JP2016181418A - 二次電池 - Google Patents
二次電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016181418A JP2016181418A JP2015061344A JP2015061344A JP2016181418A JP 2016181418 A JP2016181418 A JP 2016181418A JP 2015061344 A JP2015061344 A JP 2015061344A JP 2015061344 A JP2015061344 A JP 2015061344A JP 2016181418 A JP2016181418 A JP 2016181418A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- negative electrode
- secondary battery
- active material
- battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims abstract description 99
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 claims abstract description 24
- 238000011038 discontinuous diafiltration by volume reduction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 51
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 17
- 229910015645 LiMn Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 21
- 239000010450 olivine Substances 0.000 abstract description 11
- 229910052609 olivine Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 3
- 229910016168 LiMn1-xFexPO4 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 54
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 51
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 30
- 239000005001 laminate film Substances 0.000 description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 18
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 11
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 11
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 9
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 6
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 6
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 6
- -1 for example Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 5
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 5
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 5
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000000088 plastic resin Substances 0.000 description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 3
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000447 polyanionic polymer Polymers 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910015944 LiMn0.8Fe0.2PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910013825 LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2 Inorganic materials 0.000 description 2
- BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N Methyl acrylate Chemical compound COC(=O)C=C BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QSNQXZYQEIKDPU-UHFFFAOYSA-N [Li].[Fe] Chemical compound [Li].[Fe] QSNQXZYQEIKDPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 2
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 2
- JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N cyclohexanone Chemical compound O=C1CCCCC1 JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017942 Ag—Ge Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017980 Ag—Sn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017755 Cu-Sn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017927 Cu—Sn Inorganic materials 0.000 description 1
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 1
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000037309 Hypomyelination of early myelinating structures Diseases 0.000 description 1
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013528 LiN(SO2 CF3)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013385 LiN(SO2C2F5)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013392 LiN(SO2CF3)(SO2C4F9) Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012424 LiSO 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018100 Ni-Sn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 description 1
- 229910018532 Ni—Sn Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910020935 Sn-Sb Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008757 Sn—Sb Inorganic materials 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical group [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910004339 Ti-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010978 Ti—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000800 acrylic rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001973 fluoroelastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008282 halocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- RSNHXDVSISOZOB-UHFFFAOYSA-N lithium nickel Chemical compound [Li].[Ni] RSNHXDVSISOZOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021437 lithium-transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000003701 mechanical milling Methods 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011331 needle coke Substances 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007984 tetrahydrofuranes Chemical class 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
- H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/136—Electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
- H01M50/105—Pouches or flexible bags
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
- H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
- H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Abstract
【解決手段】正極2及び負極3を、対向面間の距離の増大が拘束部材で規制されている二次電池1であって、正極2が、充電による体積減少率が5%以上の正極材料を有し、正極2と負極3とが対向した対向面の面積(A(mm2))と、二次電池の電池容量(B(mAh))とがA/B>45(mm2/mAh)の関係を満す二次電池1。また、正極材料は、Mnを含有するオリビン構造のリチウム−遷移金属複合酸化物LiMn1−xFexPO4(0<x≦0.4)を50mass%以上含む、二次電池1。
【選択図】図1
Description
非水電解質二次電池としては、例えば特許文献1〜4に記載されているリチウムイオン二次電池がある。
特許文献4には、Liイオンの拡散性の異なる独立した2層を用いてなることで、拡散抵抗が緩和される。
そして、特許文献1〜3に記載の電池は、オリビン構造の正極材料における体積及び抵抗増大に対して何らの言及もない。
また、特許文献4に記載の電池は、2層が独立したことで拡散抵抗は緩和されるが、それぞれの層における体積変動はそのままである。
また、セル、モジュールを物理的に拘束にする方法も検討されている。この態様では、物理的に応力を加えることで、電池の体積変化(電極間距離の変化)を規制する。しかし、短絡などの危険性や、非水電解質の電極間からの押し出しが生じるという問題が発生していた。
そして、充電による体積減少率が5%以上の正極材料を有し、正極と負極の対向面の面積と電池容量とが所定の範囲に含まれる。この正極材料は、充電による体積減少率が5%以上と大きい物質(すなわち、充放電による体積変化が大きい物質)でありながら、AとBとが所定の範囲内となることで、電極間の距離の変動(増大)が抑えられ、導電性の低下が抑えられる。
本発明の二次電池においては、このようなMnを含有する複合酸化物であっても、電極間の距離の変動(増大)が抑えられ、導電性の低下が抑えられる。
複合酸化物は、LiMn1−xFexPO4(0<x≦0.4)であることが好ましい。
本発明の二次電池においては、正極及び負極は、対向した状態で電池ケースに収容され、電池ケースが拘束部材となることが好ましい。
拘束部材が同時に複数のラミネートケース(ラミネートケースに収容された蓄電要素,電池セル)を拘束することができ、組電池を簡単に形成できる。また、それぞれの二次電池が拘束部材を有する場合と比べて、組電池全体の体格の粗大化が抑えられる。
本形態の二次電池は、図1に断面図でその構成を示したリチウムイオン二次電池1である。リチウムイオン二次電池1は、正極2,負極3,電池ケース4を有する。
正極2は、正極活物質(正極材料)を含有する。正極2は、正極集電体20の表面に正極活物質層21を有する。正極活物質層21は、正極活物質と導電材と結着材とを混合して得られた正極合材を正極集電体20の表面に塗布して形成される。正極2は、電池ケース4に収納可能な、円盤状に形成されている。
負極3は、負極活物質(負極材料)を含有する。負極3は、負極集電体30の表面に負極活物質層31を有する。負極活物質層31は、負極活物質と結着材とを混合して得られた負極合材を負極集電体30の表面に塗布して形成される。負極3は、電池ケース4に収納可能な、円盤状に形成されている。
負極3の合材の溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)などの有機溶媒、又は水などを挙げることができる。
電池ケース4は、正極2及び負極3を、正極活物質層21と負極活物質層31とが対向した状態で、内部に収容する。正極2と負極3は、セパレータ43を介した状態で、非水電解質(電解液)44とともに、電池ケース4内に収容される。
(セパレータ)
セパレータ43は、正極2及び負極3を電気的に絶縁し、非水電解質44を保持する役割を果たす。セパレータ43は、例えば、多孔性合成樹脂膜、特にポリオレフィン系高分子(ポリエチレン、ポリプロピレン)の多孔膜を用いることが好ましい。なおセパレータ43は、正極2と負極3との絶縁を担保するため、正極2及び負極3よりも更に大きい形状とすることが好ましい。
非水電解質44は、その材料構成で特に限定されるものではなく、公知の材料構成のものを用いることができる。本形態の非水電解質(一般的には、非水電解液とも称される)は、従来公知の非水電解質と同様に、支持塩が有機溶媒に溶解してなるものであることが好ましい。
本形態のリチウムイオン二次電池において、最も好ましい非水電解質は、支持塩が有機溶媒に溶解したものである。
本形態のリチウムイオン二次電池1は、正極2と負極3の対向面間の距離の増大が電池ケース4により規制されている。これにより、電極間の距離の変動(増大)が抑えられ、導電性の低下が抑えられる。本形態では、電池ケース4が拘束部材として機能する。この構成では、正極2と負極3の距離の増大を規制する拘束部材に別部材を準備する必要がなくなり、リチウムイオン二次電池1に要するコストの上昇を抑えることができる。また、別部材を準備する必要がないことから、リチウムイオン二次電池1の体格の増加を抑えることができる。
本形態の二次電池は、図2〜図3にその構成を示したリチウムイオン二次電池1である。図2ではリチウムイオン二次電池1を部分分解斜視図で、図3では断面図で、それぞれ構成を示した。図3は、図2中のIII−III断面を示した。
セパレータ43は、負極活物質層31よりも広い面積で形成される。
電池ケース5(ラミネートケース)は、ラミネートフィルム50から形成される。ラミネートフィルムは、可塑性樹脂層501/金属箔502/可塑性樹脂層503をこの順で含む。電池ケース5は、予め所定の形状に曲成されたラミネートフィルム50を、熱や何らかの溶媒により可塑性樹脂層501,503を軟化させた状態で別のラミネートフィルムなどに押圧することにより接着される。
ラミネートフィルム50,50は、図2〜図3に示された形状に予め成形されている。この形状への成形は、従来公知の成形方法が用いられる。
外装体6は、電池ケース5を軸心の中空部に収容する、断面方形状の略筒状の部材である。外装体6は、剛性を備えた材質よりなり、具体的には、従来の金属製のケースよりなる。電池ケース5は、軸心の中空部に電池ケース5を収容したときに、電池ケース5の一方の表面5aと当接する当接部6Aと、電池ケース5の他方の表面5bと当接する当接部6Bと、を有する。電池ケース5の一対の表面5a,5bは、正極2と負極3の積層方向での一対の外周面(一対の端面)である。
リチウムイオン二次電池1は、正極2と負極3のそれぞれが、電極端子(正極端子55,負極端子56)に接続される。
正極端子55は、正極2の未塗布部に電気的に接続されている。負極端子56は、負極3の未塗布部に電気的に接続されている。本形態では、電極端子55,56のそれぞれには、電極2,3の未塗布部が溶接(振動溶接)で接合されている。電極2,3の未塗布部の幅方向の中央部が、電極端子55,56に接合される。
本形態のリチウムイオン二次電池1は、形状が異なること以外は、実施形態1と同様な構成であり、実施形態1と同様な効果を発揮する。
本形態の二次電池は、図4〜図5にその構成を示したリチウムイオン二次電池1である。図4ではリチウムイオン二次電池1を部分分解斜視図で、図5では断面図で、それぞれ構成を示した。図5は、図4中のV−V断面を示した。
上記した実施形態2〜3では、正極2と負極3との積層方向での電池ケース5(ラミネートケース)の膨らみ(電極2,3間の距離の増加)を外装体6,7が規制しているが、拘束部材はこれらの構成に限定されるものではない。
拘束部材は、例えば、電池ケース5を厚さ方向で挟持するクリップ状の部材を挙げることができる。
本形態でも、実施形態2〜3の時と同様の効果を発揮できる。
本発明の実施例として、上記した実施形態1に記載のコイン型のリチウムイオン二次電池を製造した。
(コイン型のリチウムイオン二次電池)
正極2としては、まず、オリビン構造(ポリアニオン構造の一種)のLiMn0.8Fe0.2PO4(LiMn1−xFexPO4においてx=0.2の例),LiCoO2,LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2,LiFePO4を準備した。そして、これらの複合酸化物を表1に示した割合(質量比)で秤量し、各例の正極活物質とした。なお、これらの正極材料の充電による体積減少率は、LiMn0.8Fe0.2PO4は9.4%,LiCoO2は−1.2%(1.2%の体積増加),LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2は0.3%,LiFePO4は6.8%であった。
正極活物質層21の密度を求め、表1に合わせて示した。
負極3としては、グラファイト,ソフトカーボンを表1に合わせて示した割合で秤量し負極活物質とした。
負極活物質層31の密度を求め、表1に合わせて示した。
セパレータ43には、ポリエチレンよりなる厚さ0.016mmの多孔質膜が用いられた。
得られたそれぞれの二次電池1に対して、セル膨張率,容量維持率を測定した。
そして、正極面積/電池容量の値が小さくなるほど、正極活物質層の厚さが厚くなる。そうすると、充放電時の正極の体積変化の割合が小さくなり、電池セルが受けるストレスが小さくなる。
また、正極活物質層21の密度と負極活物質層31の密度の比が2より小さくなると、加重ストレスを緩和しやすくなり、セル膨張率が小さくなる。
このため、試料1〜6の二次電池1では、容量維持率が高くなっている。
本発明の実施例として、上記した実施形態3に記載のラミネート型のリチウムイオン二次電池1を製造した。
実施例1と同様にして調製された正極合材を、アルミニウム箔よりなる正極集電体20の表面(両面)に塗布、乾燥して正極活物質層21を形成した。正極活物質層21は、厚さ:50μmで形成された。正極活物質層21は、表面積:9000mm2で形成された。正極活物質の構成を、表3に示した。
正極活物質層21の密度を求め、表3に合わせて示した。
負極活物質層31の密度を求め、表3に合わせて示した。
セパレータ43には、ポリエチレンよりなる厚さ0.016mmの多孔質膜が用いられた。
以上により、本例の電池セルが形成された。
製造された電池セル4つを直列に接続した状態で、金属製の外装体7に収容した。
以上により、本例の組電池よりなる二次電池1が形成された。
本発明の実施例として、上記した実施例2と同様にラミネート型のリチウムイオン二次電池よりなる電池セルを製造した。なお、正極活物質や負極活物質の構成等については、表3に合わせて示した。
そして、製造された電池セル4つを直列に接続した状態で、一対の金属製の押圧治具で積層方向に押圧可能な状態で保持した。
なお、押圧治具は、電池セル4つを所定の圧力で押圧できる。
以上により、本例の組電池よりなる二次電池1が形成された。
得られたそれぞれの二次電池1に対して、実施例1の時と同様にして容量維持率を測定した。得られた容量維持率を表4に合わせて示した。
すなわち、組電池を形成しても、実施例1の時と同様な効果を発揮できることが確認できる。
2:正極 20:正極集電体
21:正極活物質層
3:負極 30:負極集電体
31:負極活物質層
4:電池ケース 40:アッパーケース
41:ロアーケース 43:セパレータ
44:非水電解質 45:シール部材
5:電池ケース 50:ラミネートフィルム
51:平板部 52:封止部
53:槽状部 54:シーラント
55:正極端子 56:負極端子
6,7:外装体
70:本体部70 71:フタ部材
8:押圧治具
Claims (7)
- 正極(2)及び負極(3)を、対向面間の距離の増大が拘束部材で規制されている二次電池(1)であって、
該正極が、充電による体積減少率が5%以上の正極材料を有し、
該二次電池の該正極と該負極とが対向した対向面の面積(A(mm2))と、該二次電池の電池容量(B(mAh))とがA/B>45(mm2/mAh)の関係を満たすことを特徴とする二次電池。 - 前記正極材料は、全体の質量を100mass%としたときに、Mnを含有するオリビン構造のリチウム−遷移金属複合酸化物を、50mass%以上で含む請求項1記載の二次電池。
- 前記複合酸化物は、LiMn1−xFexPO4(0<x≦0.4)である請求項2記載の二次電池。
- 前記正極(2)は、前記正極材料を含む正極活物質層(21)を正極集電体(20)の表面に形成してなり、
前記負極(3)は、負極材料を含む負極活物質層(31)を負極集電体(30)の表面に形成してなり、
該正極活物質層の密度(α)と該負極活物質層の密度(β)は、(α/β)<2である請求項1〜3のいずれか1項に記載の二次電池。 - 前記正極及び前記負極は、対向した状態で電池ケース(4)に収容され、
該電池ケースが前記拘束部材となる請求項1〜4のいずれか1項に記載の二次電池。 - 前記正極及び前記負極は、対向した状態でラミネートケース(5)に収容され、
前記拘束部材(6,7)は、該正極と該負極との積層方向の該ラミネートケースの外方に位置し、該ラミネートケースの外周面と当接する一対の当接部(6A,6B,70A,70B)を有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の二次電池。 - 前記拘束部材は、一対の前記当接部の間に、積層した状態の複数の前記電池ケースを有する請求項6記載の二次電池。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015061344A JP6443678B2 (ja) | 2015-03-24 | 2015-03-24 | 二次電池 |
PCT/JP2016/001111 WO2016152037A1 (ja) | 2015-03-24 | 2016-03-02 | 二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015061344A JP6443678B2 (ja) | 2015-03-24 | 2015-03-24 | 二次電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016181418A true JP2016181418A (ja) | 2016-10-13 |
JP6443678B2 JP6443678B2 (ja) | 2018-12-26 |
Family
ID=56978272
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015061344A Active JP6443678B2 (ja) | 2015-03-24 | 2015-03-24 | 二次電池 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6443678B2 (ja) |
WO (1) | WO2016152037A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111182711A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-05-19 | 浙江近点电子股份有限公司 | 一种用于电动汽车电池的采集fpc线排 |
JP2021044151A (ja) * | 2019-09-11 | 2021-03-18 | 三洋化成工業株式会社 | リチウムイオン電池モジュール及びリチウムイオン電池モジュールの充電方法 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020030883A (ja) * | 2016-12-15 | 2020-02-27 | ヤマハ発動機株式会社 | 組電池 |
US11837752B2 (en) | 2017-10-19 | 2023-12-05 | Aesc Japan Ltd. | Battery including restricting structure |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1012279A (ja) * | 1996-04-26 | 1998-01-16 | Denso Corp | 金属リチウム2次電池 |
JP2005116519A (ja) * | 2003-09-17 | 2005-04-28 | Hitachi Maxell Ltd | 非水二次電池用電極および非水二次電池 |
WO2013038516A1 (ja) * | 2011-09-14 | 2013-03-21 | 住友金属鉱山株式会社 | リン酸アンモニウムマンガン鉄とその製造方法、および該リン酸アンモニウムマンガン鉄を用いたリチウム二次電池用正極活物質とその製造方法、ならびに該正極活物質を用いたリチウム二次電池 |
JP2013065526A (ja) * | 2011-09-20 | 2013-04-11 | Hitachi Maxell Energy Ltd | ラミネート型電池およびラミネート型電池からなる組電池 |
-
2015
- 2015-03-24 JP JP2015061344A patent/JP6443678B2/ja active Active
-
2016
- 2016-03-02 WO PCT/JP2016/001111 patent/WO2016152037A1/ja active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1012279A (ja) * | 1996-04-26 | 1998-01-16 | Denso Corp | 金属リチウム2次電池 |
JP2005116519A (ja) * | 2003-09-17 | 2005-04-28 | Hitachi Maxell Ltd | 非水二次電池用電極および非水二次電池 |
WO2013038516A1 (ja) * | 2011-09-14 | 2013-03-21 | 住友金属鉱山株式会社 | リン酸アンモニウムマンガン鉄とその製造方法、および該リン酸アンモニウムマンガン鉄を用いたリチウム二次電池用正極活物質とその製造方法、ならびに該正極活物質を用いたリチウム二次電池 |
JP2013065526A (ja) * | 2011-09-20 | 2013-04-11 | Hitachi Maxell Energy Ltd | ラミネート型電池およびラミネート型電池からなる組電池 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021044151A (ja) * | 2019-09-11 | 2021-03-18 | 三洋化成工業株式会社 | リチウムイオン電池モジュール及びリチウムイオン電池モジュールの充電方法 |
JP7500170B2 (ja) | 2019-09-11 | 2024-06-17 | 三洋化成工業株式会社 | リチウムイオン電池モジュール及びリチウムイオン電池モジュールの充電方法 |
CN111182711A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-05-19 | 浙江近点电子股份有限公司 | 一种用于电动汽车电池的采集fpc线排 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2016152037A1 (ja) | 2016-09-29 |
JP6443678B2 (ja) | 2018-12-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6160602B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP5218808B2 (ja) | リチウムイオン電池 | |
JP6596826B2 (ja) | 電極及び非水電解質二次電池 | |
WO2017047353A1 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP6961103B2 (ja) | 電池及び電池パック | |
JP5573542B2 (ja) | 電気デバイス及び電気デバイス用ガス抜き装置並びに電気デバイスのガス抜き方法 | |
JP2006344505A (ja) | 電解液および電池 | |
JP6443678B2 (ja) | 二次電池 | |
JP6656370B2 (ja) | リチウムイオン二次電池および組電池 | |
JP2011070932A (ja) | リチウム二次電池 | |
US8980482B2 (en) | Nonaqueous electrolyte lithium ion secondary battery | |
WO2016143123A1 (ja) | 非水電解質電池及び電池パック | |
JP7003775B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP2016207447A (ja) | 非水電解液二次電池 | |
WO2017179395A1 (ja) | 非水電解質二次電池及びその製造方法 | |
JP2016225020A (ja) | 非水電解質二次電池用正極及び非水電解質二次電池 | |
JP2016029617A (ja) | 非水電解質二次電池 | |
US20190067729A1 (en) | Lithium ion electrochemical devices having excess electrolyte capacity to improve lifetime | |
JP2016048652A (ja) | 非水電解液二次電池 | |
JP5776948B2 (ja) | リチウム二次電池およびその製造方法 | |
JP6701510B2 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP2017103141A (ja) | 二次電池装置及び非水電解質二次電池の放電方法 | |
JP6701511B2 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JPH0434855A (ja) | 渦巻式非水電解液電池 | |
WO2024127668A1 (ja) | 非水電解質電池及び電池パック |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20171006 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180821 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181019 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20181101 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20181114 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6443678 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |