JP2018120829A - 蓄電素子 - Google Patents
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Abstract
Description
また、本実施形態の蓄電素子1において、比較的高温で充放電が繰り返されたあとに出力が低下することが抑制される理由として、下記のことが考えられる。充放電等によって、正極活物質層112が膨張収縮したり蓄電素子の内圧が増加したりすることにより、活物質の二次粒子が外方から受ける力(圧縮力等)が増大する。二次粒子がこのような力を受けても、黒鉛のアスペクト比が3以上であることによって、二次粒子が黒鉛に当接しつつ、黒鉛の長手方向に沿って二次粒子が移動できる。従って、上記力を緩衝する緩衝材として黒鉛がはたらき、二次粒子の割れが抑制されると考えられる。その結果、充放電を繰り返したあとの出力が維持されると推測される。一方、黒鉛のアスペクト比が5未満であると、上記のような緩衝作用が起こりにくくなり、充放電を繰り返したあとの出力が維持されにくくなると推測される。また、黒鉛のアスペクト比が15以下であることによって、黒鉛の長手方向が同じ方向に揃うことが抑えられ、黒鉛の長手方向がランダムになりやすいと考えられる。黒鉛の長手方向がよりランダムである分、上記力(圧縮力等)の向きにかかわらず、上述した緩衝作用が確実に発揮され、上述したように二次粒子の割れが抑制されると考えられる。
これに対し、正極活物質層112の比表面積が2.5m2/g以上である状態は、二次粒子の表面の凹凸が比較的多い状態を反映していると考えられる。二次粒子の表面の凹凸が比較的多いときには、上記力(圧縮力等)を緩衝する緩衝材として特定アスペクト比の黒鉛が有効と考えられる。実験データからも把握されるように、黒鉛のアスペクト比が上記の範囲内であることの技術的意義は、正極活物質層112の比表面積が2.5m2/g以上であるときに、重要であると考えられる。
(1)正極の作製
有機溶媒としてのN−メチル−2−ピロリドン(NMP)と、導電助剤(アセチレンブラック及び鱗片状黒鉛)と、バインダ(PVdF)と、活物質粒子(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)とを混合し、混練することで、正極用の合剤を調製した。活物質粒子は、一次粒子が凝集し且つ内部に中空が形成されていない二次粒子であった。導電助剤、バインダ、活物質粒子の配合量は、それぞれ8質量%(アセチレンブラック)、3質量%、89質量%とした。調製した正極用の合剤を、アルミニウム箔(厚さ15μm)の両面に、乾燥後の塗布量(目付量)が8.6mg/cm2となるようにそれぞれ塗布した。乾燥後、所定の圧力でロールプレスを行った。その後、真空乾燥して、水分等を除去した。活物質層(1層分)の厚さは、32μmであった。活物質層の密度は、2.6g/cm3であった。活物質粒子の二次粒子の平均粒子径は、4.0μmであった。
・正極活物質層の比表面積
下記のようにして、正極活物質層のBET比表面積を測定した。詳しくは、比表面積測定装置 「MONOSORB」(ユアサアイオニクス社製)を使用して、一点法により求められた測定資料に対する窒素吸着量[m2]からBET比表面積を算出した。具体的には、測定試料の投入量を、0.5g±0.01gとし、予備加熱の条件を120℃、15分とした。また、液体窒素を用いて冷却を行い、冷却過程の窒素ガス吸着量を測定した。測定された吸着量(m2)を活物質質量(g)で除することにより、BET比表面積を算出した。
活物質粒子としては、非晶質炭素(難黒鉛化炭素)の粒子を用いた。バインダとしては、スチレンブタジエンゴムを用いた。負極用の合剤は、溶剤としての水と、バインダと、カルボキシメチルセルロース(CMC)と、活物質粒子とを混合、混練することで調製した。CMCは、1.0質量%となるように配合し、バインダは、2.0質量%となるように配合し、活物質粒子は、97.0質量%となるように配合した。調製した負極用の合剤を、乾燥後の塗布量(目付量)が3.8mg/cm2となるように、銅箔(厚さ10μm)の両面にそれぞれ塗布した。乾燥後、ロールプレスを行い、真空乾燥して、水分等を除去した。活物質層(1層分)の厚さは、39μmであった。活物質層の密度は、0.974g/cm3であった。
セパレータ基材として厚さが22μmのポリエチレン製微多孔膜を用いた。ポリエチレン製微多孔膜の透気抵抗度は、100秒/100ccであった。
電解液としては、以下の方法で調製したものを用いた。非水溶媒として、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートを、いずれも1容量部ずつ混合した溶媒を用い、この非水溶媒に、塩濃度が1mol/LとなるようにLiPF6を溶解させ、電解液を調製した。
上記の正極、上記の負極、上記の電解液、セパレータ、及びケースを用いて、一般的な方法によって電池を製造した。
まず、セパレータが上記の正極および負極の間に配されて積層されてなるシート状物を巻回した。次に、巻回されてなる電極体を、ケースとしてのアルミニウム製の角形電槽缶のケース本体内に配置した。続いて、正極及び負極を2つの外部端子それぞれに電気的に接続させた。さらに、ケース本体に蓋板を取り付けた。上記の電解液を、ケースの蓋板に形成された注液口からケース内に注入した。最後に、ケースの注液口を封止することにより、ケースを密閉した。
活物質粒子の形状を表1に示すものとなるように変化させること、及び正極活物質層を形成する際のロールプレス圧を変化させることによって、正極活物質層のBET比表面積が表1に示す値となるように電池を製造した点、所定のアスペクト比の黒鉛を用いて黒鉛のアスペクト比が表1に示す値となるように電池を製造した点以外は、試験例1と同様にして電池を製造した。試験例2〜18において、正極活物質層の活物質及びバインダの配合量は、それぞれ試験例1と同様である。なお、活物質粒子の形状が「中空」とは、正極活物質層の断面において、二次粒子の内部に中空部(直径の大きさが活物質粒子の一次粒子径よりも大きいもの)が二以上形成されているものを意味する。活物質粒子の形状が「中実」とは、二次粒子の内部に中空部(直径の大きさが活物質粒子の一次粒子径よりも大きいもの)が形成されていないものを意味する。
・鱗片状黒鉛のアスペクト比
導電助剤として黒鉛を配合した試験例において、下記のようにして黒鉛のアスペクト比を測定した結果、黒鉛のアスペクト比は、表1に示す通りとなった。
電池の直流抵抗(DCR)を測定することによって、各電池の出力性能を評価した。
1. 25℃において5A定電流で4.2Vまで充電し、さらに4.2V定電圧で合計3時間充電した。その後、5A定電流で、終止電圧2.4Vの条件で放電することにより、初期放電容量C1を測定した。
2. 25℃において5A定電流で初期容量の50%相当の電気量になる電圧まで充電し、さらに当該電圧で合計2時間充電した。
3. 25℃において、2C1[A]の定電流放電を行い、放電開始後1秒目の電流値A1と、電圧値V1とを測定した。
4. 上記3.の後の電池を25℃において、5A定電流で、終止電圧2.4Vの条件で放電した。
5. 上記2.の条件で充電後、25℃において、4C1[A]の定電流放電を行い、放電開始後1秒目の電流値A2と、電圧値V2とを測定した。
6. 上記4.の条件での放電、上記2.の条件での充電後、6C1[A]の定電流放電を行い、放電開始後1秒目の電流値A3と、電圧値V3とを測定した。
7. 上記4.の条件での放電、上記2.の条件での充電後、8C1[A]の定電流放電を行い、放電開始後1秒目の電流値A4と、電圧値V4とを測定した。
8. 上記4.の条件での放電、上記2.の条件での充電後、10C1[A]の定電流放電を行い、放電開始後1秒目の電流値A5と、電圧値V5とを測定した。
9. 測定されたA1〜A5をX軸、V1〜V5をY軸にプロットし、最小二乗法により傾きを算出した。V=IRの関係から、算出した傾きを直流抵抗R(DCR)とした。
電池を25℃において、5A定電流で、終止電圧2.4Vの条件で放電した。
初期容量の20%相当の電気量(SOC20%)から、初期容量の80%相当の電気量(SOC80%)の範囲において、55℃、8C1[A]の条件で充放電サイクルを1000時間行った。
2:電極体、
26:非被覆積層部、
3:ケース、 31:ケース本体、 32:蓋板、
4:セパレータ、
5:集電体、 50:クリップ部材、
6:絶縁カバー、
7:外部端子、 71:面、
11:正極、
111:正極の金属箔(集電箔)、 112:正極活物質層、
12:負極、
121:負極の金属箔(集電箔)、 122:負極活物質層、
91:バスバ部材、
100:蓄電装置。
Claims (1)
- 活物質と黒鉛とを含有する活物質層を有する電極を備え、
前記活物質は、一次粒子が凝集した二次粒子を含み、前記二次粒子の内部には、前記一次粒子よりも大きい空孔が形成され、
前記活物質層の比表面積は、2.5m2/g以上であり、
前記黒鉛のアスペクト比は、3以上15以下である、蓄電素子。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116417719A (zh) * | 2023-06-05 | 2023-07-11 | 厦门海辰储能科技股份有限公司 | 端盖单元、储能装置、用电设备及储能装置的组装方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07122262A (ja) * | 1993-10-27 | 1995-05-12 | Toray Ind Inc | 電極およびその製造方法、およびそれを用いた二次電池 |
JP2005317512A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-11-10 | Toshiba Corp | 非水電解質電池 |
JP2011238415A (ja) * | 2010-05-07 | 2011-11-24 | Toyota Motor Corp | リチウム二次電池および該電池の製造方法 |
WO2012049779A1 (ja) * | 2010-10-15 | 2012-04-19 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池 |
JP2012114048A (ja) * | 2010-11-26 | 2012-06-14 | Toyota Motor Corp | リチウム二次電池及びその製造方法 |
JP2012254889A (ja) * | 2011-06-07 | 2012-12-27 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | ニッケルマンガン複合水酸化物粒子とその製造方法、非水系電解質二次電池用正極活物質とその製造方法、ならびに、非水系電解質二次電池 |
JP2013218895A (ja) * | 2012-04-09 | 2013-10-24 | Toyota Motor Corp | 電極とその製造方法ならびにその電極を備える非水電解質二次電池 |
WO2014024571A1 (ja) * | 2012-08-07 | 2014-02-13 | 日産自動車株式会社 | リチウムイオン二次電池用正極活物質、リチウムイオン二次電池用正極及びリチウムイオン二次電池 |
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2017
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07122262A (ja) * | 1993-10-27 | 1995-05-12 | Toray Ind Inc | 電極およびその製造方法、およびそれを用いた二次電池 |
JP2005317512A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-11-10 | Toshiba Corp | 非水電解質電池 |
JP2011238415A (ja) * | 2010-05-07 | 2011-11-24 | Toyota Motor Corp | リチウム二次電池および該電池の製造方法 |
WO2012049779A1 (ja) * | 2010-10-15 | 2012-04-19 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池 |
JP2012114048A (ja) * | 2010-11-26 | 2012-06-14 | Toyota Motor Corp | リチウム二次電池及びその製造方法 |
JP2012254889A (ja) * | 2011-06-07 | 2012-12-27 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | ニッケルマンガン複合水酸化物粒子とその製造方法、非水系電解質二次電池用正極活物質とその製造方法、ならびに、非水系電解質二次電池 |
JP2013218895A (ja) * | 2012-04-09 | 2013-10-24 | Toyota Motor Corp | 電極とその製造方法ならびにその電極を備える非水電解質二次電池 |
WO2014024571A1 (ja) * | 2012-08-07 | 2014-02-13 | 日産自動車株式会社 | リチウムイオン二次電池用正極活物質、リチウムイオン二次電池用正極及びリチウムイオン二次電池 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116417719A (zh) * | 2023-06-05 | 2023-07-11 | 厦门海辰储能科技股份有限公司 | 端盖单元、储能装置、用电设备及储能装置的组装方法 |
CN116417719B (zh) * | 2023-06-05 | 2023-08-08 | 厦门海辰储能科技股份有限公司 | 端盖单元、储能装置、用电设备及储能装置的组装方法 |
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