JP2018022693A - 非水電解質二次電池 - Google Patents
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Abstract
Description
正極芯体上に正極合剤層が形成された正極板と、
負極芯体上に負極合剤層が形成された負極板と、
前記正極板及び前記負極板がセパレータを挟んで互いに絶縁された状態で偏平状に巻回された偏平状の巻回電極体と、
非水電解質と、
外装体と、を有し、
前記偏平状の巻回電極体の一方の端部には巻回された正極芯体露出部が形成され、
前記偏平状の巻回電極体の他方の端部には巻回された負極芯体露出部が形成され、
前記巻回された正極芯体露出部は収束されて正極集電体が接続され、
前記巻回された負極芯体露出部は収束されて負極集電体が接続され、
前記外装体内の圧力の上昇により作動し前記正極板と前記負極板を電気的に短絡させる圧力感応式の強制短絡機構が前記巻回電極体の外部に設けられており、 前記正極合剤層内には炭酸リチウムが含有されており、
前記正極板の巻き始め側端部及び巻き終り側端部の少なくとも一方の前記正極合剤層上であって、前記セパレータと対向する位置には、前記正極合剤層の幅方向に沿って、絶縁テープが貼付されている、
非水電解質二次電池が提供される。
最初に、実施形態の非水電解質二次電池を図1〜図4を用いて説明する。この非水電解質二次電池10は、図4に示したように、正極板11と負極板12とがセパレータ13を介して互いに絶縁された状態で巻回された偏平状の巻回電極体14を有している。この偏平状の巻回電極体14の最外面側は、セパレータ13で被覆されているが、負極板12が正極板11よりも外周側となるようになされている。
ルミニウム合金製のものが用いられている。負極集電体19及び負極端子20は、それぞれ銅又は銅合金製のものが用いられている。
正極活物質としては、LiNi0.35Co0.35Mn0.30O2で表されるリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物を用いた。このリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物と、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、炭酸リチウムとを、それぞれ質量比で92:0.9:5:1.5となるように秤量し、分散媒としてのN−メチル−2−ピロリドン(NMP)と混合して正極合剤スラリーを調製した。
負極板は次のようにして作製した。黒鉛粉末98質量部、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)1質量部、結着剤としてのスチレン−ブタジエンゴム(SBR)1質量部を水に分散させ負極合剤スラリーを調製した。この負極合剤スラリーを厚さ1
0μmの銅箔からなる負極集電体の両面にダイコーターによって塗布し、乾燥して負極集電体の両面に負極合剤層を形成した。次いで、乾燥し、圧縮ローラーを用いて所定厚さに圧縮し、得られた極板を予め定めた所定寸法に切り出した。その後、極板の幅方向の一方端に、長さ方向全体にわたって一定幅に負正極合剤層が両面ともに形成されていない負極芯体露出部16が形成されるように、負極合剤層を剥離した。このようにして作製された負極板12の構成は、図3Bに示したとおりである。
非水電解液としては、溶媒としてエチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート(MEC)とを体積比(25℃、1気圧)で3:7の割合で混合した混合溶媒に電解質塩としてLiPF6を1mol/Lとなるように添加し、さらに全非水電解質質量に対してビニレンカーボネートVCを0.3質量%添加したものを用いた。
上述ようにして作製された負極板12及び正極板11を、最外面側が負極板12となるようにして、それぞれセパレータ13を介して互いに絶縁された状態で巻回した後、偏平状に成形して偏平状の巻回電極体14を作製した。偏平状の巻回電極体14の巻回終了端側の構成は図4Aに示したとおりである。また、偏平状の巻回電極体14は圧縮されているため、偏平状の巻回電極体14の形成時の正極板11における正極合剤層11aと、絶縁テープ11bと、セパレータ13との配置関係は、図4Bに示したとおりとなる。
比較例の非水電解質二次電池の具体的構成を図5及び図6を用いて説明する。比較例の非水電解質二次電池の具体的構成は、正極板の構成を除いて実質的に実施形態の非水電解質二次電池10と同様である。そこで、適宜図1及び図2を援用するとともに、実施形態の非水電解質二次電池10と同一の構成部分には同一の参照符号を付与してその詳細な説明は省略する。
ータ13との配置関係は、図6Bに示したとおりである。このように、正極板11Aの巻き終り側端部に絶縁テープが存在しない場合、セパレータ13は軟質であるため、正極板11Aとセパレータ13との間の空隙は非常に狭くなる。
ル、グルタルニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル、1,2,3−プロパントリカルボニトリル、1,3,5−ペンタントリカルボニトリルなどのニトリルを含む化合物;ジメチルホルムアミドなどのアミドを含む化合物などを用いることができる。特に、これらのHの一部がFにより置換されている溶媒が好ましく用いられる。また、これらを単独又は複数組み合わせて使用することができ、特に環状カーボネートと鎖状カーボネートとを組み合わせた溶媒や、さらにこれらに少量のニトリルを含む化合物やエーテルを含む化合物が組み合わされた溶媒が好ましい。
のものを用いることができる。具体的には、ポリエチレンからなるセパレータのみならず、ポリエチレンの表面にポリプロピレンからなる層が形成されたものや、ポリエチレンのセパレータの表面にアラミド系の樹脂が塗布されたものを用いても良い。
11b…絶縁テープ 12…負極板 12a…負極合剤層
13…セパレータ 14、14A…偏平状の巻回電極体 15…正極芯体露出部
15a…溶接痕 16…負極芯体露出部 17…正極集電体
18…正極端子 19…負極集電体 20…負極端子
21、22…絶縁部材 23…封口体 24…絶縁シート
25…角形外装体 26…電解液注液口 27…電流遮断機構
28…ガス排出弁 29…正極用導電部材 30…正極用中間部材
31…負極用導電部材 32…負極用中間部材 33、34…溶接跡
50…強制短絡機構 51…弁部 52…導電部材
Claims (5)
- 正極芯体上に正極合剤層が形成された正極板と、
負極芯体上に負極合剤層が形成された負極板と、
前記正極板及び前記負極板がセパレータを挟んで互いに絶縁された状態で偏平状に巻回された偏平状の巻回電極体と、
非水電解質と、
外装体と、を有し、
前記偏平状の巻回電極体の一方の端部には巻回された正極芯体露出部が形成され、
前記偏平状の巻回電極体の他方の端部には巻回された負極芯体露出部が形成され、
前記巻回された正極芯体露出部は収束されて正極集電体が接続され、
前記巻回された負極芯体露出部は収束されて負極集電体が接続され、
前記外装体内の圧力の上昇により作動し前記正極板と前記負極板を電気的に短絡させる圧力感応式の強制短絡機構が前記巻回電極体の外部に設けられており、
前記正極合剤層内には炭酸リチウムが含有されており、
前記正極板の巻き始め側端部及び巻き終り側端部の少なくとも一方の前記正極合剤層上であって、前記セパレータと対向する位置には、前記正極合剤層の幅方向に沿って、絶縁テープが貼付されている、非水電解質二次電池。 - 前記正極合剤層は、前記正極芯体の両面に形成されており、前記絶縁テープは前記正極合剤層の両面に貼付されている、請求項1に記載の非水電解質二次電池。
- 前両面に貼付されているそれぞれの絶縁テープは、それぞれ前記正極合剤層よりも外方に延在して互いに張り合わされている、請求項2に記載の非水電解質二次電池。
- 前記正極合剤層中の炭酸リチウム濃度は前記正極合剤質量に対して0.1質量%以上5質量%以下である、請求項1〜3のいずれかに記載の非水電解質二次電池。
- 前記外装体は角形である、請求項1〜4のいずれかに記載の非水電解質二次電池。
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