JP2017010787A - Cylindrical battery - Google Patents
Cylindrical battery Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017010787A JP2017010787A JP2015125277A JP2015125277A JP2017010787A JP 2017010787 A JP2017010787 A JP 2017010787A JP 2015125277 A JP2015125277 A JP 2015125277A JP 2015125277 A JP2015125277 A JP 2015125277A JP 2017010787 A JP2017010787 A JP 2017010787A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lead
- positive electrode
- negative electrode
- opening
- electrode plate
- 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.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- 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
Abstract
Description
本発明は巻回電極体を備えた円筒形電池に関する。 The present invention relates to a cylindrical battery provided with a wound electrode body.
非水電解液二次電池は高エネルギー密度を有するため、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、ノートパソコン及び携帯型音楽プレイヤーなどの携帯型電子機器の駆動電源として広く用いられている。近年、非水電解液二次電池の用途は電動工具、電動アシスト自転車及び電気自動車などにも拡大しており、非水電解液二次電池は長期間の使用に亘って高い信頼性を確保することが求められている。 Since non-aqueous electrolyte secondary batteries have high energy density, they are widely used as driving power sources for portable electronic devices such as smartphones, tablet computers, notebook computers, and portable music players. In recent years, the use of non-aqueous electrolyte secondary batteries has expanded to power tools, electric assist bicycles, electric vehicles, etc., and non-aqueous electrolyte secondary batteries ensure high reliability over long-term use. It is demanded.
非水電解液二次電池は、電池の形状や外装体の種類に応じて円筒形電池、角形電池及びパウチ型電池に大別される。円筒形電池には、正極板と負極板をセパレータを介して巻回した電極体が用いられる。正極板と負極板にはそれぞれリードが接続されており、リードを介して電極体が封口体や外装缶の底部と電気的に接続される。 Nonaqueous electrolyte secondary batteries are roughly classified into cylindrical batteries, rectangular batteries, and pouch-type batteries according to the shape of the battery and the type of the outer package. For the cylindrical battery, an electrode body in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are wound through a separator is used. Leads are connected to the positive electrode plate and the negative electrode plate, respectively, and the electrode body is electrically connected to the bottom of the sealing body and the outer can through the leads.
ところが、リードは極板の集電体として用いられる金属箔に比べて厚みが大きいため、電極体の作製時に極板を巻回してもリードが極板の変形に追随することができない。そのため、リードの幅方向の両端部が電極体を外周方向に圧迫するように作用し、セパレータを介して互いに対向する正極板と負極板の距離が他の領域に比べて不均一になりやすい。その結果、充電後の電圧低下や、不均一な電極反応に起因するサイクル特性の低下といった問題が生じる。また、リードに起因して電極体の断面形状が真円になりにくいため、電極体の外径が想定よりも大きくなってしまう。 However, since the lead is thicker than the metal foil used as the current collector of the electrode plate, the lead cannot follow the deformation of the electrode plate even if the electrode plate is wound during the production of the electrode body. Therefore, both ends in the width direction of the lead act so as to press the electrode body in the outer peripheral direction, and the distance between the positive electrode plate and the negative electrode plate facing each other via the separator is likely to be non-uniform compared to other regions. As a result, problems such as voltage drop after charging and deterioration of cycle characteristics due to non-uniform electrode reaction occur. In addition, since the cross-sectional shape of the electrode body is unlikely to be a perfect circle due to the lead, the outer diameter of the electrode body becomes larger than expected.
特許文献1には、極板に接続されるリードの表面に溝を設ける技術が開示されている。その技術によればリードの幅方向の端部に起因する内部短絡の発生率を低減することができる。 Patent Document 1 discloses a technique for providing a groove on the surface of a lead connected to an electrode plate. According to the technique, the occurrence rate of internal short circuit due to the end portion in the width direction of the lead can be reduced.
特許文献1に記載されているようにリードの表面に溝を設けることで、リードの端部に起因する内部短絡は抑制されると考えられる。しかし溝が屈曲する場合は、その断面が曲線状になりにくく、屈曲した溝が電極体を外周方向に圧迫するように作用する。そのため、セパレータを介して対向する正極板と負極板の距離が他の領域に比べて不均一になることを避けることができない。 As described in Patent Document 1, it is considered that an internal short circuit caused by the end portion of the lead is suppressed by providing the groove on the surface of the lead. However, when the groove is bent, the cross section is not easily curved, and the bent groove acts to press the electrode body in the outer peripheral direction. Therefore, it cannot be avoided that the distance between the positive electrode plate and the negative electrode plate opposed via the separator becomes non-uniform compared to other regions.
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、巻回電極体を構成する極板に接続されるリードの形状を改良することにより、リードに起因する電極体の外径の増加や電極体内部の不均一な電極反応を防止し、高容量でサイクル特性に優れた円筒形電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and by improving the shape of the lead connected to the electrode plate constituting the wound electrode body, the increase in the outer diameter of the electrode body caused by the lead and the inside of the electrode body It is an object of the present invention to provide a cylindrical battery that prevents a non-uniform electrode reaction and has a high capacity and excellent cycle characteristics.
上記課題を解決するために本発明の一態様に係る密閉型電池は、正極リードが接続された正極板、及び負極リードが接続された負極板がセパレータを介して巻回された電極体と
、電解液と、有底筒状の外装缶と、封口体と、を備え、正極リード及び負極リードの少なくとも一方のリードが電極体の巻回軸に平行に配置された開口部を有することを特徴としている。
In order to solve the above problems, a sealed battery according to one embodiment of the present invention includes a positive electrode plate to which a positive electrode lead is connected, and an electrode body in which a negative electrode plate to which a negative electrode lead is connected is wound through a separator; An electrolyte solution, a bottomed cylindrical outer can, and a sealing body, wherein at least one of the positive electrode lead and the negative electrode lead has an opening disposed in parallel with the winding axis of the electrode body It is said.
本発明の一態様によれば極板に接続されたリードに起因する電極体の外径の増加や電極体内部の不均一な電極反応を抑制することができる。そのため本発明に一態様によれば、高容量でサイクル特性に優れた円筒形電池を提供することができる。 According to one embodiment of the present invention, it is possible to suppress an increase in the outer diameter of the electrode body and a non-uniform electrode reaction inside the electrode body due to the leads connected to the electrode plate. Therefore, according to one embodiment of the present invention, a cylindrical battery having a high capacity and excellent cycle characteristics can be provided.
本発明の一実施形態に係る円筒形電池について、図1に示した円筒形の非水電解液二次電池10を用いて説明する。なお、本発明は下記の実施形態に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することができる。
A cylindrical battery according to an embodiment of the present invention will be described using the cylindrical nonaqueous electrolyte
正極板11は図2(a)に示すように、正極集電体の両面に正極活物質層11aが形成されている。正極板11の一部に、正極集電体の両面に正極活物質層11aが形成されていない正極集電体露出部11bが設けられている。その正極集電体露出部11bに正極リード21が正極板11の短辺方向と平行に接続されている。
As shown in FIG. 2A, the
正極集電体には非水電解液中で正極電位に曝されても安定に存在することができる金属箔を用いることができる。具体例として、アルミニウム箔及びアルミニウム合金箔が挙げられる。正極集電体に接続される正極リードには正極集電体に比べて厚みの大きい長方形の金属片を用いることができる。その金属片にはアルミニウム及びアルミニウム合金を用いることができる。 As the positive electrode current collector, a metal foil that can exist stably even when exposed to the positive electrode potential in a non-aqueous electrolyte can be used. Specific examples include aluminum foil and aluminum alloy foil. As the positive electrode lead connected to the positive electrode current collector, a rectangular metal piece having a thickness larger than that of the positive electrode current collector can be used. Aluminum and an aluminum alloy can be used for the metal piece.
正極活物質層は、例えば、正極活物質スラリーを正極集電体の表面に塗布し、乾燥して形成される。正極活物質層はローラーにより所定厚みに圧縮される。正極合剤スラリーは、正極活物質及び結着剤を分散媒へ投入し、混練することで作製される。正極合剤スラリーには導電剤を添加することもできる。分散媒は結着剤の種類に応じてN−メチル−2−ピロリドンのような有機溶媒、及び水を用いることができる。正極合剤層は正極集電体の片面又は両面に形成される。 The positive electrode active material layer is formed, for example, by applying a positive electrode active material slurry to the surface of the positive electrode current collector and drying it. The positive electrode active material layer is compressed to a predetermined thickness by a roller. The positive electrode mixture slurry is prepared by charging a positive electrode active material and a binder into a dispersion medium and kneading. A conductive agent can also be added to the positive electrode mixture slurry. As the dispersion medium, an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone and water can be used depending on the kind of the binder. The positive electrode mixture layer is formed on one side or both sides of the positive electrode current collector.
正極活物質として、リチウムイオンを吸蔵、放出することができるリチウム遷移金属複合酸化物を用いることができる。リチウム遷移金属複合酸化物としては、一般式LiMO2(MはCo、Ni、及びMnの少なくとも1つ)、LiMn2O4及びLiFePO4が挙げられる。これらは、1種単独で又は2種以上を混合して用いることができ、Al、Ti、Mg、及びZrからなる群から選ばれる少なくとも1つを添加し、又は遷移金属元素と置換して用いることもできる。 As the positive electrode active material, a lithium transition metal composite oxide capable of inserting and extracting lithium ions can be used. Examples of the lithium transition metal composite oxide include general formula LiMO 2 (M is at least one of Co, Ni and Mn), LiMn 2 O 4 and LiFePO 4 . These can be used singly or in combination of two or more, and at least one selected from the group consisting of Al, Ti, Mg, and Zr is added, or substituted with a transition metal element. You can also.
負極板12は図2(b)に示すように、負極集電体の両面に負極活物質層12aが形成されている。負極板の一部に、負極集電体の両面に負極活物質層12aが形成されていな
い負極集電体露出部12bが設けられている。その負極集電体露出部12bに負極リード22が負極板12の短辺方向に平行に接続されている。
As shown in FIG. 2B, the
負極集電体には非水電解液中で負極電位に曝されても安定に存在することができる金属箔を用いることができる。具体例として、銅箔及び銅合金箔が挙げられる。負極集電体に接続される負極リードには負極集電体に比べて厚みの大きい長方形の金属片を用いることができる。その金属片にはニッケル、ニッケル合金、銅、及び銅合金を用いることができる。 As the negative electrode current collector, a metal foil that can exist stably even when exposed to a negative electrode potential in a nonaqueous electrolytic solution can be used. Specific examples include copper foil and copper alloy foil. As the negative electrode lead connected to the negative electrode current collector, a rectangular metal piece having a thickness larger than that of the negative electrode current collector can be used. Nickel, nickel alloy, copper, and copper alloy can be used for the metal piece.
負極活物質層は、例えば、負極活物質スラリーを負極集電体の表面に塗布し、乾燥して形成される。負極活物質層はローラーにより所定厚みに圧縮される。負極合剤スラリーは、負極活物質及び結着剤を分散媒へ投入し、混練することで作製される。分散媒は結着剤の種類に応じてN−メチル−2ピロリドンのような有機溶媒、及び水を用いることができる。負極合剤層は負極集電体の片面又は両面に形成される。 The negative electrode active material layer is formed, for example, by applying a negative electrode active material slurry to the surface of the negative electrode current collector and drying it. The negative electrode active material layer is compressed to a predetermined thickness by a roller. The negative electrode mixture slurry is prepared by charging a negative electrode active material and a binder into a dispersion medium and kneading. As the dispersion medium, an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone and water can be used depending on the kind of the binder. The negative electrode mixture layer is formed on one side or both sides of the negative electrode current collector.
負極活物質として、リチウムイオンを吸蔵、放出することができる炭素材料やリチウムと合金化することができる金属材料を用いることができる。炭素材料としては、天然黒鉛及び人造黒鉛などの黒鉛が例示される。金属材料としては、ケイ素及びスズ並びにこれらの酸化物が例示される。炭素材料及び金属材料は1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。 As the negative electrode active material, a carbon material that can occlude and release lithium ions or a metal material that can be alloyed with lithium can be used. Examples of the carbon material include graphite such as natural graphite and artificial graphite. Examples of the metal material include silicon and tin, and oxides thereof. A carbon material and a metal material can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.
正極板11と負極板12とをセパレータ13を介して巻回することで図3に示すような電極体14が得られる。正極リード21と負極リード22はいずれも電極体14の巻回軸と平行に配置されている。
The
本発明では、正極リード21及び負極リード22の少なくとも一方のリードが電極体14の巻回軸に平行に配置された開口部を有することを特徴としている。これにより、電極体14の作製時に正極板11と負極板12の変形にリードが追随することができ、リードの断面が曲線状となるようにリードが変形しやすくなる。開口部は、正極リード21及び負極リード22の両方に設けることが好ましいが、正極リード21及び負極リード22のいずれか一方に形成してもよい。いずれか一方のリードにのみ開口部を設ける場合は、電極体14の内周側に配置されるリードに開口部を形成することが好ましい。
The present invention is characterized in that at least one of the
開口部の寸法や位置については、正極リード及び負極リードの間に異なる点はないため、正極リードと負極リードの共通図面である図4を参照しながら説明する。開口部21a、22aを形成する位置は特に限定されないが、リード21、22の幅方向(リードの短辺方向)の中心部に開口部21a、22aを形成することが好ましい。一方、開口部21a、22aは以下に述べるように、リード21、22の長さ方向の中心部から一方の端部側にずらして形成することが好ましい。リード21、22の長さ方向の両端部に開口部21a、22aが形成されていない領域の長さをA及びBとする。そして、リード21、22のA側が極板から突出し、リード21、22のB側が極板に接続されるものとした場合、A>Bとすることで電極体14の作製時にリード21、22が極板の変形に追随しやすくなる。さらに、リード21、22が極板から導出した部分を封口体18又は外装缶19の底部に接続することが容易になる。具体的には、A及びBはリード21、22の長さの3%以上であることが好ましく、さらにAはリード21、22の長さの10%以上であることがより好ましい。
Since there is no difference between the positive electrode lead and the negative electrode lead, the size and position of the opening will be described with reference to FIG. 4 which is a common drawing of the positive electrode lead and the negative electrode lead. The positions where the
開口部21a、22aの寸法についても特に限定されないが、開口部21a、22aの幅は、リード21、22の幅の3%以上30%以下であることが好ましい。開口部21a、22aの長さL2はリード21、22の長さL1に対して30%以上90%以下であることが好ましい。開口部21a、22aの幅及び長さが上記の範囲内にあれば、本発明の効果が効果的に発揮されるとともに、リード21、22の機械的強度やリード21、22と極板との接続強度を十分に確保することができる。
The dimensions of the
開口部21a、22aの形状は、電極体14の巻回軸と平行に形成されるものであれば特に限定することなく用いることができる。開口部の形状として、図4に示す長方形状の他に、開口部の長さ方向の両端部を半円状とした長円形状を採用することもできる。開口部は一つの開口から構成ことが好ましいが、リードの長さ方向に沿って複数の開口を設けることで開口部を構成することもできる。複数の開口を設ける場合は、開口部の長さはそれぞれの開口の長さの和で表すものとする。
The shapes of the
開口部を設けるリードにはアニール処理を施すことができる。アニール処理により、リードが軟化するため電極体の巻回時に極板の変形に追随してリードが変形しやすくなる。アニール処理は、リードを構成する金属材料に応じて適宜の温度、時間により行うことができる。 An annealing treatment can be applied to the lead provided with the opening. Since the lead is softened by the annealing treatment, the lead is easily deformed following the deformation of the electrode plate when the electrode body is wound. The annealing process can be performed at an appropriate temperature and time depending on the metal material constituting the lead.
セパレータとして、ポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)のようなポリオレフィンを主成分とする微多孔膜を用いることができる。微多孔膜は1層単独で又は2層以上を積層して用いることができる。2層以上の積層セパレータにおいては、融点が低いポリエチレン(PE)を主成分とする層を中間層に、対酸化性に優れたポリプロピレン(PP)を表面層とすることが好ましい。さらに、セパレータには酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化チタン(TiO2)及び酸化ケイ素(SiO2)のような無機粒子を添加することができる。このような無機粒子はセパレータ中に担持させることができ、セパレータ表面に結着剤とともに塗布することもできる。 As the separator, a microporous film mainly composed of polyolefin such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP) can be used. The microporous membrane can be used singly or as a laminate of two or more layers. In a laminated separator having two or more layers, it is preferable that a layer mainly composed of polyethylene (PE) having a low melting point is used as an intermediate layer and polypropylene (PP) having excellent oxidation resistance is used as a surface layer. Furthermore, inorganic particles such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), and silicon oxide (SiO 2 ) can be added to the separator. Such inorganic particles can be carried in the separator and can be applied together with a binder on the separator surface.
非水電解液として、非水溶媒中に電解質塩としてのリチウム塩を溶解させたものを用いることができる。 As the non-aqueous electrolyte, a solution obtained by dissolving a lithium salt as an electrolyte salt in a non-aqueous solvent can be used.
非水溶媒として、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、環状カルボン酸エステル及び鎖状カルボン酸エステルを用いることができ、これらは2種以上を混合して用いることが好ましい。環状炭酸エステルとしては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)及びブチレンカーボネート(BC)が例示される。また、フルオロエチレンカーボネート(FEC)のように、水素の一部をフッ素で置換した環状炭酸エステルを用いることもできる。鎖状炭酸エステルとしては、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジエチルカーボネート(DEC)及びメチルプロピルカーボネート(MPC)などが例示される。環状カルボン酸エステルとしてはγ−ブチロラクトン(γ−BL)及びγ−バレロラクトン(γ−VL)が例示され、鎖状カルボン酸エステルとしてはピバリン酸メチル、ピバリン酸エチル、メチルイソブチレート及びメチルプロピオネートが例示される。 As the non-aqueous solvent, a cyclic carbonate, a chain carbonate, a cyclic carboxylic acid ester and a chain carboxylic acid ester can be used, and it is preferable to use a mixture of two or more. Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), and butylene carbonate (BC). In addition, a cyclic carbonate in which part of hydrogen is substituted with fluorine, such as fluoroethylene carbonate (FEC), can also be used. Examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), diethyl carbonate (DEC), and methyl propyl carbonate (MPC). Examples of cyclic carboxylic acid esters include γ-butyrolactone (γ-BL) and γ-valerolactone (γ-VL). Examples of chain carboxylic acid esters include methyl pivalate, ethyl pivalate, methyl isobutyrate, and methyl Pionate is exemplified.
リチウム塩として、LiPF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、LiN(CF3SO2)(C4F9SO2)、LiC(CF3SO2)3、LiC(C2F5SO2)3、LiAsF6、LiClO4、Li2B10Cl10及びLi2B12Cl12が例示される。これらの中でもLiPF6が特に好ましく、非水電解液中の濃度は0.5〜2.0mol/Lであることが好ましい。LiPF6にLiBF4など他のリチウム塩を混合することもできる。 LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ) LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC (C 2 F 5 SO 2 ) 3 , LiAsF 6 , LiClO 4 , Li 2 B 10 Cl 10 and Li 2 B 12 Cl 12 are exemplified. Among these, LiPF 6 is particularly preferable, and the concentration in the nonaqueous electrolytic solution is preferably 0.5 to 2.0 mol / L. Another lithium salt such as LiBF 4 can be mixed with LiPF 6 .
本発明の一実施形態について、以下に具体的な実施例を用いて詳細に説明する。 An embodiment of the present invention will be described in detail below using a specific example.
(実施例1)
(リードの作製)
正極リード21には長方形状のアルミニウム片を用いた。正極リード21には、図4に示すように長方形状の開口部21aを正極リード21の幅方向の中心部に形成して正極リード21を作製した。開口部21aの長さL2は正極リード21の長さL1の85%とし、開口部21aの幅は正極リード21の幅の15%とした。また、Aを正極リード21の長さL1の10%とし、Bを正極リード21の長さL1の5%とした。負極リード22は長方形状のニッケル片を用いたことを除いては正極リード21と同様に作製した。
Example 1
(Lead production)
A rectangular aluminum piece was used for the
(正極板の作製)
正極活物質としてのコバルト酸リチウム(LiCoO2)が94質量部、導電剤としてのアセチレンブラックが3質量部、結着剤としてのポリフッ化ビニリデンが3質量部となるように混合した。この混合物を分散媒としてのN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に投入し、混練して正極活物質スラリーを調製した。この正極活物質スラリーを厚み15μmのアルミニウム製の正極集電体の両面に塗布し、乾燥して正極活物質層11aを形成した。このとき、正極板11の一部に正極活物質層11aが形成されていない正極集電体露出部11bを設けた。この正極活物質層11aをローラーにより所定厚みに圧縮し、所定のサイズに切断した。最後に、正極集電体露出部11bにアルミニウム製の正極リード21を接続して図2(a)に示す正極板11を作製した。
(Preparation of positive electrode plate)
94 parts by mass of lithium cobaltate (LiCoO 2 ) as a positive electrode active material, 3 parts by mass of acetylene black as a conductive agent, and 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder were mixed. This mixture was put into N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a dispersion medium and kneaded to prepare a positive electrode active material slurry. This positive electrode active material slurry was applied to both surfaces of an aluminum positive electrode current collector having a thickness of 15 μm and dried to form a positive electrode
(負極板の作製)
負極活物質としての天然黒鉛が98質量部、結着剤としてのスチレンブタジエンゴムが1質量部、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロースが1質量部となるように混合した。この混合物を分散媒としての水に投入し、混練して負極活物質スラリーを調製した。この負極活物質スラリーを、厚みが8μmの銅製の負極集電体の両面にドクターブレード法により塗布し、乾燥して負極活物質層12aを形成した。このとき、負極集電体の一部に負極活物質層12aが両面に形成されていない負極集電体露出部12bを設けた。最後に、負極集電体露出部12bにニッケル製の負極リード22を接続して図2(b)に示す負極板12を作製した。
(Preparation of negative electrode plate)
Natural graphite as a negative electrode active material was mixed in an amount of 98 parts by mass, styrene butadiene rubber as a binder was 1 part by mass, and carboxymethyl cellulose as a thickener was 1 part by mass. This mixture was put into water as a dispersion medium and kneaded to prepare a negative electrode active material slurry. This negative electrode active material slurry was applied to both sides of a copper negative electrode current collector having a thickness of 8 μm by a doctor blade method and dried to form a negative electrode
(電極体の作製)
上記のようにして作製した正極板11及び負極板12をポリエチレン製微多孔膜からなるセパレータ13を介して巻回して、図3に示す電極体14を作製した。電極体14の最外周にはセパレータ13を配置し、その巻終り端部に巻き止めテープ20を貼り付けて電極体を固定した。
(Production of electrode body)
The
(非水電解液の調製)
エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)を30:70の体積比で混合して非水溶媒を調製した。この非水溶媒に電解質塩としてのヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)を1mol/Lの濃度で溶解して非水電解液を調製した。
(Preparation of non-aqueous electrolyte)
Ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) were mixed at a volume ratio of 30:70 to prepare a non-aqueous solvent. Lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) as an electrolyte salt was dissolved in this non-aqueous solvent at a concentration of 1 mol / L to prepare a non-aqueous electrolyte.
(非水電解液二次電池の作製)
電極体14の下部に下部絶縁板16を配置し電極体14を外装缶19へ挿入した後、負極リード22を外装缶19の底部に接続した。次いで、電極体14の上部に上部絶縁板15を挿入し、外装缶19の側面のうち上部絶縁板15よりも上側の位置に回転している溝入れ加工用の円板を押し当てて溝入れ加工を行った。その溝入れ部に絶縁ガスケット17を挿入し、正極リード21を封口体18に接続した。最後に、非水電解液を外装缶19の内部へ注入した後、封口体18を外装缶19の溝入れ部に絶縁ガスケット17を介してかしめ固定することにより図1に示す直径18mm、高さ65mmの円筒形の非水電解液二次電池10を作製した。
(Preparation of non-aqueous electrolyte secondary battery)
After the lower insulating
(実施例2〜5)
正極リード及び負極リードの開口部の幅を表1に示す値としたことを除いては実施例1と同様に実施例2〜5に係る円筒形の非水電解液二次電池を作製した。なお、表1に示す開口部の幅はリードの幅に対する百分率として表したものである。
(Examples 2 to 5)
Cylindrical non-aqueous electrolyte secondary batteries according to Examples 2 to 5 were produced in the same manner as in Example 1 except that the widths of the openings of the positive electrode lead and the negative electrode lead were set to the values shown in Table 1. The width of the opening shown in Table 1 is expressed as a percentage with respect to the width of the lead.
(比較例)
正極リード及び負極リードに開口部を形成しなかったことを除いては実施例1と同様に比較例に係る円筒形の非水電解液二次電池を作製した。
(Comparative example)
A cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery according to a comparative example was produced in the same manner as in Example 1 except that no opening was formed in the positive electrode lead and the negative electrode lead.
(電極体の外径測定)
実施例1〜5及び比較例のそれぞれの電極体の外径を定圧ノギスで測定した。電極体の外径は測定する箇所によって異なる値を示すため、電極体の高さ方向の中央部で測定した値の中の最大値をその電極体の外径として記録した。表1に実施例1〜5及び比較例の各10個の電極体の外径の平均値を示す。
(Measurement of outer diameter of electrode body)
The outer diameters of the electrode bodies of Examples 1 to 5 and the comparative example were measured with a constant pressure caliper. Since the outer diameter of the electrode body shows different values depending on the location to be measured, the maximum value among the values measured at the central portion in the height direction of the electrode body was recorded as the outer diameter of the electrode body. Table 1 shows the average value of the outer diameters of the 10 electrode bodies of Examples 1 to 5 and Comparative Example.
(サイクル特性の評価)
実施例1〜5及び比較例のそれぞれの電池を25℃の環境下で、1Itの定電流で電池電圧が4.2Vになるまで充電し、その後4.2Vの定電圧で電流が0.01Itになるまで充電した。10分の休止後、それぞれの電池を1Itの定電流で電池電圧が2.75Vになるまで放電した。この充放電を1サイクルとして、200サイクルの充放電サイクルを繰り返した。1サイクル目の放電容量と200サイクル目の放電容量を測定し、以下の式から200サイクル後の容量維持率を算出し、その値をサイクル特性として評価した。表1に各実施例及び比較例の3個の電池の容量維持率の平均値を示す。
容量維持率(%)
=(200サイクル目の放電容量/1サイクル目の放電容量)×100
(Evaluation of cycle characteristics)
The batteries of Examples 1 to 5 and the comparative example were charged at a constant current of 1 It in a 25 ° C. environment until the battery voltage reached 4.2 V, and then the current was 0.01 It at a constant voltage of 4.2 V. Charged until After 10 minutes of rest, each battery was discharged at a constant current of 1 It until the battery voltage reached 2.75V. With this charge / discharge as one cycle, 200 charge / discharge cycles were repeated. The discharge capacity at the first cycle and the discharge capacity at the 200th cycle were measured, the capacity retention rate after 200 cycles was calculated from the following formula, and the value was evaluated as the cycle characteristics. Table 1 shows the average values of the capacity retention rates of the three batteries of each example and comparative example.
Capacity maintenance rate (%)
= (Discharge capacity at 200th cycle / Discharge capacity at 1st cycle) × 100
実施例1〜5及び比較例の各電極体には同じサイズの極板を用いた。それにも関わらず、表1から実施例1〜5の電極体の外径は比較例に比べて小さいことわかる。比較例の電極体では、リードの端部が電極体の外径を大きくする原因となっていた。表1に示された結果は、リードに開口部を形成することが電極体の外径増加の抑制に効果的であることを示している。 The electrode plates of the same size were used for the electrode bodies of Examples 1 to 5 and the comparative example. Nevertheless, it can be seen from Table 1 that the outer diameters of the electrode bodies of Examples 1 to 5 are smaller than those of the comparative example. In the electrode body of the comparative example, the end portion of the lead is a cause of increasing the outer diameter of the electrode body. The results shown in Table 1 indicate that forming an opening in the lead is effective in suppressing increase in the outer diameter of the electrode body.
また、実施例1〜5は比較例に比べて優れたサイクル特性を発揮していることがわかる。巻回電極体では、リードの近傍では他の領域に比べてセパレータを介して対向する正極板と負極板の間の距離が不均一になりやすい。しかし、リードに開口部を形成することにより電極体がより真円に近づくため、セパレータ介して対抗する正極板と負極板の間の距離が電極体の内部で均一になる。また表1に示された結果から、リードに開口部を形成することが電極体の物理的な形状だけでなくサイクル特性のような電気化学特性にも好ましい影響を与えることがわかる。 Moreover, it turns out that Examples 1-5 are exhibiting the cycling characteristics outstanding compared with the comparative example. In the wound electrode body, the distance between the positive electrode plate and the negative electrode plate facing each other through the separator is more likely to be non-uniform in the vicinity of the lead than in other regions. However, since the electrode body is closer to a perfect circle by forming the opening in the lead, the distance between the positive electrode plate and the negative electrode plate that oppose each other through the separator becomes uniform inside the electrode body. Further, from the results shown in Table 1, it can be seen that the formation of the opening in the lead has a positive influence on not only the physical shape of the electrode body but also electrochemical characteristics such as cycle characteristics.
表1から、本発明の効果がより効果的に発揮されるために開口部の幅はリードの幅に対して3%以上であることが好ましく、10%以上であることがより好ましいことがわかる。しかし、本発明の効果の、開口部の幅に対する依存性はあまり大きくはないので、開口部の幅についてはリードの機械的強度や、リードと極板との接続強度から適宜決定することができる。そのような観点から、開口部の幅はリードの幅の30%以下であることが好ましい。 From Table 1, it can be seen that the width of the opening is preferably 3% or more, more preferably 10% or more with respect to the width of the lead in order to achieve the effect of the present invention more effectively. . However, the dependency of the effect of the present invention on the width of the opening is not so large, and the width of the opening can be appropriately determined from the mechanical strength of the lead and the connection strength between the lead and the electrode plate. . From such a viewpoint, the width of the opening is preferably 30% or less of the width of the lead.
以上説明したように本発明によれば、極板に接続されたリードに起因する電極体の外径の増加やサイクル特性の低下を防止することができる。すなわち、本発明は円筒形電池の高容量化やサイクル特性の向上に寄与することができるため、産業上の利用可能性は大きい。 As described above, according to the present invention, it is possible to prevent an increase in the outer diameter of the electrode body and a decrease in cycle characteristics due to the leads connected to the electrode plate. That is, since the present invention can contribute to an increase in capacity and cycle characteristics of a cylindrical battery, the industrial applicability is great.
10 非水電解液二次電池
11 正極板
11a 正極活物質層
11b 正極集電体露出部
12 負極板
12a 負極活物質層
12b 負極集電体露出部
13 セパレータ
14 電極体
15 上部絶縁板
16 下部絶縁板
17 絶縁ガスケット
18 封口体
19 外装缶
20 巻き止めテープ
21 正極リード
21a 開口部
22 負極リード
22a 開口部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
電解液と、
有底筒状の外装缶と、
封口体と、
を備える円筒形電池であって、
前記正極リード及び前記負極リードの少なくとも一方のリードが前記電極体の巻回軸に平行に配置された開口部を有する、
円筒形電池。 A positive electrode plate to which a positive electrode lead is connected, and an electrode body in which a negative electrode plate to which a negative electrode lead is connected is wound through a separator;
An electrolyte,
A bottomed cylindrical outer can,
A sealing body,
A cylindrical battery comprising:
At least one of the positive electrode lead and the negative electrode lead has an opening disposed in parallel with a winding axis of the electrode body;
Cylindrical battery.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015125277A JP2017010787A (en) | 2015-06-23 | 2015-06-23 | Cylindrical battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015125277A JP2017010787A (en) | 2015-06-23 | 2015-06-23 | Cylindrical battery |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017010787A true JP2017010787A (en) | 2017-01-12 |
Family
ID=57764496
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015125277A Pending JP2017010787A (en) | 2015-06-23 | 2015-06-23 | Cylindrical battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017010787A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108539254A (en) * | 2017-03-03 | 2018-09-14 | 丰田自动车株式会社 | Lithium rechargeable battery and its manufacturing method |
-
2015
- 2015-06-23 JP JP2015125277A patent/JP2017010787A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108539254A (en) * | 2017-03-03 | 2018-09-14 | 丰田自动车株式会社 | Lithium rechargeable battery and its manufacturing method |
JP2018147669A (en) * | 2017-03-03 | 2018-09-20 | トヨタ自動車株式会社 | Lithium ion secondary battery and method for manufacturing the same |
US10714794B2 (en) | 2017-03-03 | 2020-07-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Lithium ion secondary battery and method of producing the lithium ion secondary battery |
CN108539254B (en) * | 2017-03-03 | 2021-02-26 | 丰田自动车株式会社 | Lithium ion secondary battery and method for manufacturing same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5094084B2 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
JP2011081931A (en) | Lithium ion secondary battery | |
JP2019016483A (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
JP5849234B2 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
JP5396902B2 (en) | Lithium ion secondary battery | |
JP5618698B2 (en) | Non-aqueous electrolyte battery | |
JP2011034893A (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
JP2013201077A (en) | Nonaqueous electrolytic secondary battery | |
JP2011049114A (en) | Lithium-ion secondary battery | |
WO2017122251A1 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
US10637048B2 (en) | Silicon anode materials | |
JP6051038B2 (en) | Foil for positive electrode current collector of lithium ion secondary battery, method for producing the same, and lithium ion secondary battery | |
JP6547750B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP2013152870A (en) | Nonaqueous electrolytic secondary battery and method of manufacturing the same | |
JP5888512B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery positive electrode, manufacturing method thereof, and non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP6484995B2 (en) | Lithium ion secondary battery | |
JPWO2014136794A1 (en) | Lithium secondary battery | |
JP2015082381A (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
US11456460B2 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
JP5296971B2 (en) | Method for producing negative electrode for secondary battery | |
JP6646370B2 (en) | Charge / discharge method of lithium secondary battery | |
JP5405353B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP2018133284A (en) | Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte battery using the same | |
JP2017010787A (en) | Cylindrical battery | |
WO2012086618A1 (en) | Negative electrode active material, negative electrode, and nonaqueous electrolyte secondary battery |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20170419 |