JP2017188430A - リチウム二次電池 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は本発明の実施態様の一例の角型リチウム二次電池の斜視図である。リチウム二次電池1は、有底筒状の電池ケース2と、封口体3とを有する。電池ケース2および封口体3はアルミニウムまたはアルミニウム合金製であり、本実施形態では電池ケース2および封口体3は正極と接続されて外装体全体の極性が正極である。
例えば、テープ5の貼り付け位置は正極リード体と負極リード体の間でなくてもよく、各リード体よりも開口部側端面の幅方向外側に配置しても良い。また、テープ5を一方の幅広面43から底部側端面42、他方の幅広面43、および開口部側端面41に渡って貼り付けても良い。テープ5は複数本配置しても良い。テープ5は各リード体に対して平行に貼り付けなくても、例えば斜めに貼っても良い。
<正極の作製>
正極活物質であるコバルト酸リチウム96質量部と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン(PVDF)を10質量%の濃度で含むN−メチル−2−ピロリドン(NMP)溶液20質量部と、導電助剤である人造黒鉛1質量部およびケッチェンブラック1質量部とを、二軸混練機を用いて混練し、更にNMPを加えて粘度を調節して、正極合剤含有ペーストを調製した。
平均粒子径Dの50%が16μmである負極活物質の黒鉛97.5質量部と、結着剤であるスチレンブタジエンゴム(SBR):1.5質量部と、増粘剤であるカルボキシメチルセルロース(CMC):1質量部とに、水を加えて混合し、負極合剤含有ペーストを調製した。
エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)との容積比3:7の混合溶媒に、LiPF6を1.1mol/Lの濃度で溶解させて、フルオロエチレンカーボネート(FEC)を2.0質量%となる量、およびビニレンカーボネート(VC)を2.0質量%となる量で、それぞれ添加して、非水電解質を調製した。
前記帯状の正極を、ポリエチレン製のセパレータを間に挟みこむように前記帯状の負極に重ねた状態で、図2のように巻回した後、扁平状になるように加圧して扁平状巻回電極体を得た。この扁平状巻回電極体の正極リード体と負極リード体の間に、図3に示すようにテープを貼りつけた。
外寸が厚み53mm、幅51mm、高さ72mm、ケース肉厚が0.24mmのアルミニウム合金製の角形の電池ケースを用いた以外は、実施例1と同様にしてリチウム二次電池を作製した。この時のこの時の電池質量は45.8gで、m/cは191であった。また、上述した方法で体積エネルギー密度を求めたところ、574Wh/Lであった。
外寸が厚み46mm、幅37mm、高さ83mm、ケース肉厚が0.19mmのアルミニウム合金製の角形の電池ケースを用いた以外は、実施例1と同様にしてリチウム二次電池を作製した。この時のこの時の電池質量は35.0gで、m/cは184であった。また、上述した方法で体積エネルギー密度を求めたところ、627Wh/Lであった。
外寸が厚み51mm、幅57mm、高さ61mm、ケース肉厚が0.25mmのアルミニウム合金製の角形の電池ケースを用いた以外は、実施例1と同様にしてリチウム二次電池を作製した。この時の電池質量は41.7gで、m/cは167であった。また、上述した方法で体積エネルギー密度を求めたところ、627Wh/Lであった。
テープを貼り付けなかった以外は実施例1と同様にして扁平状巻回電極体を作製し、この扁平状巻回電極体を用いた以外は実施例1と同様にしてリチウム二次電池を作製した。
テープを貼り付けなかった以外は実施例4と同様にして扁平状巻回電極体を作製し、この扁平状巻回電極体を用いた以外は実施例1と同様にしてリチウム二次電池を作製した。
テープを貼り付けなかった以外は実施例1と同様にして扁平状巻回電極体を作製した。扁平状巻回電極体を用い、外寸が厚み41mm、幅51mm、高さ68mm、ケース肉厚が0.27mmのアルミニウム合金製の角形の電池ケースを用いた以外は、実施例1と同様にしてリチウム二次電池を作製した。この時の電池質量は34.0gで、m/cは126であった。また、上述した方法で体積エネルギー密度を求めたところ、569Wh/Lであった。
上述のように作製した実施例、比較例及び参考例のリチウム二次電池をそれぞれ10個用意し、それぞれを25℃環境下で1.0Cで充電上限電圧に達するまで定電流充電を行った後、充電上限電圧で合計充電時間が2.5時間となるまで定電圧充電を行って満充電状態とした。それぞれの電池の充電上限電圧は表1に示す。
一方、m/c>150のリチウム二次電池は、電池ケースの変形が起こりやすく、m/c>170で更に変形が起こりやすいことがわかる。一方で、電池ケースの変形が起こったとしても、扁平状巻回電極体の開口部側の端面と2つの幅広面とが、テープによって固定されていれば、内部短絡の発生を抑制することが出来る。
2 電池ケース
3 封口体
4 扁平状巻回電極体
5 テープ
14 開口部
41 開口部側端面
43 幅広面
60 負極
70 正極
80 セパレータ
Claims (7)
- 有底筒状の電池ケースと、
電池ケース内に帯状の正極と負極がセパレータを介して渦巻き状に巻回されてなる扁平状巻回電極体および非水電解液を備えたリチウム二次電池であって、
前記電池ケースは底部、側面部、開口部とを有し、
前記開口部は前記封口体で閉塞されており、
前記扁平状巻回電極体は、対向する2つの端面と、対向する2つの幅広面とを有し、
前記扁平状巻回電極体は、一方の端面を前記底部側に、他方の端面を前記開口部側に配置するよう、前記電池ケース内へ収納されており、
前記扁平状巻回電極体は、前記開口部側の前記端面と、前記2つの幅広面とが、テープによって固定されており、
前記電池ケースの肉厚をc(mm)とし、前記リチウム二次電池の質量をm(g)とした時、m/c>150であるリチウム二次電池。 - 電池ケースの肉厚cは、0.27mm以下である請求項1に記載のリチウム二次電池。
- m/c>170である請求項1に記載のリチウム二次電池。
- 前記正極は、正極リード体を有し、
前記負極は、負極リード体を有し、
前記正極リード体と前記負極リード体とは、前記扁平状巻回電極体の前記開口部側の前記端面から突出するように配置されている請求項1に記載のリチウム二次電池。 - 前記テープは、前記正極リード体と前記負極リード体との間の前記端面を覆う様に配置される請求項4に記載のリチウム二次電池。
- 前記正極リードおよび前記負極リードのうち、一方は前記扁平状巻回電極体の巻回最内周側に配置され、他方は前記扁平状巻回電極体の巻回最外周側に配置される請求項4に記載のリチウム二次電池。
- 体積当たりのエネルギー密度が、550Wh/L以上である請求項1または4に記載のリチウム二次電池。
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