JP2017004799A - Lithium ion battery and structure system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、構造体に備えられたリチウムイオン電池及び構造体システムに関する。 The present invention relates to a lithium ion battery and a structure system provided in a structure.
自走式に構成されたものや自立歩行を行うロボット等の構造体は周知である。このような構造体は、自身を走行等動作可能にするために、内部にリチウムイオン電池等の電源を備えることが多い。一例として、脚式移動ロボットの胴部に、箱状のバッテリに対応したバッテリ収納室を設けた技術が提案されている(特許文献1参照)。 Structures such as those configured to be self-propelled and robots that perform self-supporting walking are well known. Such a structure is often provided with a power source such as a lithium ion battery in order to enable itself to run and the like. As an example, a technique has been proposed in which a battery storage chamber corresponding to a box-shaped battery is provided in the trunk of a legged mobile robot (see Patent Document 1).
しかしながら、上述した従来のロボット等の構造体では、電源であるリチウムイオン電池等の電池が外形略箱状に形成されていたため、構造体内部にこの電池を収納するための空間をわざわざ確保する必要があった。一方、構造体を動作可能にするためには構造体そのものを軽量化することが好ましく、従って、構造体の一部が中空に形成されていることがある。しかし、かかる構造体の中空部は自由形状であることが多く、従来の電池を収納する空間として用いることは難しかった。 However, in the structure such as the conventional robot described above, a battery such as a lithium ion battery as a power source is formed in a substantially box shape, so it is necessary to bother to secure a space for storing the battery inside the structure. was there. On the other hand, in order to make the structure operable, it is preferable to reduce the weight of the structure itself. Accordingly, a part of the structure may be formed hollow. However, the hollow part of such a structure is often free-form, and it has been difficult to use it as a space for storing a conventional battery.
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、構造体に設けられた内部空間を有効利用することの可能なリチウムイオン電池及び構造体システムの提供を、その目的の一つとしている。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a lithium ion battery and a structure system capable of effectively using an internal space provided in the structure.
本発明は、内部空間を備える構造体と、この内部空間に配置され、収容部を正極室と負極室とに区分するセパレータと、正極室及び負極室のそれぞれに充填された正極活物質と電解液とを含む正極電極組成物及び負極活物質と電解液とを含む負極電極組成物とを備えるリチウムイオン電池により、上述の課題の少なくとも一つを解決している。 The present invention provides a structure having an internal space, a separator that is disposed in the internal space and divides the accommodating portion into a positive electrode chamber and a negative electrode chamber, a positive electrode active material filled in each of the positive electrode chamber and the negative electrode chamber, and electrolysis At least one of the above-described problems is solved by a lithium ion battery comprising a positive electrode composition containing a liquid and a negative electrode composition containing a negative electrode active material and an electrolyte.
正極室及び負極室のそれぞれに正極電極組成物及び負極電極組成物を充填したので、構造体に設けられた自由形状の内部空間を利用することができるとともに、構造体内面と正極及び負極電極組成物との間の間隙を十分小さくすることができる。 Since each of the positive electrode chamber and the negative electrode chamber is filled with the positive electrode composition and the negative electrode composition, the free-form internal space provided in the structure can be used, and the inner surface of the structure, the positive electrode and the negative electrode composition The gap between the objects can be made sufficiently small.
ここで、構造体はリチウムイオン電池からの電源により動作可能に構成されていることが好ましい。また、正極室及び負極室の少なくとも一方の内面の少なくとも一部を曲面で形成することが好ましい。また、正極室及び負極室のそれぞれに集電体を設けることが好ましい。 Here, the structure is preferably configured to be operable by a power source from a lithium ion battery. In addition, it is preferable that at least a part of the inner surface of at least one of the positive electrode chamber and the negative electrode chamber is formed with a curved surface. In addition, a current collector is preferably provided in each of the positive electrode chamber and the negative electrode chamber.
また、正極電極組成物及び負極電極組成物のうち少なくとも一方の電極組成物の少なくとも一部を、主に導電助剤と高分子とからなる層で被覆することが好ましい。さらに、正極電極組成物及び負極電極組成物のうち少なくとも一方は繊維状物質を含むことが好ましく、この場合、さらに、繊維状物質はカーボンファイバーであることが好ましい。 Moreover, it is preferable to coat at least a part of at least one of the positive electrode composition and the negative electrode composition with a layer mainly composed of a conductive additive and a polymer. Furthermore, at least one of the positive electrode composition and the negative electrode composition preferably contains a fibrous material. In this case, the fibrous material is preferably carbon fiber.
また、本発明は、リチウムイオン電池で駆動する構造体システムに適用される。そして、この構造体システムの少なくとも一部を構成し、内部空間を備える構造体と、この構造体の収容部内に設けられたリチウムイオン電池とを設け、リチウムイオン電池に、内部空間に配置され、この内部空間を正極室と負極室とに区分するセパレータと、正極室及び負極室のそれぞれに充填された正極活物質と電解液とを含む正極電極組成物及び負極活物質と電解液とを含む負極電極組成物とを設けることにより、上述の課題の少なくとも一つを解決している。 Further, the present invention is applied to a structure system driven by a lithium ion battery. And at least a part of this structure system, comprising a structure having an internal space and a lithium ion battery provided in the housing portion of the structure, the lithium ion battery is disposed in the internal space, A separator that divides the internal space into a positive electrode chamber and a negative electrode chamber; a positive electrode composition comprising a positive electrode active material and an electrolyte filled in each of the positive electrode chamber and the negative electrode chamber; and a negative electrode active material and an electrolyte. By providing the negative electrode composition, at least one of the above-mentioned problems is solved.
本発明によれば、構造体に設けられた内部空間を有効利用することの可能なリチウムイオン電池及び構造体システムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the lithium ion battery and structure system which can use effectively the internal space provided in the structure can be provided.
(第1実施形態)
図1〜図4を参照して、本発明の第1実施形態であるリチウムイオン電池について説明する。図1は、本発明の第1実施形態であるリチウムイオン電池の電極及びセパレータの形状を示す斜視図、図2は第1実施形態のリチウムイオン電池を示す縦断面図、図3は第1実施形態のリチウムイオン電池の外形を示す斜視図、図4は第1実施形態のリチウムイオン電池が適用されたロボットの一例の一部を示す斜視図である。
(First embodiment)
With reference to FIGS. 1-4, the lithium ion battery which is 1st Embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a perspective view showing shapes of electrodes and separators of a lithium ion battery according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the lithium ion battery of the first embodiment, and FIG. 3 is a first embodiment. FIG. 4 is a perspective view showing a part of an example of a robot to which the lithium ion battery of the first embodiment is applied.
本実施形態のリチウムイオン電池Lは、図1に示すように、ロボット等の構造体1の一部が円錐台形に形成され、その内部が中空に形成されることで内部空間1aが形成され、この構造体1の内部空間1aの内面に沿って、略半円錐台形の正極集電体7及び負極集電体8が、平板状のセパレータ4を挾んで対向されて配置され、さらに、これら正極集電体7、負極集電体8及びセパレータ4が、図2に示すようにシール部材9で封止されてなるものである。これにより、図1に示すように、構造体1の内部空間1aがセパレータ4により正極室2と負極室3とに区分されるとともに、正極室2に正極集電体7が配置され、さらに負極室3に負極集電体8が配置されることになる。
In the lithium ion battery L of the present embodiment, as shown in FIG. 1, a part of the
また、正極集電体7及び負極集電体8は円錐台形の構造体1の内部空間1aの内面に沿って設けられる一方、セパレータ4は平板状に形成されているので、これら正極集電体7及び負極集電体8はセパレータ4との間が等間隔でない部分を有することになる。なお、これら正極集電体7及び負極集電体8の外面を絶縁コートしてもよい。
Further, the positive electrode
そして、図2に示すように、正極室2及び負極室3に正極活物質5及び負極活物質6がそれぞれ充填され、図3に示すように、正極集電体7及び負極集電体8の図中上下開口部が蓋10で封止されることで、本実施形態のリチウムイオン電池Lが形成されている。なお、正極活物質5及び負極活物質6の充填に当たっては、下部の蓋10を封止する工程に先立って、正極集電体7及び負極集電体8を上下逆にして、この状態で正極活物質5及び負極活物質6を充填し、しかるに蓋10を封止すればよい。この際、正極集電体7及び負極集電体8の一部は、図3において上方に位置する蓋10の上面に延出され、この延出部が電極端子7a、8aに形成されることが好ましい。
As shown in FIG. 2, the
ここで、本明細書において、「充填された」とは、正極活物質粒子及び負極活物質粒子が正極室2及び負極室3にそれぞれ収納されている状態を意味し、好ましくは、この正極活物質粒子及び負極活物質粒子と電解質とが正極室2及び負極室3にそれぞれ収納されている状態を意味する。さらに好ましくは、正極活物質粒子及び負極活物質粒子と電解質とが混合された状態を意味する。
Here, in this specification, “filled” means a state in which the positive electrode active material particles and the negative electrode active material particles are accommodated in the
本発明において正極室2及び負極室3に正極電極組成物及び負極電極組成物が充填された状態にするには、粉体状の正極活物質粒子及び負極活物質粒子を直接正極室2及び負極室3にそれぞれに入れてもよく、正極活物質又は負極活物質粒子と非水溶媒とを含むスラリー状物質を正極室2及び負極室3にそれぞれ入れてもよく、正極活物質又は負極活物質粒子と電解液とを含むスラリー状の正極電極組成物及び負極電極組成物を正極室2及び負極室3にそれぞれ入れることで行ってもよい。粉体状の正極活物質及び負極活物質粒子を直接正極室2及び負極室3に入れた場合、その後電解液を入れることで正極室2及び負極室3のそれぞれに正極電極組成物及び負極電極組成物が充填される。
In the present invention, the
正極活物質又は負極活物質粒子と非水溶媒とを含むスラリー状物質を正極室2及び負極室3にそれぞれ入れた場合、その後加圧又は減圧して活物質粒子と非水溶媒とを分離可能な膜を透過させて非水溶媒を除去し、さらに電解液を入れることで正極室2及び負極室3のそれぞれに正極電極組成物及び負極電極組成物が充填される。正極活物質又は負極活物質粒子と電解液とを含むスラリー状の正極電極組成物及び負極電極組成物を正極室2及び負極室3にそれぞれ入れた場合、さらに加圧又は減圧して活物質粒子と電解液とを分離可能な膜を透過させて電解液の一部を除去して正極電極組成物及び負極電極組成にそれぞれ含まれる正極活物質及び負極活物質の含有量を高める工程を行っても良い。
When a slurry-like material containing a positive electrode active material or negative electrode active material particles and a non-aqueous solvent is put in the
活物質粒子と非水溶媒又は電解液とを分離可能な膜としては、活物質粒子と非水溶剤溶媒又は電解液とを分離可能な膜であれば制限はないが、集電体及び/又はセパレータとして設けられた膜であることが好ましい。 The membrane capable of separating the active material particles and the non-aqueous solvent or the electrolytic solution is not limited as long as it is a membrane capable of separating the active material particles and the non-aqueous solvent solvent or the electrolytic solution, but the current collector and / or A film provided as a separator is preferred.
正極、負極活物質粒子を正極室2及び負極室3に充填する際には、構造体1に振動、衝撃を与えることで、正極、負極活物質粒子を正極室2及び負極室3に均一に充填することが好ましい。
When the positive electrode and negative electrode active material particles are filled in the
また、正極、負極活物質粒子と電解液とを混合した物質は、通常スラリー状であるが、正極、負極活物質粒子と電解液との重量比によってはゲル状物質や粉体に近い物質になることもある。 In addition, the substance obtained by mixing the positive electrode, negative electrode active material particles and the electrolytic solution is usually in the form of a slurry, but depending on the weight ratio of the positive electrode, negative electrode active material particles and the electrolytic solution, it is a gel-like substance or a substance close to powder. Sometimes.
そして、構造体1内を減圧脱気した後、この構造体1の開口部をシール部材等を用いて封止することにより、本発明のリチウムイオン電池Lの一例を製造することができる。
And after depressurizing the inside of the
正極活物質5を構成する正極活物質粒子としては、リチウムと遷移金属との複合酸化物(例えばLiCoO2、LiNiO2、LiMnO2及びLiMn2O4)、遷移金属酸化物(例えばMnO2及びV2O5)、遷移金属硫化物(例えばMoS2及びTiS2)及び導電性高分子(例えばポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリ−p−フェニレン及びポリカルバゾール)等が挙げられる。
The positive electrode active material particles constituting the positive electrode
また、負極活物質6を構成する負極活物質粒子としては、黒鉛、難黒鉛化性炭素、アモルファス炭素、高分子化合物焼成体(例えばフェノール樹脂及びフラン樹脂等を焼成し炭素化したもの等)、コークス類(例えばピッチコークス、ニードルコークス及び石油コークス等)、炭素繊維、導電性高分子(例えばポリアセチレン及びポリキノリン等)、スズ、シリコン、及び金属合金(例えばリチウム−スズ合金、リチウム−シリコン合金、リチウム−アルミニウム合金及びリチウム−アルミニウム−マンガン合金等)、リチウムと遷移金属との複合酸化物(例えばLi4Ti5O12等)等が挙げられる。
In addition, as the negative electrode active material particles constituting the negative electrode
本発明の電池においては、正極、負極活物質粒子が、表面の少なくとも一部が被覆用樹脂及び導電助剤を含む被覆剤で被覆されてなる被覆活物質粒子であることが好ましい。 In the battery of the present invention, the positive electrode and negative electrode active material particles are preferably coated active material particles in which at least a part of the surface is coated with a coating agent containing a coating resin and a conductive additive.
被覆剤は被覆用樹脂を含んでおり、正極活物質粒子の周囲が被覆剤で被覆されていると、電極の体積変化が緩和され、電極の膨脹を抑制することができる。被覆用樹脂の例としては、ビニル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート等が挙げられる。これらの中ではビニル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂又はポリアミド樹脂が好ましい。 The coating agent contains a coating resin, and when the periphery of the positive electrode active material particles is coated with the coating agent, the volume change of the electrode is alleviated and the expansion of the electrode can be suppressed. Examples of the coating resin include vinyl resin, urethane resin, polyester resin, polyamide resin, epoxy resin, polyimide resin, silicone resin, phenol resin, melamine resin, urea resin, aniline resin, ionomer resin, polycarbonate, and the like. Among these, vinyl resin, urethane resin, polyester resin or polyamide resin is preferable.
導電助剤としては、導電性を有する材料から選択される。 As a conductive support agent, it selects from the material which has electroconductivity.
具体的には、金属[アルミニウム、ステンレス(SUS)、銀、金、銅及びチタン等]、カーボン[グラファイト、カーボンブラック(アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルランプブラック等)、単層カーボンナノチューブ及び多層カーボンナノチューブ等]、及びこれらの混合物等が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。 Specifically, metal [aluminum, stainless steel (SUS), silver, gold, copper, titanium, etc.], carbon [graphite, carbon black (acetylene black, ketjen black, furnace black, channel black, thermal lamp black, etc.), Single-walled carbon nanotubes and multi-walled carbon nanotubes, etc.], and mixtures thereof, but are not limited thereto.
これらの導電助剤は1種単独で用いられてもよいし、2種以上併用してもよい。また、これらの合金又は金属酸化物が用いられてもよい。電気的安定性の観点から、好ましくはアルミニウム、ステンレス、カーボン、銀、金、銅、チタン及びこれらの混合物であり、より好ましくは銀、金、アルミニウム、ステンレス及びカーボンであり、さらに好ましくはカーボンである。またこれらの導電助剤とは、粒子系セラミック材料や樹脂材料の周りに導電性材料(上記した導電助剤の材料のうち金属のもの)をメッキ等でコーティングしたものでもよい。 These conductive assistants may be used alone or in combination of two or more. Moreover, these alloys or metal oxides may be used. From the viewpoint of electrical stability, aluminum, stainless steel, carbon, silver, gold, copper, titanium and mixtures thereof are preferred, silver, gold, aluminum, stainless steel and carbon are more preferred, and carbon is more preferred. is there. These conductive assistants may be those obtained by coating a particulate ceramic material or resin material with a conductive material (metal among the conductive auxiliary materials described above) by plating or the like.
導電助剤として導電性繊維を用いることも可能である。導電性繊維としては、PAN系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等の炭素繊維、合成繊維の中に導電性のよい金属や黒鉛を均一に分散させてなる導電性繊維、ステンレス鋼のような金属を繊維化した金属繊維、有機物繊維の表面を金属で被覆した導電性繊維、有機物繊維の表面を導電性物質を含む樹脂で被覆した導電性繊維等が挙げられる。これらの導電性繊維の中では炭素繊維が好ましい。 It is also possible to use conductive fibers as the conductive auxiliary. Examples of conductive fibers include carbon fibers such as PAN-based carbon fibers and pitch-based carbon fibers, conductive fibers obtained by uniformly dispersing highly conductive metal and graphite in synthetic fibers, and metals such as stainless steel. Examples thereof include fiberized metal fibers, conductive fibers in which the surface of organic fiber is coated with metal, and conductive fibers in which the surface of organic fiber is coated with a resin containing a conductive substance. Among these conductive fibers, carbon fibers are preferable.
被覆活物質粒子は、例えば、活物質粒子を万能混合機に入れて30〜500rpmで撹拌した状態で、被覆用樹脂を含む樹脂溶液を1〜90分かけて滴下混合し、さらに導電助剤を混合し、撹拌したまま50〜200℃に昇温し、0.007〜0.04MPaまで減圧した後に10〜150分保持することにより得ることができる。 The coated active material particles are, for example, dropped into and mixed with a resin solution containing a coating resin over a period of 1 to 90 minutes in a state where the active material particles are put in a universal mixer and stirred at 30 to 500 rpm. It can be obtained by mixing, raising the temperature to 50 to 200 ° C. with stirring, reducing the pressure to 0.007 to 0.04 MPa, and holding for 10 to 150 minutes.
活物質粒子を含むスラリー状物質は、電解液を含む電解液スラリーであるか、非水溶媒を含む溶媒スラリーであることが好ましい。 The slurry material containing the active material particles is preferably an electrolyte solution slurry containing an electrolyte solution or a solvent slurry containing a non-aqueous solvent.
電解液としては、リチウムイオン電池の製造に用いられる、電解質及び非水溶媒を含有する電解液を使用することができる。 As the electrolytic solution, an electrolytic solution containing an electrolyte and a non-aqueous solvent used for manufacturing a lithium ion battery can be used.
電解質としては、通常の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6及びLiClO4等の無機酸のリチウム塩、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2及びLiC(CF3SO2)3等の有機酸のリチウム塩等が挙げられる。これらの内、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのはLiPF6である。 As the electrolyte, those used in ordinary electrolytic solutions can be used. For example, lithium salts of inorganic acids such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 and LiClO 4 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 and lithium salts of organic acids such as LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 and LiC (CF 3 SO 2 ) 3 . Among these, LiPF 6 is preferable from the viewpoint of battery output and charge / discharge cycle characteristics.
非水溶媒としては、通常の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、ラクトン化合物、環状又は鎖状炭酸エステル、鎖状カルボン酸エステル、環状又は鎖状エーテル、リン酸エステル、ニトリル化合物、アミド化合物、スルホン、スルホラン等及びこれらの混合物を用いることができる。 As the non-aqueous solvent, those used in ordinary electrolytic solutions can be used, for example, lactone compounds, cyclic or chain carbonates, chain carboxylates, cyclic or chain ethers, phosphates, nitriles. Compounds, amide compounds, sulfones, sulfolanes and the like and mixtures thereof can be used.
非水溶媒は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。 A non-aqueous solvent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
非水溶媒の内、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのは、ラクトン化合物、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル及びリン酸エステルであり、より好ましいのはラクトン化合物、環状炭酸エステル及び鎖状炭酸エステルであり、さらに好ましいのは環状炭酸エステルと鎖状炭酸エステルの混合液である。特に好ましいのはプロピレンカーボネート(PC)、またはエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)の混合液である。 Among the nonaqueous solvents, lactone compounds, cyclic carbonates, chain carbonates and phosphates are preferred from the viewpoint of battery output and charge / discharge cycle characteristics, and more preferred are lactone compounds, cyclic carbonates and chains. A carbonic acid ester is more preferable, and a mixed liquid of a cyclic carbonate and a chain carbonate is more preferable. Particularly preferred is propylene carbonate (PC) or a mixture of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC).
スラリー状物質は、活物質粒子並びに導電助剤を電解液又は非水溶媒の重量に基づいて10〜60重量%の濃度で分散してスラリー化することにより調製することが好ましい。 The slurry-like substance is preferably prepared by dispersing and slurrying the active material particles and the conductive additive at a concentration of 10 to 60% by weight based on the weight of the electrolytic solution or the non-aqueous solvent.
セパレータ4としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等、ポリオレフィン製の微多孔膜フィルム、多孔性のポリエチレンフィルムとポリプロピレンとの多層フィルム、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等からなる不織布、及びそれらの表面にシリカ、アルミナ、チタニア等のセラミック微粒子を付着させたもの等が挙げられる。
As the
集電体7、8としては、金属集電体や樹脂集電体を用いることができる。金属集電体としては、公知の金属集電体を用いることができる。たとえば、金属集電体は、銅、アルミニウム、チタン、ニッケル、タンタル、ニオブ、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモン、およびこれらの一種以上を含む合金、ならびにステンレス合金からなる群から選択される一種以上からなると好ましい。金属集電体は薄板または金属箔から形成されてもよいし、基材の表面にスパッタリング、電着、塗布等の手法により金属層を形成してもよい。
As the
樹脂集電体を構成する高分子材料は、導電性高分子であってもよいし、導電性を有さない高分子であってもよい。 The polymer material constituting the resin current collector may be a conductive polymer or a polymer having no conductivity.
高分子材料としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリメチルペンテン(PMP)、ポリシクロオレフィン(PCO)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメチルアクリレート(PMA)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂又はこれらの混合物等が挙げられる。 Polymer materials include polyethylene (PE), polypropylene (PP), polymethylpentene (PMP), polycycloolefin (PCO), polyethylene terephthalate (PET), polyether nitrile (PEN), polytetrafluoroethylene (PTFE) Styrene butadiene rubber (SBR), polyacrylonitrile (PAN), polymethyl acrylate (PMA), polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinylidene fluoride (PVdF), epoxy resin, silicone resin, or a mixture thereof.
電気的安定性の観点から、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリメチルペンテン(PMP)及びポリシクロオレフィン(PCO)が好ましく、さらに好ましくはポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)及びポリメチルペンテン(PMP)である。 From the viewpoint of electrical stability, polyethylene (PE), polypropylene (PP), polymethylpentene (PMP) and polycycloolefin (PCO) are preferable, and polyethylene (PE), polypropylene (PP) and polymethylpentene are more preferable. (PMP).
また、樹脂集電体は、導電性の高分子材料を含む樹脂集電体の導電性を向上させる目的、あるいは、導電性を有さない高分子材料を含む樹脂集電体に導電性を付与する目的から、導電性フィラーを含んでいると好ましい。導電性フィラーは、導電性を有する材料から選択される。好ましくは、集電体内のイオン透過を抑制する観点から、電荷移動媒体として用いられるイオンに関して伝導性を有さない材料を用いるのが好ましい。具体的には、カーボン材料、アルミニウム、金、銀、銅、鉄、白金、クロム、スズ、インジウム、アンチモン、チタン、ニッケルなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの導電性フィラーは1種単独で用いられてもよいし、2種以上併用してもよい。また、ステンレス(SUS)等のこれらの合金材が用いられてもよい。耐食性の観点から、好ましくはアルミニウム、ステンレス、カーボン材料、ニッケル、より好ましくはカーボン材料である。また、これらの導電性フィラーは、粒子系セラミック材料や樹脂材料の周りに、上記で示される金属をメッキ等でコーティングしたものであってもよい。 In addition, the resin current collector is intended to improve the conductivity of the resin current collector containing the conductive polymer material, or to impart conductivity to the resin current collector containing the polymer material having no conductivity. Therefore, it is preferable that a conductive filler is included. The conductive filler is selected from materials having conductivity. Preferably, from the viewpoint of suppressing ion permeation in the current collector, it is preferable to use a material that does not have conductivity with respect to ions used as the charge transfer medium. Specific examples include, but are not limited to, carbon materials, aluminum, gold, silver, copper, iron, platinum, chromium, tin, indium, antimony, titanium, nickel, and the like. These conductive fillers may be used alone or in combination of two or more. Moreover, these alloy materials, such as stainless steel (SUS), may be used. From the viewpoint of corrosion resistance, aluminum, stainless steel, carbon material, nickel, and more preferably carbon material are preferred. In addition, these conductive fillers may be those obtained by coating the metal shown above with a plating or the like around a particulate ceramic material or resin material.
樹脂集電体の具体例としては、ポリプロピレンに導電性フィラーとしてアセチレンブラックを5〜20部分散させた後、熱プレス機で圧延したものが挙げられる。また、その厚みも特に制限されず、公知のものと同様、あるいは適宜変更して適用することができる。 Specific examples of the resin current collector include those obtained by dispersing 5 to 20 parts of acetylene black as a conductive filler in polypropylene and then rolling with a hot press. Moreover, the thickness is not particularly limited, and can be applied in the same manner as known ones or with appropriate changes.
シール部材を構成する材料としては、集電体7、8との接着性を有し、電解液に対して耐久性のある材料であれば特に限定されないが、高分子材料、特に熱硬化性樹脂が好ましい。具体的には、エポキシ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリフッ化ビニデン樹脂等が挙げられ、耐久性が高く取り扱いが容易であることからエポキシ系樹脂が好ましい。
The material constituting the seal member is not particularly limited as long as it is a material that has adhesiveness to the
本実施形態のリチウムイオン電池Lは、一例として、図4に示すように、ロボット等のリチウムイオン電池で駆動する構造体システムの一部を構成する構造体の一例であるロボットの上腕部の内部に収納され、このロボットを駆動するための電源電池として用いられる。これにより、本実施形態の構造体システムが構築される。 As shown in FIG. 4, the lithium ion battery L according to the present embodiment is an example of the inside of the upper arm of a robot that is an example of a structure that forms part of a structure system that is driven by a lithium ion battery such as a robot. And used as a power battery for driving the robot. Thereby, the structure system of this embodiment is constructed.
以上の構成を有する本実施形態のリチウムイオン電池Lは、構造体1の内部空間1aに設けられた正極室2及び負極室3のそれぞれに正極電極組成物である正極活物質5及び負極電極組成物である負極活物質6を充填してなるものであるから、構造体1に設けられた自由形状の内部空間1aにリチウムイオン電池Lを設けることができ、また、内部空間1aの内面と正極活物質5及び負極活物質6との間の間隙を十分に小さくすることができる。従って、本実施形態によれば、構造体1に設けられた内部空間1aを有効利用することの可能なリチウムイオン電池を実現することができる。
The lithium ion battery L of the present embodiment having the above configuration includes a positive electrode
また、本実施形態のリチウムイオン電池Lでは、ロボット等の構造体システムの一部を構成する構造体1の内部にリチウムイオン電池Lを組み込むことができるので、電池容量を更に増やすことができ、この結果、ロボット等の構造体システムを長時間駆動させることができる。加えて、ロボット等を駆動するための電池を収納するスペースを省くことができる。このように、電池容量の増加及び電池収納スペースの省略により、例えば手を動かしたり、自立走行したりするロボットを作ることができる。
Moreover, in the lithium ion battery L of this embodiment, since the lithium ion battery L can be incorporated into the
また、本実施形態のリチウムイオン電池Lは、従来のリチウムイオン電池のように正極活物質及び負極活物質に熱処理してこれら正極活物質及び負極活物質を乾燥させていないので、従来のリチウムイオン電池で生じることがあり得た、リチウムイオン電池全体に負荷をかけて電池全体がたわんだ際に正極または負極活物質が集電体から剥離して所望の出力を得ることが期待しづらいという現象が生じることを抑制することができる。 Further, since the lithium ion battery L of the present embodiment does not dry the positive electrode active material and the negative electrode active material by heat-treating the positive electrode active material and the negative electrode active material as in the conventional lithium ion battery, A phenomenon that can occur in the battery, and it is difficult to expect that the positive or negative electrode active material will peel from the current collector to obtain the desired output when the entire battery is bent when the entire battery is bent. Can be prevented from occurring.
(第2実施形態)
上述の第1実施形態では、単一の方向に面を向ける一枚の平板状のセパレータが用いられており、リチウムイオン電池Lを形成してから構造体1内に収納していたが、複数の平面を有するセパレータとし、構造体1とリチウムイオン電池Lとを一体に形成することも可能である。
(Second Embodiment)
In the first embodiment described above, a single plate-like separator having a surface directed in a single direction is used, and the lithium ion battery L is formed and then housed in the
ここで、複数の平面を有するセパレータとは、少なくとも2方向の異なった方向に面を向けた複数の平面を有する状態にあるセパレータを意味する。 Here, the separator having a plurality of planes means a separator in a state having a plurality of planes whose surfaces are directed in at least two different directions.
図5は、本発明の第2実施形態であるリチウムイオン電池であり、セパレータが少なくとも2方向の異なった方向に面を向けた複数の平面を有するセパレータであり、構造体1と一体に形成したリチウムイオン電池Lを示す一部破断斜視図である。
FIG. 5 shows a lithium ion battery according to a second embodiment of the present invention, in which the separator has a plurality of planes whose surfaces are directed in at least two different directions, and is formed integrally with the
本実施形態のリチウムイオン電池Lにおいても、構造体1の一部が円錐台形に形成され、その内部が中空に形成されることで内部空間1aが形成され、この内部空間1aの内部にはセパレータ4が配置され、この内部空間1aを正極室2及び負極室3に区分している。本実施形態のリチウムイオン電池Lでは、セパレータ4は、図5に示すように、複数の平板を互いに所定角度をなすように組み合わせることで少なくとも2方向の異なった方向に面を向けた複数の平面を有するセパレータとし、全体として三角波状に形成されている。
Also in the lithium ion battery L of the present embodiment, a part of the
構造体1の内面には、この構造体1の内面から内方に突出する固定部1bが形成されている。この固定部1bの先端部には、図5において上下方向に延びる三角波状の溝1cが形成され、この溝1cにシール部材9を介してセパレータ4が嵌合されることで、セパレータ4が構造体1の内部空間1a内に固定されている。
On the inner surface of the
内部空間1a内には、構造体1の内面に沿うように、略半円錐台形の正極集電体7及び負極集電体8が相対向した状態で、正極室2及び負極室3内にそれぞれ配置されている。そして、これら正極及び負極集電体7、8が正極室2及び負極室3内に配置された状態で、図5において図略の正極及び負極活物質5、6が正極室2及び負極室3にそれぞれ充填され、構造体1の図中上下開口を蓋10で封止することで、本実施形態のリチウムイオン電池Lが形成されている。
In the
なお、正極活物質5及び負極活物質6の充填に当たっては、例えば下部の蓋10に、それぞれ正極室2及び負極室3に連通する貫通孔を2つ形成し、これら貫通孔から正極及び負極活物質5、6をそれぞれ正極室2及び負極室3にそれぞれ充填した後、貫通孔を封止すればよい。
In filling the positive electrode
なお、本実施形態では、正極集電体7及び負極集電体8の図中上部には、これら正極集電体7及び負極集電体8と別体の電極端子11、12が取り付けられ、これら電極端子11、12は図中上方に位置する蓋10の上面にまで延出されている。
In the present embodiment, the positive electrode
なお、セパレータ4、正極及び負極活物質5、6、正極及び負極集電体7、8及びシール部材9の具体的構成は、上述の第1実施形態で説明したとおりであるので、ここでの説明は簡略化する。
The specific configurations of the
本実施形態のリチウムイオン電池Lも、一例として、構造体システムの一例であるロボットの上腕部を構成する構造体1の内部に収納され、このロボットを駆動するための電源電池として用いられる。これにより、本実施形態の構造体システムが構築される。
As an example, the lithium ion battery L of the present embodiment is also housed in the
従って、本実施形態のリチウムイオン電池Lでも、構造体システムであるロボット等の一部を構成する構造体1の腕等の内部にリチウムイオン電池Lを組み込むことができるので、構造体1の外殻をそのまま使って電池にすることが出来る。従って、上述した第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
Accordingly, even in the lithium ion battery L of the present embodiment, the lithium ion battery L can be incorporated inside the arm or the like of the
さらに、本実施形態のリチウムイオン電池Lでは、セパレータ4を全体として三角波状に形成しているので、平板状のセパレータ4と比較してその表面面積を大きく確保することができ、これにより、より大きな出力を得ることができるという優れた効果を奏することができる。
Furthermore, in the lithium ion battery L of the present embodiment, since the
なお、本実施形態のリチウムイオン電池Lにおけるセパレータ4の形状は、図5に示すような三角波形状に限定されず、複数の平板を組み合わせた形状であれば本実施形態のセパレータ4に適用可能であり、一例として、矩形波形状、鋸波形状等、種々の形状が採用可能である。
Note that the shape of the
(第3実施形態)
上述の各実施形態では、ロボット等の構造体システムの一部である構造体1の本体部に設けられた中空の内部空間1aにリチウムイオン電池Lを形成した例を示した。しかしながら、本発明のリチウムイオン電池Lは、構造体1の本体部に設けられるのみならず、例えば着脱自在な付属部に設けられてもよい。
(Third embodiment)
In each of the above-described embodiments, an example in which the lithium ion battery L is formed in the hollow
図6は、本発明の第3実施形態であるリチウムイオン電池を示す一部破断斜視図、図7は第3実施形態のリチウムイオン電池が適用されたロボットの一例の一部を示す斜視図である。 6 is a partially broken perspective view showing a lithium ion battery according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a perspective view showing a part of an example of a robot to which the lithium ion battery according to the third embodiment is applied. is there.
本実施形態のリチウムイオン電池Lは、図7に最もよく示されるように、ロボットRの肩パッドを構成する構造体1の内部に形成されている。この構造体1は、図6に示すように外形鞍状に形成され、端部の内面には電極兼用の固定具13が設けられている。一方、ロボットRにもこの固定具13に係合する図略の係合部が設けられており、これら固定具13及び係合部が係合することにより、構造体1が構造体システムであるロボット本体に着脱自在に固定される。
As best shown in FIG. 7, the lithium ion battery L of the present embodiment is formed inside the
構造体1は、図6に示すように、断面が略半楕円形状に形成された上部構造体1dと、断面が略矩形状に形成された下部構造体1eとに分割して構成され、これら上部構造体1d及び下部構造体1eとの間に内部空間1aが形成されている。
As shown in FIG. 6, the
下部構造体1eの上部の内面には、この下部構造体1eから内方に突出する固定部1fが形成され、この固定部1fに平板状のセパレータ4が載置されることで、このセパレータ4が構造体1の内部空間1a内に固定され、さらに、このセパレータ4により内部空間1aが正極室2及び負極室3に区分されている。
A fixing
内部空間1a内には、上部構造体1dの上部内面及び下部構造体1eの下部内面にそれぞれ沿うように、正極集電体7及び負極集電体8が相対向した状態で、正極室2及び負極室3内にそれぞれ配置されている。そして、これら正極及び負極集電体7、8が正極室2及び負極室3内に配置された状態で、正極及び負極活物質5、6が正極室2及び負極室3にそれぞれ充填され、上部構造体1d及び下部構造体1eの側部がシール部材9により封止されることで、本実施形態のリチウムイオン電池Lが形成されている。
In the
なお、正極活物質5及び負極活物質6の充填に当たっては、例えば上部構造体1d及び下部構造体1eに、それぞれ正極室2及び負極室3に連通する貫通孔を2つ形成し、これら貫通孔から正極及び負極活物質5、6をそれぞれ正極室2及び負極室3にそれぞれ充填した後、貫通孔を封止すればよい。
In filling the positive electrode
なお、セパレータ4、正極及び負極活物質5、6、正極及び負極集電体7、8及びシール部材9の具体的構成は、上述の第1実施形態で説明したとおりであるので、ここでの説明は簡略化する。
The specific configurations of the
本実施形態のリチウムイオン電池Lも、一例として、図4に示すように、構造体システムを構成する構造体1の内部に収納され、この構造体1がロボットRの肩部に装着され、このロボットRを駆動するための電源電池として用いられる。これにより、本実施形態の構造体システムが構築される。
As an example, the lithium ion battery L of the present embodiment is also housed in the
従って、本実施形態のリチウムイオン電池Lでも、構造体システムを構成するロボットRに着脱自在に設けられた構造体1の内部にリチウムイオン電池Lを組み込むことができるので、構造体1をそのまま使って電池にすることが出来る。従って、上述した第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
Accordingly, even in the lithium ion battery L of the present embodiment, the lithium ion battery L can be incorporated inside the
(変形例)
なお、本発明のリチウムイオン電池L及び構造体システムは、その細部が上述の実施形態に限定されず、種々の変形例が可能である。一例として、上述の実施形態では、ロボットRの上腕部を構成する構造体1内にリチウムイオン電池Lを収納したが、腕だけではなく、脚その他の部分に電池を形成してもよい。また、リチウムイオン電池Lの外形形状を、人間の腕や脚のような複雑な形状を有する三次元自由曲面の形にしてもよい。本発明によるリチウムイオン電池の外形形状は任意の形状から適宜選択されればよく、特段の限定はない。
(Modification)
The details of the lithium ion battery L and the structure system of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible. As an example, in the above-described embodiment, the lithium ion battery L is housed in the
一方、セパレータ4の形状にも特段の限定はないが、上述の第1実施形態のように平板状に形成することでセパレータ4の製造工程等の簡略化を図ることができる。また、正極集電体7及び負極集電体8の形状にも特段の限定はないが、上述の実施形態のように、リチウムイオン電池を構成する構造体1の内面に沿って正極及び負極集電体7、8を設けることで、正極室2及び負極室3に充填される正極電極組成物及び負極電極組成物の容量を高めることができて好ましい。さらに言えば、少なくとも正極及び負極集電体7、8とセパレータ4との間が等間隔でない部分を有することで、構造体1内部の収納空間をより有効利用することが可能となる。
On the other hand, the shape of the
次に本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明は実施例に限定されるものではない。なお、特記しない限り部は重量部、%は重量%を意味する。 EXAMPLES Next, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to the examples without departing from the gist of the present invention. Unless otherwise specified, “part” means “part by weight” and “%” means “% by weight”.
(被覆用樹脂溶液の作製)
撹拌機、温度計、還流冷却管、滴下ロート及び窒素ガス導入管を付した4つ口フラスコに、酢酸エチル83部とメタノール17部とを仕込み68℃に昇温した。次いで、メタクリル酸242.8部、メチルメタクリレート97.1部、2−エチルヘキシルメタクリレート242.8部、酢酸エチル52.1部及びメタノール10.7部を配合したモノマー配合液と、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.263部を酢酸エチル34.2部に溶解した開始剤溶液とを4つ口フラスコ内に窒素を吹き込みながら、撹拌下、滴下ロートで4時間かけて連続的に滴下してラジカル重合を行った。滴下終了後、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.583部を酢酸エチル26部に溶解した開始剤溶液を滴下ロートを用いて2時間かけて連続的に追加した。さらに、沸点で重合を4時間継続した。溶媒を除去し、樹脂582部を得た後、イソプロパノールを1,360部加えて、樹脂濃度30重量%のビニル樹脂からなる被覆用樹脂溶液を得た。
(Preparation of resin solution for coating)
A four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, dropping funnel and nitrogen gas inlet tube was charged with 83 parts of ethyl acetate and 17 parts of methanol, and the temperature was raised to 68 ° C. Next, a monomer compounded liquid in which 242.8 parts of methacrylic acid, 97.1 parts of methyl methacrylate, 242.8 parts of 2-ethylhexyl methacrylate, 52.1 parts of ethyl acetate and 10.7 parts of methanol were blended, and 2,2′- An initiator solution prepared by dissolving 0.263 parts of azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) in 34.2 parts of ethyl acetate and stirring with a dropping funnel over 4 hours while blowing nitrogen into a four-necked flask. The radical polymerization was carried out by dropping continuously. After the completion of dropping, an initiator solution prepared by dissolving 0.583 parts of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) in 26 parts of ethyl acetate was continuously added using a dropping funnel over 2 hours. Furthermore, the polymerization was continued for 4 hours at the boiling point. After removing the solvent to obtain 582 parts of resin, 1,360 parts of isopropanol was added to obtain a coating resin solution comprising a vinyl resin having a resin concentration of 30% by weight.
(被覆正極活物質粒子の作製)
LiCoO2粉末[日本化学工業(株)製 セルシードC−8G]96重量部を万能混合機に入れ、室温、150rpmで撹拌した状態で、被覆用樹脂溶液(樹脂固形分濃度30重量%)を樹脂固形分として2重量部になるように60分かけて滴下混合し、さらに30分撹拌した。
(Preparation of coated positive electrode active material particles)
96 parts by weight of LiCoO 2 powder [Nippon Chemical Industry Co., Ltd. Cellseed C-8G] was put in a universal mixer and stirred at room temperature and 150 rpm, and the resin solution for coating (resin solid content concentration 30% by weight) was resin. The mixture was added dropwise over 60 minutes so that the solid content was 2 parts by weight, and the mixture was further stirred for 30 minutes.
次いで、撹拌した状態でアセチレンブラック[電気化学工業(株)製 デンカブラック(登録商標)]2重量部を3回に分けて混合し、30分撹拌したままで70℃に昇温し、100mmHgまで減圧し30分保持した。上記操作により被覆正極活物質粒子を得た。 Next, 2 parts by weight of acetylene black [Denka Black (registered trademark) manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.] was mixed in three portions with stirring, and the temperature was raised to 70 ° C. while stirring for 30 minutes, until 100 mmHg. The pressure was reduced and held for 30 minutes. The coated positive electrode active material particles were obtained by the above operation.
(被覆負極活物質粒子の作製)
難黒鉛化性炭素[(株)クレハ・バッテリー・マテリアルズ・ジャパン製 カーボトロン(登録商標)PS(F)]90重量部を万能混合機に入れ、室温、150rpmで撹拌した状態で、被覆用樹脂溶液(樹脂固形分濃度30重量%)を樹脂固形分として5重量部になるように60分かけて滴下混合し、さらに30分撹拌した。
(Preparation of coated negative electrode active material particles)
Resin for coating in a state where 90 parts by weight of non-graphitizable carbon [Carbotron (registered trademark) PS (F) manufactured by Kureha Battery Materials Japan Co., Ltd.] is stirred in a universal mixer at 150 rpm. The solution (resin solid content concentration: 30% by weight) was added dropwise and mixed over 60 minutes so that the resin solid content was 5 parts by weight, and the mixture was further stirred for 30 minutes.
次いで、撹拌した状態でアセチレンブラック[電気化学工業(株)製 デンカブラック(登録商標)]5重量部を3回に分けて混合し、30分撹拌したままで70℃に昇温し、0.01MPaまで減圧し30分保持した。上記操作により被覆負極活物質粒子を得た。 Next, 5 parts by weight of acetylene black [Denka Black (registered trademark) manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.] was mixed in three portions with stirring, and the mixture was heated to 70 ° C. with stirring for 30 minutes. The pressure was reduced to 01 MPa and held for 30 minutes. The coated negative electrode active material particles were obtained by the above operation.
(電解液の作製)
エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)の混合溶媒(体積比率1:1)に、LiPF6を1mol/Lの割合で溶解させてリチウムイオン電池用電解液を作製した。
(Preparation of electrolyte)
LiPF 6 was dissolved at a rate of 1 mol / L in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) (volume ratio 1: 1) to prepare an electrolytic solution for a lithium ion battery.
(正極被覆活物質スラリーの製造)
被覆正極活物質67重量部、炭素繊維[大阪ガスケミカル(株)製 ドナカーボ・ミルド S−243:平均繊維長500μm、平均繊維径13μm]1重量部、上記電解液32重量部を混合して、正極被覆活物質スラリーを作製した。
(Production of positive electrode-coated active material slurry)
67 parts by weight of the coated positive electrode active material, carbon fiber [Osaka Gas Chemical Co., Ltd. Donacarbo Mild S-243: average fiber length 500 μm,
(負極被覆活物質スラリーの製造)
被覆負極活物質粒子52重量部、正極被覆活物質スラリーの製造で使用したものと同じ炭素繊維1重量部、上記電解液47重量部を混合して、負極被覆活物質スラリーを作製した。
(Manufacture of negative electrode-coated active material slurry)
A negative electrode-coated active material slurry was prepared by mixing 52 parts by weight of coated negative electrode active material particles, 1 part by weight of the same carbon fiber used in the production of the positive electrode-coated active material slurry, and 47 parts by weight of the electrolytic solution.
(リチウムイオン電池の製造その1)
正極用集電体を敷いて正極活物質スラリーを注入して正極活物質層を形成した。続いて、セパレータを敷いて負極活物質スラリーを注入して負極活物質層を形成した。続いて負極用集電体をかぶせた後、構造体(ケース)とともに接着剤で封止した。
(Manufacture of lithium ion batteries 1)
A positive electrode active material slurry was poured and a positive electrode active material slurry was injected to form a positive electrode active material layer. Subsequently, a negative electrode active material slurry was formed by spreading a separator and forming a negative electrode active material layer. Subsequently, after covering the negative electrode current collector, the structure (case) was sealed with an adhesive.
電池としての動作を確認するため、集電体からのリード部分に充放電試験機を接続し、充放電試験を実施した。充放電が可能であり、リチウムイオン二次電池として機能することを確認した。 In order to confirm the operation as a battery, a charge / discharge tester was connected to the lead portion from the current collector, and a charge / discharge test was performed. It was confirmed that charging / discharging was possible and functioned as a lithium ion secondary battery.
(リチウムイオン電池の製造その2)
下部が封止された略円錐台形の構造体(ケース)の内部をセパレータで区切り正極室と負極室を形成し、それぞれの内壁に正極用集電体と負極用集電体を設けた。続いて、正極室と負極室に、粉末状の正極活物質及び負極活物質と電解質とからなる正極活物質スラリー及び負極活物質スラリーをそれぞれ入れて充填した後、構造体の上部を封止した。
(Manufacture of lithium ion batteries 2)
The inside of a substantially frustoconical structure (case) sealed at the bottom was separated by a separator to form a positive electrode chamber and a negative electrode chamber, and a positive electrode current collector and a negative electrode current collector were provided on the respective inner walls. Subsequently, the positive electrode chamber and the negative electrode chamber were filled with a positive electrode active material slurry and a negative electrode active material slurry composed of a powdered positive electrode active material and a negative electrode active material and an electrolyte, respectively, and then the upper portion of the structure was sealed. .
電池としての動作を確認するため、集電体からのリード部分に充放電試験機を接続し、充放電試験を実施した。この場合も、充放電が可能であり、リチウムイオン二次電池として機能することを確認した。 In order to confirm the operation as a battery, a charge / discharge tester was connected to the lead portion from the current collector, and a charge / discharge test was performed. Also in this case, it was confirmed that charging / discharging was possible and functioned as a lithium ion secondary battery.
L リチウムイオン電池
1 構造体
1a 内部空間
2 正極室
3 負極室
4 セパレータ
5 正極活物質
6 負極活物質
7a、8a、11、12 電極端子
7 正極集電体
8 負極集電体
9 シール部材
10 蓋
L
Claims (8)
前記内部空間に配置され、前記内部空間を正極室と負極室とに区分するセパレータと、
前記正極室及び前記負極室のそれぞれに充填された正極活物質と電解液とを含む正極電極組成物及び負極活物質と電解液とを含む負極電極組成物と
を備えることを特徴とするリチウムイオン電池。 A structure with an internal space;
A separator disposed in the internal space and dividing the internal space into a positive electrode chamber and a negative electrode chamber;
A lithium ion comprising: a positive electrode composition comprising a positive electrode active material and an electrolyte filled in each of the positive electrode chamber and the negative electrode chamber; and a negative electrode composition comprising a negative electrode active material and an electrolyte. battery.
前記構造体は前記リチウムイオン電池からの電源により動作可能に構成されていることを特徴とするリチウムイオン電池。 The lithium ion battery according to claim 1,
The structure is configured to be operable by a power source from the lithium ion battery.
前記正極室及び前記負極室の少なくとも一方の内面の少なくとも一部が曲面で形成されることを特徴とするリチウムイオン電池。 The lithium ion battery according to claim 1 or 2,
At least a part of the inner surface of at least one of the positive electrode chamber and the negative electrode chamber is formed as a curved surface.
前記正極室及び前記負極室のそれぞれには集電体が設けられていることを特徴とするリチウムイオン電池。 The lithium ion battery according to any one of claims 1 to 3,
A lithium ion battery, wherein a current collector is provided in each of the positive electrode chamber and the negative electrode chamber.
前記正極電極組成物及び前記負極電極組成物のうち少なくとも一方の電極組成物の少なくとも一部が、主に導電助剤と高分子を含んでなる層で被覆されていることを特徴とするリチウムイオン電池。 In the lithium ion battery according to any one of claims 1 to 4,
Lithium ion, wherein at least part of at least one of the positive electrode composition and the negative electrode composition is covered with a layer mainly comprising a conductive additive and a polymer. battery.
前記正極電極組成物及び前記負極電極組成物のうち少なくとも一方は繊維状物質を含むことを特徴とするリチウムイオン電池。 The lithium ion battery according to claim 5,
At least one of the positive electrode composition and the negative electrode composition contains a fibrous material.
前記繊維状物質はカーボンファイバーであることを特徴とするリチウムイオン電池。 The lithium ion battery according to claim 6,
The lithium ion battery, wherein the fibrous substance is carbon fiber.
構造体システムの少なくとも一部を構成し、内部空間を備える構造体と、この構造体の前記収容部内に設けられたリチウムイオン電池とを備え、
前記リチウムイオン電池は、
前記内部空間に配置され、前記内部空間を正極室と負極室とに区分するセパレータと、
前記正極室及び前記負極室のそれぞれに充填された正極活物質と電解液とを含む正極電極組成物及び負極活物質と電解液とを含む負極電極組成物と
を備えることを特徴とする構造体システム。
A structure system driven by a lithium ion battery,
Comprising at least a part of a structure system, comprising a structure having an internal space, and a lithium ion battery provided in the housing portion of the structure;
The lithium ion battery is
A separator disposed in the internal space and dividing the internal space into a positive electrode chamber and a negative electrode chamber;
A structure comprising: a positive electrode composition containing a positive electrode active material and an electrolyte solution filled in each of the positive electrode chamber and the negative electrode chamber; and a negative electrode composition containing a negative electrode active material and an electrolyte solution. system.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019074025A1 (en) * | 2017-10-10 | 2019-04-18 | 日産自動車株式会社 | Method for producing electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2019160405A (en) * | 2018-03-07 | 2019-09-19 | トヨタ自動車株式会社 | Lithium ion secondary battery |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009224141A (en) * | 2008-03-14 | 2009-10-01 | Toyota Central R&D Labs Inc | Slurry-using secondary battery |
WO2015005117A1 (en) * | 2013-07-08 | 2015-01-15 | 三洋化成工業株式会社 | Resin for coating lithium-ion-battery active material, resin composition for coating lithium-ion-battery active material, and coated active material for lithium-ion battery |
-
2015
- 2015-06-11 JP JP2015118559A patent/JP6585932B2/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009224141A (en) * | 2008-03-14 | 2009-10-01 | Toyota Central R&D Labs Inc | Slurry-using secondary battery |
WO2015005117A1 (en) * | 2013-07-08 | 2015-01-15 | 三洋化成工業株式会社 | Resin for coating lithium-ion-battery active material, resin composition for coating lithium-ion-battery active material, and coated active material for lithium-ion battery |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019074025A1 (en) * | 2017-10-10 | 2019-04-18 | 日産自動車株式会社 | Method for producing electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2019071225A (en) * | 2017-10-10 | 2019-05-09 | 日産自動車株式会社 | Method for manufacturing electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery |
CN111213263A (en) * | 2017-10-10 | 2020-05-29 | 日产自动车株式会社 | Method for manufacturing electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP7029922B2 (en) | 2017-10-10 | 2022-03-04 | 日産自動車株式会社 | Manufacturing method of electrodes for non-aqueous electrolyte secondary batteries |
CN111213263B (en) * | 2017-10-10 | 2023-11-03 | 日产自动车株式会社 | Method for manufacturing electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2019160405A (en) * | 2018-03-07 | 2019-09-19 | トヨタ自動車株式会社 | Lithium ion secondary battery |
JP7028681B2 (en) | 2018-03-07 | 2022-03-02 | トヨタ自動車株式会社 | Lithium ion secondary battery |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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