JP2017010819A - 非水電解質二次電池及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
正極活物質を含む正極板と、
負極活物質を含む負極板と、
前記正極板と前記負極板を含む電極体と、
非水電解質と、を備えた非水電解質二次電池であって、
前記正極板は炭酸リチウム及びリン酸リチウムを含有し、
前記非水電解質はフルオロスルホン酸リチウムを含有する。
開口部を有し前記電極体及び前記非水電解質を収納する外装体と、
前記開口部を封口する封口板と、
前記正極板又は前記負極板と電気的に接続され、前記封口板に取り付けられた端子を備え、
前記正極板又は前記負極板と前記端子の間の導電経路に、電池内部の内圧が所定値以上となったときに作動し、前記導電経路を切断し電流を遮断する電流遮断機構を備えることが好ましい。これにより過充電状態となった場合でも信頼性の高い非水電解質二次電池となる。
開口部を有し前記電極体及び前記非水電解質を収納する外装体と、
前記開口部を封口する封口板と、
前記正極板又は前記負極板と電気的に接続され、前記封口板に取り付けられた端子を備
え、
電池内部の内圧が所定値以上となったときに作動し、前記正極板と前記負極板を強制的に短絡させる短絡機構を備えることが好ましい。これにより過充電状態となった場合でも信頼性の高い非水電解質二次電池となる。さらに、前記正極板又は前記負極板と前記端子の間の導電経路に、前記短絡機構が作動し短絡電流が流れたときに溶断する溶断部を備えることが好ましい。
正極活物質を含む正極板と、
負極活物質を含む負極板と、
前記正極板と前記負極板を含む電極体と、
開口部を有し前記電極体及び前記非水電解質を収納する外装体と、
前記開口部を封口する封口板と、を備え、
前記正極板は炭酸リチウム及びリン酸リチウムを含有する非水電解質二次電池の製造方法であって、
フルオロスルホン酸リチウムを含有する非水電解質を前記外装体内に配置する工程を有する非水電解質二次電池の製造方法。
露出部5は、負極板22の幅方向の一方側の端部のみに設けるようにしてもよい。また、負極活物質合剤層22b上にセラミック粒子とバインダーを含む負極保護層22cを形成する。なお、負極保護層22cを設けない形態とすることも可能である。
[正極板の作製]
正極活物質としてLi(Ni0.35Co0.35Mn0.30)0.995Zr0.005O2で表されるリチウム遷移金属極複合酸化物を用いる。この正極活物質と、導電剤としての炭素粉末と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)と、炭酸リチウムと、リン酸リチウムを、それぞれの質量比で87.2:7:2:2:1.8となるように秤量し、分散媒としてのN−メチルー2―ピロリドン(NMP)と混合して正極合剤スラリーを作製する。
負極活物質としての黒鉛粉末と、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)と、結着剤としてのスチレン−ブタジエンゴム(SBR)とを、それぞれの質量比で98:1:1の割合で水に分散させ負極合剤スラリーを作製する。
上述の方法で作製した正極板21と負極板22を、厚さ20μmのポリプロピレン製の
セパレータを介して巻回した後、扁平状にプレス成形して扁平状の巻回電極体1を作製する。このとき、扁平状の巻回電極体1の巻き軸方向の一方の端部には巻回された正極芯体露出部4が形成され、他方の端部には負極芯体露出部5が形成されるようにする。扁平状の巻回電極体1の最外周にはセパレータが位置する。
エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とジメチルカーボネート(DMC)とを体積比(25℃、1気圧)で3:3:4となるように混合した混合溶媒を作製する。この混合溶媒に、溶質としてLiPF6を1mol/Lとなるように添加した。さらに、フルオロスルホン酸リチウムを非水電解液に対して1質量%となるように混合溶媒に添加する。
電流遮断機構50を備えた正極側の導電経路の作製手順について説明する。まず、アルミニウム製の封口板3の上面に樹脂製の外部側絶縁部材11を配置し、封口板3の下面に樹脂製の第1絶縁部材10及びアルミニウム製の導電部材51を配置し、それぞれの部材に設けられた貫通孔にアルミニウム製の正極端子7の挿入部7bを挿通する。その後、挿入部7bの先端部を加締めることにより、正極端子7、外部側絶縁部材11、封口板3、第1絶縁部材10、及び導電部材51を一体的に固定する。その後、挿入部7bの先端部と導電部材51の接続部をレーザ溶接により溶接する。
上記の方法で封口板3に固定された正極集電体6を巻回電極体1の正極芯体露出部4に抵抗溶接により接続する。また、上記の方法で封口板3に固定された負極集電体8を巻回電極体1の負極芯体露出部5に抵抗溶接により接続する。
電解液を注液し、電解液注液孔15を封止栓16で封止し、非水電解質二次電池20とする。
上述の方法で作製した非水電解質二次電池20を実施例1の非水電解質二次電池とした。
正極活物質合剤層22bにリン酸リチウムが含有されず、非水電解質にフルオロスルホン酸リチウムが含有されない以外は、実施例1と同様の方法で非水電解質二次電池を作製し比較例1の非水電解質二次電池とした。
正極活物質合剤層22bにリン酸リチウムが含有されない以外は、実施例1と同様の方法で非水電解質二次電池を作製し比較例1の非水電解質二次電池とした。
各非水電解質二次電池を25℃にて2Aの充電電流で充電深度が27%になるまで充電し、−30℃にて5時間放置した。その後、10A、20A、30A、40A、50A、60A、70A及び80Aの電流で10秒間放電を行い、それぞれの電池電圧を測定した。各電流値と電池電圧とをプロットして放電時におけるI−V特性から出力を算出し低温出力特性とした。なお、放電によりずれた充電深度は2Aの定電流で充電することにより元の充電深度に戻した。
各非水電解質二次電池を25℃にて4Aの電流で4.1Vまで定電流充電を行い、引き続き4.1Vで2時間の定電圧充電を行った。その後、4Aの電流で3Vまで定電流放電を行い、引き続き3Vで3時間の定電圧放電を行ったときの放電容量を測定し、この放電容量を初期の電池容量とした。
各非水電解質二次電池を25℃にて4Aの充電電流で充電深度が100%になるまで充電し、60℃で2時間放置した。その後、125Aの充電電流で電流遮断機構の作動等により通電停止するまで充電した。
感圧式の安全機構として、電流遮断機構50に代えて短絡機構を設けることも可能である。感圧式の短絡機構は、封口体近傍に設けられることが好ましい。図5Aは作動前の短絡機構80の断面図であり、図5Bは作動した後の短絡機構80の断面図である。
10を有する。この反転部110の外側には、負極板に電気的に接続された金属製の受け部品111が配置される。図5Aでは負極端子109に受け部品111が接続されている。負極端子109は負極集電体108を介して負極板に接続されている。受け部品111、負極端子109及び負極集電体108は絶縁部材113により封口体103と電気的に絶縁されている。なお、反転部110は封口板103に一体的に形成され、封口板103が正極板に電気的に接続されていることが好ましい。
21・・・正極板
21a・・・正極芯体 21b・・・正極活物質合剤層 21c・・・正極保護層
22・・・負極板
22a・・・負極芯体 22b・・・負極活物質合剤層 22c・・・負極保護層
1・・・巻回電極体
2・・・角形外装体
3・・・封口板
4・・・正極芯体露出部
5・・・負極芯体露出部
6・・・正極集電体
7・・・正極端子
7a・・・鍔部 7b・・・挿入部 7x・・・貫通穴
8・・・負極集電体
9・・・負極端子
9a・・・鍔部
10・・・第1絶縁部材
11・・・外部側絶縁部材
12・・・内部側絶縁部材
13・・・外部側絶縁部材
14・・・絶縁シート
15・・・電解液注液孔
16・・・封止栓
17・・・ガス排出弁
18・・・端子栓
18a・・・弾性部材 18b・・・金属板
50・・・電流遮断機構
51・・・導電部材
52・・・変形板
53・・・第2絶縁部材
54・・・接続部
Claims (6)
- 正極活物質を含む正極板と、
負極活物質を含む負極板と、
前記正極板と前記負極板を含む電極体と、
非水電解質と、を備えた非水電解質二次電池であって、
前記正極板は炭酸リチウム及びリン酸リチウムを含有し、
前記非水電解質はフルオロスルホン酸リチウムを含有する非水電解質二次電池。 - 開口部を有し前記電極体及び前記非水電解質を収納する外装体と、
前記開口部を封口する封口板と、
前記正極板又は前記負極板と電気的に接続され、前記封口板に取り付けられた端子を備え、
前記正極板又は前記負極板と前記端子の間の導電経路に、電池内部の内圧が所定値以上となったときに作動し、前記導電経路を切断し電流を遮断する電流遮断機構を備えた請求項1に記載の非水電解質二次電池。 - 開口部を有し前記電極体及び前記非水電解質を収納する外装体と、
前記開口部を封口する封口板と、
前記正極板又は前記負極板と電気的に接続され、前記封口板に取り付けられた端子を備え、
電池内部の内圧が所定値以上となったときに作動し、前記正極板と前記負極板を強制的に短絡させる短絡機構を備えた請求項1に記載の非水電解質二次電池。 - 前記正極板又は前記負極板と前記端子の間の導電経路に、前記短絡機構が作動し短絡電流が流れたときに溶断する溶断部を備えた請求項3に記載の非水電解質二次電池。
- 前記正極活物質はリチウム遷移金属複合酸化物であり、
前記負極活物質は炭素材料である請求項1〜4のいずれかに記載の非水電解質二次電池。 - 正極活物質を含む正極板と、
負極活物質を含む負極板と、
前記正極板と前記負極板を含む電極体と、
開口部を有し前記電極体及び前記非水電解質を収納する外装体と、
前記開口部を封口する封口板と、を備え、
前記正極板は炭酸リチウム及びリン酸リチウムを含有する非水電解質二次電池の製造方法であって、
フルオロスルホン酸リチウムを含有する非水電解質を前記外装体内に配置する工程を有する非水電解質二次電池の製造方法。
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