JP2013225522A - 非水電解質二次電池および組電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】金属の外装容器;前記外装容器内に収納され、正極とリチウムの電極電位に対して0.4V以上の電位でリチウムイオンを吸蔵する活物質を有する負極と前記負極と前記正極の間に介在されたセパレータとを有する電極群;前記外装容器内に収納された非水電解質;前記正極および負極にそれぞれ電気的に接続されたリード;負極リード;および前記外装容器に取り付けられ、前記各リードの他端にそれぞれ電気的に接続された端子;を備え、前記負極リードと前記負極端子とは、Snと少なくともZn、Pb、Ag、Cu、In、Ga、Bi、Sb、Mg、Alから選らばれる少なくとも一つ以上の金属成分を含有するSn合金膜を介在して電気的に接続することを特徴する非水電解質二次電池。
【選択図】図1
Description
前記外装容器内に収納され、正極と負極と前記負極と前記正極の間に介在されたセパレータとを有する電極群;
前記外装容器内に収納された非水電解質;
前記正極および負極にそれぞれ電気的に接続されたリード;
前記外装容器に取り付けられ、前記各リードの他端にそれぞれ電気的に接続された端子;および
前記負極リードと前記負極端子との間に介在され、それらリードと端子を電気的に接続するSn合金膜;
を備え、
前記負極は、アルミニウム箔またはアルミニウム合金箔から作られる集電体と、この集電体の片面または両面に担持され、かつリチウムの電極電位に対して0.4V以上の電位でリチウムイオンを吸蔵する活物質を含む負極層とを有し、
前記負極リードは、アルミニウムまたはアルミニウム合金から作られ、かつ
前記Sn合金膜は、SnとZn、Ag、Cu、In、Ga、Sb、MgおよびAlから選らばれる少なくとも一つ以上の金属成分とを含有し、かつ180〜220℃の融点を有することを特徴する非水電解質二次電池が提供される。
負極は、負極集電体と、前記負極集電体の片面もしくは両面に担持され、負極活物質、導電剤および結着剤を含む負極層とを有する。
アルミニウム箔またはアルミニウム合金箔の結晶粒子の大きさは、材料組成、不純物、加工条件、熱処理履歴ならび焼なましの加熱条件および冷却条件など多くの因子に複雑に影響されるが、製造工程の中での前記諸因子を有機的に組み合わせて調整することにより結晶粒子の平均径が50μm以下のアルミニウム箔またはアルミニウム合金箔を作製することが可能になる。なお、日本製箔社製のPACAL21(商標名)から負極集電体を作製してもよい。
正極は、正極集電体と、この正極集電体の片面もしくは両面に担持され、正極活物質、導電剤および結着剤を含む正極層とを有する。
このセパレータは、例えばセルロースや合成樹脂製の不織布、ポリエチレン多孔質フィルム、ポリプロピレン多孔質フィルム、アラミド多孔質フィルムなどを挙げることができる。前記セルロースの不織布は、160℃以上の高温下でも収縮することがなく安定であるため好ましい。
この非水電解質としては、電解質を有機溶媒に溶解することにより調製される液状非水電解質、前記液状電解質と高分子材料を複合化したゲル状非水電解質、またはリチウム塩電解質と高分子材料を複合化した固体非水電解質が挙げられる。また、非水電解質はリチウムイオンを含有した常温溶融塩(イオン性融体)を使用してもよい。
外装容器は、軽量化、耐食性の観点からアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属製容器であること好ましい。アルミニウムまたはアルミニウム合金は、結晶粒子の平均径が50μm以下、より好ましくは10μm以下であることが望ましい。このような結晶粒子の平均径を50μm以下のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属製容器は、強度を飛躍的に増大できるため、肉厚を薄くすることができる。その結果、放熱性を向上できるため、電池温度の上昇を抑制できる。また、金属製容器の肉厚を薄くでき、収納される正極、セパレータおよび負極を有する電極群の体積を実効的に増大できるため、エネルギー密度の向上、これに伴う電池の軽量化および小型化も可能になる。これらの特徴は、高温条件、高エネルギー密度等が求められる電池、例えば車載用二次電池に好適である。
<負極の作製>
活物質として一次粒子の平均径0.5μm、N2ガスによるBETの比表面積が20m2/gのチタン酸リチウム(Li4Ti5O12)と導電剤として平均粒子径4μmの炭素粉末と結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)を重量比で90:7:3になるように配合し、n−メチルピロリドン(NMP)溶媒に分散してスラリーを調製した。このスラリーを厚さ15μm、結晶粒子の平均径50μm、純度99%のアルミニウム合金箔(集電体)に塗布、乾燥、プレスし、さらに裁断して寸法55m×86mm、電極密度2.4g/cm3の負極を83枚作製した。幅5mm、長さ30mm、厚さ20μm、純度99.9%のアルミニウム箔からなるリードを前記負極の集電体の一端にそれぞれ超音波溶接により接合した。
活物質としてスピネル型リチウムマンガン酸化物(LiMn2O4)、導電剤として黒鉛粉末、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)を重量比で87:8:5となるように配合し、n−メチルピロリドン(NMP)溶媒に分散してスラリーを調製した。このスラリーを厚さ15μm、結晶粒子の平均径10μm、純度99%のアルミニウム合金箔(集電体)に塗布、乾燥、プレスし、さらに裁断して寸法56mm×87mm、電極密度2.9g/cm3の正極を84枚作製した。幅5mm、長さ30mm、厚さ20μm、純度99.9%のアルミニウム箔からなるリードを前記正極の集電体の一端にそれぞれ超音波溶接により接合した。
長さ約62mm、幅約13mm、厚さ0.5mmの寸法を有し、円柱状の正極端子が一体的に突出した蓋体を用意した。蓋体および正極端子は、Mg1.6、Mn1重量%、Fe0.4、残部が実質的にAlであるアルミニウム合金から作った。この蓋体に負極端子を保持するための穴を正極端子と離間して開口した。両端に円板状の鍔を有する筒状絶縁部材を前記穴に嵌着した。頭部の直径が5mmのボルト状負極端子を前記蓋体の筒状絶縁部材に挿入し、そのねじ部を頭部と反対側の蓋体側に突出させた。このねじ部にアルミニウム合金製のナットをアルミニウム合金製のワッシャを介して螺合することにより前記負極端子を筒状絶縁部材を介して蓋体に固定した。負極端子は、Mg1重量%、Si0.6重量%、Cu0.25重量%、残部が実質的にAlからなるアルミニウム合金から作った。前記ナットおよびワッシャは、Mg1重量%、Si0.6重量%、Cu0.25重量%、残部が実質的にAlの組成を有するアルミニウム合金から作った。
九十九状に折り込んだ厚さ25μmのセルロース不織布からなるセパレータの折り曲げ部に前記リードが接合された83枚の負極および前記リードが接合された84枚の正極を交互に挿入して積層し、前記セパレータの端部を矩形柱状の積層物の外周側面を覆うように巻装することにより前述した図3に示す電極群5を作製した。この積層電極群をさらにプレス成形した後、有底矩形筒状体(矩形金属缶)内に挿入した。この金属缶は、Mg1.6重量%、Mn1重量%、Fe0.4重量%、残部が実質的にAlであるアルミニウム合金からなり、高さ95mm、長さ62mm、幅13mm、肉厚0.4mmの寸法を有する。つづいて、金属缶内に非水電解質としてリチウム塩のLiBF4をエチレンカーボネート(EC)とγ−ブチロラクトン(GBL)の混合溶媒(体積比1:2)に1.5モル/L溶解した電解質を注入した。ひきつづき、前記蓋体をその負極端子の頭部が前記金属缶の開口側に位置させ、金属缶内の積層電極群の各負極に接続したリードを束ねた先端にSn合金箔を挟み負極端子の頭部下面に超音波溶接すると共に、積層電極群の各正極に接続したリードの先端を前記正極端子の直下に位置する蓋体下面に集合して超音波溶接した。なお、Sn合金箔はSn−8wt%Zn−3wt%Biの組成を有し、融点が約200℃、厚さが50μmのものを用いた。その後、蓋体を金属缶の開口部に嵌合させ、蓋体の外周縁と金属缶の開口部とをレーザ溶接することにより、前述した図1および図2に示す高さ95mm、長さ62mm、幅13mm、放電容量4Ahの角型非水電解質二次電池を製造した。この二次電池は、1kHzの交流インピーダンスの抵抗値が1.5mΩであった。
下記表1に示す組成のSn合金、In合金と、同表1に示す組成の負極端子を用いた以外、実施例1と同様な構成の角型非水電解質二次電池を製造した。
実施例1と同様な角型非水電解質二次電池を銅製の接続リードで5並列に接続することにより組電池を製造した。
負極リードと負極端子間に下記表1に示す金属箔を介在させるか、または介在させず、かつ同表1に示す組成の負極端子を用いた以外は、実施例1と同様な構成の角型非水電解質二次電池を製造した。
比較例1と同様な角型非水電解質二次電池を銅製の接続リードで5並列に接続することにより組電池を製造した。
前記外装容器内に収納され、正極と、リチウムの電極電位に対して0.4V以上の電位でリチウムイオンを吸蔵する活物質を有する負極と、前記負極と前記正極の間に介在されたセパレータとを有する電極群;
前記外装容器内に収納された非水電解質;
前記正極および負極にそれぞれ電気的に接続されたリード;および
前記外装容器に取り付けられ、前記各リードの他端にそれぞれ電気的に接続された端子;
を備え、
前記負極リードと前記負極端子とは、負極リードと負極端子間で発生するジュール発熱で溶融する導電膜を介在して電気的に接続し、かつ
前記負極の活物質は、一次粒子の平均粒径が1μm以下であることを特徴する非水電解質二次電池が提供される。
Claims (11)
- 金属の外装容器;
前記外装容器内に収納され、正極と負極と前記負極と前記正極の間に介在されたセパレータとを有する電極群;
前記外装容器内に収納された非水電解質;
前記正極および負極にそれぞれ電気的に接続されたリード;
前記外装容器に取り付けられ、前記各リードの他端にそれぞれ電気的に接続された端子;および
前記負極リードと前記負極端子との間に介在され、それらリードと端子を電気的に接続するSn合金膜;
を備え、
前記負極は、アルミニウム箔またはアルミニウム合金箔から作られる集電体と、この集電体の片面または両面に担持され、かつリチウムの電極電位に対して0.4V以上の電位でリチウムイオンを吸蔵する活物質を含む負極層とを有し、
前記負極リードは、アルミニウムまたはアルミニウム合金から作られ、かつ
前記Sn合金膜は、SnとZn、Ag、Cu、In、Ga、Sb、MgおよびAlから選らばれる少なくとも一つ以上の金属成分とを含有し、かつ180〜220℃の融点を有することを特徴する非水電解質二次電池。 - 前記Sn合金膜は、Sn合金箔で、前記負極リードと前記負極端子の間に挟んで接合されることを特徴とする請求項1記載の非水電解質二次電池。
- 前記Sn合金膜は、前記負極リードの前記負極端子との接続部および前記負極端子の前記負極リードとの接続部の少なくとも一方に形成されることを特徴とする請求項1または2記載の非水電解質二次電池。
- 前記負極端子は、Cu、Fe、Al、NiおよびCrの群から選ばれる少なくとも1つ金属から作られることを特徴する請求項1〜3いずれか記載の非水電解質二次電池。
- 前記負極端子は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から作られることを特徴する請求項1〜3いずれか記載の非水電解質二次電池。
- 前記負極端子は、前記外装容器に電気的に絶縁して取付けられ、かつ前記正極端子は前記外装容器に一体的に形成されることを特徴する請求項1〜5いずれか記載の非水電解質二次電池。
- 前記正極リードの他端が前記外装容器を通して前記正極端子に電気的に接続されることを特徴する請求項6記載の非水電解質二次電池。
- 前記外装容器は、Mg,MnおよびFeから選らばれる少なくとも一つの金属成分を含有するアルミニウム合金から作られることを特徴する請求項1〜7いずれか記載の非水電解質二次電池。
- 前記負極層中の前記活物質は、チタン含有金属酸化物であることを特徴する請求項1〜8いずれか記載の非水電解質二次電池。
- 前記正極は、リチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、リチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物、オリピン構造を有するリチウムリン酸化合物から選択される活物質を含むことを特徴する請求項1〜9いずれか記載の非水電解質二次電池。
- 請求項1〜10いずれか記載の非水電解質二次電池を複数接続したことを特徴とする組電池。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08315802A (ja) * | 1995-05-16 | 1996-11-29 | Sony Corp | ヒューズ内蔵端子および電池または電源機器 |
JP2001110369A (ja) * | 1999-10-05 | 2001-04-20 | Hitachi Ltd | 非水電解液二次電池 |
JP2003051304A (ja) * | 2001-08-07 | 2003-02-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
WO2004031426A1 (ja) * | 2002-10-07 | 2004-04-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 温度ヒューズ用素子、温度ヒューズおよびそれを用いた電池 |
JP2004296256A (ja) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Toshiba Corp | 非水電解質二次電池 |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08315802A (ja) * | 1995-05-16 | 1996-11-29 | Sony Corp | ヒューズ内蔵端子および電池または電源機器 |
JP2001110369A (ja) * | 1999-10-05 | 2001-04-20 | Hitachi Ltd | 非水電解液二次電池 |
JP2003051304A (ja) * | 2001-08-07 | 2003-02-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
WO2004031426A1 (ja) * | 2002-10-07 | 2004-04-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 温度ヒューズ用素子、温度ヒューズおよびそれを用いた電池 |
JP2004296256A (ja) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Toshiba Corp | 非水電解質二次電池 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017021941A (ja) * | 2015-07-09 | 2017-01-26 | 日立マクセル株式会社 | 非水電解質二次電池 |
CN108649176A (zh) * | 2018-04-12 | 2018-10-12 | 连云港海创电子科技有限公司 | 一种高能量密度的电池负极极耳及其制作方法 |
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