JP2015022832A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非水電解液二次電池に関し、詳しくはハイレート充放電に対する耐久性が高められた非水電解液二次電池に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery, and more particularly to a non-aqueous electrolyte secondary battery with improved durability against high-rate charge / discharge.
近年、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池その他の非水電解液二次電池は、車両搭載用電源、或いはパソコンおよび携帯端末の電源として重要性が高まっている(例えば特許文献1、2)。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は、車両搭載用高出力電源として好ましく用いられている。この種の非水電解液二次電池の一つの典型的な形態として、長尺状の正極シートと、長尺状の負極シートとを、セパレータシートを介在させた状態で重ね合わせて、これを捲回した捲回電極体を備えた構造が知られている。 In recent years, lithium ion secondary batteries, nickel metal hydride batteries, and other non-aqueous electrolyte secondary batteries have become increasingly important as power sources for mounting on vehicles or personal computers and portable terminals (for example, Patent Documents 1 and 2). In particular, a lithium ion secondary battery that is lightweight and obtains a high energy density is preferably used as a high-output power source mounted on a vehicle. As a typical form of this type of non-aqueous electrolyte secondary battery, a long positive electrode sheet and a long negative electrode sheet are overlapped with a separator sheet interposed therebetween, and this is used. A structure having a wound wound electrode body is known.
ところで、非水電解液二次電池の用途のなかには、ハイレートでの充放電を繰り返す態様で使用されることが想定されるものがある。車両の動力源として用いられる非水電解液二次電池は、このような使用態様が想定される非水電解液二次電池の代表例である。しかし、従来の一般的な非水電解液二次電池は、ローレートでの充放電サイクルに対しては比較的高い耐久性を示すものであっても、ハイレート充放電を繰り返す充放電パターンでは性能低下(電池抵抗の上昇等)を起こしやすいことが知られていた。 By the way, some uses of the non-aqueous electrolyte secondary battery are assumed to be used in a mode in which charging and discharging at a high rate are repeated. A non-aqueous electrolyte secondary battery used as a power source for vehicles is a typical example of a non-aqueous electrolyte secondary battery in which such a usage mode is assumed. However, even though the conventional non-aqueous electrolyte secondary battery has a relatively high durability against a charge / discharge cycle at a low rate, the performance deteriorates in a charge / discharge pattern that repeats high-rate charge / discharge. It has been known that the battery resistance is likely to increase.
特許文献1には、正極と負極との間に気孔が異なる基材と多孔質層とからなるセパレータを配置することによって、二次電池のサイクル寿命を改善する技術が記載されている。しかしながら、かかる技術では、ローレートでのサイクル寿命を改善することはできても、ハイレート充放電(例えば、車両動力源用のリチウムイオン二次電池等において求められるレベルの急速充放電)を繰り返す充放電パターンに対する耐久性を向上させることはできなかった。 Patent Document 1 describes a technique for improving the cycle life of a secondary battery by disposing a separator composed of a substrate and a porous layer having different pores between a positive electrode and a negative electrode. However, such technology can improve cycle life at a low rate, but repeatedly performs high-rate charge / discharge (for example, rapid charge / discharge at a level required in a lithium ion secondary battery for a vehicle power source). The durability against the pattern could not be improved.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、ハイレート充放電に対する耐久性が高められた非水電解液二次電池を提供することである。 This invention is made | formed in view of this point, The main objective is to provide the non-aqueous-electrolyte secondary battery with which durability with respect to high-rate charging / discharging was improved.
本発明者は、捲回電極体を備えた非水電解液二次電池において、車両動力源用の非水電解液二次電池において想定されるようなハイレートで放電と充電とを連続して繰り返すと、内部抵抗が顕著に上昇する事象がみられることに着目した。そこで、かかるハイレート充放電の繰り返しが非水電解液二次電池に及ぼす影響を詳細に解析した。 The present inventor continuously repeats discharging and charging at a high rate as expected in a non-aqueous electrolyte secondary battery for a vehicle power source in a non-aqueous electrolyte secondary battery having a wound electrode body. We focused on the phenomenon that the internal resistance increased significantly. Then, the influence which the repetition of this high rate charge / discharge has on the nonaqueous electrolyte secondary battery was analyzed in detail.
その結果、ハイレート充放電を繰り返した非水電解液二次電池では、捲回電極体に浸透した非水電解液の塩濃度に場所による偏り(ムラ)が生じること、より詳しくは、ハイレート充放電で使用されることによって非水電解液および塩の一部が捲回電極体の捲回軸方向中央部から両端部(開口端部)に移動し、両端部(開口端部)から電極体の外部に移動することによって、捲回電極体の捲回軸方向中央部の塩濃度が両端部(開口端部)に比べて低くなる(初期状態に比べて塩濃度が大きく低下する)ことを見出した。 As a result, in a non-aqueous electrolyte secondary battery that has been repeatedly charged and discharged at a high rate, the salt concentration of the non-aqueous electrolyte that has permeated into the wound electrode body is uneven (uneven) depending on the location. The non-aqueous electrolyte and a part of the salt move from the central part of the wound electrode body to both ends (open ends) of the wound electrode body, and from both ends (open ends) of the electrode body It has been found that by moving to the outside, the salt concentration at the center in the winding axis direction of the wound electrode body is lower than at both ends (open ends) (the salt concentration is greatly reduced compared to the initial state). It was.
このように非水電解液の塩濃度の分布に偏りが存在すると、塩濃度が相対的に低い部分では電池反応が相対的に遅くなることから、電池全体としてのハイレート充放電性能が低下する。また、塩濃度が相対的に高い部分に電池反応が集中するため当該部分の劣化が促進される。これらの事象は、いずれもハイレート充放電を繰り返す充放電パターン(ハイレート充放電サイクル)に対する非水電解液二次電池の耐久性を低下させる要因になり得る。 Thus, when there is a bias in the distribution of the salt concentration of the non-aqueous electrolyte solution, the battery reaction is relatively slow at a portion where the salt concentration is relatively low, so that the high-rate charge / discharge performance as a whole battery is degraded. Further, since the battery reaction concentrates on the portion where the salt concentration is relatively high, the deterioration of the portion is promoted. Any of these events can be a factor that reduces the durability of the non-aqueous electrolyte secondary battery against a charge / discharge pattern (high rate charge / discharge cycle) that repeats high rate charge / discharge.
本発明は、かかる知見に基づいて、上記非水電解液の塩濃度の分布の偏りを解消または緩和するというアプローチによってハイレート充放電サイクルに対する非水電解液二次電池の耐久性を向上させるものである。 Based on this knowledge, the present invention improves the durability of non-aqueous electrolyte secondary batteries against high-rate charge / discharge cycles by the approach of eliminating or mitigating the uneven distribution of salt concentration in the non-aqueous electrolyte. is there.
即ち、本発明により提供される非水電解液二次電池は、長尺な正極集電体上に正極活物質層を備える正極シートと、長尺な負極集電体上に負極活物質層を備える負極シートと、正極シートと負極シートとの間に介在するセパレータシートとを重ね合わせて捲回した捲回電極体と、捲回電極体を収容した電池ケースと、電池ケースに注入された非水電解液とを備える。非水電解液は、捲回電極体外に貯留され、捲回電極体の捲回軸方向の端部に接する余剰電解液を含んでいる。そして、捲回軸方向において、セパレータシートの両側の端部(両端部)の多孔度A(%)が、該端部を除く中間部の多孔度B(%)よりも大きい(A>B)。 That is, the non-aqueous electrolyte secondary battery provided by the present invention includes a positive electrode sheet having a positive electrode active material layer on a long positive electrode current collector, and a negative electrode active material layer on a long negative electrode current collector. A negative electrode sheet, a wound electrode body wound by overlapping a separator sheet interposed between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, a battery case containing the wound electrode body, and a non-injection injected into the battery case A water electrolyte. The nonaqueous electrolytic solution is stored outside the wound electrode body and includes an excess electrolytic solution that is in contact with an end portion in the winding axis direction of the wound electrode body. And in the winding axis direction, the porosity A (%) of the end portions (both end portions) on both sides of the separator sheet is larger than the porosity B (%) of the intermediate portion excluding the end portions (A> B). .
かかる構成によると、セパレータシートの端部と中間部間の電解液の移動よりも、端部と余剰電解液間の電解液の移動が容易になるので、ハイレートで充電と放電を繰り返しても、捲回電極体内で塩濃度の分布に偏り(ムラ)が生じ難い。このため、捲回電極体内で塩濃度の分布に偏りが生じることに起因して、内部抵抗が上昇する事象が緩和され得る。なお、本明細書において、セパレータシートの多孔度は、セパレータシートの見掛けの体積をV1とし、その質量をW1とし、セパレータシートを構成する材料の真密度(空孔を含まない材料の実体積によって質量W1を割った値)をρ1とした場合に、(1−W1/ρ1V1)×100により求められる。 According to such a configuration, movement of the electrolyte solution between the end portion and the surplus electrolyte solution is easier than movement of the electrolyte solution between the end portion and the intermediate portion of the separator sheet, so even if charging and discharging are repeated at a high rate, Bias (unevenness) hardly occurs in the distribution of salt concentration in the wound electrode body. For this reason, the phenomenon in which the internal resistance increases due to the uneven distribution of the salt concentration in the wound electrode body can be mitigated. In this specification, the porosity of the separator sheet is defined as the apparent density of the separator sheet is V 1 , the mass thereof is W 1, and the true density of the material constituting the separator sheet (actuality of the material including no pores). When (value obtained by dividing mass W 1 by volume) is ρ 1 , it is obtained by (1−W 1 / ρ 1 V 1 ) × 100.
ここで、セパレータシートは、捲回軸方向において、正極活物質層と対向している対向部位と、正極活物質層と対向していない非対向部位とを有していてもよい。この場合、端部は、例えば、非対向部位および該非対向部位と対向部位との境界から対向部位側へ0.5mm以上3.5mm以内までの範囲として規定するとよい。また、端部の多孔度Aと中間部の多孔度Bとが、2.5≦A−B≦7.5の関係を満たしていてもよい。このような多孔度差(A−B)を設けることで、塩濃度の分布の偏りがより良く解消され得る。例えば、端部の多孔度Aが、40%〜77.5%であり、中間部の多孔度Bが、32.5%〜70%であってもよい。また、端部の多孔度Aが55%を上回り、かつ、中間部の多孔度Bが55%以下であってもよい。このような多孔度A、Bの差を設けることにより、塩濃度の分布のムラがより良く解消され得る。 Here, the separator sheet may have a facing portion facing the positive electrode active material layer and a non-facing portion not facing the positive electrode active material layer in the winding axis direction. In this case, for example, the end may be defined as a range from 0.5 mm to 3.5 mm from the non-opposing part and the boundary between the non-opposing part and the opposing part toward the opposing part. Further, the porosity A at the end portion and the porosity B at the intermediate portion may satisfy the relationship of 2.5 ≦ A−B ≦ 7.5. By providing such a difference in porosity (A−B), the uneven distribution of salt concentration can be better resolved. For example, the porosity A at the end may be 40% to 77.5%, and the porosity B at the middle may be 32.5% to 70%. Further, the porosity A of the end portion may exceed 55%, and the porosity B of the intermediate portion may be 55% or less. By providing such a difference between the porosity A and B, the uneven distribution of the salt concentration can be better solved.
ここで開示される非水電解液二次電池の好ましい一態様では、セパレータシートは、端部におけるガーレ値が、83(sec/100cm3)以下であり、中間部におけるガーレ値が、90(sec/100cm3)以上である。このようなガーレ値の範囲内であると、上述した効果がより良く発揮され得る。 In a preferred embodiment of the non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, the separator sheet has a Gurley value of 83 (sec / 100 cm 3 ) or less at the end and a Gurley value of 90 (sec. / 100 cm 3 ) or more. When the Gurley value is within such a range, the above-described effects can be better exhibited.
以下、本発明の一実施形態に係る非水系二次電池を図面に基づいて説明する。ここではまず、非水系二次電池の一構造例を説明し、その後、本発明の一実施形態に係る非水系二次電池(リチウムイオン二次電池)について詳細に説明する。なお、同じ作用を奏する部材、部位には適宜に同じ符号を付している。また、各図面は模式的に描かれており、必ずしも実物を反映していない。各図面は、一例を示すのみであり、特に言及されない限りにおいて本発明を限定しない。また、ここでは、非水系二次電池の一構造例と、本発明の一実施形態に係る非水系二次電池(リチウムイオン二次電池)とについて、適宜、共通の図面を基に説明している。 Hereinafter, a non-aqueous secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, a structural example of a non-aqueous secondary battery will be described first, and then a non-aqueous secondary battery (lithium ion secondary battery) according to an embodiment of the present invention will be described in detail. In addition, the same code | symbol is attached | subjected suitably to the member and site | part which show | play the same effect | action. Each drawing is schematically drawn and does not necessarily reflect the real thing. Each drawing shows an example only and does not limit the present invention unless otherwise specified. Here, one structural example of a non-aqueous secondary battery and a non-aqueous secondary battery (lithium ion secondary battery) according to an embodiment of the present invention will be described as appropriate based on common drawings. Yes.
図1は、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池100を示している。このリチウムイオン二次電池100は、図1に示すように、捲回電極体200と電池ケース300とを備えている。また、図2は、捲回電極体200を示す図である。図3は、図2中のIII−III断面を示している。
FIG. 1 shows a lithium ion
リチウムイオン二次電池100は、図1に示すような扁平な角形の電池ケース(即ち外装容器)300に構成されている。リチウムイオン二次電池100は、図2に示すように、扁平形状の捲回電極体200が、図示しない非水電解液とともに、電池ケース300に収容されている。
The lithium ion
≪電池ケース300≫
電池ケース300は、一端(電池100の通常の使用状態における上端部に相当する。)に開口部を有する箱形(すなわち有底直方体状)のケース本体320と、その開口部に取り付けられて該開口部を塞ぐ矩形状プレート部材からなる封口板(蓋体)340とから構成される。
≪
The
電池ケース300の材質は、従来の密閉型電池で使用されるものと同じであればよく、特に制限はない。軽量で熱伝導性の良い金属材料を主体に構成された電池ケース300が好ましく、このような金属製材料としてアルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルめっき鋼等が例示される。本実施形態に係る電池ケース300(ケース本体320および封口板340)はアルミニウム若しくはアルミニウムを主体とする合金によって構成されている。
The material of the
図1に示すように、封口板340には外部接続用の正極端子420および負極端子440が形成されている。封口板340の両端子420、440の間には、電池ケース300の内圧が所定レベル以上に上昇した場合に該内圧を開放するように構成された薄肉の安全弁360が形成されている。
As shown in FIG. 1, a
≪捲回電極体200(電極体)≫
捲回電極体200は、図2に示すように、長尺なシート状正極(正極シート220)と、該正極シート220と同様の長尺シート状負極(負極シート240)とを計二枚の長尺シート状セパレータ(セパレータ262,264)とを備えている。
≪Winded electrode body 200 (electrode body) ≫
As shown in FIG. 2, the
≪正極シート220≫
正極シート220は、帯状の正極集電体221と正極活物質層223とを備えている。正極集電体221には、例えば、正極に適する金属箔が好適に使用され得る。この実施形態では、正極集電体221として、厚さが凡そ15μmの帯状のアルミニウム箔が用いられている。正極集電体221の幅方向片側の端部に沿って未塗工部222が設定されている。図示例では、正極活物質層223は、正極集電体221に設定された未塗工部222を除いて、正極集電体221の両面に保持されている。正極活物質層223には、正極活物質や導電材やバインダが含まれている。
≪
The
正極活物質には、リチウムイオン二次電池の正極活物質として用いられる物質を使用することができる。正極活物質の例を挙げると、LiNiCoMnO2(リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物)、LiNiO2(ニッケル酸リチウム)、LiCoO2(コバルト酸リチウム)、LiMn2O4(マンガン酸リチウム)、LiFePO4(リン酸鉄リチウム)などのリチウム遷移金属酸化物が挙げられる。ここで、LiMn2O4は、例えば、スピネル構造を有している。また、LiNiO2やLiCoO2は層状の岩塩構造を有している。また、LiFePO4は、例えば、オリビン構造を有している。オリビン構造のLiFePO4には、例えば、ナノメートルオーダーの粒子がある。また、オリビン構造のLiFePO4は、さらにカーボン膜で被覆することができる。 As the positive electrode active material, a material used as a positive electrode active material of a lithium ion secondary battery can be used. Examples of the positive electrode active material include LiNiCoMnO 2 (lithium nickel cobalt manganese composite oxide), LiNiO 2 (lithium nickelate), LiCoO 2 (lithium cobaltate), LiMn 2 O 4 (lithium manganate), LiFePO 4 ( Lithium transition metal oxides such as lithium iron phosphate). Here, LiMn 2 O 4 has, for example, a spinel structure. LiNiO 2 and LiCoO 2 have a layered rock salt structure. LiFePO 4 has, for example, an olivine structure. LiFePO 4 having an olivine structure includes, for example, nanometer order particles. Moreover, LiFePO 4 having an olivine structure can be further covered with a carbon film.
例えば、正極活物質に、導電材としてアセチレンブラック(AB)、ケッチェンブラック等のカーボンブラックやその他(グラファイト等)の粉末状カーボン材料を混合することができる。また、正極活物質と導電材の他に、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、スチレンブタジエンラバー(SBR)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、カルボキシメチルセルロース(CMC)等のバインダを添加することができる。これらを適当な分散媒体に分散させて混練することによって、正極合剤(ペースト)を調製することができる。正極活物質層223は、この正極合剤を正極集電体221に塗布し、乾燥させ、予め定められた厚さにプレスすることによって形成されている。
For example, carbon black such as acetylene black (AB) and ketjen black and other powdery carbon materials (such as graphite) can be mixed with the positive electrode active material. In addition to the positive electrode active material and the conductive material, a binder such as polyvinylidene fluoride (PVDF), styrene butadiene rubber (SBR), polytetrafluoroethylene (PTFE), or carboxymethyl cellulose (CMC) can be added. A positive electrode mixture (paste) can be prepared by dispersing these in a suitable dispersion medium and kneading. The positive electrode
≪負極シート240≫
負極シート240は、図2に示すように、帯状の負極集電体241と負極活物質層243とを備えている。負極集電体241には、例えば、負極に適する金属箔が好適に使用され得る。この実施形態では、負極集電体241には、厚さが凡そ10μmの帯状の銅箔が用いられている。負極集電体241の幅方向片側には、端部に沿って未塗工部242が設定されている。負極活物質層243は、負極集電体241に設定された未塗工部242を除いて、負極集電体241の両面に保持されている。負極活物質層243には、負極活物質や増粘剤やバインダなどが含まれている。
<<
As shown in FIG. 2, the
負極活物質としては、従来からリチウムイオン二次電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定なく使用することができる。好適例として、グラファイトカーボン、アモルファスカーボンなどの炭素系材料、リチウム遷移金属酸化物、リチウム遷移金属窒化物などが挙げられる。 As the negative electrode active material, one type or two or more types of materials conventionally used in lithium ion secondary batteries can be used without any particular limitation. Preferable examples include carbon-based materials such as graphite carbon and amorphous carbon, lithium transition metal oxides, and lithium transition metal nitrides.
そして正極と同様、かかる負極活物質を、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、スチレンブタジエンラバー(SBR)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、カルボキシメチルセルロース(CMC)等のバインダとともに適当な分散媒体に分散させて混練することによって、負極合剤(ペースト)を調製することができる。負極活物質層243は、この負極合剤を負極集電体241に塗布し、乾燥させ、予め定められた厚さにプレスすることによって形成されている。
And like a positive electrode, this negative electrode active material is disperse | distributed to suitable dispersion media with binders, such as a polyvinylidene fluoride (PVDF), a styrene butadiene rubber (SBR), a polytetrafluoroethylene (PTFE), and carboxymethylcellulose (CMC). A negative electrode mixture (paste) can be prepared by kneading. The negative electrode
≪セパレータシート262、264≫
セパレータシート262、264は、図2および図3に示すように、正極シート220と負極シート240とを隔てる部材である。この例では、セパレータシート262、264は、微小な孔を複数有する所定幅の帯状のシート材で構成されている。セパレータシート262、264の材料としては、例えば、ポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン系の樹脂を好適に用いることができる。セパレータシート262、264の構造は、単層構造であってもよく、多層構造であってもよい。ここでは、セパレータシート262、264はPE系樹脂によって構成されている。PE系樹脂としては、エチレンの単独重合体が好ましく用いられる。また、PE系樹脂は、エチレンから誘導される繰り返し単位を50質量%以上含有する樹脂であって、エチレンと共重合可能なα‐オレフィンを重合した共重合体、あるいはエチレンと共重合可能な少なくとも一種のモノマーを重合した共重合体であってもよい。α‐オレフィンとして、プロピレン等が例示される。他のモノマーとして共役ジエン(例えばブタジエン)、アクリル酸等が例示される。
<<
As shown in FIGS. 2 and 3, the
また、セパレータシート262、264は、シャットダウン温度が120℃〜140℃(典型的には、125℃〜135℃)程度のPEから構成されることが好ましい。上記シャットダウン温度は、電池の耐熱温度(例えば、約200℃以上)よりも十分に低い。かかるPEとしては、一般に高密度ポリエチレン、あるいは直鎖状(線状)低密度ポリエチレン等と称されるポリオレフィンが例示される。あるいは中密度、低密度の各種の分岐ポリエチレンを用いてもよい。また、必要に応じて、各種可塑剤、酸化防止剤等の添加剤を含有することもできる。
The
セパレータシート262、264として、一軸延伸または二軸延伸された多孔性樹脂シートを好適に用いることができる。中でも、長手方向(MD方向:Machine Direction)に一軸延伸された多孔性樹脂シートは、適度な強度を備えつつ幅方向の熱収縮が少ないため、特に好ましい。例えば、かかる長手方向一軸延伸樹脂シートを有するセパレータシートを用いると、正極シートおよび負極シートとともに捲回された態様において、長手方向の熱収縮も抑制され得る。したがって、長手方向に一軸延伸された多孔性樹脂シートは、かかる捲回電極体を構成するセパレータシートの一材料として特に好適である。
As the
セパレータシート262、264の厚みは、10μm〜30μm程度であることが好ましく、10μm〜25μm程度であることがより好ましい。セパレータシート262、264の厚みが大きすぎると、セパレータシート262、264のイオン伝導性が低下するおそれがある。一方、セパレータシート262、264の厚みが小さすぎると、破膜が生じるおそれがある。セパレータシート262、264の厚みは、SEMにより撮影した画像を画像解析することによって求めることができる。
The thickness of the
なお、図2に示す例では、セパレータシート262、264は、シート状の部材で構成されている。セパレータシート262、264は、その表面に絶縁性を有する粒子の層を形成してもよい。ここで、絶縁性を有する粒子としては、絶縁性を有する無機フィラー(例えば、金属酸化物、金属水酸化物などのフィラー)、或いは、絶縁性を有する樹脂粒子(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの粒子)で構成してもよい。このリチウムイオン二次電池100では、セパレータシート262、264の表裏のうち、正極活物質層223に対向する側の面に無機フィラーを含む耐熱多孔層266(図3)が形成されている。無機フィラーとしては、耐熱性があり、かつ電池の使用範囲内で電気化学的に安定であるものが好ましい。好適例として、アルミナ(Al2O3)、アルミナ水和物(例えばベーマイト(Al2O3・H2O))、水酸化マグネシウム(Mg(OH)2)、炭酸マグネシウム(MgCO3)、等の無機金属化合物が例示される。これらの無機金属化合物材料の一種又は二種以上を用いることができる。無機フィラーの平均粒径は、凡そ1μm〜10μm程度であるとよい。
In the example illustrated in FIG. 2, the
この例では、図2および図3に示すように、負極活物質層243の幅b1は、正極活物質層223の幅a1よりも少し広い。さらにセパレータシート262、264の幅c1、c2は、負極活物質層243の幅b1よりも少し広い(c1、c2>b1>a1)。
In this example, as shown in FIGS. 2 and 3, the width b1 of the negative electrode
≪電解液(非水電解液)≫
電解液(非水電解液)としては、従来からリチウムイオン二次電池に用いられる非水電解液と同様のものを特に限定なく使用することができる。かかる非水電解液は、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。上記非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、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、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、1,3−ジオキソラン等からなる群から選択された一種または二種以上を用いることができる。また、上記支持塩としては、例えば、LiPF6,LiBF4,LiAsF6,LiCF3SO3,LiC4F9SO3,LiN(CF3SO2)2,LiC(CF3SO2)3等のリチウム塩を用いることができる。一例として、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶媒(例えば質量比1:1)にLiPF6を約1mol/Lの濃度で含有させた非水電解液が挙げられる。
≪Electrolyte (nonaqueous electrolyte) ≫
As the electrolytic solution (non-aqueous electrolytic solution), the same non-aqueous electrolytic solution conventionally used for lithium ion secondary batteries can be used without any particular limitation. Such a nonaqueous electrolytic solution typically has a composition in which a supporting salt is contained in a suitable nonaqueous solvent. Examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, and the like. One kind or two or more kinds selected from the group can be used. Examples of the supporting salt include LiPF 6 , LiBF 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 and the like. Lithium salts can be used. As an example, a nonaqueous electrolytic solution in which LiPF 6 is contained in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate (for example, a mass ratio of 1: 1) at a concentration of about 1 mol / L can be given.
非水電解液は、捲回電極体200内に含浸された含浸電解液と、捲回電極体200外に貯留され、捲回電極体200の捲回軸方向の端部(開口端部)200A(図2参照)と接する余剰電解液とを含んでいる。含浸電解液と余剰電解液とは、捲回電極体200の開口端部200A(図2参照)を介して相互に行き来できるようになっている。
The nonaqueous electrolytic solution is impregnated in the
以下、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池100のセパレータシート262、264について、より詳細に説明する。リチウムイオン二次電池100は、図1〜図3に示すように、長尺な正極集電体221上に正極活物質層223を備える正極シート220と、長尺な負極集電体241上に負極活物質層243を備える負極シート240と、正極シート220と負極シート240との間に介在するセパレータシート262、264とを重ね合わせて捲回した捲回電極体200とを備えている。また、捲回電極体200を収容した電池ケース300と、電池ケース300に注入された非水電解液とを備えている。非水電解液は、捲回電極体200外に貯留され、捲回電極体200の捲回軸方向の端部200A(図2参照)と接する余剰電解液を含んでいる。
Hereinafter, the
本発明者は、図1〜図3に示すような捲回電極体200を備えたリチウムイオン二次電池100において、車両動力源用のリチウムイオン二次電池において想定されるようなハイレートで放電と充電とを連続して繰り返すと、内部抵抗が顕著に上昇する事象がみられることに着目した。そこで、かかるハイレート充放電の繰り返しがリチウムイオン二次電池に及ぼす影響を詳細に解析した。
In the lithium ion
その結果、ハイレートを繰り返したリチウムイオン二次電池では、捲回電極体200に浸透した非水電解液のリチウム塩濃度に場所による偏り(ムラ)が生じること、より詳しくは、ハイレート充放電で使用されることによって非水電解液およびリチウム塩の一部が捲回電極体200の捲回軸方向中央部から両端部(開口端部)に移動し、両端部から電極体の外部に移動することによって、捲回電極体200の捲回軸方向の中央部のリチウム塩濃度が両端部に比べて低くなる(初期状態に比べてリチウム塩濃度が大きく低下する)ことを見出した。
As a result, in the lithium ion secondary battery that repeats the high rate, the non-aqueous electrolyte solution that has permeated the
このように非水電解液のリチウム塩濃度の分布に偏りが存在すると、リチウム塩濃度が相対的に低い部分では電池反応が相対的に遅くなることから、電池全体としてのハイレート充放電性能が低下する。また、リチウム塩濃度が相対的に高い部分に電池反応が集中するため当該部分の劣化が促進される。これらの事象は、いずれもハイレート充放電を繰り返す充放電パターン(ハイレート充放電サイクル)に対するリチウムイオン二次電池の耐久性を低下させる要因になり得る。 If there is a bias in the distribution of the lithium salt concentration of the non-aqueous electrolyte in this way, the battery reaction becomes relatively slow at the portion where the lithium salt concentration is relatively low, so the high rate charge / discharge performance as a whole battery decreases. To do. Further, since the battery reaction concentrates on a portion where the lithium salt concentration is relatively high, deterioration of the portion is promoted. Any of these events can be a factor of reducing the durability of the lithium ion secondary battery against a charge / discharge pattern (high rate charge / discharge cycle) that repeats high rate charge / discharge.
本発明は、このような推定を基に、捲回電極体200内のリチウム塩濃度の分布の偏りを緩和できる新規な構造を提案する。
The present invention proposes a novel structure that can alleviate the uneven distribution of the lithium salt concentration in the
図4は、本発明の一実施形態であり、捲回電極体200中で重ね合わされた負極シート240とセパレータシート262、264と正極シート220とを、捲回軸方向(例えば、セパレータシート262、264の幅方向)で切断した断面を模式的に示している。なお、図4では、実際とは異なり、各シート220、262、240、264に隙間をあけて示している。この実施形態では、図4に示すように、セパレータシート262、264の幅が正極活物質層223よりも広い。この場合、セパレータシート262、264は、捲回軸WLの方向において、正極活物質層223に対向している部位262a、264a(以下、正極対向部位という。)と、正極活物質層223に対向していない部位262b、264b(以下、非正極対向部位という。)と、を有している。非正極対向部位262b、264bは、セパレータシート262、264の両側の縁に設けられている。
FIG. 4 shows an embodiment of the present invention, in which the
ここで提案されるリチウムイオン二次電池100では、セパレータシート262、264は、捲回電極体200の捲回軸WLの方向において、セパレータシート262、264の両側の端部262E、264Eの多孔度A(%)が、該端部262E、264Eを除く中間部262C、264Cの多孔度B(%)よりも大きい(A>B)。
In the lithium ion
≪セパレータシート262、264の端部262E、264E≫
ここで、セパレータシート262、264の端部262E、264Eは、非正極対向部位262b、264bおよび該非正極対向部位262b、264bと正極対向部位262a、264aとの境界262P、264Pからそれぞれ非正極対向部位262b、264b側へ0.5mm以上(好ましくは1mm以上)の範囲として規定するとよい。換言すると、セパレータシート262、264の端部262E、264Eのうち、正極活物質層223に対向している部分の幅Wが0.5mm以上(好ましくは1mm以上)であるとよい。また、端部262E、264Eは、非正極対向部位262b、264bおよび該非正極対向部位262b、264bと正極対向部位262a、264aとの境界262P、264Pからそれぞれ非正極対向部位262b、264b側へ3.5mm以内(好ましくは3mm以内、より好ましくは2.5mm以内)の範囲として規定するとよい。換言すると、セパレータシート262、264の端部262E、264Eのうち、正極活物質層223に対向している部分の幅Wが3.5mm以下(好ましくは3mm以下)であるとよい。
<<
Here, the
例えば、セパレータシート262、264の端部262E、264Eは、捲回軸WLの方向において、セパレータシート262、264の縁262L、264Lから中心までの幅に対して、セパレータシート262、264の縁262L、264Lから3%以上20%以下(好ましくは5%以上15%以下)の領域で規定してもよい。また、端部262E、264Eは、捲回軸WLの方向において、セパレータシート262、264の縁262L、264Lから5mm以上10mm以下(好ましくは6mm以上8mm以下)の領域で規定してもよい。
For example, the
≪多孔度≫
端部262E、264Eの多孔度Aとしては、該端部262E、264Eを除く中間部262C、264Cの多孔度Bよりも大きければよい。例えば、端部262E、264Eの多孔度Aは、凡そ40%以上(例えば40%≦A≦77.5%)にすることが適当であり、凡そ55%を上回る(例えば55%<A≦77.5%)ことが好ましい。また、端部262E、264Eを除く中間部262C、264Cの多孔度Bとしては、端部262E、264Eの多孔度Aよりも小さければよい。例えば、中間部262C、264Cの多孔度Bは、凡そ32.5%以上(例えば32.5%≦B≦70%)にすることが適当であり、好ましくは55%以下(例えば32.5%≦B≦55%)である。例えば、端部262E、264Eの多孔度Aと、中間部262C、264Cの多孔度Bとが、2.5%≦A−B≦7.5%の関係を満足することが好ましく、5%≦A−B≦7.5%の関係を満足することがさらに好ましい。
≪Porosity≫
The porosity A of the
ここで、セパレータシート262、264の多孔度は、セパレータシート262、264の見掛けの体積をV1とし、その質量をW1とし、セパレータシート262、264を構成する材料の真密度(空孔を含まない材料の実体積によって質量W1を割った値)をρ1とした場合に、(1−W1/ρ1V1)×100により把握するものとする。セパレータシート262、264の多孔度は、例えば、製造時にセパレータシートを延伸する際、加える熱(加熱温度)を変えることによって任意に制御することができる。例えば、延伸時にセパレータシート262、264の端部262E、264Eと中間部262C、264Cとで加熱温度を変える(例えば中間部262C、264Cのみ加熱する)ことによって、端部262E、264Eと中間部262C、264Cとで多孔度が異なるセパレータシート262、264を得ることができる。
Here, the porosity of the
本発明者の知見によれば、セパレータシート262、264のうち多孔度が大きい部位は、多孔度が小さい部位よりも、電解液(ひいてはリチウム塩)の移動に対する抵抗が小さい。そのため、セパレータシート262、264のうち多孔度が大きい部位は、多孔度が小さい部位よりも、電解液が移動しやすい傾向がある。
According to the knowledge of the present inventor, the portion having a high porosity in the
ここで提案されるリチウムイオン二次電池100では、捲回電極体200の捲回軸WLの方向において、セパレータシート262、264の両側の端部262E、264Eの多孔度Aが、中間部262C、264Cの多孔度Bよりも大きい(A>B)。このため、端部262E、264Eと中間部262C、264C間の電解液の移動よりも、端部262E、264Eと余剰電解液間の電解液の移動が容易になる。つまり、本発明の一実施形態では、端部262E、264Eと中間部262C、264C間の電解液の移動よりも、端部262E、264Eと余剰電解液間の電解液の移動が容易になることで、ハイレート充放電を繰り返しても、捲回電極体200の捲回軸方向の端部(開口端部)におけるリチウム塩濃度の変化が抑えられ、捲回電極体200内でリチウム塩濃度の分布に偏りが生じ難い。このため、捲回電極体200内でリチウム塩濃度の分布に偏りが生じることに起因して、内部抵抗が上昇する事象が緩和され得る。
In the lithium ion
≪ガーレ値≫
セパレータシート262、264の端部262E、264Eのガーレ値としては、中間部262C、264Cのガーレ値よりも小さいことが好ましい。例えば、端部262E、264Eのガーレ値は、凡そ90(sec/100cm3)未満、例えば40(sec/100cm3)〜80(sec/100cm3)にすることが適当であり、好ましくは80(sec/100cm3)以下であり、より好ましくは70(sec/100cm3)以下である。また、端部262E、264Eを除く中間部262C、264Cのガーレ値としては、端部262E、264Eのガーレ値よりも大きいことが好ましい。例えば、中間部262C、264Cのガーレ値は、凡そ90(sec/100cm3)以上にすることが適当であり、好ましくは100(sec/100cm3)以上である。かかる構成によると、リチウム塩濃度の分布の偏りがより良く解消され得る。本明細書において、セパレータシート262、264のガーレ値は、JIS L 1096:2010「織物及び編物の生地試験方法」に準拠して測定するものとする。
≪Gurley value≫
The Gurley values of the
≪試験例≫
本発明者は、かかるセパレータシート262、264の作用効果について試験的に評価した。ここで、評価用セルは図5の断面模式図に示すラミネートセル(リチウムイオン二次電池)で構成した。評価用セルは、正極集電体221の片面に正極活物質層223が形成された正極220と、負極集電体241の片面に負極活物質層243が形成された負極240と、正極活物質層223と負極活物質層243との間に介在したセパレータ262とを備えている。セパレータ262の幅は、正極活物質層54の幅よりも広い。そのため、セパレータ262は、幅方向において、正極活物質層223に対向している正極対向部位262aと、正極活物質層223に対向していない非正極対向部位262bとを有している。また、評価用セルでは、正極220とセパレータ262と負極240の積層方向に対して一定の荷重を付与している。かかる荷重により電池動作時に捲回電極体200の内部に加わる荷重が再現されている。なお、図5では、各部材220、240、262の実際の厚みは反映していない。また、ラミネート袋や各リード端子は適宜省略して示している。
≪Test example≫
The inventor has experimentally evaluated the operational effects of the
正極220は、正極活物質層223に含まれる正極活物質粒子としてLiNi1/3Mn1/3Co1/3O2粉末、バインダとしてPVDF、導電材としてアセチレンブラック(AB)を用いた。ここで、正極活物質層223を形成する際の合剤には、LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2と、PVDFと、ABとを、質量割合にて、LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2:PVDF:AB=93:3:4とし、NMPを分散溶媒として混合したペーストを用意した。そして、かかるペーストを、正極集電体221としてのアルミニウム箔(厚さ15μm)の上に帯状に塗布し、乾燥させ、ロールプレスによる圧延を行なって、正極220を形成した。
In the
負極240は、負極活物質層243に含まれる負極活物質粒子として天然黒鉛粉末、バインダとしてSBR、増粘剤としてCMCを用いた。ここで、負極活物質層243を形成する際の合剤には、黒鉛と、SBRと、CMCとを、質量割合にて、黒鉛:SBR:CMC=98:1:1とし、水を分散溶媒として混合したペーストを用意した。そして、かかるペーストを、負極集電体241としての銅箔(厚さ10μm)の上に帯状に塗布し、乾燥させ、ロールプレスによる圧延を行なって、負極240を形成した。
In the
セパレータ262には、ポリエチレン(PE)の単層からなる多孔質膜を用いた。また、セパレータ262は、正極220と対向している側の面に耐熱多孔層266を形成した。耐熱多孔層266は、無機フィラーとしてのアルミナ粒子を含んでいる。なお、電解液には、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネートとを体積比率において、3:4:3で配合し、LiPF6を1.1モル溶解させたものを用いた。かかる電池を4.2Vまで充電したときの定格容量は、凡そ40mAhである。
As the
《評価試験用の電池のサンプル1〜7》
以下、評価試験用の電池の複数のサンプル1〜7について説明する。評価試験用の電池の各サンプル1〜7は、図5に示すように、セパレータ262の両側の端部262Eと、該端部262Eを除く中間部262Cとで、多孔度が異なる。また、端部262Eと、該端部262Eを除く中間部262Cとで、ガーレ値が異なる。なお、サンプル1〜7では、セパレータ262の端部262Eのうち、正極活物質層223と対向している部分の幅Wを0.5mmとした。
<< Evaluation test battery samples 1 to 7 >>
Hereinafter, a plurality of samples 1 to 7 of the battery for evaluation test will be described. As shown in FIG. 5, the samples 1 to 7 of the battery for evaluation test have different porosities at the
《サンプル1》
サンプル1では、端部262Eの多孔度は57.5%、中間部262Cの多孔度は55%とした。また、端部262Eのガーレ値は83(sec/100cm3)、中間部262Cのガーレ値は90(sec/100cm3)とした。
<Sample 1>
In Sample 1, the
《サンプル2》
サンプル2では、セパレータ262の端部262Eの多孔度は60%、中間部262Cの多孔度は55%とした。また、端部262Eのガーレ値は80(sec/100cm3)、中間部262Cのガーレ値は90(sec/100cm3)とした。
<Sample 2>
In sample 2, the porosity of the
《サンプル3》
サンプル3では、セパレータ262の端部262Eの多孔度は62.5%、中間部262Cの多孔度は55%とした。また、端部262Eのガーレ値は70(sec/100cm3)、中間部262Cのガーレ値は90(sec/100cm3)とした。
<Sample 3>
In sample 3, the porosity of the
《サンプル4》
サンプル4では、セパレータ262の端部262Eの多孔度は65%、中間部262Cの多孔度は55%とした。また、端部262Eのガーレ値は55(sec/100cm3)、中間部262Cのガーレ値は90(sec/100cm3)とした。
<Sample 4>
In sample 4, the porosity of the
《サンプル5》
サンプル5では、セパレータ262の端部262Eの多孔度は67.5%、中間部262Cの多孔度は55%とした。また、端部262Eのガーレ値は40(sec/100cm3)、中間部262Cのガーレ値は90(sec/100cm3)とした。
<Sample 5>
In sample 5, the porosity of the
《サンプル6》
サンプル6では、セパレータ262は、端部262Eの多孔度は55%、中間部262Cの多孔度は55%とした。すなわち、サンプル6では、端部262Eと中間部262Cとで、多孔度に差を設けなかった。端部262Eのガーレ値は89(sec/100cm3)、中間部262Cのガーレ値は90(sec/100cm3)とした。
<Sample 6>
In Sample 6, in the
《サンプル7》
サンプル7では、端部262Eの多孔度は65%、中間部262Cの多孔度は65%とした。すなわち、サンプル7では、セパレータ262は、端部262Eと中間部262Cとで、多孔度に差を設けなかった。また、端部262Eのガーレ値は55(sec/100cm3)、中間部262Cのガーレ値は55(sec/100cm3)とした。
<Sample 7>
In Sample 7, the porosity of the
《評価試験用の電池の評価》
以上のように得られた各サンプル1〜7の電池のそれぞれに対し、ハイレート充放電を繰り返す充放電パターンを付与し、充放電サイクル試験を行った。具体的には、室温(約25℃)環境下において、2Cの定電流充電によって4.2Vまで充電を行い、0.4Cの定電流放電によって3.0Vまで放電を行うハイレート充放電サイクルを100回連続して繰り返した。そして、上記充放電サイクル試験前におけるIV抵抗(電池の初期の抵抗)と、充放電サイクル試験後におけるIV抵抗とから抵抗増加率を算出した。ここで、充放電サイクルの前後におけるIV抵抗は、それぞれ、電池をSOC60%の充電状態とし、25℃の環境下で、1C、3C、5Cでそれぞれ10秒間充電処理を行い、測定された測定電流値を横軸に、初期電圧値から10秒時点での電圧値を引いた値である電圧ドロップ値ΔVを縦軸にプロットし、その傾きから求めた。なお、上記IV抵抗増加率は、(充放電サイクル試験後のIV抵抗/充放電サイクル試験前のIV抵抗)×100により求められる。その結果を表1に示す。
<< Evaluation of battery for evaluation test >>
A charge / discharge pattern that repeats high-rate charge / discharge was applied to each of the batteries of Samples 1 to 7 obtained as described above, and a charge / discharge cycle test was performed. Specifically, in a room temperature (about 25 ° C.) environment, a high-rate charge / discharge cycle in which charging is performed to 4.2 V by 2 C constant current charging and discharging to 3.0 V by 0.4 C constant current discharging is performed. Repeated continuously. Then, the rate of increase in resistance was calculated from the IV resistance (the initial resistance of the battery) before the charge / discharge cycle test and the IV resistance after the charge / discharge cycle test. Here, the IV resistance before and after the charging / discharging cycle was measured by measuring the current obtained by charging the battery at SOC 60% and performing charging treatment at 1C, 3C, and 5C for 10 seconds respectively in an environment of 25 ° C. The voltage drop value ΔV, which is a value obtained by subtracting the voltage value at the time of 10 seconds from the initial voltage value, is plotted on the vertical axis, and the value is obtained from the slope. The IV resistance increase rate is obtained by (IV resistance after charge / discharge cycle test / IV resistance before charge / discharge cycle test) × 100. The results are shown in Table 1.
表1に示すように、サンプル1〜5では、セパレータ262の端部262Eの多孔度が、中間部262Cの多孔度よりも大きい。また、サンプル1〜5では、端部262Eの多孔度Aと、中間部262Cの多孔度Bとの多孔度差(A−B)が、2.5%〜7.5%に設定されている。一方、サンプル6、7では、セパレータ262は、端部262Eと中間部262Cとで多孔度に差がない。端部262Eの多孔度が中間部262Cの多孔度よりも大きいサンプル1〜5では、多孔度に差がないサンプル6、7に比べて、充放電サイクル試験後における抵抗増加率が低く、良好な耐久性能を示した。ここで供試した電池の場合、多孔度差(A−B)を2.5%以上にすることによって抵抗増加率が25%以上改善されていた。その一方で、多孔度差(A−B)が10%を超えるようなセパレータは、ハイレート耐久性向上効果が鈍化することに加えて、物性値(例えば引張強度)が低下傾向になるため好ましくない。また、自己放電による電圧降下量が多くなりがちである。これら点から、多孔度差(A−B)が10%以下であることが好ましく、7.5%以下であることがさらに好ましい(サンプル1〜5)。
As shown in Table 1, in Samples 1 to 5, the porosity of the
《評価試験用の電池のサンプル8〜16》
図5に示すように、評価試験用の電池の各サンプル8〜16は、セパレータ262の端部262Eのうち、正極活物質層223と対向している部分の幅Wを、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mmに変更して評価試験用の電池を構築した。幅Wが異なること以外は、サンプル1と同じ構成とした。そして、充放電サイクル試験後における抵抗増加率を評価した。結果を表2に示す。
<< Battery Samples 8-16 for Evaluation Test >>
As shown in FIG. 5, each of the samples 8 to 16 of the battery for evaluation test has a width W of 1 mm and 1.5 mm of the portion facing the positive electrode
表2に示すように、セパレータ262の端部262Eのうち、正極活物質層223と対向している部分の幅Wが大きいほど、抵抗増加率は減少傾向となった。幅Wが大きすぎると、セパレータ全体の多孔度を大きくした従来のものと電解液の流入パスが変わらなくなるため、端部262Eでのリチウム塩濃度の変化を緩和する効果が十分に発揮させず、抵抗上昇につながったものと推測される。抵抗上昇抑制の観点からは、セパレータ262の端部262Eのうち、正極活物質層223と対向している部分の幅Wは0.5mm以上3.5mm以下にすることが好ましく(サンプル1、8〜13)、0.5mm以上2.5mm以下にすることがより好ましく(サンプル1、8〜11)、0.5mm以上1.5mm以下にすることが特に好ましい(サンプル1、8、9)。
As shown in Table 2, the resistance increase rate tended to decrease as the width W of the portion facing the positive electrode
以上、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池を説明したが、本発明に係る二次電池は、上述した何れの実施形態にも限定されず、種々の変更が可能である。例えば、他の電池形態として、円筒型電池などが知られている。円筒型電池は、円筒型の電池ケースに捲回電極体を収容した電池である。 Although the lithium ion secondary battery according to one embodiment of the present invention has been described above, the secondary battery according to the present invention is not limited to any of the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, a cylindrical battery is known as another battery form. A cylindrical battery is a battery in which a wound electrode body is accommodated in a cylindrical battery case.
また、上述したように、本発明は二次電池(例えばリチウムイオン二次電池)のハイレート充放電に対する耐久性の向上に寄与し得る。このため、本発明は、ハイブリッド車や、電気自動車の駆動用電池など車両駆動電源用の二次電池に好適である。すなわち、二次電池は、例えば、自動車などの車両のモータ(電動機)を駆動させる車両駆動用電源として好適に利用され得る。車両駆動用電源は、複数の二次電池を組み合わせた組電池としてもよい。 Further, as described above, the present invention can contribute to improvement in durability against high rate charge / discharge of a secondary battery (for example, a lithium ion secondary battery). For this reason, this invention is suitable for the secondary battery for vehicle drive power supplies, such as a drive battery of a hybrid vehicle and an electric vehicle. That is, the secondary battery can be suitably used as a power source for driving a vehicle that drives a motor (electric motor) of a vehicle such as an automobile. The power source for driving the vehicle may be an assembled battery in which a plurality of secondary batteries are combined.
100 リチウムイオン二次電池
200 捲回電極体
220 正極シート
221 正極集電体
223 正極活物質層
240 負極シート
241 負極集電体
243 負極活物質層
262、264 セパレータシート
262C、264C 中間部
262E、264E 端部
266 耐熱多孔層
300 電池ケース
100 Lithium ion
Claims (6)
前記捲回電極体を収容した電池ケースと、
前記電池ケースに注入された非水電解液と
を備え、
前記非水電解液は、前記捲回電極体外に貯留され、前記捲回電極体の捲回軸方向の端部に接する余剰電解液を含んでおり、
前記捲回軸方向において、前記セパレータシートの両側の端部の多孔度A(%)が、該端部を除く中間部の多孔度B(%)よりも大きい(A>B)、非水電解液二次電池。 A positive electrode sheet having a positive electrode active material layer on a long positive electrode current collector, a negative electrode sheet having a negative electrode active material layer on a long negative electrode current collector, and interposed between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet A wound electrode body wound with a separator sheet to be wound,
A battery case containing the wound electrode body;
A non-aqueous electrolyte injected into the battery case,
The non-aqueous electrolyte is stored outside the wound electrode body, and includes an excess electrolyte solution in contact with an end portion in the winding axis direction of the wound electrode body,
Non-aqueous electrolysis in which the porosity A (%) at both end portions of the separator sheet is larger than the porosity B (%) at the intermediate portion excluding the end portion (A> B) in the winding axis direction Liquid secondary battery.
前記正極活物質層と対向している対向部位と、
前記正極活物質層と対向していない非対向部位と
を有し、
前記端部は、前記非対向部位および該非対向部位と前記対向部位との境界から対向部位側へ0.5mm以上3.5mm以内までの範囲として規定される、請求項1または2に記載された非水電解液二次電池。 The separator sheet, in the winding axis direction,
A facing portion facing the positive electrode active material layer;
A non-opposing portion not facing the positive electrode active material layer,
The end portion is defined as a range from 0.5 mm to 3.5 mm from the non-opposing part and a boundary between the non-opposing part and the opposing part toward the opposing part. Non-aqueous electrolyte secondary battery.
前記中間部の多孔度Bが、32.5%〜70%である、請求項1〜3の何れか一つに記載された非水電解液二次電池。 The porosity A of the end is 40% to 77.5%;
The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the porosity B of the intermediate portion is 32.5% to 70%.
前記端部におけるガーレ値が、83(sec/100cm3)以下であり、
前記中間部におけるガーレ値が、90(sec/100cm3)以上である、請求項1〜5の何れか一つに記載された非水電解液二次電池。 The separator sheet is
The Gurley value at the end is 83 (sec / 100 cm 3 ) or less,
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein a Gurley value in the intermediate portion is 90 (sec / 100 cm 3 ) or more.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013148431A JP2015022832A (en) | 2013-07-17 | 2013-07-17 | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN107636882A (en) * | 2015-09-07 | 2018-01-26 | 松下知识产权经营株式会社 | Rechargeable nonaqueous electrolytic battery |
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- 2013-07-17 JP JP2013148431A patent/JP2015022832A/en active Pending
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