed in the non-aqueous electrolyte, and reacts when the battery is overcharged, prior to the decomposition of the non-aqueous solvent contained in the non-aqueous electrolyte. A compound that generates gas. Such a gas generating agent is not oxidized at the operating voltage of the battery, but reacts (oxidizes) prior to oxidative decomposition of the nonaqueous solvent of the nonaqueous electrolyte when the battery is overcharged. Therefore, the oxidation potential (oxidation start potential) of the gas generating agent is higher than the upper limit potential of the positive electrode corresponding to the maximum operating voltage. Moreover, it is lower than the oxidation potential (oxidation start potential) of the nonaqueous solvent of the nonaqueous electrolyte. From the above viewpoint, the oxidation potential (vsLi / Li + ) of the gas generating agent is 0.1 V or higher (for example, 0.2 V or higher, typically 0.3 V or higher) from the upper limit potential (vsLi / Li + ) of the positive electrode. High is preferred. Moreover, it is preferable that it is 0.1 V or more (for example, 0.2 V or more, typically 0.3 V or more) lower than the oxidation potential (vsLi / Li + ) of the nonaqueous solvent. For example, in the case of a secondary battery in which the upper limit potential of the positive electrode is 4.2 V or less (typically 4.0 V to 4.2 V), the preferable range of the oxidation potential of the gas generating agent is 4.3 V or more (for example, 4 0.4V or more, typically 4.5V or more) and 5.0V or less (for example, 4.9V or less, typically 4.8V or less).

また、ガス発生剤は、ベンゼン環を有し、該ベンゼン環を構成する炭素の少なくとも1つに第3級炭素が結合した化合物であることが好ましい。かかる第3級炭素は活性が高いため、上記第3級炭素を有するガス発生剤は、過充電状態において反応しやすい。ベンゼン環を構成する炭素に結合する第3級炭素の数は、好ましくは1〜3個(例えば1〜2個、典型的には1個)である。また、上記第3級炭素を有する基は、フェニル基、炭素数(炭素原子数)3〜6のシクロアルキル基、炭素数3〜6の分岐鎖状アルキル基であることが好ましい。ガス発生剤の分子量は特に限定されないが、非水電解質への溶解性(分散性)等の観点から、100〜400(例えば120〜250、典型的には150〜200)であることが好ましい。   The gas generating agent is preferably a compound having a benzene ring and a tertiary carbon bonded to at least one of carbons constituting the benzene ring. Since such tertiary carbon has high activity, the gas generating agent having the tertiary carbon is likely to react in an overcharged state. The number of tertiary carbons bonded to the carbon constituting the benzene ring is preferably 1 to 3 (eg 1 to 2, typically 1). The group having a tertiary carbon is preferably a phenyl group, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms (carbon atoms), or a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms. The molecular weight of the gas generating agent is not particularly limited, but is preferably 100 to 400 (for example, 120 to 250, typically 150 to 200) from the viewpoint of solubility (dispersibility) in the nonaqueous electrolyte.

ガス発生剤の好適例としては、例えば分岐鎖状アルキルベンゼン類、シクロアルキルベンゼン類、ビフェニル類、ターフェニル類、ジフェニルエーテル類、ジベンゾフラン類が挙げられる。これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。なかでも、分岐鎖状アルキルベンゼン類、シクロアルキルベンゼン類、ビフェニル類、ジフェニルエーテル類が好ましく、シクロアルキルベンゼン類、ビフェニル類がさらに好ましい。   Preferable examples of the gas generating agent include branched alkylbenzenes, cycloalkylbenzenes, biphenyls, terphenyls, diphenyl ethers, and dibenzofurans. These can be used alone or in combination of two or more. Of these, branched alkylbenzenes, cycloalkylbenzenes, biphenyls, and diphenyl ethers are preferable, and cycloalkylbenzenes and biphenyls are more preferable.

分岐鎖状アルキルベンゼン類としては、例えば、炭素数3〜6の分岐鎖状のアルキル基を有する分岐鎖状アルキルベンゼンと、分岐鎖状アルキルベンゼンのハロゲン化物(典型的にはフッ化物)が挙げられる。分岐鎖状アルキルベンゼン類の具体例としては、例えばクメン、ジイソプロピルベンゼン、t−ブチルベンゼン、t−ジブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、t−ジアミルベンゼン等の分岐鎖状アルキルベンゼンが挙げられる。シクロアルキルベンゼン類としては、例えば、炭素数3〜6のシクロアルキル基を有するシクロアルキルベンゼンや、該シクロアルキルベンゼンを構成する炭素原子に結合する水素原子の少なくとも1個が直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基および/またはハロゲン原子(典型的にはフッ素原子)に置換したアルキル化シクロアルキルベンゼン、シクロアルキルベンゼンのハロゲン化物(典型的にはフッ化物)が挙げられる。直鎖状または分岐鎖状のアルキル基の炭素数は、1〜6個(例えば3個または4個)が好ましい。シクロアルキルベンゼン類の具体例としては、例えばシクロペンチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン(CHB)等のシクロアルキルベンゼン、t−ブチルシクロヘキシルベンゼン等のアルキル化シクロアルキルベンゼン、シクロヘキシルフルオロベンゼン等のシクロアルキルベンゼンの部分フッ化物が挙げられる。ビフェニル類としては、ビフェニル(BP)や、BPを構成する炭素原子に結合する水素原子の少なくとも1個が直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基および/またはハロゲン原子(典型的にはフッ素原子)に置換したアルキルビフェニル、ビフェニルのハロゲン化物(典型的にはフッ化物)が挙げられる。ビフェニル類の具体例としては、BPのほか、プロピルビフェニル、t−ブチルビフェニル等のアルキルビフェニル、2−フルオロビフェニル、2,2’−ジフルオロビフェニル、4,4’−ジフルオロビフェニル等のビフェニルの部分フッ化物が挙げられる。ターフェニル類、ジフェニルエーテル類、ジベンゾフラン類としては、ターフェニル、ジフェニルエーテル、ジベンゾフランや、それらを構成する炭素原子に結合する水素原子の少なくとも1個が直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基に置換した各アルキル化物(アルキル化ターフェニル、アルキル化ジフェニルエーテル、アルキル化ジベンゾフラン)および/またはハロゲン原子(典型的にはフッ素原子)に置換したターフェニル、ジフェニルエーテル、ジベンゾフランの各ハロゲン化物(典型的にはフッ化物)が挙げられる。ターフェニルは、その一部に水素原子が付加したターフェニルの部分水素化物であってもよい。これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。   Examples of the branched alkylbenzenes include branched alkylbenzenes having a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, and halides (typically fluorides) of branched alkylbenzenes. Specific examples of branched alkylbenzenes include branched alkylbenzenes such as cumene, diisopropylbenzene, t-butylbenzene, t-dibutylbenzene, t-amylbenzene, and t-diamilbenzene. Examples of the cycloalkylbenzenes include cycloalkylbenzene having a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, and alkyl having at least one hydrogen atom bonded to a carbon atom constituting the cycloalkylbenzene having a linear or branched chain structure. Examples thereof include alkylated cycloalkylbenzene substituted with a group and / or a halogen atom (typically a fluorine atom), and a halide (typically a fluoride) of cycloalkylbenzene. As for carbon number of a linear or branched alkyl group, 1-6 pieces (for example, 3 pieces or 4 pieces) are preferable. Specific examples of the cycloalkylbenzenes include cycloalkylbenzenes such as cyclopentylbenzene and cyclohexylbenzene (CHB), alkylated cycloalkylbenzenes such as t-butylcyclohexylbenzene, and partial fluorides of cycloalkylbenzenes such as cyclohexylfluorobenzene. Biphenyls include biphenyl (BP) and at least one of hydrogen atoms bonded to carbon atoms constituting BP is a linear or branched alkyl group and / or halogen atom (typically a fluorine atom). And alkylbiphenyl substituted with a halide of biphenyl (typically fluoride). Specific examples of biphenyls include BP, alkyl biphenyls such as propyl biphenyl and t-butyl biphenyl, partial phenyls such as 2-fluorobiphenyl, 2,2′-difluorobiphenyl, and 4,4′-difluorobiphenyl. A compound. Terphenyls, diphenyl ethers, dibenzofurans include terphenyl, diphenyl ether, dibenzofuran, and each of which at least one hydrogen atom bonded to the carbon atom constituting them is substituted with a linear or branched alkyl group Alkylates (alkylated terphenyls, alkylated diphenyl ethers, alkylated dibenzofurans) and / or terphenyl, diphenyl ether, dibenzofuran halides (typically fluorides) substituted with halogen atoms (typically fluorine atoms) Is mentioned. Terphenyl may be a partial hydride of terphenyl in which a hydrogen atom is added to a part thereof. These can be used alone or in combination of two or more.

ガス発生剤の使用量(添加量)は、非水電解質中に凡そ0.01質量%〜10質量%(例えば0.1質量%〜5質量%、典型的には1質量%〜3質量%)とすることが好ましい。   The amount (addition amount) of the gas generating agent is about 0.01 to 10% by mass (for example, 0.1 to 5% by mass, typically 1 to 3% by mass) in the non-aqueous electrolyte. ) Is preferable.

上述の構成を備えるリチウムイオン二次電池は、各種用途の電池として使用に供される。かかるリチウムイオン二次電池は、捲回電極体の捲回中心側と外側との性能差が小さいため、捲回電極体の捲回中心側と外側間における反応ムラが小さくなり、サイクル特性が向上している。また、電流遮断機構を設けた電池では、捲回電極体の捲回中心側においても充分量のガスが発生し、過充電状態になったときに電流遮断機構が精度よく作動する。かかるリチウムイオン二次電池は、特に自動車等の車両に搭載されるモーター(電動機)用電源として好適に使用し得る。したがって、本発明は、図7に模式的に示すように、リチウムイオン二次電池100(典型的には複数直列接続してなる組電池)を電源として備える車両1(典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車)を提供する。   The lithium ion secondary battery having the above-described configuration is used as a battery for various applications. Such a lithium ion secondary battery has a small difference in performance between the winding center side and the outside of the wound electrode body, so that reaction unevenness between the winding center side and the outside of the wound electrode body is reduced and cycle characteristics are improved. doing. In addition, in a battery provided with a current interruption mechanism, a sufficient amount of gas is generated even on the winding center side of the winding electrode body, and the current interruption mechanism operates with high accuracy when the battery is overcharged. Such a lithium ion secondary battery can be suitably used as a power source for a motor (electric motor) mounted on a vehicle such as an automobile. Therefore, as schematically shown in FIG. 7, the present invention provides a vehicle 1 (typically an automobile, in particular,) that includes a lithium ion secondary battery 100 (typically, a battery pack formed by connecting a plurality of batteries in series) as a power source. Vehicles equipped with electric motors such as hybrid vehicles, electric vehicles, and fuel cell vehicles).

次に、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。なお、以下の説明において「部」および「%」は、特に断りがない限り質量基準である。   Next, some examples relating to the present invention will be described, but the present invention is not intended to be limited to those shown in the examples. In the following description, “parts” and “%” are based on mass unless otherwise specified.

<例1>
[正極シートの作製]
放熱材として、面方向に結晶成長したグラファイト粒子(結晶性グラファイト)を用意した。この結晶性グラファイトは、面方向熱伝導率が1000W/(m・K)、厚さ方向の熱伝導率が15W/(m・K)であり、面方向の長さが5μm、厚さ方向の長さが60nmであった。この結晶性グラファイトとポリフッ化ビニリデン(PVDF)とを、これらの材料の質量比が100:10となるようにN−メチル−2−ピロリドンで混合して、ペースト状の放熱材層形成用組成物を調製した。
<Example 1>
[Preparation of positive electrode sheet]
As a heat radiating material, graphite particles (crystalline graphite) having crystal growth in the plane direction were prepared. This crystalline graphite has a plane direction thermal conductivity of 1000 W / (m · K), a thickness direction thermal conductivity of 15 W / (m · K), a plane direction length of 5 μm, and a thickness direction The length was 60 nm. The crystalline graphite and polyvinylidene fluoride (PVDF) are mixed with N-methyl-2-pyrrolidone so that the mass ratio of these materials is 100: 10, and a paste-like composition for forming a heat radiation layer is formed. Was prepared.

正極活物質としてニッケルマンガンコバルト酸リチウム(Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O)粉末と、導電材としてアセチレンブラック(AB)と、結着材としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)とを、これらの材料の質量比が100:5:3となるようにN−メチル−2−ピロリドンで混合して、ペースト状の正極合材層形成用組成物を調製した。 Lithium nickel manganese cobaltate (Li [Ni 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 ] O 2 ) powder as the positive electrode active material, acetylene black (AB) as the conductive material, and polyvinylidene fluoride (PVDF) as the binder ) Was mixed with N-methyl-2-pyrrolidone so that the mass ratio of these materials was 100: 5: 3 to prepare a paste-like composition for forming a positive electrode mixture layer.

上記放熱材層形成用組成物を、長尺シート状のアルミニウム箔(正極集電体:厚さ15μm)の両面に、図3に示すように、正極集電体12の捲回方向の捲回中心側の端部から捲回方向外側に延びる一部範囲に、正極集電体12の幅方向の全体に亘るように均一に塗付した。その後乾燥することによって放熱材層を形成した。放熱材層は、図4に模式的に示す捲回電極体80の径方向における捲回厚A1に占める放熱材層16が形成された範囲(径方向の厚さ)A2の比率(A2/A1)が10%となるように正極シートの捲回方向の一部範囲に形成した。放熱材層の厚さは、片面当たり3μmであった。次いで、上記正極合材層形成用組成物を、放熱材層が形成された正極集電体の両面に均一に塗付した。上記組成物を乾燥した後、圧縮し、裁断することによって、長さ4500mm、幅94mm、総厚さ170μmのシート状の正極(正極シート)を作製した。   As shown in FIG. 3, the heat dissipation material layer forming composition is wound on both sides of a long sheet-like aluminum foil (positive electrode current collector: thickness 15 μm) in the winding direction of the positive electrode current collector 12. The coating was uniformly applied to a partial range extending outward in the winding direction from the end on the center side so as to cover the entire width of the positive electrode current collector 12. Thereafter, a heat radiating material layer was formed by drying. The heat radiating material layer is a ratio (A2 / A1) of the range (radial thickness) A2 in which the heat radiating material layer 16 occupies the winding thickness A1 in the radial direction of the wound electrode body 80 schematically shown in FIG. ) Was formed in a partial range in the winding direction of the positive electrode sheet so as to be 10%. The thickness of the heat dissipation material layer was 3 μm per side. Subsequently, the said positive electrode compound-material layer formation composition was apply | coated uniformly on both surfaces of the positive electrode electrical power collector in which the heat radiating material layer was formed. The composition was dried, compressed, and cut to prepare a sheet-like positive electrode (positive electrode sheet) having a length of 4500 mm, a width of 94 mm, and a total thickness of 170 μm.

[負極シートの作製]
負極活物質として天然黒鉛粉末と、結着材としてスチレン−ブタジエン共重合体(SBR)と、増粘材としてカルボキシメチルセルロース(CMC:第一工業製薬(株)製BSH−6)とを、これらの材料の質量比が100:1:1となるようにイオン交換水で混合して、ペースト状の負極合材層形成用組成物を調製した。この組成物を、長尺シート状の銅箔(厚さ14μm)の両面に均一に塗付し、乾燥した後、圧縮することによって、長さ4700mm、幅100mm、総厚さ150μmのシート状の負極(負極シート)を作製した。
[Preparation of negative electrode sheet]
Natural graphite powder as a negative electrode active material, styrene-butadiene copolymer (SBR) as a binder, carboxymethyl cellulose (CMC: BSH-6 manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) as a thickener, A paste-like composition for forming a negative electrode mixture layer was prepared by mixing with ion-exchanged water so that the mass ratio of the materials was 100: 1: 1. This composition is uniformly coated on both sides of a long sheet-like copper foil (thickness: 14 μm), dried, and then compressed to form a sheet-like sheet having a length of 4700 mm, a width of 100 mm, and a total thickness of 150 μm. A negative electrode (negative electrode sheet) was produced.

[リチウムイオン二次電池の構築]
作製した正極シートと負極シートとをセパレータを介して楕円状に捲回して捲回電極体を作製した。セパレータとしては、ポリプロピレン/ポリエチレン/ポリプロピレンからなる長尺シート状の三層構造フィルム(厚さ:20μm)を用いた。また、このとき、捲回電極体の捲回中心側と外側の温度を測定するため、図5に示す2箇所(捲回電極体の捲回中心Pinと捲回電極体の捲回外側端部Pout)にK型熱電対を設置した。次いで、捲回電極体の正負の電極集電体の端部にそれぞれ電極端子を接合し、アルミ製の電池ケースに収容した。その後、非水電解液を注入して密封することにより、定格容量が24.0Ahの角型リチウムイオン二次電池を作製した。この角型リチウムイオン二次電池には、図1に示すような電流遮断機構(CID:Current Interrupt Device)を正極集電体と正極端子との間に設けた。CIDの設計遮断圧は0.7MPaとした。非水電解液としては、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)とエチルメチルカーボネート(EMC)との3:4:3(体積比)混合溶媒に、支持塩として約1mol/LのLiPFを溶解し、さらにシクロヘキシルベンゼン(CHB)を1%、ビフェニル(BP)を1%の濃度で含有させた電解液を用いた。注入した非水電解液量は125gであった。
[Construction of lithium ion secondary battery]
The produced positive electrode sheet and negative electrode sheet were wound into an ellipse shape through a separator to produce a wound electrode body. As the separator, a long sheet-like three-layer structure film (thickness: 20 μm) made of polypropylene / polyethylene / polypropylene was used. At this time, to measure the winding center side and outer temperature of the wound electrode body, two places shown in FIG. 5 (the outer end wound in the winding center P in a wound electrode body of the wound electrode assembly A K-type thermocouple was installed in the part Pout ). Next, electrode terminals were joined to the ends of the positive and negative electrode current collectors of the wound electrode body, respectively, and accommodated in an aluminum battery case. Thereafter, a non-aqueous electrolyte was injected and sealed to prepare a square lithium ion secondary battery having a rated capacity of 24.0 Ah. In this square lithium ion secondary battery, a current interruption device (CID: Current Interrupt Device) as shown in FIG. 1 is provided between the positive electrode current collector and the positive electrode terminal. The design cutoff pressure of CID was 0.7 MPa. As the non-aqueous electrolyte, a 3: 4: 3 (volume ratio) mixed solvent of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and ethyl methyl carbonate (EMC) was used, and about 1 mol / L LiPF 6 as a supporting salt. Then, an electrolyte solution containing 1% cyclohexylbenzene (CHB) and 1% biphenyl (BP) was used. The amount of non-aqueous electrolyte injected was 125 g.

<例2〜例5,例7>
放熱材層を、上記比率(A2/A1)が表1に示す範囲となるように正極シートの捲回方向に形成した他は例1と同様にして正極シートを作製した。この正極シートを用いた他は例1と同様にして角型リチウムイオン二次電池を作製した。
<Example 2 to Example 5, Example 7>
A positive electrode sheet was produced in the same manner as in Example 1 except that the heat dissipation material layer was formed in the winding direction of the positive electrode sheet so that the ratio (A2 / A1) was in the range shown in Table 1. A square lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that this positive electrode sheet was used.

<例6>
放熱材層を形成しなかった他は例1と同様にして正極シートを作製し、この正極シートを用いた他は例1と同様にして角型リチウムイオン二次電池を作製した。
<Example 6>
A positive electrode sheet was produced in the same manner as in Example 1 except that the heat radiating material layer was not formed. A square lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that this positive electrode sheet was used.

<例8>
放熱材層を形成するにあたって、放熱材として結晶性グラファイトに代えてアセチレンブラックを用いた他は例4と同様にして正極シートを作製し、この正極シートを用いた他は例4と同様にして角型リチウムイオン二次電池を作製した。
<Example 8>
In forming the heat dissipation material layer, a positive electrode sheet was prepared in the same manner as in Example 4 except that acetylene black was used instead of crystalline graphite as the heat dissipation material, and the positive electrode sheet was used in the same manner as in Example 4. A square lithium ion secondary battery was produced.

<例9>
例1で調製した放熱材層形成用組成物を、長尺シート状のアルミニウム箔(正極集電体:厚さ15μm)の両面に、図6に示すように、正極集電体12の捲回方向の全体に亘るように、かつ正極集電体12の幅方向の中央近傍の一部範囲に均一に塗付した。その他は例4と同様にして正極シートを作製し、この正極シートを用いた他は例4と同様にして角型リチウムイオン二次電池を作製した。この例の放熱材層の形成面積は、例4の放熱材層の形成面積と同じとした。
<Example 9>
The composition for forming a heat dissipation material layer prepared in Example 1 was wound on both sides of a long sheet-like aluminum foil (positive electrode current collector: thickness 15 μm) as shown in FIG. It was uniformly applied to a partial range in the vicinity of the center in the width direction of the positive electrode current collector 12 so as to cover the entire direction. Otherwise, a positive electrode sheet was produced in the same manner as in Example 4, and a square lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 4 except that this positive electrode sheet was used. The formation area of the heat dissipation material layer in this example was the same as the formation area of the heat dissipation material layer in Example 4.

[過充電時CID作動数]
各例のリチウムイオン二次電池を10個づつ用意して、温度25℃の環境下で24A(1C相当)の充電を行い、充電上限電圧20Vまで充電した。充電終了後、各電池につき、電流遮断機構(CID)が作動したか否かを電池電圧を測定することにより確認した。CIDが作動した個数を表1に示す。
[Number of CID operation during overcharge]
Ten lithium ion secondary batteries of each example were prepared and charged at 24 A (equivalent to 1 C) in an environment at a temperature of 25 ° C., and charged to a charging upper limit voltage of 20 V. After the completion of charging, whether or not the current interrupting mechanism (CID) was activated for each battery was confirmed by measuring the battery voltage. Table 1 shows the number of activated CIDs.

[捲回電極体の捲回中心側と外側との温度差]
各例のリチウムイオン二次電池につき、温度25℃の環境下で24A(1C相当)の充電を行い、充電上限電圧20Vまで充電した。SOC(State of Charge)160%の充電状態における捲回電極体の捲回中心側と外側の温度を、捲回電極体に設置したK型熱電対により測定した。測定した捲回電極体の捲回中心Pinの温度Tinと捲回電極体の捲回外側端部Poutの温度Toutとの差ΔTを、式:ΔT=Tin−Toutから求めた。結果を表1に示す。
[Temperature difference between winding center side and outside of wound electrode body]
About the lithium ion secondary battery of each example, 24A (equivalent to 1C) was charged in the environment of temperature 25 degreeC, and it charged to the charge upper limit voltage 20V. The temperature at the winding center side and the outside of the wound electrode body in a state of charge of SOC (State of Charge) 160% was measured by a K-type thermocouple installed on the wound electrode body. The difference [Delta] T between the temperature T out of the temperature T in the wound outer end P out of the wound electrode assembly of the winding center P in the measured wound electrode body, wherein: calculated from [Delta] T = T in -T out It was. The results are shown in Table 1.

[容量維持率]
25℃の温度環境において、4.1Vまで1Cの充電を行って5分間休止した後、3.0Vまで1Cの放電を行って5分間休止した。その後、定電流定電圧(CC−CV)充電(4.1V、1C、0.1Cカット)とCC−CV放電(3.0V、1C、0.1Cカット)を行った。このときの放電容量を測定し、これを初期容量とした。初期容量を測定した後、50℃の恒温槽で2CのCCサイクル充放電を1000サイクル繰り返し、1000サイクル後の放電容量を測定した。式:
容量維持率(%)=1000サイクル後の放電容量/初期容量×100
から容量維持率(%)を求めた。結果を表1に示す。
[Capacity maintenance rate]
In a temperature environment of 25 ° C., 1 C was charged to 4.1 V and rested for 5 minutes, then 1 C was discharged to 3.0 V and rested for 5 minutes. Then, constant current constant voltage (CC-CV) charge (4.1V, 1C, 0.1C cut) and CC-CV discharge (3.0V, 1C, 0.1C cut) were performed. The discharge capacity at this time was measured and used as the initial capacity. After the initial capacity was measured, 2C CC cycle charge / discharge was repeated 1000 cycles in a thermostat at 50 ° C., and the discharge capacity after 1000 cycles was measured. formula:
Capacity retention rate (%) = discharge capacity after 1000 cycles / initial capacity × 100
From this, the capacity retention rate (%) was obtained. The results are shown in Table 1.

[IV抵抗]
各例のリチウムイオン二次電池につき、IV抵抗試験を行った。温度25℃の環境下で充電を行い、SOC60%の充電状態に調整した。その後、25℃にて10Cの電流で10秒間のパルス放電を行い、放電開始から10秒後の電圧降下量からIV抵抗(mΩ)を求めた。結果を表1に示す。
[IV resistance]
An IV resistance test was performed on the lithium ion secondary battery of each example. Charging was performed in an environment at a temperature of 25 ° C. to adjust the SOC to 60%. Thereafter, pulse discharge was performed at 25 ° C. with a current of 10 C for 10 seconds, and IV resistance (mΩ) was obtained from the voltage drop amount 10 seconds after the start of discharge. The results are shown in Table 1.

Figure 2013157219
Figure 2013157219

表1に示されるように、放熱材として結晶性グラファイトを用い、かつ捲回方向の一部範囲に放熱材層を形成した正極シートを用いた例1〜例5のリチウムイオン二次電池は、放熱材層を形成しなかった例6、放熱材としてアセチレンブラックを用いた例8、放熱材層を正極シートの捲回方向の全体に亘るように、かつ幅方向の中央近傍の一部範囲に形成した例9と比べて、捲回電極体の捲回中心側と外側との温度差ΔTが小さくなり、CIDの作動率が高かった。特に例2〜例4では、過充電状態になったときにCIDが確実に作動した。これは、放熱材層を正極シートの捲回方向の一部範囲に形成することによって、捲回電極体の捲回中心側と外側との性能差が小さくなり、その結果、捲回電極体の捲回中心側においても充分量のガスが発生したためと考えられる。また、放熱材層を形成することによって捲回電極体の捲回中心側と外側との温度差ΔTを減少させることと、放熱材層の形成範囲を所定の範囲に制限することとのバランスにより、容量維持率が向上する傾向が見られた。この結果から、放熱材層は、サイクル特性向上の点で有効であることが示された。一方、放熱材層を、正極集電体の全面(捲回方向の全範囲)に形成した例7では、CIDは確実に作動したものの、容量維持率は低下し、IV抵抗も上昇する傾向が見られた。また、放熱材としてアセチレンブラックを用いた例8は、放熱材層を形成しなかった例6と比べて、捲回電極体の捲回中心側と外側との温度差ΔTが大きかった。この結果から、例8の放熱材層は捲回電極体の径方向における温度差を減少させるようなものでなかったことがわかる。同様の傾向が例9でも見られた。   As shown in Table 1, the lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 5 using crystalline graphite as a heat dissipation material and using a positive electrode sheet in which a heat dissipation material layer is formed in a partial range in the winding direction, Example 6 in which the heat dissipation material layer was not formed, Example 8 in which acetylene black was used as the heat dissipation material, the heat dissipation material layer over the entire winding direction of the positive electrode sheet, and in a partial range near the center in the width direction Compared with the formed Example 9, the temperature difference ΔT between the winding center side and the outside of the wound electrode body was small, and the CID operating rate was high. Particularly in Examples 2 to 4, the CID was surely activated when the battery was overcharged. This is because by forming the heat dissipation material layer in a partial range in the winding direction of the positive electrode sheet, the performance difference between the winding center side and the outside of the winding electrode body is reduced, and as a result, the winding electrode body This is probably because a sufficient amount of gas was generated on the winding center side. Further, by forming a heat dissipating material layer, a balance between reducing the temperature difference ΔT between the winding center side and the outside of the wound electrode body and limiting the formation range of the heat dissipating material layer to a predetermined range. The capacity maintenance rate tended to improve. From this result, it was shown that the heat dissipation material layer is effective in terms of improving the cycle characteristics. On the other hand, in Example 7 in which the heat dissipation material layer was formed on the entire surface of the positive electrode current collector (entire range in the winding direction), although the CID worked reliably, the capacity retention rate decreased and the IV resistance also increased. It was seen. Further, in Example 8 using acetylene black as the heat dissipation material, the temperature difference ΔT between the winding center side and the outside of the wound electrode body was larger than Example 6 in which the heat dissipation material layer was not formed. From this result, it can be seen that the heat dissipation material layer of Example 8 was not intended to reduce the temperature difference in the radial direction of the wound electrode body. A similar trend was seen in Example 9.

これらの結果から、捲回電極体の径方向における温度差が減少するように、かつ正極の捲回方向の一部範囲にのみ放熱材層を形成することによって、捲回電極体の捲回中心側と外側との性能差が小さくなり、その結果、サイクル特性が向上し、優れた耐久性を実現し得ることがわかる。また、かかる放熱材を形成することによって、電流遮断機構を設けた電池において、捲回電極体の捲回中心側でも充分量のガスが発生し、過充電状態になったときに電流遮断機構を精度よく作動させ得ることがわかる。なかでも、放熱材層を、比率(A2/A1)が20%〜50%の範囲内となるように形成したものは、より優れた効果を実現し得ることがわかる。   From these results, it is possible to reduce the temperature difference in the radial direction of the wound electrode body, and by forming the heat dissipation material layer only in a partial range in the winding direction of the positive electrode, It can be seen that the performance difference between the outer side and the outer side is reduced, and as a result, the cycle characteristics are improved and excellent durability can be realized. In addition, by forming such a heat dissipation material, a sufficient amount of gas is generated at the winding center side of the wound electrode body in the battery provided with the current breaking mechanism, and the current breaking mechanism is activated when the battery is overcharged. It can be seen that it can be operated accurately. In particular, it can be seen that the heat dissipation material layer formed so that the ratio (A2 / A1) is in the range of 20% to 50% can achieve a more excellent effect.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。ここで開示される発明には上述の具体例を様々に変形、変更したものが含まれ得る。   Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The invention disclosed herein can include various modifications and alterations of the specific examples described above.

1 自動車(車両)
10 正極シート(正極)
12 正極集電体
14 正極合材層
15 正極合材層非形成部分
16 放熱材層
20 負極シート(負極)
22 負極集電体
24 負極合材層
25 負極合材層非形成部分
30 電流遮断機構
32 変形金属板(第一部材)
33 湾曲部分
34 接続金属板(第二部材)
35 集電リード端子
36 接合点
38 絶縁ケース
40A,40B セパレータ
50 電池ケース
52 ケース本体
54 蓋体
70 正極端子
72 負極端子
74 正極集電板
76 負極集電板
80 捲回電極体
100 リチウムイオン二次電池
inin温度測定ポイント
outout温度測定ポイント
1 Automobile (vehicle)
10 Positive electrode sheet (positive electrode)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Positive electrode collector 14 Positive electrode compound material layer 15 Positive electrode compound material layer non-formation part 16 Heat radiation material layer 20 Negative electrode sheet (negative electrode)
22 Negative electrode current collector 24 Negative electrode composite material layer 25 Negative electrode composite material layer non-formed part 30 Current interruption mechanism 32 Deformed metal plate (first member)
33 Curved part 34 Connection metal plate (second member)
35 Current collector lead terminal 36 Junction point 38 Insulating case 40A, 40B Separator 50 Battery case 52 Case body 54 Lid 70 Positive electrode terminal 72 Negative electrode terminal 74 Positive electrode current collector plate 76 Negative electrode current collector plate 80 Winding electrode body 100 Lithium ion secondary Battery P in T in temperature measurement point P out T out temperature measurement point

Claims (7)

正極と負極とが捲回されてなる捲回電極体を備える非水電解質二次電池であって、
前記捲回電極体の径方向における温度差が減少するように前記正極と前記負極の少なくとも一方に放熱材層が形成されており、
前記放熱材層は、前記正極と前記負極の少なくとも一方の捲回方向の一部範囲にのみ形成されている、非水電解質二次電池。
A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a wound electrode body formed by winding a positive electrode and a negative electrode,
A heat dissipation material layer is formed on at least one of the positive electrode and the negative electrode so that a temperature difference in the radial direction of the wound electrode body decreases.
The heat dissipation material layer is a non-aqueous electrolyte secondary battery formed only in a partial range of at least one of the positive electrode and the negative electrode in a winding direction.
前記放熱材層は、前記捲回電極体の径方向における捲回厚の中央から捲回中心側で画定される範囲内に形成されている、請求項1に記載の非水電解質二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the heat dissipation material layer is formed within a range defined on a winding center side from a center of a winding thickness in a radial direction of the wound electrode body. 前記放熱材層は、前記正極と前記負極の少なくとも一方の捲回方向に直交する方向に延びるように形成されている、請求項1または2に記載の非水電解質二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the heat dissipation material layer is formed so as to extend in a direction perpendicular to a winding direction of at least one of the positive electrode and the negative electrode. 前記放熱材層は、前記正極と前記負極の少なくとも一方において、該正極および該負極をそれぞれ構成する集電体と活物質層との間に形成されている、請求項1から3のいずれかに記載の非水電解質二次電池。   4. The heat dissipation material layer according to claim 1, wherein at least one of the positive electrode and the negative electrode is formed between a current collector and an active material layer constituting the positive electrode and the negative electrode, respectively. The nonaqueous electrolyte secondary battery as described. 前記放熱材層は、放熱材として結晶性グラファイトを主成分として含む、請求項1から4のいずれかに記載の非水電解質二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the heat dissipation material layer includes crystalline graphite as a heat dissipation material as a main component. 電池ケースの内圧が上昇することによって作動する電流遮断機構を備えており、
前記非水電解質二次電池を構成する非水電解質は、過充電状態になったときに前記非水電解質に含まれる非水溶媒の分解より先にガスを発生するガス発生剤を含む、請求項1から5のいずれかに記載の非水電解質二次電池。
It has a current interruption mechanism that operates when the internal pressure of the battery case rises,
The nonaqueous electrolyte constituting the nonaqueous electrolyte secondary battery includes a gas generating agent that generates a gas prior to decomposition of the nonaqueous solvent contained in the nonaqueous electrolyte when overcharged. The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of 1 to 5.
請求項1から6のいずれかに記載の非水電解質二次電池を備える車両。   A vehicle comprising the nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 6.
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