JP2017045578A - Lithium ion secondary battery and battery pack - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress deterioration of a battery and a battery pack due to pulverization of a silicon-based negative electrode active material through cubical expansion caused by charge and discharge, in a lithium ion secondary battery and a battery pack.SOLUTION: A lithium ion secondary battery has a power generation element including a positive electrode, a negative electrode, a separator and an electrolyte, and an exterior body for hermetically sealing the power generation element internally, where the negative electrode layer contains a negative electrode active material having ferromagnetism, and a hard magnetic material is placed on the outside of the power generation element. In a battery pack where a plurality of this secondary batteries are interconnected in parallel or series, a hard magnetic material is placed between a plurality of lithium ion secondary batteries and/or on the outermost layer thereof.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明はリチウムイオン二次電池及び組電池、特に、負極活物質の劣化を抑制したリチウムイオン二次電池及び組電池に関するものである。   The present invention relates to a lithium ion secondary battery and an assembled battery, and more particularly to a lithium ion secondary battery and an assembled battery in which deterioration of a negative electrode active material is suppressed.

近年、リチウイオン二次電池は、モバイル機器などのような電子機器だけでなく、自動車などの輸送用機器の電源としても利用されるようになり高容量化が要求されている。現在実用化されている負極に黒鉛を用いるリチウムイオン二次電池は、電池容量は飽和状態にあり、大幅な高容量化は難しい。そこで、負極に黒鉛以外のSiなどのLiと合金化する材料を使用するリチウムイオン二次電池が開発されている。負極に黒鉛以外のLiと合金化する材料を使用したリチウムイオン二次電池は、充放電時の負極での膨張収縮が大きく、電池の耐久性が劣化するという問題があった。例えば、Liイオンを吸蔵した場合の体積膨張は、黒鉛材料では約1.2倍であるのに対し、Si材料ではSiとLiが合金化する際、アモルファス状態から結晶状態へ転移し大きな体積変化(約4倍)を起こすため、電極のサイクル寿命を低下させる。   In recent years, lithium-ion secondary batteries have been used not only as electronic devices such as mobile devices but also as power sources for transportation devices such as automobiles, and are required to have a high capacity. A lithium ion secondary battery using graphite as a negative electrode that is currently in practical use has a saturated battery capacity, and it is difficult to significantly increase the capacity. In view of this, lithium ion secondary batteries that use a material that forms an alloy with Li, such as Si, other than graphite, have been developed. Lithium ion secondary batteries using a material that is alloyed with Li other than graphite for the negative electrode have a problem in that the expansion and contraction of the negative electrode during charging and discharging is large, and the durability of the battery deteriorates. For example, when Li ions are occluded, the volume expansion is about 1.2 times in graphite materials, whereas in Si materials, when Si and Li are alloyed, transition from the amorphous state to the crystalline state causes a large volume change. (About 4 times) occurs, and the cycle life of the electrode is reduced.

また、Si負極活物質の場合、容量とサイクル耐久性はトレードオフの関係であり、高容量を示しつつ高サイクル耐久性を向上させることが困難であるといった問題があった。
こうした問題を解決するために、例えば、特許文献1では、SiAlを有するアモルファス合金を含む、リチウムイオン二次電池用の負極活物質が提案されている。この発明では、金属Mの含有量を最小限にすることで、高容量の他に、良好なサイクル寿命を示すとしている。
また、特許文献2では、電池の外装材を介して、内部に対して応力を加えることにより、負極活物質の膨張に伴う、電池膨張を抑制することが提案されている。
In the case of the Si negative electrode active material, the capacity and the cycle durability are in a trade-off relationship, and there is a problem that it is difficult to improve the high cycle durability while exhibiting a high capacity.
In order to solve such a problem, for example, Patent Document 1 proposes a negative electrode active material for a lithium ion secondary battery including an amorphous alloy having Si x M y Al. In the present invention, by minimizing the content of the metal M, a good cycle life is shown in addition to a high capacity.
Further, Patent Document 2 proposes that the battery expansion accompanying the expansion of the negative electrode active material is suppressed by applying a stress to the inside through the battery exterior material.

しかしながら、一般的な電池の充放電に伴う膨張とは異なり、シリコン系負極活物質における膨張においては、活物質自身が膨張によって割れて、導電ネットワークから脱離するあるいは、電解液等との副反応により失活してしまうことがある。そのため、電池外部から応力を加えることによる耐久性改善の試みは、膨張に伴う電極間距離の拡大を抑制するにとどまり、化学反応に由来する負極そのものの劣化を抑制するのには至っていない。   However, unlike the expansion associated with charge / discharge of a general battery, in the expansion of a silicon-based negative electrode active material, the active material itself cracks due to expansion and is detached from the conductive network, or a side reaction with an electrolytic solution or the like. May become inactive. For this reason, attempts to improve durability by applying stress from the outside of the battery have only suppressed the increase in the distance between the electrodes accompanying expansion, and have not yet suppressed the deterioration of the negative electrode itself due to the chemical reaction.

特表2009−517850号公報Special table 2009-517850 特開2011−91020号公報JP 2011-91020 A

本発明の目的は、リチウムイオン二次電池およびこれを組み込んだ組電池において、負極活物質が充放電によって体積膨張することにより微粉化して散逸することによる電池の劣化を抑制することにある。   An object of the present invention is to suppress deterioration of a battery caused by pulverization and dissipation of a negative electrode active material due to volume expansion due to charge and discharge in a lithium ion secondary battery and an assembled battery incorporating the same.

本発明の実施形態は、リチウムイオン二次電池の発電要素の外側に硬質磁性体が配置され、強磁性を有する負極活物質が磁力を有することによって、膨張収縮により負極活物質が微粉化しても微粉粒子同士が引き合うことによって散逸が抑制される。   In the embodiment of the present invention, the hard magnetic material is arranged outside the power generation element of the lithium ion secondary battery, and the negative electrode active material having ferromagnetism has a magnetic force so that the negative electrode active material is pulverized by expansion and contraction. Dissipation is suppressed by attracting the fine particles.

リチウムイオン二次電池およびこれを組み込んだ組電池において、Liと合金化する材料を含む負極活物質が充放電によって体積膨張することにより微粉化して散逸することによる電池および組電池の劣化を抑制することができる。   In a lithium ion secondary battery and an assembled battery incorporating the same, a negative electrode active material including a material that is alloyed with Li is reduced in volume by charge and discharge, thereby suppressing deterioration of the battery and the assembled battery due to dissipation. be able to.

本発明の実施形態の扁平型リチウムイオン二次電池の全体構造を模式的に示した断面概略図である。1 is a schematic cross-sectional view schematically showing the overall structure of a flat lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における硬質磁性体の配置例を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the example of arrangement | positioning of the hard magnetic body in embodiment of this invention. 本発明の実施形態および従来例の負極の電極構造を模式的に示したものである。The electrode structure of the negative electrode of embodiment of this invention and a prior art example is shown typically. 本発明の実施形態の円筒型リチウムイオン二次電池の全体構造を模式的に表した横断面概略図である。1 is a schematic cross-sectional view schematically showing the overall structure of a cylindrical lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の組電池の外観図およびモジュール構造を模式的に示したものである。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The external view and module structure of the assembled battery of embodiment of this invention are shown typically. 本発明の実施形態の組電池の全体構造を模式的に示した断面概略図である。It is the cross-sectional schematic which showed typically the whole structure of the assembled battery of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の組電池に組み込まれた扁平型電池の断面概略図である。It is a section schematic diagram of a flat type battery built in an assembled battery of an embodiment of the present invention.

本発明の一実施形態のリチウムイオン二次電池は、以下に説明する強磁性体を含む負極を用いて、該負極を含む発電要素の外側に硬質磁性体を配置されるものであればよく、他の構成要件に関しては、特に制限されるべきものではない。発電要素の外側に硬質磁性体を配置することにより、発電要素を構成する負極の強磁性体を含む負極活性物質が磁性を帯びるため、負極活物質の膨張によって割れが生じても、割れて微粉化した粒子同士が凝集し、散逸化を抑制することができる。
発電要素は、正極、負極、セパレータが積層されて構成され、その間に電解液を含むものである。該積層体は単層であってもよいが、通常は複数層厚さ方向に積層されたり、あるいは円柱状に巻かれた構造として発電要素を構成されてもよい。正極には、正極活物質(正極活性物質ともいう)が含まれ、負極は負極活物質(負極活性物質)が含まれる。
The lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention may be any one in which a hard magnetic material is disposed outside a power generation element including the negative electrode using a negative electrode including a ferromagnetic material described below. There are no particular restrictions on other components. By arranging the hard magnetic material outside the power generation element, the negative electrode active material including the ferromagnetic material of the negative electrode constituting the power generation element becomes magnetic, so even if cracking occurs due to expansion of the negative electrode active material, it breaks and becomes fine powder The aggregated particles are aggregated, and dissipation can be suppressed.
The power generation element is configured by laminating a positive electrode, a negative electrode, and a separator, and includes an electrolytic solution therebetween. The laminated body may be a single layer, but usually the power generation element may be configured as a structure in which a plurality of layers are laminated in the thickness direction or wound in a columnar shape. The positive electrode includes a positive electrode active material (also referred to as a positive electrode active material), and the negative electrode includes a negative electrode active material (negative electrode active material).

硬質磁性体の材料としては強磁性体の破砕粉を凝集させる程度の磁束密度を有する磁性体であれば特に限定されない。例えば、硬質磁性体の磁束密度は0.05T以上であるとよい。磁束密度は0.05T以上であれば強磁性体の破砕粉を凝集させる効果を得ることができる。また、0.08T以上であればより凝集力が強くなり散逸を防止できる。硬質磁性体の磁束密度はさらに0.1T以上であってもよい。硬質磁性体は保磁力が大きく外部磁場に対して容易に減磁しないような磁性材料であればよく、一般的な磁石または永久磁石を使用することができる。硬質磁性体としては、フェライト磁石、NdFeB系磁石、SmCo系磁石等の希土類磁石、白金鉄、白金コバルト、FeCoCr合金等を使用することができるが、これに限定されるものではない。また、硬質磁性体は20℃における熱伝導性が0.5W/mk以上であってもよい。20℃における熱伝導性が0.5W/mk以上であると、電池内の熱を放出しやすくなる。   The material of the hard magnetic material is not particularly limited as long as it is a magnetic material having a magnetic flux density that agglomerates the crushed powder of the ferromagnetic material. For example, the magnetic flux density of the hard magnetic material is preferably 0.05 T or more. If the magnetic flux density is 0.05T or more, the effect of aggregating the crushed powder of the ferromagnetic material can be obtained. Moreover, if it is 0.08T or more, cohesion force becomes stronger and dissipation can be prevented. The magnetic flux density of the hard magnetic material may be 0.1 T or more. The hard magnetic material may be a magnetic material that has a large coercive force and does not easily demagnetize with respect to an external magnetic field, and a general magnet or a permanent magnet can be used. As the hard magnetic material, a rare earth magnet such as a ferrite magnet, an NdFeB magnet, or an SmCo magnet, platinum iron, platinum cobalt, an FeCoCr alloy, or the like can be used, but is not limited thereto. In addition, the hard magnetic material may have a thermal conductivity at 20 ° C. of 0.5 W / mk or more. When the thermal conductivity at 20 ° C. is 0.5 W / mk or more, the heat in the battery is easily released.

負極活物質はLiと合金化することができる物質を含み、さらに、強磁性体を含む。Liと合金化できる物質はLiと合金化することにより電子を授受ができる物質であれば特に限定されないが、例えば、炭素(C)、シリコン(Si),錫(Sn)などから選択することできる。強磁性体は磁化曲線により得られる飽和磁束密度が1μT以上であると、破損しても凝集して散逸する傾向が強くなる。強磁性体は強磁性を有する材料であれば特に限定されるものではないが、例えば、鉄(Fe),コバルト(Co),ニッケル(Ni)などの金属から選択することができる。通常、強磁性を有する金属とLiと合金化する元素は合金化して固溶状態にある。固溶状態にあることで、負極活物質全体が磁性を有することができる。炭素(C)は、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、活性炭、カーボンファイバー、コークス、ソフトカーボン、もしくはハードカーボンなどのいずれの形態であってもよい。また、負極活物質は他の元素や化合物、合金等を含んでもよい。   The negative electrode active material includes a material that can be alloyed with Li, and further includes a ferromagnetic material. The substance that can be alloyed with Li is not particularly limited as long as it is a substance that can exchange electrons by alloying with Li, but can be selected from, for example, carbon (C), silicon (Si), tin (Sn), and the like. . If the ferromagnetic material has a saturation magnetic flux density of 1 μT or more obtained from the magnetization curve, it tends to agglomerate and dissipate even if broken. The ferromagnetic material is not particularly limited as long as it is a ferromagnetic material, but can be selected from metals such as iron (Fe), cobalt (Co), and nickel (Ni). Usually, a metal having ferromagnetism and an element alloyed with Li are alloyed and in a solid solution state. By being in the solid solution state, the entire negative electrode active material can have magnetism. Carbon (C) may be in any form such as natural graphite, artificial graphite, carbon black, activated carbon, carbon fiber, coke, soft carbon, or hard carbon. The negative electrode active material may contain other elements, compounds, alloys, and the like.

本実施形態のリチウムイオン二次電池を形態・構造で区別した場合には、扁平型(積層型)電池、円筒型(巻回型)電池など、従来公知のいずれの形態・構造であってもよい。
また、本実施形態のリチウムイオン二次電池内の電気的な接続形態(電極構造)で見た場合、非双極型(内部並列接続タイプ)電池および双極型(内部直列接続タイプ)電池のいずれであってもよい。
本実施形態のリチウムイオン二次電池内の電解質層の種類で区別した場合には、電解質層に非水系の電解液等の溶液電解質を用いた溶液電解質型電池、電解質層に高分子電解質を用いたポリマー電池など従来公知のいずれの電解質層のタイプにも適用し得るものである。該ポリマー電池は、更に高分子ゲル電解質(単にゲル電解質ともいう)を用いたゲル電解質型電池、高分子固体電解質(単にポリマー電解質ともいう)を用いた固体高分子(全固体)型電池に分けられる。
When the lithium ion secondary battery according to the present embodiment is distinguished by its form and structure, it may be any conventionally known form or structure such as a flat (stacked) battery or a cylindrical (winding) battery. Good.
In addition, when viewed from the electrical connection form (electrode structure) in the lithium ion secondary battery of the present embodiment, either a non-bipolar (internal parallel connection type) battery or a bipolar (internal series connection type) battery There may be.
When distinguished by the type of electrolyte layer in the lithium ion secondary battery of the present embodiment, a solution electrolyte type battery using a solution electrolyte such as a non-aqueous electrolyte solution for the electrolyte layer, and a polymer electrolyte for the electrolyte layer are used. The present invention can be applied to any conventionally known electrolyte layer type such as a polymer battery. The polymer battery is further divided into a gel electrolyte type battery using a polymer gel electrolyte (also simply referred to as a gel electrolyte) and a solid polymer (all solid) type battery using a polymer solid electrolyte (also simply referred to as a polymer electrolyte). It is done.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。これらは実施形態であって、本発明の範囲はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に包含される他の実施形態が有り得ることは言うまでもない。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. These are embodiments, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments. Needless to say, there may be other embodiments included in the scope of the claims. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In addition, the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation, and may be different from the actual ratios.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態のリチウムイオン二次電池の全体構造を模式的に表した断面概略図である。図1に示されるように、本実施形態は扁平型(積層型)のリチウムイオン二次電池である。
図1に示すように、第1実施形態に係るリチウムイオン二次電池10は、負極11と、セパレータ17と、正極12とを交互に複数積層することにより形成される発電要素1を外装材9によって封止している。リチウムイオン二次電池10は、負極端子板5と、正極端子板7とを有している。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing the overall structure of the lithium ion secondary battery of the first embodiment. As shown in FIG. 1, the present embodiment is a flat (stacked) lithium ion secondary battery.
As shown in FIG. 1, the lithium ion secondary battery 10 according to the first embodiment includes a power generation element 1 formed by alternately stacking a plurality of negative electrodes 11, separators 17, and positive electrodes 12. It is sealed by. The lithium ion secondary battery 10 includes a negative electrode terminal plate 5 and a positive electrode terminal plate 7.

図1を参照して、リチウムイオン二次電池10は、充放電反応が進行する略矩形の発電要素1を外装材9であるラミネートシートの内部に封止している。発電要素1は、負極11と、セパレータ17と、正極12とを積層した構成を有している。隣接する負極11、セパレータ17、正極12は、1つの単電池層19を形成する。発電要素1は、単電池層19が複数積層することによって、電気的に並列接続してなる構成を有している。なお、リチウムイオン二次電池10は、図1に示すリチウムイオン二次電池10の負極11および正極12の配置を逆にして、発電要素1の両最外層に正極12が位置するようにしてもよい。
リチウムイオン二次電池10は、長方形状の扁平な形状を有し、対向する両端から電力を取り出すための負極端子板5、正極端子板7を引き出している。外装材9の周囲を熱溶着することによって、負極端子板5および正極端子板7を引き出した状態で、発電要素1を密封している。
Referring to FIG. 1, in a lithium ion secondary battery 10, a substantially rectangular power generation element 1 in which a charge / discharge reaction proceeds is sealed inside a laminate sheet that is an exterior material 9. The power generation element 1 has a configuration in which a negative electrode 11, a separator 17, and a positive electrode 12 are stacked. The adjacent negative electrode 11, separator 17, and positive electrode 12 form a single cell layer 19. The power generation element 1 has a configuration in which a plurality of single battery layers 19 are stacked to be electrically connected in parallel. In addition, the lithium ion secondary battery 10 may be arranged such that the negative electrode 11 and the positive electrode 12 of the lithium ion secondary battery 10 shown in FIG. Good.
The lithium ion secondary battery 10 has a rectangular flat shape, and draws out a negative electrode terminal plate 5 and a positive electrode terminal plate 7 for taking out power from opposite ends. The power generation element 1 is sealed with the negative electrode terminal plate 5 and the positive electrode terminal plate 7 pulled out by heat-welding the periphery of the exterior material 9.

<硬質磁性体>
本実施形態においては、外装材9であるラミネートフィルムの内部に硬質磁性体を含む心材3が含まれている。心材3は硬質磁性材料をシート状に形成したもので、その両面をラミネートフィルムにより融着されている。外装材9中に硬質磁性体を心材3として含めることにより、電池スペースを有効活用することができる。また、硬質磁性体は外装材9の内部に配置されてもよいし、外装材9の外側または内側に配置されてもよい、硬質磁性体の形態は、電池モジュール内に固定できる形態であればどのような形態であってもよい。硬質磁性材料そのものの形態、バインダ樹脂と硬質磁性体粉末から形成した硬質磁性シートの形態、あるいは外装材9に塗布することによって形成した硬質磁性層などいずれの形態であってもよい。
硬質磁性体は、例えば、バインダとして弾性を有するゴム状組成物を使用してゴム状弾性体とすることにより、電池モジュール内での圧縮に対応できる構造としてもよい。ゴム状弾性体の弾性率は100MPa以下であってよい。また、ゴム状弾性体として電池外装材の外面等に設置することによりリチウイオン電池の耐衝撃性を高めることができる。
<Hard magnetic material>
In the present embodiment, the core material 3 including the hard magnetic material is included in the laminate film as the exterior material 9. The core material 3 is formed by forming a hard magnetic material into a sheet shape, and both surfaces thereof are fused by a laminate film. By including a hard magnetic material as the core material 3 in the exterior material 9, the battery space can be effectively utilized. In addition, the hard magnetic body may be disposed inside the exterior material 9 or may be disposed outside or inside the exterior material 9. The form of the hard magnetic body may be fixed in the battery module. Any form is acceptable. Any form such as a form of the hard magnetic material itself, a form of a hard magnetic sheet formed from a binder resin and a hard magnetic powder, or a hard magnetic layer formed by applying to the exterior material 9 may be used.
The hard magnetic body may have a structure that can cope with compression in the battery module, for example, by using a rubber-like composition having elasticity as a binder to form a rubber-like elastic body. The elastic modulus of the rubber-like elastic body may be 100 MPa or less. Moreover, the impact resistance of a lithium ion battery can be improved by installing it as a rubber-like elastic body on the outer surface of the battery exterior material or the like.

図2は硬質磁性体の配置例を模式的に示した図である。例えば、硬質磁性体22は、図2(a)に示すようにラミネートフィルムで形成される外装材21の上下面に配置されてもよいし、図2(b)に示すように、ラミネートフィルムで形成される外装材21の側面に配置されてもよい。また、図2(c)〜(d)に示されるように、発電要素を含む複数の外装材21間/およびまたは側面に配置されてもよい。硬質磁性シートは接着性を有するシート材料とすることにより発電要素の外装材21同士を接着することができる。このように発電要素との位置関係を適切に選択することにより、硬質磁性体からの磁力線を電極膜厚方向に透過するようにすることができ、負極活物質の磁化をより強くすることができる。
図1に戻って、リチウムイオン二次電池10の構成は、一般的なリチウムイオン二次電池に用いられている公知の材料を用いればよく、特に限定されるものではない。リチウムイオン二次電池10に使用することのできる負極11の集電体11aおよび負極活物質層13、正極12の集電体12aおよび正極活物質層15、セパレータ17等について説明する。
FIG. 2 is a diagram schematically showing an arrangement example of hard magnetic bodies. For example, the hard magnetic body 22 may be disposed on the upper and lower surfaces of the exterior material 21 formed of a laminate film as shown in FIG. 2 (a), or as shown in FIG. 2 (b). You may arrange | position to the side surface of the exterior material 21 formed. Moreover, as FIG.2 (c)-(d) shows, you may arrange | position between the some exterior materials 21 containing a power generation element and / or a side surface. By making the hard magnetic sheet into a sheet material having adhesiveness, the exterior members 21 of the power generation elements can be bonded together. Thus, by appropriately selecting the positional relationship with the power generation element, it is possible to transmit the magnetic lines of force from the hard magnetic material in the electrode film thickness direction, and the magnetization of the negative electrode active material can be made stronger. .
Returning to FIG. 1, the configuration of the lithium ion secondary battery 10 may be a known material used for a general lithium ion secondary battery, and is not particularly limited. The current collector 11a and the negative electrode active material layer 13 of the negative electrode 11, the current collector 12a and the positive electrode active material layer 15 of the positive electrode 12, and the separator 17 that can be used in the lithium ion secondary battery 10 will be described.

<負極>
負極11は、負極集電体11aの両面に負極活物質層13が形成されている。
負極11の負極集電体11aは、例えば、ステンレススチール箔である。しかし、これに特に限定することなく、例えばアルミニウム箔、ニッケルとアルミニウムのクラッド材、銅とアルミニウムのクラッド材、あるいはこれらの金属の組み合わせのめっき材を、利用することも可能である。
負極11の負極活物質層13は、Liと合金化できる物質と強磁性体を含む。Liと合金化できる物質はLiと合金化することにより電子を授受できる物質であれば特に限定されないが、炭素(C),シリコン(Si)、錫(Sn)の1種などから選択することができる。炭素(C)は、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、活性炭、カーボンファイバー、コークス、ソフトカーボンまたはハードカーボンなどのいずれの形態であってもよい。強磁性体は強磁性を有する材料であれば特に限定されるものではないが、鉄(Fe),コバルト(Co)、ニッケル(Ni)の1種以上などから選択することができる。また、負極活物質はこれら以外の元素、化合物、合金等を含んでもよい。例えば、チタン酸化物やシリコン酸化物、リチウムと遷移金属の複合化合物、Li合金などが挙げられる。
<Negative electrode>
In the negative electrode 11, negative electrode active material layers 13 are formed on both surfaces of the negative electrode current collector 11a.
The negative electrode current collector 11a of the negative electrode 11 is, for example, a stainless steel foil. However, without being particularly limited thereto, for example, an aluminum foil, a nickel-aluminum clad material, a copper-aluminum clad material, or a plating material of a combination of these metals can be used.
The negative electrode active material layer 13 of the negative electrode 11 includes a material that can be alloyed with Li and a ferromagnetic material. The substance that can be alloyed with Li is not particularly limited as long as it is a substance that can exchange electrons by alloying with Li, but may be selected from one of carbon (C), silicon (Si), and tin (Sn). it can. Carbon (C) may be in any form such as natural graphite, artificial graphite, carbon black, activated carbon, carbon fiber, coke, soft carbon or hard carbon. The ferromagnetic material is not particularly limited as long as it is a ferromagnetic material, but can be selected from one or more of iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), and the like. Further, the negative electrode active material may contain other elements, compounds, alloys, and the like. For example, titanium oxide, silicon oxide, a composite compound of lithium and a transition metal, a Li alloy, and the like can be given.

上記のように負極活物質は磁力を有し、磁化曲線により得られる飽和磁束密度が1μT以上であってもよい。飽和磁束密度が1μT以上あると、負極活物質はLiとの合金化により膨張して微粉化しても凝集する傾向が強くなる。図3は、この様子を模式的に示したものであり、図3(a)は負極の構造として、集電体31上に負極活物質32、バインダ34および導電助剤33を含む電極層が形成されている。図3(b)に示すように負極活物質32が磁力を有しない場合は、電池を繰り返し使用し続けると負極活物質32が破損し微粉化して散逸するという問題が生じる。これに対して、図3(c)に示すように、発電要素(図示しない)の外側に硬質磁性体(図示しない)を配置し、負極活物質32として強磁性体を使用すると、負極活物質32は磁力を有するため微粉化しても磁性粒子同士が凝集して散逸化を防止ですることがきる。
なお、図3は本発明の実施態様の作用を説明するために概念的に示した模式図に過ぎず、本発明はこのような作用等によって限定されるものではない。
As described above, the negative electrode active material has a magnetic force, and the saturation magnetic flux density obtained by the magnetization curve may be 1 μT or more. When the saturation magnetic flux density is 1 μT or more, the negative electrode active material tends to agglomerate even when expanded and finely divided by alloying with Li. FIG. 3 schematically shows this state. FIG. 3A shows a negative electrode structure in which an electrode layer including a negative electrode active material 32, a binder 34, and a conductive additive 33 is formed on a current collector 31. Is formed. As shown in FIG. 3B, when the negative electrode active material 32 does not have a magnetic force, there is a problem that the negative electrode active material 32 is broken and pulverized and dissipated when the battery is repeatedly used. On the other hand, as shown in FIG. 3C, when a hard magnetic material (not shown) is arranged outside the power generation element (not shown) and a ferromagnetic material is used as the negative electrode active material 32, the negative electrode active material Since 32 has a magnetic force, even if it is pulverized, the magnetic particles can be aggregated to prevent dissipating.
FIG. 3 is only a schematic diagram conceptually shown for explaining the operation of the embodiment of the present invention, and the present invention is not limited by such an operation.

<正極>
図1に戻って、正極12は、正極集電体12aの両面に正極活物質層15が形成されている。
正極集電体12aは、負極集電体11aに使用できる材料と同じ材料を使用することができる。
正極12の正極活物質層15は、一般に公知の材料を使用することができる。例えば、LiMnなどのリチウム−遷移金属複合酸化物、リチウム−遷移金属硫酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、固溶体系、3元系、NiMn系、NiCo系、スピネルMn系などが挙げられるが、これに特に限定されるものではない。なお、容量および出力特性の観点から、リチウム−遷移金属複合酸化物を適用することが好ましい。
負極活物質13および正極活物質15には、必要に応じて、バインダおよび導電助剤を添加することができる。
<Positive electrode>
Returning to FIG. 1, the positive electrode 12 has the positive electrode active material layer 15 formed on both surfaces of the positive electrode current collector 12a.
The positive electrode current collector 12a can be made of the same material that can be used for the negative electrode current collector 11a.
Generally known materials can be used for the positive electrode active material layer 15 of the positive electrode 12. Examples include lithium-transition metal composite oxides such as LiMn 2 0 4 , lithium-transition metal sulfates, lithium-transition metal phosphate compounds, solid solution systems, ternary systems, NiMn systems, NiCo systems, spinel Mn systems, and the like. However, it is not particularly limited to this. Note that it is preferable to use a lithium-transition metal composite oxide from the viewpoint of capacity and output characteristics.
A binder and a conductive additive can be added to the negative electrode active material 13 and the positive electrode active material 15 as necessary.

<バインダ>
バインダは、活物質同士または活物質と集電体とを結着させて電極構造を維持する目的で添加される。正極活物質層に用いられるバインダとしては公知バインダのいずれも使用できる。例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、スチレン・ブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリアミドイミドなどが使用されるが、これに限定されるものではない。これらの好適なバインダは、耐熱性に優れ、さらに電位層が非常に広く正極電位、負極電位双方に安定であり活物質層に使用が可能となる。これらのバインダは、1種単独で用いてもよいし、2種併用してもよい。
<Binder>
The binder is added for the purpose of maintaining the electrode structure by binding the active materials or the active material and the current collector. Any known binder can be used as the binder used for the positive electrode active material layer. For example, polyvinylidene fluoride, polyimide, styrene / butadiene rubber, carboxymethylcellulose, polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyacrylonitrile, polyamide, polyamideimide, and the like are used, but are not limited thereto. These suitable binders are excellent in heat resistance, have a very wide potential layer, are stable at both the positive electrode potential and the negative electrode potential, and can be used for the active material layer. These binders may be used alone or in combination of two.

<導電助剤>
導電助剤とは、正極活物質層または負極活物質層の導電性を向上させるために配合される添加物をいう。導電助剤としては、アセチレンブラック等のカーボンブラック、グラファイト、気相成長炭素繊維などの炭素材料が挙げられる。活物質層が導電助剤を含むと、活物質層の内部における電子ネットワークが効果的に形成され、電池の出力特性の向上に寄与しうる。
<Conductive aid>
The conductive assistant refers to an additive that is blended in order to improve the conductivity of the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer. Examples of the conductive assistant include carbon materials such as carbon black such as acetylene black, graphite, and vapor grown carbon fiber. When the active material layer contains a conductive additive, an electronic network inside the active material layer is effectively formed, which can contribute to improvement of the output characteristics of the battery.

<セパレータ>
セパレータ17は、ポーラス形状を有し、通気性を有する。セパレータ30は、電解質が含浸することによって電解質層を構成する。電解質層であるセパレータ30の素材は、例えば、電解質を浸透し得る通気性を有するポーラス状のPE(ポリエチレン)である。しかし、これに特に限定することなく、例えばPP(ポリプロピレン)などの他のポリオレフィン、PP/PE/PPの3層構造をした積層体、ポリアミド、ポリイミド、アラミド、不織布を、利用することも可能である。不織布は、例えば、綿、レーヨン、アセテート、ナイロン、ポリエステルである。
<Separator>
The separator 17 has a porous shape and has air permeability. The separator 30 constitutes an electrolyte layer by being impregnated with the electrolyte. The material of the separator 30 that is the electrolyte layer is, for example, porous PE (polyethylene) having air permeability that can penetrate the electrolyte. However, the present invention is not particularly limited to this, and other polyolefins such as PP (polypropylene), laminates having a three-layer structure of PP / PE / PP, polyamide, polyimide, aramid, and non-woven fabric can also be used. is there. Nonwoven fabrics are, for example, cotton, rayon, acetate, nylon, and polyester.

<電解質>
電解質のホストポリマーは、例えば、HFP(ヘキサフルオロプロピレン)コポリマーを10%含むPVDF−HFP(ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体)である。しかし、これに特に限定することなく、その他のリチウムイオン伝導性を持たない高分子や、イオン伝導性を有する高分子(固体高分子電解質)を適用することも可能である。その他のリチウムイオン伝導性を持たない高分子は、例えば、PAN(ポリアクリロニトリル)、PMMA(ポリメチルメタクリレート)である。イオン伝導性を有する高分子は、例えば、PEO(ポリエチレンオキシド)やPPO(ポリプロピレンオキシド)である。
<Electrolyte>
The electrolyte host polymer is, for example, PVDF-HFP (polyvinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer) containing 10% of HFP (hexafluoropropylene) copolymer. However, the present invention is not particularly limited to this, and other polymers that do not have lithium ion conductivity or polymers that have ion conductivity (solid polymer electrolyte) can also be applied. Other polymers having no lithium ion conductivity are, for example, PAN (polyacrylonitrile) and PMMA (polymethyl methacrylate). Examples of the polymer having ion conductivity include PEO (polyethylene oxide) and PPO (polypropylene oxide).

ホストポリマーが保持する電解液は、例えば、PC(プロピレンカーボネート)およびEC(エチレンカーボネート)からなる有機溶媒、支持塩としてのリチウム塩(LiPF)を含んでいる。有機溶媒は、PCおよびECに特に限定せず、その他の環状カーボネート類、ジメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類、テトラヒドロフラン等のエーテル類を適用することが可能である。リチウム塩は、LiPFに特に限定することなく、その他の無機酸陰イオン塩、LiCFSO等の有機酸陰イオン塩を、適用することが可能である。 The electrolyte solution held by the host polymer contains, for example, an organic solvent composed of PC (propylene carbonate) and EC (ethylene carbonate), and a lithium salt (LiPF 6 ) as a supporting salt. The organic solvent is not particularly limited to PC and EC, and other cyclic carbonates, chain carbonates such as dimethyl carbonate, and ethers such as tetrahydrofuran can be applied. The lithium salt is not particularly limited to LiPF 6 , and other inorganic acid anion salts and organic acid anion salts such as LiCF 3 SO 3 can be applied.

負極11および正極12の厚さは、特に限定されず、電池の使用目的を考慮して設定することができる。
本実施形態のリチウムイオン二次電池は、負極活物質に強磁性体が含まれ、負極を含む発電要素が、硬質磁性体を心材として含む外装材によって囲われているため、負極活物質は磁力を有している。このため、リチウムイオン二次電池の充電の際に負極活材料にLiイオンが吸蔵され膨張、粉砕しても、粉砕された負極活物質は磁力によって凝集するために散逸することがない。したがって、負極活物質としてLiとの合金化による膨張率の高い材料を使用してもリチウムイオン二次電池の耐久性を向上することが可能となる。
The thicknesses of the negative electrode 11 and the positive electrode 12 are not particularly limited, and can be set in consideration of the intended use of the battery.
In the lithium ion secondary battery of this embodiment, the negative electrode active material includes a ferromagnetic material, and the power generation element including the negative electrode is surrounded by an exterior material including a hard magnetic material as a core material. have. For this reason, even when Li ions are occluded and expanded and pulverized in the negative electrode active material during charging of the lithium ion secondary battery, the pulverized negative electrode active material does not dissipate due to aggregation by magnetic force. Therefore, the durability of the lithium ion secondary battery can be improved even when a material having a high expansion coefficient due to alloying with Li is used as the negative electrode active material.

(第2の実施形態)
図4は、第2の実施形態の円筒形リチウムイオン二次電池の横断面を模式的に表した概略図である。図4に示すように、第2実施形態に係るリチウムイオン二次電池40は、負極と、セパレータと、正極を積層することにより形成される発電要素41が渦巻き状に巻かれて状態で電池容器(外装材)43によって封止されている。電池容器(外装材)43の外側には硬質磁性体を含む硬質磁性シート44が円筒状に配置されている。
電池容器内43aには非水電解液42が満たされている。非水電解液42の種類は特に限定されない。非水電解質42は、リチウムイオン二次電池の種類や、使用する負極活物質および正極活物質の種類に応じて適宜使用することができる。一般的には、非水電解液42は、非水系溶媒に非水電解質が溶解した非水系溶液により構成される。非水電界質の具体例としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)などが挙げられる。非水系溶媒の具体例としては、エチレンカーボネート(EC)、4−フルオロエチレンカーボネート(FEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)やこれらの混合溶媒などが挙げられる。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a schematic view schematically showing a cross section of the cylindrical lithium ion secondary battery of the second embodiment. As shown in FIG. 4, the lithium ion secondary battery 40 according to the second embodiment includes a battery container in which a power generation element 41 formed by stacking a negative electrode, a separator, and a positive electrode is spirally wound. (Exterior material) 43 is sealed. A hard magnetic sheet 44 including a hard magnetic material is disposed outside the battery container (exterior material) 43 in a cylindrical shape.
The non-aqueous electrolyte solution 42 is filled in the battery container 43a. The type of the nonaqueous electrolytic solution 42 is not particularly limited. The nonaqueous electrolyte 42 can be appropriately used according to the type of the lithium ion secondary battery and the types of the negative electrode active material and the positive electrode active material to be used. In general, the nonaqueous electrolytic solution 42 is composed of a nonaqueous solution in which a nonaqueous electrolyte is dissolved in a nonaqueous solvent. Specific examples of the nonaqueous electrolyte include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ). Specific examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate (EC), 4-fluoroethylene carbonate (FEC), ethyl methyl carbonate (EMC), and a mixed solvent thereof.

本実施形態の円筒形リチウムイオン二次電池において、リチウムイオン二次電池を構成する負極、セパレータ、正極、硬質磁性体等に使用する材料は第1の実施形態と同様のものを使用することができる。
電池容器43は、リチウムイオン二次電池の高い衝撃性の観点から、高剛性を有しており、収納空間の容積が実質不変であることが好ましい。したがって、電池容器43は、ステンレス、ニッケルなどの金属製であってよい。
本実施形態において、硬質磁性体は硬質磁性シート44として電池容器(外装材)43の外側に配置されているが、硬質磁性体の配置場所は発電要素41の外側であれば、電池容器(外装材)内面43aであっても、電池容器(外装材)43中に配置されてもよい。硬質磁性体から生じる磁力線が発電要素の電極膜厚方向を透過するように配置するとよい。硬質磁性体の形態も、硬質磁性材料そのものの形態、バインダ樹脂と硬質磁性体粉末から形成した硬質磁性シートの形態、あるいは電池容器(外装材)43等に塗布することによって形成した硬質磁性層などいずれの形態であってもよい。
In the cylindrical lithium ion secondary battery of this embodiment, the materials used for the negative electrode, separator, positive electrode, hard magnetic material, etc. constituting the lithium ion secondary battery may be the same as those of the first embodiment. it can.
The battery container 43 preferably has high rigidity from the viewpoint of high impact properties of the lithium ion secondary battery, and the volume of the storage space is preferably substantially unchanged. Therefore, the battery container 43 may be made of a metal such as stainless steel or nickel.
In the present embodiment, the hard magnetic body is disposed outside the battery container (exterior material) 43 as the hard magnetic sheet 44, but if the hard magnetic body is disposed outside the power generation element 41, the battery container (exterior) Material) Even the inner surface 43 a may be disposed in the battery container (exterior material) 43. The magnetic field lines generated from the hard magnetic material may be arranged so as to pass through the electrode film thickness direction of the power generation element. The form of the hard magnetic body is also the form of the hard magnetic material itself, the form of the hard magnetic sheet formed from the binder resin and the hard magnetic body powder, or the hard magnetic layer formed by applying to the battery container (exterior material) 43, etc. Any form may be sufficient.

硬質磁性体は、例えば、バインダとして弾性を有するゴム状組成物を使用してゴム状弾性体とすることにより、電池容器内での圧縮に対応できる構造としてもよい。また、ゴム状弾性体として電池容器の外面等に設置することによりリチウイオン電池の耐衝撃性を高めることができる。
本実施形態のリチウムイオン二次電池は、負極活物質に強磁性体が含まれ、負極を含む発電要素が、硬質磁性体を心材として含む外装材によって囲われているため、負極活物質は磁力を有している。このため、リチウムイオン二次電池の充電の際に負極活材料にLiイオンが吸蔵され膨張、粉砕しても、粉砕された負極活物質は磁力によって凝集するために散逸することがない。したがって、負極活物質としてLiとの合金化による膨張率の高い材料を使用してもリチウムイオン二次電池の耐久性を向上することが可能となる。
The hard magnetic body may have a structure that can cope with compression in the battery container, for example, by using a rubber-like composition having elasticity as a binder to form a rubber-like elastic body. Moreover, the impact resistance of a lithium ion battery can be improved by installing it as a rubber-like elastic body on the outer surface of the battery container.
In the lithium ion secondary battery of this embodiment, the negative electrode active material includes a ferromagnetic material, and the power generation element including the negative electrode is surrounded by an exterior material including a hard magnetic material as a core material. have. For this reason, even when Li ions are occluded and expanded and pulverized in the negative electrode active material during charging of the lithium ion secondary battery, the pulverized negative electrode active material does not dissipate due to aggregation by magnetic force. Therefore, the durability of the lithium ion secondary battery can be improved even when a material having a high expansion coefficient due to alloying with Li is used as the negative electrode active material.

(第3の実施形態)
第3の実施形態は、第一の実施形態のリチウムイオン二次電池を複数相互に並列もしくは直列に接続することによって得られる組電池に関するものである。本実施形態においては、硬質磁性体は発電要素の外側に配置されることに変わりはないが、その配置する場所を複数のリチウムイオン二次電池の間や複数のリチウムイオン二次電池を外層する最外層に配置するものである。
第3の実施形態において、組電池を構成する個々のリチウムイオン二次電池の構成およびその材料は第1の実施形態において記載したものと同様の構成および材料であってよい。
(Third embodiment)
The third embodiment relates to an assembled battery obtained by connecting a plurality of lithium ion secondary batteries of the first embodiment in parallel or in series. In the present embodiment, the hard magnetic body is still arranged outside the power generation element, but the place where the hard magnetic body is arranged is between the plurality of lithium ion secondary batteries or outside the plurality of lithium ion secondary batteries. It is arranged in the outermost layer.
In the third embodiment, the configuration and material of each lithium ion secondary battery constituting the assembled battery may be the same as those described in the first embodiment.

例えば、組電池はモジュール構造体を有してもよい。この場合、該モジュール構造体には複数のリチウムイオン二次電池を収容するための複数のスペースを有しており、硬質磁性体はモジュール構造体スペース間や最外層に配置することができる。図5には、組電池を構成する個々のリチウムイオン二次電池が円筒型の場合の構造を模式的に示した。図5(a)には、組電池51とその内部構造が模式的に示されており、図5(b)および(c)には組電池の内部に配置されるモジュール構造体53とモジュール構造体53に形成される円筒形のリチウムイオン二次電池が入る穴52が示されている。   For example, the assembled battery may have a module structure. In this case, the module structure has a plurality of spaces for accommodating a plurality of lithium ion secondary batteries, and the hard magnetic material can be disposed between the module structure spaces or in the outermost layer. FIG. 5 schematically shows a structure in which each lithium ion secondary battery constituting the assembled battery is cylindrical. FIG. 5A schematically shows the assembled battery 51 and its internal structure, and FIGS. 5B and 5C show the module structure 53 and the module structure arranged inside the assembled battery. A hole 52 for receiving a cylindrical lithium ion secondary battery formed in the body 53 is shown.

本実施形態において硬質磁性体(図示しない)は、例えば、モジュール構造体53を形成するようにしてもよい。モジュール構造体53(硬質磁性体)の表面は絶縁層を形成して、電極と直接接触しないようにすることができる。また、硬質磁性体とモジュール構造体53を別部材として硬質磁性体をモジュール構造体53の内部や、円筒形電池の入る穴(スペース)52の内周面に形成することができる。モジュール構造体53または硬質磁性体から生じる磁力線が発電要素の電極膜厚方向を透過するように配置するとよい。このように、硬質磁性体をモジュール構造体内部(構造体自体)またはモジュール構造体に隣接して配置することにより、電池スペースを有効に活用することができる。   In this embodiment, a hard magnetic body (not shown) may form the module structure 53, for example. An insulating layer may be formed on the surface of the module structure 53 (hard magnetic body) so as not to be in direct contact with the electrode. Further, with the hard magnetic body and the module structure 53 as separate members, the hard magnetic body can be formed inside the module structure 53 or on the inner peripheral surface of the hole (space) 52 into which the cylindrical battery is inserted. The magnetic field lines generated from the module structure 53 or the hard magnetic body may be arranged so as to pass through the electrode film thickness direction of the power generation element. As described above, by arranging the hard magnetic body inside the module structure (the structure itself) or adjacent to the module structure, the battery space can be effectively utilized.

図5には、モジュール構造体が電池収容スペースを有するものを示したが、モジュール構造体の形態は、電池同士を組合せるための構造体であれば特に限定されず、締結材や固定材の形態であってもよい。その際、締結材または固定材自体を硬質磁性体から形成してもよいし、硬質磁性体を付着させてもよい。モジュール構造を締結材や固定材とすることにより振動による電池の配置ずれを抑制することができる。
硬質磁性体は、例えば、バインダとして弾性を有するゴム状組成物を使用してゴム状弾性体とし、モジュール構造体のスペース内に配置したり、締結材として使用することなどにより、電池の膨張収縮に伴う圧力を緩和することができる。ゴム状弾性体の弾性率は、例えば100MPa以下であってよい。また、モジュール構造体自体を硬質磁性体を含むゴム状弾性体として構成することによりリチウムイオン電池の耐衝撃性を高めることができる。
FIG. 5 shows that the module structure has a battery housing space. However, the form of the module structure is not particularly limited as long as it is a structure for combining batteries, and a fastening material or a fixing material is not limited. Form may be sufficient. At that time, the fastening material or the fixing material itself may be formed of a hard magnetic material, or a hard magnetic material may be attached. By using the module structure as a fastening material or a fixing material, it is possible to suppress battery displacement due to vibration.
The hard magnetic body is made into a rubber-like elastic body using, for example, a rubber-like composition having elasticity as a binder, and is placed in the space of the module structure or used as a fastening material. Can be relieved. The elastic modulus of the rubber-like elastic body may be 100 MPa or less, for example. Further, the impact resistance of the lithium ion battery can be improved by configuring the module structure itself as a rubber-like elastic body including a hard magnetic body.

また、硬質磁性体は20℃における熱伝導性が0.5W/mk以上であってもよい。20℃における熱伝導性が0.5W/mk以上とすることにより、電池の発熱時の熱籠りを抑制し、リチウムイオン二次電池の劣化を防ぐことができる。熱伝導性の高い硬質磁性体を発熱量が大きい部分、例えば出力端子部などの周辺に配置することによって放熱性を高めることが期待できる。
図5には、組電池を構成する個々のリチウムイオン二次電池が円筒型の場合を示したが、個々のリチウムイオン二次の形状は、扁平型、角柱型、直方体などいずれの形状であってもよい。
In addition, the hard magnetic material may have a thermal conductivity at 20 ° C. of 0.5 W / mk or more. By setting the thermal conductivity at 20 ° C. to 0.5 W / mk or more, it is possible to suppress heat distortion during heat generation of the battery and to prevent deterioration of the lithium ion secondary battery. By disposing a hard magnetic body having high thermal conductivity around a portion where the amount of heat generation is large, for example, an output terminal portion, it can be expected to improve heat dissipation.
FIG. 5 shows a case where the individual lithium ion secondary batteries constituting the assembled battery are cylindrical, but the shape of each lithium ion secondary is any shape such as a flat shape, a prismatic shape, and a rectangular parallelepiped shape. May be.

以下に、組電池を構成する個々のリチウムイオン二次電池が扁平型の場合について詳しく説明する。図6(a)は本実施形態の組電池を説明するための斜視図であり、図6(b)は、(a)に示される金属容器の内部のセルユニットを説明するための斜視図であり、図7は、図6(b)に示される積層体を構成する扁平型電池を説明するための断面図である。図6(b)に示される積層体を構成する扁平型電池は図1で示した構造を有するものであってもよい。
図6(a)に示すように、本実施形態に係る電池モジュール100は、ケース(金属容器)120を有し、当該ケース120の内部には、図6(b)に示すように、セルユニット140および電気絶縁性を備えた絶縁カバー170を有する。電池モジュール100は、単独で使用することが可能であるが、例えば、複数の電池モジュール100を直列化および/又は並列化することで、所望の電流、電圧、容量に対応した組電池を形成することができる。なお、絶縁カバー170は、後述するように、ケース120との短絡を防止しており、ケース120の内面の絶縁性を高くする必要は無く、製品コストの増加が抑制されている。
Below, the case where each lithium ion secondary battery which comprises an assembled battery is a flat type is demonstrated in detail. FIG. 6A is a perspective view for explaining the assembled battery of this embodiment, and FIG. 6B is a perspective view for explaining the cell unit inside the metal container shown in FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining a flat battery constituting the laminate shown in FIG. The flat battery constituting the laminate shown in FIG. 6B may have the structure shown in FIG.
As shown in FIG. 6A, the battery module 100 according to the present embodiment has a case (metal container) 120, and inside the case 120 is a cell unit as shown in FIG. 6B. 140 and an insulating cover 170 having electrical insulation. The battery module 100 can be used alone. For example, by forming a plurality of battery modules 100 in series and / or in parallel, an assembled battery corresponding to a desired current, voltage, and capacity is formed. be able to. As will be described later, the insulating cover 170 prevents a short circuit with the case 120, and it is not necessary to increase the insulation of the inner surface of the case 120, thereby suppressing an increase in product cost.

図6(a)において、ケース120は、セルユニット140を収容するために使用され、略矩形の箱形状をなすロアケース122および蓋体をなすアッパーケース124を有する。アッパーケース124の縁部は、カシメ加工によって、ロアケース122の周壁の縁部に巻き締められている。ロアケース122およびアッパーケース124は、比較的薄肉の鋼板またはアルミ板から形成され、プレス加工によって強度確保したり、セルユニット140を保持する為の所定形状が付与されている。
ロアケース122およびアッパーケース124は貫通孔130を有する。貫通孔130は、隅部の4箇所に配置されており、電池モジュール100同士を複数積み重ねて組み電池として保持する為の通しボルト(図示せず)を挿通するために使用される。また、ロアケース122は、前面123の側壁部に形成される開口部132,133,134を有する。
6A, the case 120 is used to accommodate the cell unit 140, and includes a lower case 122 having a substantially rectangular box shape and an upper case 124 having a lid. The edge of the upper case 124 is wound around the edge of the peripheral wall of the lower case 122 by caulking. The lower case 122 and the upper case 124 are formed from a relatively thin steel plate or aluminum plate, and are given a predetermined shape for securing strength by pressing or holding the cell unit 140.
The lower case 122 and the upper case 124 have a through hole 130. The through holes 130 are disposed at four corners, and are used to insert through bolts (not shown) for stacking a plurality of battery modules 100 and holding them as assembled batteries. In addition, the lower case 122 has openings 132, 133, and 134 that are formed on the side walls of the front surface 123.

図7には、図6(b)の扁平型電池144A〜144D(142)を積層し形成した組電池の側面の断面形状を模式的に示したものである。図7に示すとおり、扁平型電池144A〜144Dは、それぞれ発電要素71、発電要素71を封止するための外装材73および外装材73から外部に導出されるタブ(電極端子)75,77を有する。外装材73の外側に硬質磁性体を含む硬質磁性シー79を配置することにより、扁平型電池144A〜144Dの間および最外層に硬質磁性体を含む硬質磁性シート79を配置することができる。   FIG. 7 schematically shows a cross-sectional shape of a side surface of an assembled battery formed by stacking the flat batteries 144A to 144D (142) of FIG. As shown in FIG. 7, each of the flat batteries 144A to 144D includes a power generation element 71, an exterior material 73 for sealing the power generation element 71, and tabs (electrode terminals) 75 and 77 led out from the exterior material 73, respectively. Have. By disposing the hard magnetic sheet 79 including the hard magnetic body outside the exterior material 73, the hard magnetic sheet 79 including the hard magnetic body can be disposed between the flat batteries 144A to 144D and in the outermost layer.

発電要素71は、正極板、負極板およびセパレータを順に積層して形成される。正極板は、例えば、LiMn等のリチウム−遷移金属複合酸化物からなる正極活物質層を有する。負極板は、例えば、負極活物質層を有する。セパレータは、例えば、電解質を浸透し得る通気性を有するポーラス状のPE(ポリエチレン)から形成される。
外装材73は、軽量化および熱伝導性の観点から、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅などの金属(合金を含む)をポリプロピレンフィルム等の絶縁体で被覆した高分子−金属複合ラミネートフィルムなどのシート材からなり、その外周部の一部または全部が、熱融着により接合されている。前述したように、硬質磁性体は外装材であるラミネートフィルム中に心材として組み込むことにより形成してもよい。
The power generation element 71 is formed by sequentially stacking a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator. The positive electrode plate has, for example, a positive electrode active material layer made of a lithium-transition metal composite oxide such as LiMn 2 O 4 . The negative electrode plate has, for example, a negative electrode active material layer. The separator is made of, for example, porous PE (polyethylene) having air permeability that can penetrate the electrolyte.
The exterior material 73 is a sheet such as a polymer-metal composite laminate film in which a metal (including an alloy) such as aluminum, stainless steel, nickel, or copper is covered with an insulator such as a polypropylene film from the viewpoint of weight reduction and thermal conductivity. It consists of material, and part or all of the outer peripheral part is joined by heat sealing | fusion. As described above, the hard magnetic material may be formed by being incorporated as a core material in a laminate film as an exterior material.

硬質磁性体シート79は、硬質磁性体粉末とバインダ樹脂をシート状にしたものであるが、これに限定されるものではない。硬質磁性シート79は接着性を有するシート材料とすることにより電池の外装材73同士を接着することができる。硬質磁性体の配置場所は発電要素71の外側であれば、外装材73中に配置されてもよいし、外装材73の内面に配置されてもよい。また、硬質磁性体の形態も、硬質磁性材料そのものの形態または外装材73に塗布することによって形成した硬質磁性層などいずれの形態であってもよい。また、例えば、バインダとして弾性を有するゴム状組成物を使用してゴム状弾性体とすれば、電池の膨張収縮に伴う圧力等を緩和することができる。さらに、硬質磁性体は20℃における熱伝導性が0.5W/mk以上であると、電池内の熱を放出しやすくなり、電池の熱劣化を防止することができる。   The hard magnetic sheet 79 is a sheet of hard magnetic powder and binder resin, but is not limited to this. The hard magnetic sheet 79 can be bonded to the battery exterior material 73 by using a sheet material having adhesiveness. As long as the hard magnetic material is disposed outside the power generation element 71, it may be disposed in the exterior material 73 or may be disposed on the inner surface of the exterior material 73. Further, the form of the hard magnetic material may be any form such as a form of the hard magnetic material itself or a hard magnetic layer formed by applying to the exterior material 73. Further, for example, if a rubber-like composition having elasticity as a binder is used to form a rubber-like elastic body, the pressure associated with the expansion and contraction of the battery can be reduced. Furthermore, when the thermal conductivity at 20 ° C. of the hard magnetic material is 0.5 W / mk or more, it becomes easy to release the heat in the battery, and thermal deterioration of the battery can be prevented.

本実施形態は、リチウムイオン二次電池を組み込んだ組電池において、組み込まれたリチウムイオン電池の負極活物質に強磁性体が含まれており、また、個々のリチウムイオン電池の間および最外層に硬質磁性体が配置されているため、負極活物質は磁力を有している。このため、リチウムイオン二次電池の充電の際に負極活材料にLiイオンが吸蔵され膨張、粉砕しても、粉砕された負極活物質は磁力によって凝集するために散逸することがない。したがって、リチウムイオン二次電池を組み込んだ組電池の耐久性を向上することが可能となる。   In this embodiment, in the assembled battery in which the lithium ion secondary battery is incorporated, the negative electrode active material of the incorporated lithium ion battery includes a ferromagnetic material, and between the individual lithium ion batteries and in the outermost layer. Since the hard magnetic material is disposed, the negative electrode active material has a magnetic force. For this reason, even when Li ions are occluded and expanded and pulverized in the negative electrode active material during charging of the lithium ion secondary battery, the pulverized negative electrode active material does not dissipate due to aggregation by magnetic force. Therefore, it becomes possible to improve the durability of the assembled battery incorporating the lithium ion secondary battery.

次に、実施例により本発明の実施形態を説明する。以下の説明は本発明の実施形態の実施例を示すものであり、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
(実施例1)
<負極の製造>
まず、メカニカルアロイ法によりSi合金活物質を製造した。具体的には、ドイツ フリッチュ社製遊星ボールミル装置P−6を用いて、ジルコニア製粉砕ポットにジルコニア製粉砕ボールと合金の各原料粉末量を所定の原子分率になるよう重量規定して投入し、600rpm、48時間かけて合金化させた。このようにして得られたシリコン合金活物質A(Si80Fe20)と、導電助剤としてのアセチレンブラックと、バインダとしてポリアミック酸(Pyre−ML)をそれぞれ90:5:5の質量比となるように配合し、これにN-メチルピロリドンを溶媒として添加して、混合し、負極スラリーを作成した。集電体として銅箔を使用し、上記で得た負極スラリーをそれぞれ塗布し、十分に乾燥させた。その後、真空下300℃において、24時間焼成して、目的のSi合金負極を得た。
Next, embodiments of the present invention will be described by way of examples. The following description shows examples of the embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to these examples.
Example 1
<Manufacture of negative electrode>
First, a Si alloy active material was manufactured by a mechanical alloy method. Specifically, using a planetary ball mill device P-6 manufactured by Fricht, Germany, a raw material powder amount of zirconia pulverized balls and an alloy is regulated to a predetermined atomic fraction and charged into a zirconia pulverizing pot. And alloying at 600 rpm for 48 hours. The thus obtained silicon alloy active material A (Si 80 Fe 20 ), acetylene black as a conductive aid, and polyamic acid (Pyr-ML) as a binder have a mass ratio of 90: 5: 5, respectively. In this way, N-methylpyrrolidone was added as a solvent and mixed to prepare a negative electrode slurry. A copper foil was used as a current collector, and the negative electrode slurries obtained above were applied and sufficiently dried. Thereafter, firing was performed under vacuum at 300 ° C. for 24 hours to obtain a target Si alloy negative electrode.

<正極の製造>
正極活物質としてLi(Ni0.33Mn0.33Co0.33) O2を、導電助剤としてアセチレンブラックを、バインダとしてPVDFを94:3:3の質量比になるように配合し、これにN−メチルピロリドンを溶媒として添加して、混合し、正極スラリーを作成した。集電体としてアルミ箔を使用し、上記で得た正極スラリーを塗布し、十分に乾燥させ、真空下24時間乾燥することにより正極を得た。
<電池の製造>
上記で作製した負極と正極を対向させ、この負極・セパレータ・正極の積層体をアルミラミネートセルに配し、電解液として1M LiPF6 EC+DEC(1:2)をセル内に注入して密閉し、リチウムイオン二次電池を得た。
<Production of positive electrode>
Li (Ni 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 ) O 2 as a positive electrode active material, acetylene black as a conductive additive, and PVDF as a binder in a mass ratio of 94: 3: 3, and N-methylpyrrolidone added thereto Was added as a solvent and mixed to prepare a positive electrode slurry. An aluminum foil was used as a current collector, the positive electrode slurry obtained above was applied, sufficiently dried, and dried under vacuum for 24 hours to obtain a positive electrode.
<Manufacture of batteries>
The negative electrode and the positive electrode produced above are made to face each other, this negative electrode / separator / positive electrode laminate is placed in an aluminum laminate cell, and 1M LiPF6 EC + DEC (1: 2) is injected into the cell as an electrolyte and sealed. A lithium ion secondary battery was obtained.

<容量保持率の測定>
上記の方法により作製したリチウムイオン二次電池について、ラミネートセルの片面に磁束密度0.06T(600G)を有する硬質磁性体シート配置した状態で、充放電サイクル試験を行い、放電容量保持率について調査した。すなわち、30℃の雰囲気下、北斗電工製充放電試験機SM-8を用いて定電流定電圧充電方式にて、電流密度1C相当、上限電圧4.2Vとして充電し、1分間休止させた後、定電流放電方式にて電流密度1C相当にて2.5Vまで放電した。この充放電サイクルを100回繰り返した後、1サイクル目の放電容量に対する100サイクル目の放電容量の割合から、容量保持率を測定した。
<Measurement of capacity retention>
The lithium ion secondary battery produced by the above method is subjected to a charge / discharge cycle test in a state in which a hard magnetic sheet having a magnetic flux density of 0.06T (600G) is arranged on one side of the laminate cell, and the discharge capacity retention rate is investigated. did. That is, in an atmosphere of 30 ° C., using a charge / discharge tester SM-8 made by Hokuto Denko, charging at a constant current and constant voltage charging method with a current density equivalent to 1C and an upper limit voltage of 4.2 V, and resting for 1 minute, The battery was discharged to 2.5V at a current density of 1C by the constant current discharge method. After this charge / discharge cycle was repeated 100 times, the capacity retention was measured from the ratio of the discharge capacity at the 100th cycle to the discharge capacity at the 1st cycle.

(実施例2)
ラミネートセルの片面に配置する硬質磁性シートとして、磁束密度0.08T(800G)を有する硬質磁性体シートを使用した以外は全て実施例1と同様の方法により試験を行なった。
(実施例3)
負極活物質としてSi合金負極活物質B(Si80Co20)を用い、かつラミネートセルの片面に配置する硬質磁性シートとして、磁束密度0.08T(800G)を有する硬質磁性体シートを使用した以外は全て実施例1と同様の方法により試験を行なった。
(実施例4)
負極活物質としてSi合金負極活物質C(Si80Ni20)を用い、かつラミネートセルの片面に配置する硬質磁性シートとして、磁束密度0.08T(800G)を有する硬質磁性体シートを使用した以外は全て実施例1と同様の条件により試験を行なった。
(Example 2)
The test was performed in the same manner as in Example 1 except that a hard magnetic sheet having a magnetic flux density of 0.08T (800 G) was used as the hard magnetic sheet disposed on one side of the laminate cell.
(Example 3)
Except for using a Si alloy negative electrode active material B (Si 80 Co 20 ) as the negative electrode active material and a hard magnetic sheet having a magnetic flux density of 0.08T (800 G) as the hard magnetic sheet disposed on one side of the laminate cell. All were tested in the same manner as in Example 1.
Example 4
Except for using a Si alloy negative electrode active material C (Si 80 Ni 20 ) as the negative electrode active material and using a hard magnetic sheet having a magnetic flux density of 0.08 T (800 G) as the hard magnetic sheet disposed on one side of the laminate cell. All were tested under the same conditions as in Example 1.

(比較例1)
ラミネートセルの片面に硬質磁性シートを配置しなかったこと以外は全て実施例1と同様の方法により試験を行なった。
(比較例2)
負極活物質としてSi合金負極活物質B(Si80Co20)を用いた以外は全て比較例1と同様の方法により試験を行なった。
(比較例3)
負極活物質としてSi合金負極活物質C(Si80Ni20)を用いた以外は全て比較例1と同様の方法により試験を行なった。
(比較例4)
負極活物質としてSi合金負極活物質D(Si80Al20)を用いた以外は全て比較例1と同様の方法により試験を行なった。
(比較例5)
負極活物質としてSi合金負極活物質D(Si80Al20)を用い、かつラミネートセルの片面に磁束密度0.08T(800G)を有する硬質磁性体シート配置した以外は全て比較例1と同様の方法により試験を行なった。
(Comparative Example 1)
All tests were performed in the same manner as in Example 1 except that the hard magnetic sheet was not disposed on one side of the laminate cell.
(Comparative Example 2)
All tests were performed in the same manner as in Comparative Example 1 except that the Si alloy negative electrode active material B (Si 80 Co 20 ) was used as the negative electrode active material.
(Comparative Example 3)
All tests were performed in the same manner as in Comparative Example 1 except that the Si alloy negative electrode active material C (Si 80 Ni 20 ) was used as the negative electrode active material.
(Comparative Example 4)
All tests were performed in the same manner as in Comparative Example 1 except that the Si alloy negative electrode active material D (Si 80 Al 20 ) was used as the negative electrode active material.
(Comparative Example 5)
The same as Comparative Example 1 except that a Si alloy negative electrode active material D (Si 80 Al 20 ) was used as the negative electrode active material and a hard magnetic sheet having a magnetic flux density of 0.08T (800 G) was disposed on one side of the laminate cell. The method was tested.

(参考例1)
リチウムイオン二次電池の負極活物質として黒鉛を、負極バインダとしてPVDFを用いて、真空下での乾燥温度を100℃とて作成した以外は全て比較例1と同様の方法により試験を行った。
(参考例2)
リチウムイオン二次電池の負極活物質として黒鉛を、負極バインダとしてPVDFを用い、かつラミネートセルの片面に磁束密度0.08T(800G)を有する硬質磁性体シート配置した以外は全て比較例1と同様の方法により試験を行なった。
(Reference Example 1)
Tests were conducted in the same manner as in Comparative Example 1 except that graphite was used as the negative electrode active material of the lithium ion secondary battery, PVDF was used as the negative electrode binder, and the drying temperature under vacuum was 100 ° C.
(Reference Example 2)
All the same as Comparative Example 1 except that graphite is used as the negative electrode active material of the lithium ion secondary battery, PVDF is used as the negative electrode binder, and a hard magnetic sheet having a magnetic flux density of 0.08T (800 G) is disposed on one side of the laminate cell. The test was carried out by the method.

上記実施例1〜4、比較例1〜4および参考例1〜2により得られた100サイクル後の容量保持率を表1に示した。また、負極活物質の種類と飽和磁束密度、及び硬質磁性体の磁束密度も合わせて表1に示した。   Table 1 shows the capacity retention after 100 cycles obtained in Examples 1-4, Comparative Examples 1-4, and Reference Examples 1-2. Table 1 also shows the type of negative electrode active material, the saturation magnetic flux density, and the magnetic flux density of the hard magnetic material.

Figure 2017045578
Figure 2017045578

強磁性体である鉄を含有するSi合金負極から構成されるリチウムイオン二次電池について、硬質磁性体であるマグネットシートを配置することによる耐久性改善効果については、実施例1,2と比較例1〜3を比較することにより、硬質磁性体であるマグネットシートを配置することにより、耐久性が改善し容量保持率が20%以上向上していることがわかる。比較例4及び5については、強磁性体を含まないSiAl合金負極から構成されるLIBについて磁場有無が耐久性に及ぼす影響を確認したところ、硬質磁性体の配置の有無に関係なく、耐久性は向上されなかった。   About the lithium ion secondary battery comprised from the Si alloy negative electrode containing iron which is a ferromagnetic material, about the durability improvement effect by arrange | positioning the magnet sheet which is a hard magnetic material, Example 1, 2 and a comparative example By comparing 1 to 3, it can be seen that by arranging a magnetic sheet which is a hard magnetic material, durability is improved and capacity retention is improved by 20% or more. For Comparative Examples 4 and 5, the effect of the presence or absence of a magnetic field on the durability of LIB composed of a SiAl alloy negative electrode not containing a ferromagnetic material was confirmed. It was not improved.

また、参考例1及び2について、黒鉛負極から構成される電池について、磁場有無が耐久性に及ぼす影響を確認した。強磁性体を含まない黒鉛負極の場合には磁場は耐久性に影響しなかった。両者とも容量保持率は高いが、黒鉛のみを使用する場合はそもそも電池容量の高容量化に難点があり、また、Liとの合金化により体積膨張率がもともとも低く劣化も少ないため、参考例とした。なお、上記実施例では、負極活物質としてSi合金を使用したが、SnまたはCと強磁性体(Fe、Ni、Coなど)との合金または化合物を使用しても同様の効果が期待できる。   Moreover, about the reference examples 1 and 2, the influence which the presence or absence of a magnetic field exerts on durability was confirmed about the battery comprised from a graphite negative electrode. In the case of a graphite negative electrode containing no ferromagnetic material, the magnetic field did not affect the durability. Both have high capacity retention, but when only graphite is used, there is a difficulty in increasing the battery capacity in the first place, and since the volume expansion coefficient is low due to alloying with Li, there is little deterioration. It was. In the above examples, a Si alloy is used as the negative electrode active material, but the same effect can be expected even when an alloy or compound of Sn or C and a ferromagnetic material (Fe, Ni, Co, etc.) is used.

上記結果から、セルに磁場を印加することによる耐久性向上は、負極活物質に強磁性体を含ませることによって可能となり、膨張収縮による劣化という課題を有するシリコン系負極活物質から構成される電池において効果的であることが示された。   From the above results, it is possible to improve durability by applying a magnetic field to the cell, by including a ferromagnetic material in the negative electrode active material, and a battery composed of a silicon-based negative electrode active material having a problem of deterioration due to expansion and contraction. Was shown to be effective.

1 発電要素
3 心材(硬質磁性シート)
5 負極端子板
7 正極端子板
9 外装材
11 負極
11a 負極集電体
12 正極
12a 正極集電体
13 負極活物質
15 正極活物質
17 セパレータ
19 単電池層
21 外装体(ラミネートセル)
22 硬質磁性シート
31 集電体
32 負極活物質
33 導電助剤
34 バインダ
40 円筒状リチウムイオン二次電池
41 発電要素
42 非水電解液
43 電池容器(外装材)
43a 電池容器(外装材)内面
44 硬質磁性シート
51 組電池
52 円筒形電池の入る穴
53 モジュール構造体
100 電池モジュール
120 ケース
122 ロアケース
123 前面
124 アッパーケース
130 貫通孔
132〜134 開口部
140 セルユニット
142 積層体
144(144A〜144D) 扁平型電池
160(160A〜160E) スペーサ(絶縁プレート)
164,165 貫通孔
166,167 出力端子
170 絶縁カバー
172 本体基部
190 側面部
1 Power generation element 3 Core material (hard magnetic sheet)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Negative electrode board 7 Positive electrode terminal board 9 Exterior material 11 Negative electrode 11a Negative electrode collector 12 Positive electrode 12a Positive electrode collector 13 Negative electrode active material 15 Positive electrode active material 17 Separator 19 Single battery layer 21 Outer package (laminate cell)
22 Hard magnetic sheet 31 Current collector 32 Negative electrode active material 33 Conductive aid 34 Binder 40 Cylindrical lithium ion secondary battery 41 Power generation element 42 Nonaqueous electrolyte 43 Battery container (exterior material)
43a Battery container (exterior material) inner surface 44 Hard magnetic sheet 51 Battery assembly 52 Hole for cylindrical battery 53 Module structure 100 Battery module 120 Case 122 Lower case 123 Front surface 124 Upper case 130 Through holes 132 to 134 Opening portion 140 Cell unit 142 Laminated body 144 (144A to 144D) Flat battery 160 (160A to 160E) Spacer (insulating plate)
164,165 Through-holes 166,167 Output terminal 170 Insulation cover 172 Main body base 190 Side surface

Claims (14)

正極、負極、セパレータ及び電解液を含む発電要素と、前記発電要素を内部に密封する外装体とを有し、
前記負極は強磁性を有する負極活物質を含み、前記発電要素の外側に硬質磁性体が配置されていることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
A power generation element including a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolyte, and an exterior body that seals the power generation element inside,
The lithium ion secondary battery, wherein the negative electrode includes a negative active material having ferromagnetism, and a hard magnetic material is disposed outside the power generation element.
前記負極活物質は、磁化曲線により得られる保磁力が1μT以上であることを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the negative electrode active material has a coercive force obtained by a magnetization curve of 1 μT or more. 前記負極活物質は、C、Si,Snからなる群から選択される1種と、Fe,Co,Niからなる群より選択される1種以上とを含むことを特徴とする請求項1または2に記載のリチウムイオン二次電池。   The negative electrode active material includes one type selected from the group consisting of C, Si, and Sn and one or more types selected from the group consisting of Fe, Co, Ni. The lithium ion secondary battery described in 1. 前記リチウムイオン二次電池の形状は、扁平、円筒形または直方体であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。   4. The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein a shape of the lithium ion secondary battery is flat, cylindrical, or rectangular parallelepiped. 5. 前記硬質磁性体は0.05T以上の磁束密度を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the hard magnetic material has a magnetic flux density of 0.05 T or more. 前記硬質磁性体は前記外装材に含まれていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the hard magnetic body is included in the exterior material. 前記外装材は、前記硬質磁性体を含むシート状の心材と、熱融着可能な樹脂層を片面または両面に有するラミネートフィルムとを含むことを特徴とする請求項6に記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary according to claim 6, wherein the exterior material includes a sheet-like core material including the hard magnetic material and a laminate film having a heat-sealable resin layer on one side or both sides. battery. 前記硬質磁性体は、前記外装材の上下面側に配置されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the hard magnetic body is disposed on an upper and lower surface side of the exterior material. 前記硬質磁性体は、前記外装材の側面側に配置されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the hard magnetic body is disposed on a side surface side of the exterior material. 前記硬質磁性体は、前記発電要素間に配置されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the hard magnetic body is disposed between the power generation elements. 請求項1〜5のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池を複数相互に並列もしくは直列に接続した組電池であって、前記硬質磁性体は前記複数のリチウムイオン二次電池間および/または前記複数のリチウムイオン二次電池の最外層に配置されることを特徴とする組電池。   6. A battery pack in which a plurality of the lithium ion secondary batteries according to claim 1 are connected in parallel or in series with each other, wherein the hard magnetic material is between the plurality of lithium ion secondary batteries and / or the An assembled battery, wherein the battery pack is disposed in an outermost layer of a plurality of lithium ion secondary batteries. 前記組電池は、前記複数のリチウムイオン二次電池を収容するための複数のスペースを有するモジュルール構造体を有し、前記硬質磁性体は前記モジュール構造体の前記複数のスペース間および/または最外層に配置されることを特徴とする請求項11に記載の組電池。   The assembled battery includes a module rule structure having a plurality of spaces for accommodating the plurality of lithium ion secondary batteries, and the hard magnetic body is disposed between the plurality of spaces of the module structure and / or the outermost. The assembled battery according to claim 11, wherein the assembled battery is disposed in an outer layer. 前複数のリチウムイオン二次電池は柱状の形状を有しており、前記複数のスペースは柱状の穴により形成されていることを特徴とする請求項12に記載の組電池。   The assembled battery according to claim 12, wherein the plurality of lithium ion secondary batteries have a columnar shape, and the plurality of spaces are formed by columnar holes. 前記複数のリチウムイオン二次電池は扁平型電池であり、前記組電池は前記扁平型電池を厚み方向に複数積層して配置するモジュール構造を有し、前記硬質磁性体は前記モジュール構造のスペース間および/または最外層に配置されていることを特徴とする請求項11に記載の組電池。   The plurality of lithium ion secondary batteries are flat batteries, the assembled battery has a module structure in which a plurality of the flat batteries are stacked in the thickness direction, and the hard magnetic material is disposed between spaces in the module structure. The assembled battery according to claim 11, wherein the battery pack is disposed in an outermost layer.
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