JP2013219027A - 非水電解質二次電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】振動衝撃時に摩擦熱が発生しても強度が低下せず、振動衝撃に対する耐性が高い非水電解質二次電池を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、正極と負極とをセパレータを介して配置した電極群と、前記電極群を収容する電池容器と、前記電極群の正極および負極と電池容器との間を絶縁し、かつ振動を吸収する絶縁部材と、前記電池容器に収容された前記電極群を浸潤する非水電解液とを有する非水電解質二次電池が提供される。前記絶縁部材は、樹脂と、無機物とを含み、曲げ弾性率が６００ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下であり、かつ比熱が０．２５ｃａｌ／℃・ｇ以上０．４０ｃａｌ／℃・ｇ以下であり、かつ熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上０．６Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。
【選択図】図１
【解決手段】実施形態によれば、正極と負極とをセパレータを介して配置した電極群と、前記電極群を収容する電池容器と、前記電極群の正極および負極と電池容器との間を絶縁し、かつ振動を吸収する絶縁部材と、前記電池容器に収容された前記電極群を浸潤する非水電解液とを有する非水電解質二次電池が提供される。前記絶縁部材は、樹脂と、無機物とを含み、曲げ弾性率が６００ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下であり、かつ比熱が０．２５ｃａｌ／℃・ｇ以上０．４０ｃａｌ／℃・ｇ以下であり、かつ熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上０．６Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。
【選択図】図１
Description
本発明の実施形態は、非水電解質二次電池に関する。
近年、急速に普及しているハイブリッド電気自動車、プラグイン電気自動車等の電気自動車の電源には、充放電可能な直方体状の非水電解質二次電池、例えばリチウムイオン二次電池が主として用いられている。リチウムイオン二次電池は、正極と負極とをセパレータを介して捲回または積層した電極群と、電極群を収容する電池容器（ケース）と、電池容器に収容された電極群を浸潤する非水電解液とを有する。電池容器は、たとえばアルミニウムまたはアルミニウム合金製で直方体状をなしている。
電気自動車の電源には、振動衝撃に強い非水電解質二次電池が必要となる。このため、振動を吸収する部材が使用される。
リチウムイオン二次電池においては、たとえば電池容器の蓋に固定される正極端子および負極端子と電極群の正極および負極とを接続するためのリードの周辺に絶縁性樹脂を用いた部材を設け、振動吸収および電池容器との絶縁の機能をもたせる。しかし、振動吸収部材に、脆い材料や強度の低い材料を用いると、振動衝撃が与えられた際にリードの破損を引き起こす。そのため、弾性率が適度に低い材料を用いなければならないが、弾性率の低い材料は比熱が大きいことが多いため、振動時に摩擦熱を蓄熱しやすく、熱により強度が低下し、振動衝撃に耐えられないという問題がある。
本発明が解決しようとする課題は、振動衝撃時に摩擦熱が発生しても強度が低下せず、広い温度範囲で振動衝撃に対する耐性が高い非水電解質二次電池を提供することである。
実施形態によれば、正極と負極とをセパレータを介して配置した電極群と、前記電極群を収容する電池容器と、前記電極群の正極および負極と電池容器との間を絶縁し、かつ振動を吸収する絶縁部材と、前記電池容器に収容された前記電極群を浸潤する非水電解液とを有する非水電解質二次電池が提供される。前記絶縁部材は、樹脂と、無機物とを含み、曲げ弾性率が６００ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下であり、かつ比熱が０．２５ｃａｌ／℃・ｇ以上０．４０ｃａｌ／℃・ｇ以下であり、かつ熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上０．６Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。
以下、図１ないし図４を参照して実施形態に係る非水電解質二次電池を説明する。
図１は、実施形態に係る非水電解質二次電池を示す分解斜視図である。図１に示す非水電解質二次電池１は角形電池であり、概略的には、直方体形状の電池容器３１内に扁平形状の電極群３２を収容し、封口部材３７で電池容器３１を封口し、電池容器３１に収容された電極群３２を非水電解液（図示せず）で浸潤した構造を有する。
図２は電極群を示す分解斜視図である。図２に示すように、偏平型の電極群３２は、シート状の正極３とシート状の負極４とを、それらの間にセパレータ５を介在させた状態で捲回したものである。より具体的には、電極群３２は、正極３と負極４とを、それらの間にセパレータ５を介在させた状態で渦巻状に捲回した後、その横断面形状が電池容器３１の横断面形状に対応する四角形状となるように、全体を加圧して形成される。電極群３２の最外層（最外周）には、セパレータ５が配置される。正極３は、例えば金属箔からなる帯状の正極集電体と、正極集電体の長辺３ｃに平行な一端部からなる正極タブ３ａと、少なくとも正極タブ３ａの部分を除いて正極集電体に積層された正極活物質層３ｂとを含む。負極４は、例えば金属箔からなる帯状の負極集電体と、負極集電体の長辺４ｃに平行な一端部からなる負極タブ４ａと、少なくとも負極タブ４ａの部分を除いて負極集電体に積層された負極活物質層４ｂとを含む。
このような正極３、セパレータ５および負極４は、電極群の捲回軸に沿って、正極タブ３ａがセパレータ５から一方向に突出し、負極タブ４ａがセパレータ５から反対方向に突出するように、正極３および負極４の位置をずらして捲回される。このように捲回することにより、図１および図２に示したように、電極群３２の一方の端面から正極集電体が積層された正極タブ３ａが突出し、電極群３２の他方の端面から負極集電体が積層された負極タブ４ａが突出する。非水電解液（図示せず）は、電極群３２に保持される。
図１に示すように、電池容器３１の蓋１０の上面に、正極端子１２および負極端子１４がそれぞれガスケット１１，１３を介して装着される。蓋１０の内面（下面）には絶縁体２１が設けられている。こうした蓋１０、正極端子１２、負極端子１４、ガスケット１１，１３、および絶縁体２１によって封口部材３７が構成される。
正極リード３５は、貫通孔３５ｂを有する接続プレート３５ａと、接続プレートから二又に分岐して下方に延出した集電部３５ｃとを有する。負極リード３６も同様に、貫通孔３６ｂを有する接続プレート３６ａと、接続プレートから二又に分岐して下方に延出した集電部３６ｃとを有する。
図３は非水電解質二次電池を下方から見た分解斜視図である。図３に示すように、封口部材３７を構成する絶縁体２１は、裏面に第１および第２の凹部２４および２５を有する。第１の凹部２４内には正極リード３５の接続プレート３５ａが取り付けられ、第２の凹部２５内には負極リード３６の接続プレート３６ａが取り付けられる。正極リード３５の貫通孔３５ｂは絶縁体２１の第１の貫通孔２２と連通し、負極リード３６の貫通孔３６ｂは絶縁体２１の第２の貫通孔２３と連通する。
正極端子１２は、蓋１０と絶縁体２１と正極リード３５とに対してかしめ接続した後、正極端子１２と正極リード３５とが接触する部分の少なくとも一部を溶接することにより接合される。あるいは、正極端子１２と蓋１０とが接触する部分および正極端子１２と正極リード３５とが接触する部分のそれぞれ少なくとも一部を溶接することにより、正極端子１２、蓋１０および正極リード３５が接合される。負極端子１４は、蓋１０と絶縁体２１と負極リード３６とに対して、かしめ接続した後、負極端子１４と負極リード３６とが接触する部分の少なくとも一部を溶接することにより接合される。あるいは、負極端子１４と蓋１０とが接触する部分および負極端子１４と負極リード３６とが接触する部分のそれぞれ少なくとも一部を溶接することにより、負極端子１４、蓋１０および負極リード３６が接合される。これらにより、正極端子１２と正極リード３５が電気的に接続され、負極端子１４と負極リード３６が電気的に接続される。
正極リード３５は二又の集電部３５ｃの間に電極群３２の正極タブ３ａの外周を挟んでこれと接合され、負極リード３６は二又の集電部３６ｃの間に電極群３２の負極タブ４ａの外周を挟んでこれと接合される。こうして、正極リード３５と電極群３２の正極タブ３ａとが電気的に接続され、負極リード３６と電極群３２の負極タブ４ａとが電気的に接続される。
正極リード３５と正極タブ３ａとの接合部分および負極リード３６と負極タブ４ａとの接合部分は、振動吸収部材を兼ねる絶縁部材４０，４１で被覆される。絶縁部材（振動吸収部材）４０，４１は、二つ折りにした絶縁テープ３８，３９によって電極群３２に固定される。
図４は非水電解質二次電池の外観を示す斜視図である。上記のようにして電池容器３１内に電極群３２を収容し、電池容器３１の開口を封口部材３７で封口し、電解液注入口１９から電解液を注入し、封止栓２０で電解液注入口１９を封止する。
次に、正極活物質、負極活物質、セパレータ、非水電解液、電池容器、および絶縁部材（振動吸収部材）の材料について説明する。
正極活物質は、特に限定されるものではなく、種々の酸化物、例えば、リチウム含有コバルト酸化物（例えば、ＬｉＣｏＯ２）、二酸化マンガン、リチウムマンガン複合酸化物（例えば、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＭｎＯ２）、リチウム含有ニッケル酸化物（例えば、ＬｉＮｉＯ２）、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物（例えば、ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２）、リチウム含有鉄酸化物、リチウムを含むバナジウム酸化物や、二硫化チタン、二硫化モリブデンなどのカルコゲン化合物などを挙げることができる。
負極活物質は、特に限定されるものではなく、例えば、黒鉛質材料もしくは炭素質材料（例えば、黒鉛、コークス、炭素繊維、球状炭素、熱分解気相炭素質物、樹脂焼成体など）、カルコゲン化合物（例えば、二硫化チタン、二硫化モリブデン、セレン化ニオブなど）、軽金属（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金、リチウム、リチウム合金など）、リチウムチタン酸化物（例えば、スピネル型のチタン酸リチウム）等を挙げることができる。
セパレータは、特に限定されるものではなく、例えば、微多孔性の膜、織布、不織布、これらのうち同一材または異種材の積層物などを用いることができる。セパレータを形成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合ポリマー、エチレン−ブテン共重合ポリマー、セルロースなどを挙げることができる。
非水電解液は、非水溶媒に電解質（例えば、リチウム塩）を溶解させることにより調製される。非水溶媒は、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）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、γ−ブチロラクトン（γ−ＢＬ）、スルホラン、アセトニトリル、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフランなどを挙げることができる。非水溶媒は、単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。電解質は、例えば、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ４）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ６）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）などのリチウム塩を挙げることができる。電解質は単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。電解質の非水溶媒に対する溶解量は、０．２ｍｏｌ／Ｌ〜３ｍｏｌ／Ｌとすることが望ましい。電解質の濃度が低すぎると十分なイオン導電性を得ることができない場合がある。一方、高すぎると電解液に完全に溶解できない場合がある。
電池容器には、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）めっきした鉄、ステンレス（ＳＵＳ）などを用いることができる。正極端子、負極端子、正極リード、負極リードには、例えば、アルミニウムもしくはアルミニウム合金から形成することが望ましい。
絶縁部材（振動吸収部材）に使用される樹脂としては、電解液に侵されにくい樹脂であればいかなる樹脂でも使用可能であるが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン酢酸ビニルアルコール共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・エチルアクリレート共重合体、エチレン・メチルアクリレート共重合体、エチレンメタクリルアクリレート共重合体、エチレン・メチルメタクリル酸共重合体、アイオノマー、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンおよびポリクロロトリフルオロエチレンといったフッ素樹脂、ポリフェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタレートなどを用いることができ、上記樹脂は、１種類を単独で使用してもよく、また、複数の種類を混合して使用してもよい。中でも、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートまたはフッ素樹脂を用いることが好ましい。
絶縁部材（振動吸収部材）に含まれる無機物としては、水分吸収剤を用いることができる。水分吸収剤の例は、ゼオライト、活性アルミナ、シリカゲルおよび活性炭素である。ゼオライトの例は、モレキュラーシーブである。上記無機物は１種類を単独で使用してもよく、また、複数の種類を混合して使用してもよい。中でも、ゼオライトを用いることが好ましい。振動吸収部材に含まれる無機物の含有率は、１０質量％以上６０質量％以下が好ましい。無機物の含有率が低すぎると、振動吸収部材の機械的特性、熱的特性が変わらない場合がある。無機物の含有率が高すぎると、成型できない場合がある。
絶縁部材（振動吸収部材）の加工方法は、特に限定されるものではないが、樹脂成型等が挙げられる。成型方法は、切削成型や射出成型や押出成型が挙げられる。
絶縁部材（振動吸収部材）の機械的特性は、ＪＩＳ Ｋ ７２０３−１９８２で定められた手法での曲げ弾性率が６００ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下であることが望ましい。絶縁部材（振動吸収部材）の機械的特性は、絶縁部材（振動吸収部材）を電池容器から取り出した後に、例えば、ＪＩＳ Ｋ ７２０３−１９８２で定められた形状に再成形することで試験片とし、ＪＩＳ Ｋ ７２０３−１９８２で定められた手法で曲げ試験を行うことで測定できる。曲げ弾性率が高すぎると、振動吸収部材が脆くなり、振動衝撃を与えた際に振動吸収部材が壊れる場合がある。一方、曲げ弾性率が低すぎると振動を吸収できず、リードが破損する場合がある。
絶縁部材（振動吸収部材）の比熱は、０．２５ｃａｌ／℃・ｇ以上０．４０ｃａｌ／℃・ｇ以下が望ましい。比熱が低すぎると、振動時に生じる振動吸収部材と外装間との摩擦で、振動吸収部材が温まりやすい。温まることで振動吸収部材の強度が弱くなる場合がある。一方、比熱が高すぎると、振動時に生じる振動吸収部材と外装間との摩擦で、振動吸収部材が温まった後、冷めにくくなり、振動吸収部材の強度が弱くなる場合がある。
絶縁部材（振動吸収部材）の熱伝導率は、０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上０．６Ｗ／ｍ・Ｋ以下が望ましい。熱伝導率が低すぎると、振動時に生じる摩擦熱を放出できず、振動吸収部材が温まり強度が弱くなる場合がある。熱伝導率が高すぎると、外部の熱を伝えやすくなる場合がある。
実施形態によれば、適度な強度で振動吸収部材によって電極群を保持することができ、非水電解液二次電池の振動衝撃耐性を向上できる。
以下、実施例について説明する。
［正極の作製］
正極活物質として、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２とＬｉＣｏＯ２を用い、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２とＬｉＣｏＯ２とが２：１となるように混合した。この活物質とアセチレンブラックとグラファイトとポリフッ化ビニリデンとを１００：２：２：３の割合で混合し、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを溶媒としてプラネタリミキサで混練、攪拌し、正極スラリーを作製した。その後、塗工装置で、単位面積当たりの塗布量が１１０ｇ／ｍ２となるように厚さ２０μｍのアルミニウム箔に塗布し、ロールプレス機で電極密度が３．４ｇ／ｃｃとなるように圧延した。
正極活物質として、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２とＬｉＣｏＯ２を用い、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２とＬｉＣｏＯ２とが２：１となるように混合した。この活物質とアセチレンブラックとグラファイトとポリフッ化ビニリデンとを１００：２：２：３の割合で混合し、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを溶媒としてプラネタリミキサで混練、攪拌し、正極スラリーを作製した。その後、塗工装置で、単位面積当たりの塗布量が１１０ｇ／ｍ２となるように厚さ２０μｍのアルミニウム箔に塗布し、ロールプレス機で電極密度が３．４ｇ／ｃｃとなるように圧延した。
［負極の作製］
負極活物質として、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２を用いた。この活物質とグラファイトとポリフッ化ビニリデンとを１００：５：３の割合で混合し、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを溶媒としてプラネタリミキサで混練、攪拌し、負極スラリーを作製した。その後、塗工装置で、単位面積当たりの塗布量が１１０ｇ／ｍ２となるように厚さ１２μｍのアルミニウム箔に塗布し、ロールプレス機で電極密度が２．４ｇ／ｃｃとなるように圧延した。
負極活物質として、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２を用いた。この活物質とグラファイトとポリフッ化ビニリデンとを１００：５：３の割合で混合し、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを溶媒としてプラネタリミキサで混練、攪拌し、負極スラリーを作製した。その後、塗工装置で、単位面積当たりの塗布量が１１０ｇ／ｍ２となるように厚さ１２μｍのアルミニウム箔に塗布し、ロールプレス機で電極密度が２．４ｇ／ｃｃとなるように圧延した。
［電極群の作製］
上記正極と負極と３０μｍのセルロースセパレータとを捲回装置で捲回し、巻き止めテープを貼り電極群３２とした。
上記正極と負極と３０μｍのセルロースセパレータとを捲回装置で捲回し、巻き止めテープを貼り電極群３２とした。
［実施例１］
図１のように、正極端子１２と電極群３２の正極タブ３ａとを、リード３５を介して電気的に接続した。同様に、負極端子１４と電極群３２の負極タブ４ａとを、リード３６を介して電気的に接続した。このようにして電極群３２と封口部材３７とを一体にした。さらに、絶縁部材（振動吸収部材）４０，４１をリード３５，３６およびタブ３ａ，４ａに被せた後、二つ折りにした絶縁テープ３８，３９によって絶縁部材（振動吸収部材）４０，４１と電極群３２とを固定した。一体となった電極群３２、封口部材３７および絶縁部材（振動吸収部材）４０，４１等を電池容器３１に挿入し、蓋１０と電池容器３１とが接触する部分をレーザーにより溶接した。
図１のように、正極端子１２と電極群３２の正極タブ３ａとを、リード３５を介して電気的に接続した。同様に、負極端子１４と電極群３２の負極タブ４ａとを、リード３６を介して電気的に接続した。このようにして電極群３２と封口部材３７とを一体にした。さらに、絶縁部材（振動吸収部材）４０，４１をリード３５，３６およびタブ３ａ，４ａに被せた後、二つ折りにした絶縁テープ３８，３９によって絶縁部材（振動吸収部材）４０，４１と電極群３２とを固定した。一体となった電極群３２、封口部材３７および絶縁部材（振動吸収部材）４０，４１等を電池容器３１に挿入し、蓋１０と電池容器３１とが接触する部分をレーザーにより溶接した。
振動吸収部材は、樹脂としてポリエチレンを用い、ユニオン昭和製の４Ａ型モレキュラーシーブを４０質量％の割合で混合し、射出成型加工により成型した。振動吸収部材は、曲げ弾性率が６００ＭＰａ、比熱が０．４ｃａｌ／℃・ｇ、熱伝導率が０．６Ｗ／ｍ・Ｋであった。
注液口から電解液を入れ、注液口をレーザー溶接で塞ぎ、定格容量が２０Ａｈの非水電解質二次電池とした。電解液は、非水溶媒としてエチレンカーボネートとジメチルカーボネートを１：１で混合したものを用い、電解質として２ｍｏｌ／ｌの６フッ化リン酸リチウムを用いた。電池のサイズは、幅が１８．０ｃｍ、厚さが２．３ｃｍ、高さが１０．０ｃｍ（端子は含まない）である。
非水電解質二次電池を２０個作製し、ＵＮ−Ｔ３準拠の振動試験を行ったところ、電圧低下や異常発熱は見られなかった。解体し、振動吸収部材を取り出したが、割れなどの不具合は見られなかった。正極および負極リードにも破断は見られなかった。
［実施例２］
実施例２では、振動吸収部材の樹脂としてポリプロピレンを用い、ユニオン昭和製の４Ａ型モレキュラーシーブを６０質量％となるように混合し、射出成型加工により成型した。
実施例２では、振動吸収部材の樹脂としてポリプロピレンを用い、ユニオン昭和製の４Ａ型モレキュラーシーブを６０質量％となるように混合し、射出成型加工により成型した。
振動吸収部材は、曲げ弾性率が８００ＭＰａ、比熱が０．３ｃａｌ／℃・ｇ、熱伝導率が０．４Ｗ／ｍ・Ｋであった。
上記実施例１と同様の手順により、実施例２の非水電解質二次電池を作製した。非水電解質二次電池を２０個作製し、ＵＮ−Ｔ３準拠の振動試験を行ったところ、電圧低下や異常発熱は見られなかった。解体し、振動吸収部材を取り出したが、割れなどの不具合は見られなかった。正極および負極リードにも破断は見られなかった。
［実施例３］
実施例３では、振動吸収部材の樹脂としてポリプロピレンを用い、ユニオン昭和製の４Ａ型モレキュラーシーブを１０質量％の割合で混合し、射出成型加工により成型した。
実施例３では、振動吸収部材の樹脂としてポリプロピレンを用い、ユニオン昭和製の４Ａ型モレキュラーシーブを１０質量％の割合で混合し、射出成型加工により成型した。
振動吸収部材は、曲げ弾性率が１１００ＭＰａ、比熱が０．４ｃａｌ／℃・ｇ、熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・Ｋであった。
上記実施例１と同様の手順により、実施例３の非水電解質二次電池を作製した。非水電解質二次電池を２０個作製し、ＵＮ−Ｔ３準拠の振動試験を行ったところ、電圧低下や異常発熱は見られなかった。解体し、振動吸収部材を取り出したが、割れなどの不具合は見られなかった。正極および負極リードにも破断は見られなかった。
［実施例４］
実施例４では、振動吸収部材の樹脂としてポリプロピレンを用い、ユニオン昭和製の４Ａ型モレキュラーシーブを１０質量％の割合で混合し、射出成型加工により成型した。
実施例４では、振動吸収部材の樹脂としてポリプロピレンを用い、ユニオン昭和製の４Ａ型モレキュラーシーブを１０質量％の割合で混合し、射出成型加工により成型した。
振動吸収部材は、曲げ弾性率が１１００ＭＰａ、比熱が０．４ｃａｌ／℃・ｇ、熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・Ｋであった。
上記実施例１と同様の手順により、実施例４の非水電解質二次電池を作製した。非水電解質二次電池を２０個作製し、ＵＮ−Ｔ３準拠の振動試験を行ったところ、電圧低下や異常発熱は見られなかった。解体し、振動吸収部材を取り出したが、割れなどの不具合は見られなかった。正極および負極リードにも破断は見られなかった。
［実施例５］
実施例５では、振動吸収部材の樹脂としてポリプロピレンを用い、ユニオン昭和製の１３Ｘ型モレキュラーシーブを６０質量％の割合で混合し、射出成型加工により成型した。
実施例５では、振動吸収部材の樹脂としてポリプロピレンを用い、ユニオン昭和製の１３Ｘ型モレキュラーシーブを６０質量％の割合で混合し、射出成型加工により成型した。
振動吸収部材は、曲げ弾性率が８００ＭＰａ、比熱が０．３ｃａｌ／℃・ｇ、熱伝導率が０．４Ｗ／ｍ・Ｋであった。
上記実施例１と同様の手順により、実施例５の非水電解質二次電池を作製した。非水電解質二次電池を２０個作製し、ＵＮ−Ｔ３準拠の振動試験を行ったところ、電圧低下や異常発熱は見られなかった。解体し、振動吸収部材を取り出したが、割れなどの不具合は見られなかった。正極および負極リードにも破断は見られなかった。
［実施例６］
実施例６では、振動吸収部材の樹脂としてポリエチレンテレフタレートを用い、ユニオン昭和製の４Ａ型モレキュラーシーブを３０質量％の割合で混合し、射出成型加工により成型した。
実施例６では、振動吸収部材の樹脂としてポリエチレンテレフタレートを用い、ユニオン昭和製の４Ａ型モレキュラーシーブを３０質量％の割合で混合し、射出成型加工により成型した。
振動吸収部材は、曲げ弾性率が１５００ＭＰａ、比熱が０．２５ｃａｌ／℃・ｇ、熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・Ｋであった。
上記実施例１と同様の手順により、実施例６の非水電解質二次電池を作製した。非水電解質二次電池を２０個作製し、ＵＮ−Ｔ３準拠の振動試験を行ったところ、電圧低下や異常発熱は見られなかった。解体し、振動吸収部材を取り出したが、割れなどの不具合は見られなかった。正極および負極リードにも破断は見られなかった。
［実施例７］
実施例７では、振動吸収部材の樹脂としてポリプロピレンを用い、ゼオライトとしてユニオン昭和製の４Ａ型モレキュラーシーブを２０質量％および１３Ｘ型モレキュラーシーブを２０質量％の割合で混合し、射出成型加工により成型した。
実施例７では、振動吸収部材の樹脂としてポリプロピレンを用い、ゼオライトとしてユニオン昭和製の４Ａ型モレキュラーシーブを２０質量％および１３Ｘ型モレキュラーシーブを２０質量％の割合で混合し、射出成型加工により成型した。
振動吸収部材は、曲げ弾性率が１１００ＭＰａ、比熱が０．４ｃａｌ／℃・ｇ、熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・Ｋであった。
上記実施例１と同様の手順により、実施例７の非水電解質二次電池を作製した。非水電解質二次電池を２０個作製し、ＵＮ−Ｔ３準拠の振動試験を行ったところ、電圧低下や異常発熱は見られなかった。解体し、振動吸収部材を取り出したが、割れなどの不具合は見られなかった。正極および負極リードにも破断は見られなかった。
［比較例１］
比較例１では、振動吸収部材としてポリエチレンのみを用いた。
比較例１では、振動吸収部材としてポリエチレンのみを用いた。
振動吸収部材は、曲げ弾性率が９００ＭＰａ、比熱が０．５５ｃａｌ／℃・ｇ、熱伝導率が０．３８Ｗ／ｍ・Ｋであった。
上記実施例１と同様の手順により、比較例１の非水電解質二次電池を作製した。非水電解質二次電池を２０個作製し、ＵＮ−Ｔ３準拠の振動試験を行ったところ、異常発熱は見られなかったが７個に抵抗上昇が見られた。解体し、振動吸収部材を取り出したところ、割れなどの不具合は見られなかったが、正極および負極リードに破断が見られた。
［比較例２］
比較例２では、振動吸収部材としてポリテトラフルオロエチレンのみを用いた。
比較例２では、振動吸収部材としてポリテトラフルオロエチレンのみを用いた。
振動吸収部材は、曲げ弾性率が５５０ＭＰａ、比熱が０．２５ｃａｌ／℃・ｇ、熱伝導率が０．２３Ｗ／ｍ・Ｋであった。
上記実施例１と同様の手順により、比較例２の非水電解質二次電池を作製した。非水電解質二次電池を２０個作製し、ＵＮ−Ｔ３準拠の振動試験を行ったところ、異常発熱は見られなかったが１２個に抵抗上昇が見られた。解体し、振動吸収部材を取り出したところ、割れなどの不具合は見られなかったが、正極および負極リードに破断が見られた。
［比較例３］
比較例３では、振動吸収部材としてポリエチレンテレフタレートのみを用いた。
比較例３では、振動吸収部材としてポリエチレンテレフタレートのみを用いた。
振動吸収部材は、曲げ弾性率が２１００ＭＰａ、比熱が０．３ｃａｌ／℃・ｇ、熱伝導率が０．１５Ｗ／ｍ・Ｋであった。
上記実施例１と同様の手順により、比較例３の非水電解質二次電池を作製した。非水電解質二次電池を２０個作製し、ＵＮ−Ｔ３準拠の振動試験を行ったところ、異常発熱は見られなかったが１５個に抵抗上昇が見られた。解体し、振動吸収部材を取り出したところ、割れなどの不具合は見られなかったが、正極および負極リードに破断が見られた。
実施例によれば、電池に振動衝撃を与えた際の、電極群と振動吸収部材との摩擦熱が放熱されやすくなるため、振動吸収部材の強度を落とすことなく、電極群の振動を押さえることが可能となる。また、振動吸収部材に無機物が含まれていることにより、電池内部の酸化ガスや水分を吸着できるため、長寿命化、信頼性の向上が可能となる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
３…正極、３ａ…正極タブ、４…負極、４ａ…負極タブ、１０…蓋、１１，１３…絶縁ガスケット、１２…正極端子、１４…負極端子、１９…電解液注入口、２０…封止栓、２１…絶縁体、３１…電池容器、３２…電極群、３３…正極タブ、３４…負極タブ、３５…正極リード、３６…負極リード、３７…封口部材、３８，３９…絶縁テープ、４０，４１…絶縁部材（振動吸収部材）。
Claims (10)
- 正極と負極とをセパレータを介して配置した電極群と、前記電極群を収容する電池容器と、前記電極群の正極および負極と電池容器との間を絶縁し、かつ振動を吸収する絶縁部材と、前記電池容器に収容された前記電極群を浸潤する非水電解液とを有する非水電解質二次電池であって、
前記絶縁部材は、樹脂と、無機物とを含み、曲げ弾性率が６００ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下であり、かつ比熱が０．２５ｃａｌ／℃・ｇ以上０．４０ｃａｌ／℃・ｇ以下であり、かつ熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上０．６Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴とする非水電解質二次電池。 - 前記樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン酢酸ビニルアルコール共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・エチルアクリレート共重合体、エチレン・メチルアクリレート共重合体、エチレンメタクリルアクリレート共重合体、エチレン・メチルメタクリル酸共重合体、アイオノマー、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフェニレンエーテルおよびポリエチレンテレフタレートから成る群から選択される少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の非水電解質二次電池。
- 前記樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、およびフッ素樹脂からなる群より選択される少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の非水電解質二次電池。
- 前記絶縁部材は、前記無機物を１０質量％以上６０質量％以下含むことを特徴とする請求項１に記載の非水電解質二次電池。
- 前記無機物はゼオライト、活性アルミナ、シリカゲルおよび活性炭素から成る群から選択される少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の非水電解質二次電池。
- 前記無機物はゼオライトであることを特徴とする請求項１に記載の非水電解質二次電池。
- 前記正極は、リチウム含有コバルト酸化物、二酸化マンガン、リチウムマンガン複合酸化物、リチウム含有ニッケル酸化物、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物、リチウム含有鉄酸化物、リチウムを含むバナジウム酸化物、二硫化チタン、および二硫化モリブデンからなる群より選択される正極活物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の非水電解質二次電池。
- 前記負極は、黒鉛質材料、炭素質材料、カルコゲン化合物、軽金属、およびリチウムチタン酸化物からなる群より選択される負極活物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の非水電解質二次電池。
- 前記非水電解液は、過塩素酸リチウム、六フッ化リン酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム、六フッ化砒素リチウム、およびトリフルオロメタンスルホン酸リチウムからなる群より選択される電解質を含むことを特徴とする請求項１に記載の非水電解質二次電池。
- 前記非水電解液は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、スルホラン、アセトニトリル、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、および２−メチルテトラヒドロフランからなる群より選択される非水溶媒を含むことを特徴とする請求項１に記載の非水電解質二次電池。
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