JP2016039126A - 電気化学的エネルギー貯蔵装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セル1とパッケージシェル2との間に位置し、第一粘性層及び第二機能層を有するバインダー材3をさらに含み、第一粘性層は、セル1の外表面に直接又は間接的に接着され、第二機能層は、第一粘性層がセル1に直接又は間接的に接着されている表面との反対側に設置されており、電気化学的エネルギー貯蔵装置に圧力を与える前に、パッケージシェル2と接着されず、圧力を与えた後にパッケージシェル2と接着される、電気化学的エネルギー貯蔵装置。
【選択図】図1
Description
1.正極シートの製造
LiCoO2、導電性カーボン及びポリフッ化ビニリデンを重量比96:1:3となるようにN‐メチルピロリドンに入れて分散させ、陽極スラリーを製造した。その後、塗布、圧密により厚さ100μmの正極シートを製造した。
黒鉛、導電性カーボン、カルボキシメチルセルロースナトリウム、スチレン・ブタジエンゴムを重量比97:1:1:1となるように脱イオン水に入れて分散させ、陰極スラリーを製造した。その後、塗布、圧密により厚さ90μmの負極シートを製造した。
EC、PC、DEC、EMCを重量比20:20:50:10となるように非水性有機溶媒を製造し、リチウム塩としてLiPF6を1mol/L加え、電解液の製造を完了した。
製造された正極シート、PPセパレーター及び負極シートを順に巻き、厚さ3.5mm、幅48mm、長さ80mmの巻回型セルを製造した。
バインダー材の長さは75mmであり、厚さ8mmであった。
バインダー材の第一粘性層を巻回型セルの巻回終了部に直接に接着させ、その後に巻回型セルをパッケージシェルに入れ、電解液を注入してから、60℃でセルにおけるバインダー材が接着されている所と対応するパッケージシェルの表面に1MPaの面圧を加え、第二機能層をパッケージシェルの内表面と接着させ、リチウムイオン二次電池が製造された。
以下の異なる点を除き、実施例1の方法に従ってリチウムイオン二次電池を製造した:
5.バインダー材の製造
第二機能層の厚さが20μmであった。
以下の異なる点を除き、実施例1の方法に従ってリチウムイオン二次電池を製造した:
5.バインダー材の製造
第二機能層の厚さが40μmであった。
以下の異なる点を除き、実施例1の方法に従ってリチウムイオン二次電池を製造した:
5.バインダー材の製造(図4を参照する)
(1)第一バインダー材
長さは75mmであり、厚さ8mmであった。
長さは30mmであり、厚さ8mmであった。
図1及び図2を参照し、第一バインダー材及び第二バインダー材の第一粘性層は巻回型セルの表面に直接に接着させた。その中、セルの巻回終了部に一枚の第一バインダー材を接着し、セルの幅方向に直交し且つセルを回る底部に二枚の巻状の第二バインダー材を接着し、セルの幅方向に直交してセルを回る頂部に一枚の巻状の第二バインダー材を接着した。その後、バインダー材が接着されたセルをパッケージシェルに入れ、電解液を注入し、60℃でセルにおけるバインダー材が接着されている所と対応するパッケージシェルの表面に1MPaの面圧を加え、第二機能層をパッケージシェルの内表面と接着させ、リチウムイオン二次電池が製造された。
以下の異なる点を除き、実施例4の方法に従ってリチウムイオン二次電池を製造した:
5.バインダー材の製造
(1)第一バインダー材
長さが75mmであり、厚さが8mmであった。
長さが30mmであり、厚さが8mmであった。
図1及び図2を参照し、第一バインダー材及び第二バインダー材の第一粘性層は巻回型セルの表面に直接に接着させた。その中、セルの巻回終了部と相反する面に一枚の第一バインダー材を接着し、セルの幅方向に直交し且つセルを回る底部に二枚の巻状の第二バインダー材を接着し、セルの幅方向に直交し且つセルを回る頂部に一枚の巻状の第二バインダー材を接着し、セルの巻回終了部に一枚の緑粘着テープを接着した。その後、バインダー材が接着されたセルをパッケージシェルに入れ、電解液を注入し、60℃において、セルにおけるバインダー材が接着されている所と対応するパッケージシェルの表面に1MPaの面圧を加え、第二機能層をパッケージシェルの内表面と接着させ、リチウムイオン二次電池が製造された。
以下の異なる点を除き、実施例4の方法に従ってリチウムイオン二次電池を製造した:
5.バインダー材の製造
(1)第一バインダー材
第二機能層はエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)とエポキシ化スチレン‐イソプレン‐スチレンブロック共重合体(ESIS)の混合物であり、両者の重量比は9:4であった。
第二機能層はエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)とエポキシ化スチレン‐イソプレン‐スチレンブロック共重合体(ESIS)の混合物であり、両者の重量比は9:4であった。
バインダー材が接着されたセルをパッケージシェルに入れ、電解液を注入した後、25℃において、セルにおけるバインダー材が接着されている所と対応するパッケージシェルの表面に1MPaの面圧を加え、第二機能層をパッケージシェルの内表面と接着させ、リチウムイオン二次電池が製造された。
以下の異なる点を除き、実施例4の方法に従ってリチウムイオン二次電池を製造した:
5.バインダー材の製造
(1)第一バインダー材
第一粘性層はテルペン樹脂を添加したスチレン‐イソプレン‐スチレンブロック共重合体(SIS)であり、第一粘性層の厚さは30μmであった。
第一粘性層はテルペン樹脂を添加したスチレン‐イソプレン‐スチレンブロック共重合体(SIS)であり、第一粘性層の厚さは30μmであった。
バインダー材が接着されたセルをパッケージシェルに入れ、電解液を注入した後、85℃において、セルにおけるバインダー材が接着されている所と対応するパッケージシェルの表面に1MPaの面圧を加え、第二機能層をパッケージシェルの内表面と接着させ、リチウムイオン二次電池が製造された。
以下の異なる点を除き、実施例7の方法に従ってリチウムイオン二次電池を製造した:
5.バインダー材の製造
(1)第一バインダー材
第一粘性層はテルペン樹脂及びAl2O3を添加したスチレン‐イソプレン‐スチレンブロック共重合体(SIS)であった。
第一粘性層はテルペン樹脂及びAl2O3を添加したスチレン‐イソプレン‐スチレンブロック共重合体(SIS)であった。
以下の異なる点を除き、実施例4の方法に従ってリチウムイオン二次電池を製造した:
5.バインダー材の製造
(1)第一バインダー材
第二機能層はスチレン‐ブタジエンブロック共重合体(SEPS)であった。
第二機能層はスチレン‐ブタジエンブロック共重合体(SEPS)であった。
バインダー材が接着されたセルをパッケージシェルに入れ、電解液を注入した後、25℃において、セルにおけるバインダー材が接着されている所と対応するパッケージシェルの表面に0.2MPaの面圧を加え、第二機能層をパッケージシェルの内表面と接着させ、リチウムイオン二次電池が製造された。
以下の異なる点を除き、実施例9の方法に従ってリチウムイオン二次電池を製造した:
6.リチウムイオン二次電池の製造
かけられた面圧は0.6MPaであった。
以下の異なる点を除き、実施例9の方法に従ってリチウムイオン二次電池を製造した:
6.リチウムイオン二次電池の製造
かけられた面圧は0.8MPaであった。
以下の異なる点を除き、実施例4の方法に従ってリチウムイオン二次電池を製造した:
5.バインダー材の製造
(1)第一バインダー材
幅は11mmであった。
第一粘性層は石油樹脂を添加したポリアクリルアミド(PAM)であった。
バインダー材が接着されたセルをパッケージシェルに入れ、電解液を注入した後、60℃において、セルにおけるバインダー材が接着されている所と対応するパッケージシェルの表面に1.5MPaの面圧を加え、第二機能層をパッケージシェルの内表面と接着させ、リチウムイオン二次電池が製造された。
以下の異なる点を除き、実施例12の方法に従ってリチウムイオン二次電池を製造した:
5.バインダー材の製造
(1)第一バインダー材
第一粘性層はナフテン油を添加したポリブテン(PB)であった。
幅は11mmであった。
バインダー材が接着されたセルをパッケージシェルに入れ、電解液を注入した後、85℃において、セルにおけるバインダー材が接着されている所と対応するパッケージシェルの表面に0.2MPaの面圧を加え、第二機能層をパッケージシェルの内表面と接着させ、リチウムイオン二次電池が製造された。
以下の異なる点を除き、実施例4の方法に従ってリチウムイオン二次電池を製造した:
5.バインダー材の製造
(1)第一バインダー材
幅は11mmであった。
第一粘性層は石油樹脂を添加したポリアクリルアミド(PAM)であった。第一粘性層の厚さは10μmであった。
バインダー材が接着されたセルをパッケージシェルに入れ、電解液を注入した後、75℃において、セルにおけるバインダー材が接着されている所と対応するパッケージシェルの表面に1.5MPaの面圧を加え、第二機能層をパッケージシェルの内表面と接着させ、リチウムイオン二次電池が製造された。
以下の異なる点を除き、実施例4の方法に従ってリチウムイオン二次電池を製造した:
5.バインダー材の製造
(1)第一バインダー材
幅は12mmであった。
幅は12mmであった。
バインダー材が接着されたセルをパッケージシェルに入れ、電解液を注入した後、25℃において、セルにおけるバインダー材が接着されている所と対応するパッケージシェルの表面に1.0MPaの面圧を加え、第二機能層をパッケージシェルの内表面と接着させ、リチウムイオン二次電池が製造された。
以下の異なる点を除き、実施例4の方法に従ってリチウムイオン二次電池を製造した:
4.セルの製造
製造された正極シート、PPセパレーター及び負極シートを順に重ね、厚さ3.5mm、幅48mm、長さ80mmのラミネート型セルを製造した。
(1)第一バインダー材
第一粘性層はナフテン油を添加したポリイソプレン(PI)であった。
第一粘性層はナフテン油を添加したポリイソプレン(PI)であった。
図1及び図2を参照し、第一バインダー材及び第二バインダー材の第一粘性層をラミネート型セルの表面に接着させ、その中、ラミネート型セルの表面に一枚の第一バインダー材を接着し、セルの幅方向に直交してセルを回る底部に二枚の巻状の第二バインダー材を接着し、セルの幅方向に直交してセルを回る頂部に一枚の巻状の第二バインダー材を接着した。その後、バインダー材が接着されたセルをパッケージシェルに入れ、電解液を注入した後、70℃において、セルにおけるバインダー材が接着されている所と対応するパッケージシェルの表面に1.0MPaの面圧を加え、第二機能層をパッケージシェルの内表面と接着させ、リチウムイオン二次電池が製造された。
以下の異なる点を除き、実施例4の方法に従ってリチウムイオン二次電池を製造した:
5.バインダー材の製造
(1)第一バインダー材
第一粘性層はテルペン樹脂であった。
第一粘性層はテルペン樹脂であった。
以下の異なる点を除き、実施例4の方法に従ってリチウムイオン二次電池を製造した:
5.バインダー材の製造
(1)第一バインダー材
第一粘性層はナフテン油を添加したポリイソプレン(PI)であった。
第一粘性層はナフテン油を添加したポリイソプレン(PI)であった。
テープの長さは75mmであり、幅は8mmであり,ポリエチレンテレフタレート(PET)及びアクリル樹脂接着剤を含み、ポリエチレンテレフタレート(PET)の厚さは7μmであり、アクリル樹脂接着剤の厚さは8μmであった。
図1、図2及び図7を参照し、巻回型セルの巻回終了部の表面にテープを接着させた後、セルの巻回終了部に対応するテープの上に一枚の第一バインダー材の第一粘性層を接着させ、第二バインダー材の第一粘性層を巻回型セルの表面に接着させ、セルの幅方向に直交し且つセルを回る底部に二枚の巻状の第二バインダー材を接着し、セルの幅方向に直交し且つセルを回る頂部に一枚の巻状の第二バインダー材を接着した。その後、バインダー材が接着されたセルをパッケージシェルに入れ、電解液を注入し、70℃において、セルにおけるバインダー材が接着されている所と対応するパッケージシェルの表面に1.0MPaの面圧を加え、第二機能層をパッケージシェルの内表面と接着させ、リチウムイオン二次電池が製造された。
以下の異なる点を除き、実施例2の方法に従ってリチウムイオン二次電池を製造した:
5.バインダー材の製造
第一粘性層はアクリル樹脂接着剤であった。
バインダー材が接着されたセルをパッケージシェルに入れ、電解液を注入した後、25℃において、セルにおけるバインダー材が接着されている所と対応するパッケージシェルの表面に1.0MPaの面圧を加え、第二機能層をパッケージシェルの内表面と接着させ、リチウムイオン二次電池が製造された。
リチウムイオン二次電池の本体を厚さ測定器に設置し、極耳を露出させ、リチウムイオン二次電池の本体の厚さ数値を読み取り、記録する。その中、リチウムイオン二次電池の本体の厚さ数値はリチウムイオン二次電池の本体の最も厚い位置(即ち極耳とセルの重合区域)の厚さである。
リチウムイオン二次電池を両面テープより落下試験治具に固定し、V0と表記する各リチウムイオン二次電池の初期電圧を測定し、治具の六つの面を順に1,2,3,4,5,6と番号付け、治具の四つの角を順にC1、C2、C3、C4と番号付けた。
落下後のリチウムイオン二次電池のサンプルを解体し、パッケージシェルを取り除き、定規よりセルにおけるバインダー材が接着されている側の溢れたバインダー材の最大幅を測定し、セルの長さ方向に沿って10回の数値を記録して平均値を取った。
リチウムイオン二次電池を25℃の恒温箱に設置し、電圧が4.35Vになるまでに0.5Cの倍率で定電流充電し、その後、電流が0.025Cになるまでに4.35Vの定電圧充電し、3分間静置した後、電圧が3.0Vになるまでに0.5C定電流で放電し、一回の充放電サイクルとした。上記のような充放電サイクルを800回繰り返し、短絡が発生するか否かを観察した。各組において、リチウムイオン二次電池50個を測定し、リチウムイオン二次電池の合格率を計算した。
表2に、実施例1‐18及び比較例1の性能試験の結果を示す。
11 終了部
2 パッケージシェル
3 バインダー材
31 第一粘性層
32 第二機能層
33 基材
34 保護層
4 テープ
Claims (11)
- 正極シート、負極シート、及び正極シートと負極シートとの間に位置するセパレーターを含むセル(1)と、
セル(1)を浸漬する電解液と、
セル(1)を封入し、電解液を収納するパッケージシェル(2)と、
を含む電気化学的エネルギー貯蔵装置であり、
セル(1)とパッケージシェル(2)との間に位置し、第一粘性層(31)及び第二機能層(32)を有するバインダー材(3)をさらに含み、
第一粘性層(31)は、セル(1)の外表面に直接又は間接的に接着され、
第二機能層(32)は、第一粘性層(31)がセル(1)に直接又は間接的に接着されている表面との反対側に設置されており、電気化学的エネルギー貯蔵装置に圧力を与える前に、パッケージシェル(2)と接着されず、圧力を与えた後にパッケージシェル(2)と接着されることを特徴とする電気化学的エネルギー貯蔵装置。 - セル(1)とバインダー材(3)との間に設置されおり、片面又は両面に粘性を有する粘着テープ(4)を更に含み、
バインダー材(3)がセル(1)の外表面に間接的に接着されるように、前記粘着テープ(4)の接着面はセル(1)の外表面に設置され、他方の面はバインダー材(3)と接着されることを特徴とする、請求項1に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置。 - 第一粘性層(31)及び第二機能層(32)中の少なくとも一方が流動性を有することを特徴とする請求項1に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置。
- 第一粘性層(31)は感温性接着剤、初期粘性を有する感圧接着剤からなる群より選ばれる少なくとも一種であり、
前記感温性接着剤はテルペン樹脂、石油樹脂、ナフテン油、ポリオレフィン、ポリビニルブチラール、ポリアミド類、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、スチレン‐イソプレン‐スチレンブロック共重合体(SIS)、ポリエステル系からなる群より選ばれる少なくとも一種であり、その中、ナフテン油を単独で使用できなく、
前記初期粘性を有する感圧接着剤はアクリル樹脂接着剤、熱硬化性ポリウレタン接着剤、シリコーンゴム、天然ゴム、合成ゴムからなる群より選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項1に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置。 - 第一粘性層(31)が更に無機添加剤を含み、
前記無機添加剤は、Al2O3及び/又はSiO2であることを特徴とする請求項4に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置。 - 第二機能層(32)は初期粘性を有しない感圧接着剤、又は初期粘性を有しない感圧接着剤と常温で粘性を有しない感温性接着剤との複合材料から選ばれるものであり、
前記初期粘性を有しない感圧接着剤はエチレン‐ブチレン‐ポリスチレン線状トリブロック共重合体(SEBS)、スチレン‐ブタジエンブロック共重合体(SEPS)、エポキシ化スチレン‐イソプレン‐スチレンブロック共重合体(ESIS)からなる群より選ばれる少なくとも一種であり、
前記常温で粘性を有しない感温性接着剤はポリオレフィン、ポリビニルブチラール、ポリアミド類、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、スチレン‐イソプレン‐スチレンブロック共重合体(SIS)、ポリエステル系からなる群より選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項1に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置。 - 第二機能層(32)が無機添加剤を更に含み、
前記無機添加剤は、Al2O3及び/又はSiO2であることを特徴とする請求項6に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置。 - バインダー材(3)が第一粘性層(31)と第二機能層(32)との間に設置されている基材(33)を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置。
- バインダー材(3)が保護層(34)を更に含み、
前記保護層(34)は第二機能層(32)の外表面に設置され、電気化学的エネルギー貯蔵装置に対し圧力を与えた後に全部又は部分的破壊されることができるように構成されおり、第二機能層(32)を露出させ、第二機能層(32)がセル(1)とパッケージシェル(2)とを接着させることを特徴とする請求項1又は8に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置。 - 第二機能層(32)は感圧接着剤、感温性接着剤からなる群より選ばれる少なくとも一種であり、
前記感圧接着剤はエチレン‐ブチレン‐ポリスチレン線状トリブロック共重合体(SEBS)、スチレン‐ブタジエンブロック共重合体(SEPS)、エポキシ化スチレン‐イソプレン‐スチレンブロック共重合体(ESIS)からなる群より選ばれる少なくとも一種であり、
前記感温性接着剤はテルペン樹脂、石油樹脂、ナフテン油、ポリオレフィン、ポリビニルブチラール、ポリアミド類、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、スチレン‐イソプレン‐スチレンブロック共重合体(SIS)、ポリエステル系からなる群より選ばれる少なくとも一種であり、その中、ナフテン油を単独で使用できないことを特徴とする請求項9に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置。 - 第二機能層(32)が無機添加剤をさらに含み、
前記無機添加剤は、Al2O3及び/又はSiO2であることを特徴とする請求項10に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置。
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