JP2019091523A - Laminated lithium-ion battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層型の電極群を備えるリチウムイオン電池に関する。 The present invention relates to a lithium ion battery provided with a stacked electrode group.
積層型のリチウムイオン電池として、交互に積層された正極と負極との間に介在するように、長尺のセパレータをつづら折りしながら配置する構成が知られている。特許文献1は、つづら折りしたセパレータを、電極群の最外のプレート(電極)を覆うように折り畳むことを教示している。これにより、電極群の最外にある電極にも電解液が含浸され易くなって、電気特性が向上する。
As a laminated lithium ion battery, a configuration is known in which a long separator is disposed while being folded so as to be interposed between a positive electrode and a negative electrode stacked alternately.
通常、積層型の電極群は、その周囲が多孔質フィルム等の多孔質シートで包囲される。液体状の電解質の含浸性を高めるとともに、電極群のズレ防止や、最外に配された電極を保護するためである。そのため、特許文献1に示される電極群の最外にある電極の外側の主面は、セパレータおよび多孔質シートの両方で覆われる。
Usually, the laminated electrode group is surrounded by a porous sheet such as a porous film. This is for the purpose of enhancing the impregnation of the liquid electrolyte, preventing the displacement of the electrode group, and protecting the outermost electrode. Therefore, the outer major surface of the outermost electrode of the electrode group shown in
近年、電子機器の小型化および低背化に伴って、電子機器に接続される電池にも小型化および薄型化が要求される。上記のように、最外にある電極の外側の主面がセパレータおよび多孔質シートの両方で覆われることは、薄型化の点で不利である。さらに、電解液の電極群への含浸性を高める観点からも、最外にある電極の外側の主面をセパレータおよび多孔質シートの両方で覆うことは不利に働く。 2. Description of the Related Art In recent years, with the downsizing and shortening of electronic devices, the downsizing and thinning of batteries connected to electronic devices are also required. As described above, covering the outer main surface of the outermost electrode with both the separator and the porous sheet is disadvantageous in terms of thinning. Furthermore, covering the outer main surface of the outermost electrode with both the separator and the porous sheet works disadvantageously also from the viewpoint of enhancing the infiltration of the electrolyte into the electrode group.
本発明の一局面は、交互に積層された複数の第1電極および複数の第2電極と、隣接する前記第1電極と前記第2電極との間に介在するようにつづら折りされたつづら折り部を有するとともに、一方の短辺である第1端部と他方の短辺である第2端部とを有する長尺状のセパレータと、を含む積層型の電極群を備え、前記つづら折り部が、前記電極群の積層方向に交わる第1主面および第2主面の少なくとも一方を覆わない、積層型リチウムイオン電池である。 One aspect of the present invention includes a plurality of alternately stacked first electrodes and a plurality of second electrodes, and a serpentine folded portion interposed between the adjacent first electrodes and the second electrodes. A stack-type electrode group including: an elongated separator having a first end which is one short side and a second end which is the other short side; It is a lamination type lithium ion battery which does not cover at least 1 side of the 1st principal surface and the 2nd principal surface which intersect in the lamination direction of an electrode group.
本発明によれば、電極群の積層方向の厚みを小さくすることができるため、得られる積層型リチウムイオン電池を薄型化できる。 According to the present invention, since the thickness in the stacking direction of the electrode group can be reduced, the obtained laminated lithium ion battery can be thinned.
(電極群)
以下、本実施形態に係る電極群について、図1〜図3を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係る電極群10および電極群10を包囲する多孔質シート70を模式的に示す断面図である。図2は、本実施形態に係る電極群10の一部を模式的に示す分解斜視図である。図3(a)および(b)は、本実施形態に係る電極群10の一部を模式的に示す断面図である。図中、同じ機能を有する構成要素には、同じ符号を付している。
(Electrode group)
Hereinafter, the electrode group according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an
電極群10は、交互に積層された複数の第1電極11および複数の第2電極12と、隣接する第1電極11と第2電極12との間に介在するセパレータ13と、を備える。セパレータ13は、長尺体であって、第1電極11および第2電極12の一方を挟み込みながらつづら折りされた、つづら折り部131を有する。第1電極11および第2電極12は、例えば、それぞれ10〜50枚積層される。
The
つづら折り部131とは、図2に示すように、セパレータ13のうち、第1電極11および第2電極12の少なくとも一方の主面の少なくとも一部に対向する平面領域131aと、1つの第1電極11または1つの第2電極12の端面(上記主面に交わる面)の少なくとも一部に対向する屈曲領域131bとが、交互に配置された部分である。屈曲領域131bは、電極の端面を通る平面とセパレータ13とが交わってできる2本の線L1およびL2で挟まれる領域である。平面領域131aと屈曲領域131bの一部とが重複する場合、重複する領域(図2においてハッチングされた領域)は、平面領域131aとみなせばよい。
As illustrated in FIG. 2, the
つづら折り部131は、電極群10の積層方向X(図1参照)に交わる第1主面S1および第2主面S2の少なくとも一方を覆わない。そのため、電極群10の周囲が多孔質フィルム等の多孔質シート70で包囲される場合であっても、第1主面S1および第2主面S2の少なくとも一方は、多孔質シート70のみで覆われるため、得られるリチウムイオン電池100を薄型化することが可能となる。なかでも、薄型化の観点から、第1主面S1および第2主面S2のいずれもが、つづら折り部131によって覆われないことが好ましい。
The
ここで、第1主面S1あるいは第2主面S2を覆わないとは、つづら折り部131が各主面の端部に少しだけかかることを許容する。この場合、つづら折り部131が、実質的に主面を覆っているとは言えないためである。具体的には、図3に示すように、長手方向Yにおける第1主面S1の幅をWとしたとき、つづら折り部131(あるいは第1端部13X)が、第1主面S1のW×1/10以下の領域に対向している場合、つづら折り部131は、第1主面S1を覆っているとは言えない。第2主面S2に対しても同様に、つづら折り部131が、長手方向Yにおける第2主面S2の幅の1/10以下の領域に対向している場合、つづら折り部131は、第2主面S2を覆っているとは言えない。
Here, not covering the first main surface S1 or the second main surface S2 allows the
なお、図示例では、第1電極11が電極群10の両方の最外に配置されているが、これに限定されない。例えば、電極群10の最外はいずれも第2電極12であってもよいし、一方が第1電極11であり、他方が第2電極12であってもよい。また、第1電極11の主面の大きさは、第2電極12の主面の大きさよりも大きくてもよいし、小さくてもよいし、同じであってもよい。
In addition, although the
以下、セパレータ13がつづら折り部131からなる第1実施形態と、セパレータ13がつづら折り部131および外周部132を備える第2実施形態とを、順に説明する。
Hereinafter, the first embodiment in which the
[第1実施形態]
まず、第1実施形態を、引き続き図1および3を参照しながら説明する。
本実施形態では、セパレータ13は、つづら折り部131から構成される。つまり、セパレータ13の一方の短辺(長手方向Yに交わる辺)である第1端部13Xと他方の短辺である第2端部13Yとは、いずれも第1主面S1および第2主面S2に対向していないか(図1)、第1主面S1および第2主面S2の屈曲領域131bに近い方の辺から、各主面の幅Wの1/10までの領域に対向している(図3(a))。
First Embodiment
First, the first embodiment will be described with continued reference to FIGS. 1 and 3.
In the present embodiment, the
なかでも、薄型化の観点から、第1端部13Xおよび第2端部13Yの少なくとも一方が、第1主面S1と第2主面S2との間に配置されることが好ましい。特に、第1端部13Xおよび第2端部13Yが、ともに第1主面S1と第2主面S2との間に配置されることが好ましい。第1主面S1と第2主面S2との間とは、図3(a)および(b)に示すように、第1主面S1を含む平面と、第2主面S2を含む平面とで挟まれた領域Rである。すなわち、第1端部13Xが第1主面S1と第2主面S2との間に配置されるとは、第1端部13Xが、第1主面S1に対向することまでは要しない。図3(b)に示すように、第1端部13Xは、第1主面S1、さらには第2主面S2のいずれの電極にも対向しない位置にあってもよい。同様に、第2端部13Yが第1主面S1と第2主面S2との間に配置されるとは、第2端部13Yが、第2主面S2に対向することまでは要しない。第2端部13Yは、第2主面S2、さらには第1主面S1のいずれの電極にも対向しない位置にあってもよい。
Among them, it is preferable that at least one of the
本実施形態において、図1に示すように、電極群10は多孔質シート70で包囲されることが好ましい。この場合、電極群10は、後述する負極タブおよび正極タブが延出している辺を避ける方向に、多孔質シート70により巻回される。電極群10の外的要因からの保護と、電極同士のズレを抑制するためである。上記の観点から、多孔質シート70は、電極群10の周囲を1周以上囲むことが好ましい。多孔質シート70の端部同士は、例えば、絶縁テープ、熱溶着により接合される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
多孔質シート70の材質は、絶縁性を備える限り特に限定されず、セパレータ13と同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、液体を含む電解質を用いる場合の含浸性の観点から、多孔質シート70の多孔度は大きいほど好ましい。例えば、多孔質シート70の多孔度は40%以上であることが好ましく、60%以上であることがより好ましい。なお、多孔質シート70の機械的強度や電極群10の保護および電極間のズレの抑制を考慮すると、多孔質シート70の多孔度は80%以下であることが好ましく、70%以下であることがより好ましい。
The material of the
一方、電極間に配置されるセパレータ13の多孔度は、内部短絡の防止の観点から、過度に大きくないことが好ましい。例えば、セパレータ13の多孔度は60%以下であることが好ましく、55%以下であることがより好ましい。なお、液体を含む電解質を用いる場合の含浸性を考慮すると、セパレータ13の多孔度は30%以上であることが好ましく、40%以上であることがより好ましい。
On the other hand, the porosity of the
多孔度は、すなわち空隙率であり、以下の式により算出される値である。
空隙率=(1−多孔質シートを構成する材料の総体積/多孔質シートのみかけの体積)×100[%]
Porosity, that is, porosity, is a value calculated by the following equation.
Porosity = (1-total volume of the material constituting the porous sheet / apparent volume of the porous sheet) x 100 [%]
このように、電極間に配置される多孔質材料(すなわちセパレータ13)と、電極群10の周囲を囲む多孔質材料(すなわち多孔質シート70)とを別体とすることにより、目的に応じた多孔度を選択することができる。例えば、多孔質シート70として、セパレータ13よりも多孔度の大きな材料を選択することにより、含浸性および内部短絡の防止が両立する。なお、セパレータ13および多孔質シート70の具体的な構成については後述する。
Thus, according to the purpose, the porous material (i.e., the separator 13) disposed between the electrodes and the porous material (i.e., the porous sheet 70) surrounding the periphery of the
[第2実施形態]
次に、図4を参照しながら、第2実施形態を説明する。図4は、本実施形態に係る電極群10Aを模式的に示す断面図である。
本実施形態では、セパレータ13Aは、つづら折り部131と外周部132とを含む。外周部132は、セパレータ13Aの一方の端部である第1端部13Xを有しており、つづら折り部131から延在している。つづら折り部131は、セパレータ13Aの他方の端部である第2端部13Yを有する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an
In the present embodiment, the
図4のように、例えば、第2端部13Yが第2主面S2側にある場合、セパレータ13Aは、第2端部13Yを始点としてつづら折りされながら、第1主面S1を備える第1電極11Aとこれに隣接する第2電極12Aとの間に介在するように延在して、つづら折り部131を形成する。続いて、セパレータ13Aは、第2主面側に向かう方向に延出し、そのまま、積層された複数の電極(第1電極11および第2電極12)およびつづら折り部131(以下、併せて積層体と称する)を1周以上包囲して、外周部132を形成する。すなわち、つづら折り部131と外周部132とは連続している。つづら折り部131と外周部132との境界Dは、第1電極11Aの端部にほぼ対向しており、第1主面S1の近傍に位置している。
As shown in FIG. 4, for example, when the
具体的には、外周部132は、第2電極12Aの一方の端面から、第2主面S2を備える第1電極11Bの上記と同じ側の端面までを覆う第1領域132aと、第2主面S2を覆う第2領域132bと、第1電極11Bの上記とは異なる側の他方の端面から、第1電極11Bの他方の端面と同じ側の第1電極11Aの端面までを覆う第3領域132cと、第1主面S1を覆う第4領域132dと、を境界Dからこの順に備える。
Specifically, the outer
この場合も、第1主面S1および第2主面S2は、外周部132のみで覆われるため、得られるリチウムイオン電池100を薄型化することが可能となる。また、境界D(すなわち、外周部132の一方の端部)は、電極群10Aの積層方向Xに沿った端面に位置している。そのため、外周部132の端部同士を接合して巻き止めする際、外周部132の他方の端部(第1端部13X)もまた、電極群10Aの積層方向Xに沿った端面に配置すればよい。つまり、外周部132の端部同士の重なりを、第1主面S1と第2主面S2との間に配置することができる。よって、リチウムイオン電池を薄型化させ易くなる。
Also in this case, since the first main surface S1 and the second main surface S2 are covered only by the outer
また、本実施形態に係るセパレータ13Aは、第1実施形態におけるセパレータ13と多孔質シート70との2つの機能を備える。つまり、セパレータ13より長尺のセパレータ13Aを準備することにより、セパレータ13Aを電極間に介在させる作業の延長上で、得られた積層体の外周を包囲する作業を行い得る。そのため、生産性が向上する。
Further, the
(積層型リチウムイオン電池)
以下、図2、図5および図6を参照しながら、第1電極11が負極であり、第2電極12が正極である場合を例にとって、本発明の一実施形態である角型の積層型リチウムイオン電池(以下、単にリチウムイオン電池100と称す)を説明する。図5は、リチウムイオン電池100の外観を模式的に示す斜視図である。図6は、図5のB−B線におけるリチウムイオン電池100を模式的に示す断面図である。なお、図6では、リチウムイオン電池100が2つの電極群10を含む場合を示すが、電極群10の数はこれに限定されず、1つ以上含まれていればよい。
(Laminated lithium ion battery)
Hereinafter, referring to FIG. 2, FIG. 5 and FIG. 6, a rectangular laminated type according to an embodiment of the present invention will be described taking the case where the
リチウムイオン電池100において、電極群10は、底部および開口を有する角型の金属容器21および金属容器21の開口を塞ぐ蓋22を備える電池ケース20に収容される。蓋部22の一方の端部からは負極端子30の一端が突出し、他方の端部からは正極端子40の一端が突出する。負極端子30および正極端子40の蓋22から突出する端部は、それぞれリベット状に成形されており、これにより、負極端子30および正極端子40はワッシャ50Aまたは50Bを介して蓋22に固定される。なお、負極端子30および正極端子40と、負極集電板31および正極集電板(図示せず)とに、それぞれ係合するネジ溝(図示せず)を設けて、蓋22に固定してもよい。負極端子30および正極端子40は、絶縁性のガスケット61および62(図6参照)により、蓋22とは絶縁されている。
In the
一方、電池ケース20の内部に挿入された負極端子30の他端は、負極集電板31に電気的に接続している。正極端子40の他端も同様に、図示しない正極集電板に電気的に接続している。負極端子30と負極集電板31との接続経路、および、正極端子40と正極集電板との接続経路の少なくとも一方に、ヒューズ等の電流遮断機構(図示せず)を接続してもよい。
On the other hand, the other end of the
負極集電板31と蓋22との間には、絶縁性のガスケット63が介在しており、負極集電板31と蓋22とを絶縁している。さらに、金属容器21の内表面を覆うように絶縁性の絶縁容器80が配置されてもよい。絶縁容器80は、底部および開口を有する角型形状を備えており、電極群10と金属容器21とを絶縁している。また、電極群10の絶縁容器80の内壁面に接触する面は、多孔質シート70(もしくは、セパレータ13Aの外周部132)により包囲されている。これにより、電極群10と金属容器21とを絶縁するとともに、積層された電極同士のズレが防止され、電極群10の絶縁容器80との接触等による損傷が抑制される。
An insulating
電極群10を構成する各負極11は、それぞれ負極リード線32を介して負極集電板31に電気的に接続される。正極12も同様に、図示しない正極リード線を介して正極集電板に電気的に接続される。負極リード線32は、負極11の負極タブ111b(図2参照)に接合される。1つの電極群10を構成する各負極11の負極タブ111bに接合された複数の負極リード線32は、溶接等により互いに電気的に接続された後、負極集電板31の例えば電極群10に対向する面に接合される。正極リード線も同様にして、正極集電板の電極群10に対向する面に接合される。複数の電極群10を金属容器21に収容する場合、各電極群10の積層方向Xに交わる一方の主面同士が対向するように配置する。なお、各リード線を用いずに、各電極のタブを十分に長くして互いに溶接した後、各集電板に接合してもよい。
The respective
リチウムイオン電池100を組み立てる際には、まず、負極端子30と負極集電板31、正極端子40と正極集電板とを、ガスケット(61、62および63)を介在させながら、蓋22の所定の箇所にそれぞれ固定する。別途、電極群10を作製して、電極群10に各リード線を接合し、リード線同士を接合する。次いで、一体化されたリード線を、蓋22に固定された各集電板に接合する。その後、電極群10に電解液を含浸させ、電解液を含んだ状態の電極群10を絶縁容器80に挿入する。最後に、電極群10を絶縁容器80とともに金属容器21に収容して、金属容器21と蓋22とを溶接等により接合して封止する。電解液の含浸は、電極群10を金属容器21に収容した後、行ってもよい。
When assembling the
(電池ケース)
電池ケース20を構成する金属容器21および金属容器21の材質は特に限定されず、例えば、鉄、ステンレス鋼等が挙げられる。金属容器21および金属容器21の材質はそれぞれ異なっていてもよいが、接合強度等の観点から、同じであることが好ましい。金属容器21の形状および大きさは特に限定されず、用途、電極群10の形状および大きさ等に応じて、適宜設定すればよい。金属容器21の壁面の厚みも特に限定されず、例えば、0.5〜1.5mmである。
(Battery case)
The materials of the
(負極)
負極11は、図2に示すように、負極芯材111と、負極芯材111の両面に形成された負極活物質層112とを具備する。負極芯材111は、負極本体部111aと負極本体部111aの一部から延出した負極タブ111bとを備えている。負極タブ111bの両表面の少なくとも一部には、負極活物質層112は形成されていない。負極リード線32を用いる場合、負極タブ111bには、負極リード線32の一端部が抵抗溶接等により接合される。なお、負極活物質層112は、負極本体部111aの片面にのみ形成されてもよい。
(Negative electrode)
As shown in FIG. 2, the
負極芯材111は、多孔性または無孔の導電性基板である。負極芯材111の材料としては、例えばステンレス鋼、ニッケル、銅、銅合金、アルミニウムなどの金属箔が好ましく使用される。負極芯材111の厚さは特に限定されないが、5μm〜20μmが好ましい。 The negative electrode core material 111 is a porous or nonporous conductive substrate. As a material of the negative electrode core material 111, for example, a metal foil of stainless steel, nickel, copper, a copper alloy, aluminum or the like is preferably used. The thickness of the negative electrode core material 111 is not particularly limited, but is preferably 5 μm to 20 μm.
負極活物質層112は、必須成分として負極活物質を含み、任意成分として結着剤、導電剤などを含む。負極活物質としては、金属リチウム、合金(珪素合金、錫合金など)、炭素材料(黒鉛、ハードカーボンなど)、珪素化合物、錫化合物、チタン酸リチウム化合物などが用いられる。負極活物質層112を形成する際には、負極活物質を含む負極合剤を液状成分と混合して負極スラリーを調製する。次に、負極スラリーを負極本体部111aの両方表面に塗工して塗膜を乾燥させる。次に、乾燥した塗膜を負極芯材111とともに圧延することで、所定厚さを有する負極活物質層112が形成される。負極活物質層112の厚さは、特に限定されないが、70μm〜150μmが好ましい。なお、負極活物質が合金または化合物である場合、真空プロセスにより負極活物質層112を形成してもよい。
The negative electrode
(正極)
正極12は、正極芯材121と、正極芯材121の両面に形成された正極活物質層122とを具備する。正極芯材121は、正極本体部121aと正極本体部121aの一部から延出した正極タブ121bとを備えている。正極タブ121bの両表面には、正極活物質層122は形成されていない。正極リード線を用いる場合、正極タブ121bには、正極リード線の一端部が抵抗溶接等により接合される。なお、正極活物質層122は、正極本体部121aの片面にのみ形成されてもよい。
(Positive electrode)
The
正極芯材121は、多孔性または無孔の導電性基板である。正極芯材121の材料は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金などの金属箔が好ましく使用される。正極芯材121の厚さは、特に限定されないが、10μm〜20μmが好ましい。
The positive
正極活物質層122は、必須成分として正極活物質を含み、任意成分として結着剤、導電剤などを含む。リチウムイオン二次電池の正極活物質としては、リチウム含有複合酸化物が好ましく、例えばLiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4などが用いられる。リチウムイオン一次電池の正極活物質としては、二酸化マンガン、フッ化黒鉛などが用いられる。正極活物質層122を形成する際には、正極活物質を含む正極合剤を液状成分と混合して正極スラリーを調製する。次に、正極スラリーを正極本体部121aの両表面に塗工して塗膜を乾燥させる。次に、乾燥した塗膜を正極芯材121とともに圧延することで、所定厚さを有する正極活物質層122が形成される。正極活物質層122の厚さは、特に限定されないが、70μm〜130μmが好ましい。
The positive electrode
負極活物質層112および/または正極活物質層122に含まれ得る結着剤としては、例えば、フッ素樹脂(ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなど)、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアクリル酸、スチレンブタジエンゴムなどが挙げられる。また、負極活物質層112および/または正極活物質層122に含まれ得る導電剤としては、例えば黒鉛、カーボンブラック、炭素繊維などが挙げられる。
As a binder which may be contained in the negative electrode
(セパレータ)
セパレータ13としては、絶縁性の微多孔薄膜、織布または不織布が用いられる。微多孔薄膜は、単層膜でもよく、多層膜でもよい。セパレータ13の材料としては、例えばポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィンを用いることが好ましい。ポリオレフィンは耐久性に優れ、かつシャットダウン機能を有するためである。セパレータ13の厚さは特に限定されず、例えば10μm〜300μmであり、10〜40μmが好ましく、10〜25μmがより好ましい。セパレータ13の長手方向Yの長さは、少なくとも積層される負極と正極との間に、つづら折りされながら介在できる程度であれば、特に限定されない。
(Separator)
As the
(電解質)
電解質は、液体、ゲルまたは固体のいずれの状態でもよい。
液体状の電解質は、通常、リチウム塩と、リチウム塩を溶解させる非水溶媒とで構成される。非水溶媒としては、特に限定されないが、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、環状カルボン酸エステルなどが用いられる。環状炭酸エステルとしては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネートなどが挙げられる。鎖状炭酸エステルとしては、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネートなどが挙げられる。環状カルボン酸エステルとしては、γ−ブチ口ラクトン、γ−バレロラクトンなどが挙げられる。リチウム塩としては、例えばLiPF6、LiClO4、LiBF4、LiCF3SO3、LiCF3CO2などが挙げられる。
(Electrolytes)
The electrolyte may be in any form of liquid, gel or solid.
The liquid electrolyte is usually composed of a lithium salt and a non-aqueous solvent in which the lithium salt is dissolved. The non-aqueous solvent is not particularly limited, and cyclic carbonates, chain carbonates, cyclic carboxylic esters and the like are used. Examples of cyclic carbonates include propylene carbonate and ethylene carbonate. Examples of chain carbonates include diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate. Examples of cyclic carboxylic acid esters include γ-butyrolactone and γ-valerolactone. Examples of lithium salts include LiPF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , and LiCF 3 CO 2 .
ゲル状の電解質は、通常、ポリマーマトリックスと、ポリマーマトリックスに含浸された上記の溶媒およびリチウム塩とで構成される。固体状の電解質は、通常、ポリマーマトリックスと、ポリマーマトリックスに含有された上記のリチウム塩とで構成される。 The gelled electrolyte is usually composed of a polymer matrix and the above-mentioned solvent and lithium salt impregnated in the polymer matrix. The solid electrolyte is usually composed of a polymer matrix and the above lithium salt contained in the polymer matrix.
ポリマーマトリックスに用いられる材料(マトリックスポリマー)としては、特に限定されず、例えば、液体電解質を吸収してゲル化する材料を使用することができる。具体的には、フッ化ビニリデン単位を含むフッ素樹脂、(メタ)アクリル酸および/または(メタ)アクリル酸エステル単位を含むアクリル系樹脂、ポリアルキレンオキサイド単位を含むポリエーテル樹脂などが挙げられる。 The material used for the polymer matrix (matrix polymer) is not particularly limited, and, for example, a material that absorbs a liquid electrolyte to be gelled can be used. Specifically, a fluorine resin containing a vinylidene fluoride unit, an acrylic resin containing a (meth) acrylic acid and / or a (meth) acrylic acid ester unit, a polyether resin containing a polyalkylene oxide unit, and the like can be mentioned.
フッ化ビニリデン単位を含むフッ素樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ化ビニリデン(VdF)単位とヘキサフルオロプロピレン(HFP)単位とを含む共重合体(VdF−HFP)、フッ化ビニリデン(VdF)単位とトリフルオロエチレン(TFE)単位とを含む共重合体などが挙げられる。 As a fluorine resin containing vinylidene fluoride units, polyvinylidene fluoride (PVdF), a copolymer containing vinylidene fluoride (VdF) units and hexafluoropropylene (HFP) units (VdF-HFP), vinylidene fluoride (VdF) And copolymers containing trifluoroethylene (TFE) units.
(負極リード線)
負極リード線32の材質は、電気化学的および化学的に安定であり、導電性を有するものであれば、特に限定されず、金属であっても非金属であってもよい。なかでも、金属箔であることが好ましい。金属箔としては、例えば、銅箔、銅合金箔、ニッケル箔などが挙げられる。負極リード線32の厚みは、25〜200μmが好ましく、50〜100μmがより好ましい。
(Anode lead wire)
The material of the negative
(正極リード線)
正極リード線の材質は、電気化学的および化学的に安定であり、導電性を有するものであれば、特に限定されず、金属であっても非金属であってもよい。なかでも、金属箔であることが好ましい。金属箔としては、例えば、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、ニッケル、ニッケル合金、鉄、ステンレス鋼などが挙げられる。正極リード線の厚みは、25〜200μmが好ましく、50〜100μmがより好ましい。
(Positive lead wire)
The material of the positive electrode lead wire is not particularly limited as long as it is electrochemically and chemically stable and has conductivity, and may be metal or nonmetal. Among them, metal foil is preferable. As a metal foil, aluminum foil, aluminum alloy foil, nickel, a nickel alloy, iron, stainless steel etc. are mentioned, for example. 25-200 micrometers is preferable and, as for the thickness of a positive electrode lead wire, 50-100 micrometers is more preferable.
(ガスケット)
ガスケット61、62および63の材質は特に限定されず、例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、パーフルオロアルキルエチレン−六フッ化プロピレン共重合体(PFA)、架橋形ゴム等が挙げられる。なかでも、透湿度が低く、電池ケース内部への水分の侵入を抑制することが出来る点で、PFAが好ましい。
(gasket)
The material of the
(多孔質シート)
多孔質シート70としては、絶縁性の微多孔薄膜、織布または不織布が用いられる。多孔質シート70の材質としては、セパレータ13で例示した材料が挙げられる。多孔質シート70の厚さは特に限定されず、例えば10〜300μmであり、10〜50μmが好ましい。
(Porous sheet)
As the
(絶縁容器)
絶縁容器80の材質は特に限定されず、例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、パーフルオロアルキルエチレン−六フッ化プロピレン共重合体(PFA)等が挙げられる。絶縁容器80の壁面の厚み、形状および大きさは特に限定されず、用途、電極群10の形状および大きさ等に応じて、適宜設定すればよい。
(Insulated container)
The material of the insulating
本発明のリチウムイオン電池は、従来のリチウムイオン電池と同様の用途に使用でき、特に、電子機器、電気機器、工作機器、輸送機器、電力貯蔵機器等の主電源又は補助電源として有用である。電子機器には、パーソナルコンピュータ、携帯電話、モバイル機器、携帯情報端末、携帯用ゲーム機器等がある。電気機器には、掃除機、ビデオカメラ等がある。工作機器には、電動工具、ロボット等がある。輸送機器には、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインHEV、燃料電池自動車等がある。電力貯蔵機器には、無停電電源等がある。 The lithium ion battery of the present invention can be used in the same applications as conventional lithium ion batteries, and is particularly useful as a main power source or auxiliary power source for electronic devices, electric devices, machine tools, transport devices, power storage devices and the like. Electronic devices include personal computers, mobile phones, mobile devices, portable information terminals, portable game devices, and the like. Electrical devices include vacuum cleaners and video cameras. Machine tools include electric tools, robots, and the like. Transportation devices include electric vehicles, hybrid electric vehicles, plug-in HEVs, fuel cell vehicles and the like. Power storage devices include uninterruptible power supplies and the like.
100:リチウムイオン電池
10、10A:電極群、
11、11A、11B:第1電極(負極)
111:負極芯材、111a:負極本体部、111b:負極タブ
112:負極活物質層
12、12A:第2電極(正極)
121:正極芯材、121a:正極本体部、121b:正極タブ
122:正極活物質層
13、13A:セパレータ
13X:第1端部
13Y:第2端部
131:つづら折り部
131a:平面領域、131b:屈曲領域
132:外周部
132a:第1領域、132b:第2領域、132c:第3領域、132d:第4領域
20:電池ケース
21:金属容器
22:蓋
30:負極端子
31:負極集電板
32:負極リード線
40:正極端子
50A、50B:ワッシャ
61、62、63:ガスケット
70:多孔質シート
80:絶縁容器
100:
11, 11A, 11B: first electrode (negative electrode)
111: negative electrode core material, 111a: negative electrode main portion, 111b: negative electrode tab 112: negative electrode
121: positive electrode core material, 121a: positive electrode main body, 121b: positive electrode tab 122: positive electrode
131a: planar area, 131b: bending area 132: outer peripheral portion
132a: first area, 132b: second area, 132c: third area, 132d: fourth area 20: battery case 21: metal container 22: lid 30: negative electrode terminal 31: negative electrode current collector plate 32: negative electrode lead wire 40 :
Claims (7)
前記つづら折り部が、前記電極群の積層方向に交わる第1主面および第2主面の少なくとも一方を覆わない、積層型リチウムイオン電池。 A plurality of alternately stacked first electrodes and a plurality of second electrodes, and a serpentine folded portion so as to be interposed between the adjacent first electrodes and the second electrodes, and one short side A stack-type electrode group including a long separator having a first end portion and a second end portion which is the other short side,
The laminated lithium ion battery, wherein the zigzag portion does not cover at least one of a first main surface and a second main surface intersecting in the stacking direction of the electrode group.
前記セパレータが、さらに、前記つづら折り部から延在するとともに前記第1端部を有する外周部を有し、
前記つづら折り部が、前記第2端部を有し、
前記第2端部が、前記第2主面側に位置し、
前記つづら折り部と前記外周部との境界が、前記第1主面側に位置し、
前記外周部は、前記境界から、前記第1主面から前記第2主面に向かう方向に延出して、前記電極群の周囲を1周以上囲むように延在している、請求項1に記載の積層型リチウムイオン電池。 The zigzag portion does not cover at least the first main surface,
The separator further includes an outer periphery extending from the serpentine fold and having the first end,
The serpentine portion has the second end;
The second end is located on the second main surface side,
The boundary between the serpentine portion and the outer peripheral portion is located on the first main surface side,
The outer peripheral portion extends from the boundary in a direction from the first main surface toward the second main surface, and extends so as to surround one or more circumferences of the electrode group. Stacked lithium ion battery according to the description.
前記多孔質シートの前記多孔度が40〜80%である、請求項6に記載の積層型リチウムイオン電池。
The porosity of the separator is 30 to 60%,
The stack-type lithium ion battery according to claim 6, wherein the porosity of the porous sheet is 40 to 80%.
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