JP2020027691A - リチウムイオン電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(A)第1リチウムイオン電池を準備する。
(B)第1リチウムイオン電池を100℃以上の温度で加熱することにより、第2リチウムイオン電池を製造する。
第1リチウムイオン電池は正極、負極および非水電解液を少なくとも含む。
負極にリチウム金属が析出している。
図1は本実施形態のリチウムイオン電池の製造方法の概略を示すフローチャートである。本実施形態のリチウムイオン電池の製造方法は「(A)リチウムイオン電池の準備」および「(B)加熱」を少なくとも含む。
本実施形態のリチウムイオン電池の製造方法は、第1リチウムイオン電池を準備することを含む。
電池100は第1リチウムイオン電池である。電池100は電池ケース101を含む。電池ケース101は、例えばアルミニウム(Al)合金製であってもよい。電池ケース101は密閉されている。電池ケース101は角形(扁平直方体)である。ただし電池ケース101は例えば円筒形であってもよい。電池ケース101は例えばアルミラミネートフィルム製のパウチ等であってもよい。ただし電池ケース101は、少なくとも100℃の加熱に耐え得る材料によって構成されていることが望ましい。
電極群50は巻回型である。電極群50は、正極10、セパレータ30、負極20およびセパレータ30がこの順序で積層され、さらにこれらが渦巻状に巻回されることにより形成されている。非水電解液は電極群50に含浸されている。すなわち電池100は正極10、負極20および非水電解液を少なくとも含む。
正極10はシートである。正極10は正極集電体11および正極活物質層12を含む。正極活物質層12は正極集電体11の表面に形成されている。正極活物質層12は正極集電体11の片面のみに形成されていてもよい。正極活物質層12は正極集電体11の表裏両面に形成されていてもよい。
負極20はシートである。負極20は負極集電体21および負極活物質層22を含む。負極活物質層22は負極集電体21の表面に形成されている。負極活物質層22は負極集電体21の片面のみに形成されていてもよい。負極活物質層22は負極集電体21の表裏両面に形成されていてもよい。
非水電解液はLi塩および溶媒を少なくとも含む。非水電解液はLi塩および溶媒に加えて、各種の添加剤等をさらに含んでいてもよい。Li塩は溶媒に溶解している。Li塩の濃度は例えば0.5mоl/L以上2mоl/L以下(0.5M以上2M以下)であってもよい。Li塩は、例えばLiPF6、LiBF4、LiN(FSO2)2、LiN(CF3SO2)2等であってもよい。
セパレータ30は正極10および負極20の間に配置されている。セパレータ30は多孔質膜である。セパレータ30は電気絶縁性である。セパレータ30は例えばポリオレフィン製であってもよい。セパレータ30の材料は、後述の加熱温度よりも高い融点を有することが望ましい。セパレータ30の材料は、例えば110℃以上140℃以下の融点を有していてもよい。セパレータ30の表面に耐熱膜が形成されていてもよい。耐熱膜は例えばベーマイト、アルミナ等の耐熱材料を含み得る。
本実施形態のリチウムイオン電池の製造方法は、第1リチウムイオン電池を100℃以上の温度で加熱することにより、第2リチウムイオン電池を製造することを含む。
《(A)リチウムイオン電池の準備》
電池100が準備された。電池100は角形リチウムイオン電池である。電池100は以下の構成を備える。
電池ケース:角形、Al合金製
電極群:巻回型
正極活物質:LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2
負極活物質:黒鉛
非水電解液:LiPF6(濃度 1M)、EC/DMC/EMC=3/4/3(体積比)
セパレータ:ポリオレフィン製の多孔質膜
電池100のSOCが50%に調整された。−10℃に設定された恒温槽内に電池100が配置された。所定の電流レートにより、矩形波充放電が5000サイクル実施された。1サイクルは、定電流充電(10秒間)、休止、定電流放電(10秒間)および休止の一巡からなる。電流レートは、Li金属の析出が起こるように設定されている。よって5000サイクル後の電池100では、負極20にLi金属が析出していると考えられる。すなわち第1リチウムイオン電池が準備されたと考えられる。
電流レート:1C
SOC範囲:0〜100%
電流レート:1C
通電時間:1秒間
電池100のSOCが0%に調整された。100℃に設定された恒温槽内で電池100が1時間保管された。すなわち第1リチウムイオン電池が100℃の温度で加熱された。これにより第2リチウムイオン電池が製造された。
下記表1に示されるように、加熱温度および加熱時間が変更されることを除いては、実施例1と同様に第2リチウムイオン電池が製造された。比較例1では加熱が実施されていない。
電池100の端子間電圧が4Vに調整された。−10℃に設定された恒温槽内に電池100が配置された。10Cの電流レートにより電池100が充電された。充電中、電池ケース101の表面温度と、電池100の端子間電圧とが測定された。電池100においてセパレータ30のシャットダウン挙動が確認された時点で、充電が停止された。充電の停止後、所定時間に亘って、電池ケース101の表面温度の上昇量が測定された。結果は下記表1に示される。過充電試験の結果において「A」は「B」よりも過充電耐性が向上している。
上記表1に示されるように、実施例1〜4は比較例1に比して過充電耐性が向上している。電池100が100℃以上の温度で加熱されることにより、活性なLi金属が不活性なLi化合物に変換されていると考えられる。
Claims (1)
- 第1リチウムイオン電池を準備すること、
および
前記第1リチウムイオン電池を100℃以上の温度で加熱することにより、第2リチウムイオン電池を製造すること、
を少なくとも含み、
前記第1リチウムイオン電池は正極、負極および非水電解液を少なくとも含み、
前記負極にリチウム金属が析出している、
リチウムイオン電池の製造方法。
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