JP2020087832A - Non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
Non-aqueous electrolyte secondary battery Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020087832A JP2020087832A JP2018223849A JP2018223849A JP2020087832A JP 2020087832 A JP2020087832 A JP 2020087832A JP 2018223849 A JP2018223849 A JP 2018223849A JP 2018223849 A JP2018223849 A JP 2018223849A JP 2020087832 A JP2020087832 A JP 2020087832A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode body
- wound electrode
- aqueous electrolyte
- insulating member
- side portion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Cell Separators (AREA)
Abstract
Description
本発明は、非水電解液二次電池に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery.
リチウムイオン二次電池などの非水電解液二次電池は、携帯機器の電源として、また、電気自動車やハイブリッド自動車などの車両の駆動用電源として注目されている。例えば、特許文献1には、非水電解液二次電池として、帯状の正極シート、帯状の負極シート、及び、帯状のセパレータシートを軸線の周りに捲回した捲回電極体と、前記捲回電極体を収容する電池ケースと、電気絶縁性フィルムを袋状にした絶縁部材であって、前記捲回電極体を当該絶縁部材の内部に配置すると共に、前記電池ケース内に収容された絶縁部材と、前記捲回電極体の内部に含まれる非水電解液と、を備える非水電解液二次電池が開示されている。 Non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium-ion secondary batteries have been attracting attention as power sources for mobile devices and as driving power sources for vehicles such as electric vehicles and hybrid vehicles. For example, Patent Document 1 discloses, as a non-aqueous electrolyte secondary battery, a strip-shaped positive electrode sheet, a strip-shaped negative electrode sheet, and a wound electrode body in which a strip-shaped separator sheet is wound around an axis, and the wound electrode body. A battery case accommodating the electrode body, and an insulating member having a bag-like shape of an electrically insulating film, wherein the wound electrode body is disposed inside the insulating member, and the insulating member is accommodated in the battery case. And a non-aqueous electrolytic solution contained in the wound electrode body, the non-aqueous electrolytic solution secondary battery is disclosed.
ところで、リチウムイオン二次電池等の非水電解液二次電池について、ハイレート充電を行うと、捲回電極体が発熱すると共に膨張し、さらに、捲回電極体の内部に含まれる非水電解液が加熱されて膨張する。これにより、捲回電極体の内部に含まれている非水電解液が、捲回電極体の軸線方向の両端に位置する端面から(捲回電極体の径方向に隣り合う正極シートの間、負極シートの間、または、セパレータシートの間を通じて、)捲回電極体の外部に流出することがあった。捲回電極体の外部に流出した非水電解液は、例えば、絶縁部材の内底面全体に拡がってしまい、捲回電極体の内部に戻り難くなる。 By the way, when high rate charging is performed on a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery, the wound electrode body generates heat and expands, and further, the non-aqueous electrolyte solution contained inside the wound electrode body. Is heated and expands. Thereby, the non-aqueous electrolytic solution contained in the wound electrode body, from the end faces located at both ends in the axial direction of the wound electrode body (between the positive electrode sheets adjacent in the radial direction of the wound electrode body, In some cases, it leaked to the outside of the wound electrode body (through the negative electrode sheet or the separator sheet). The nonaqueous electrolytic solution that has flowed out of the wound electrode body spreads, for example, on the entire inner bottom surface of the insulating member, and is difficult to return to the inside of the wound electrode body.
このため、ハイレート充放電を行った場合に、捲回電極体の内部から外部に非水電解液が流出することで、捲回電極体の内部において(詳細には、軸線方向について)、非水電解液の塩濃度(Li塩等の電解質の濃度)のムラ(バラツキ)が発生することがあった。これにより、捲回電極体の内部において(詳細には、軸線方向について)、抵抗値にバラツキ(ムラ)が生じることがあった。その結果、電池特性(電池容量や出力特性など)が低下することがあった。 For this reason, when high-rate charging/discharging is performed, the non-aqueous electrolytic solution flows out from the inside of the wound electrode body to the outside, so that the non-aqueous electrolyte is generated inside the wound electrode body (specifically, in the axial direction). In some cases, the salt concentration of the electrolytic solution (concentration of the electrolyte such as Li salt) varied. As a result, the resistance value may vary (uneven) inside the wound electrode body (specifically, in the axial direction). As a result, battery characteristics (battery capacity, output characteristics, etc.) may deteriorate.
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、ハイレート充放電を行っても、捲回電極体の内部に(詳細には、軸線方向について)発生する抵抗値のバラツキ(ムラ)を低減することができる非水電解液二次電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the present situation, and even if high-rate charging/discharging is performed, there is a variation (unevenness) in the resistance value generated inside the wound electrode body (specifically, in the axial direction). It is an object to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery that can be reduced.
本発明の一態様は、帯状の正極シート、帯状の負極シート、及び、帯状のセパレータシートを、軸線の周りに捲回した捲回電極体と、前記捲回電極体を収容する電池ケースと、電気絶縁性フィルムを袋状にした絶縁部材であって、前記捲回電極体を当該絶縁部材の内部に配置すると共に、前記電池ケース内に収容された絶縁部材と、前記捲回電極体の内部に含まれる非水電解液と、を備える非水電解液二次電池において、前記絶縁部材の内面は、前記軸線に沿った方向である軸線方向について一方側に位置する一方側部と、前記軸線方向について他方側に位置する他方側部と、前記軸線方向について前記一方側部と前記他方側部との間に位置する中間部と、からなり、前記一方側部及び前記他方側部は、前記中間部に比べて、前記非水電解液に対する親和性が高くされている非水電解液二次電池である。 One embodiment of the present invention, a strip-shaped positive electrode sheet, a strip-shaped negative electrode sheet, and a strip-shaped separator sheet, a wound electrode body wound around an axis line, and a battery case containing the wound electrode body, An insulating member in the form of a bag made of an electrically insulating film, wherein the wound electrode body is arranged inside the insulating member, and the insulating member housed in the battery case and the inside of the wound electrode body are also provided. In the non-aqueous electrolyte secondary battery comprising, and the non-aqueous electrolyte secondary battery, the inner surface of the insulating member, one side portion located on one side in the axial direction that is a direction along the axis, and the axis The other side portion located on the other side with respect to the direction, and an intermediate portion located between the one side portion and the other side portion with respect to the axial direction, the one side portion and the other side portion, the The non-aqueous electrolyte secondary battery has a higher affinity for the non-aqueous electrolyte than that of the intermediate portion.
上述の非水電解液二次電池は、捲回電極体と、この捲回電極体を収容する電池ケースと、電気絶縁性フィルムを袋状にした絶縁部材と、捲回電極体の内部に含まれている非水電解液とを備える。このうち、捲回電極体は、帯状の正極シートと帯状の負極シートと帯状のセパレータシートとを、軸線の周りに捲回した捲回電極体である。また、絶縁部材は、捲回電極体を当該絶縁部材の内部に配置すると共に、電池ケース内に収容されている。
この非水電解液二次電池では、捲回電極体を内部に配置した絶縁部材の内面(捲回電極体側を向く面、すなわち、電池ケース側とは反対側を向く面)が、捲回電極体の軸線方向(捲回電極体の軸線に沿った方向)について一方側に位置する一方側部と、捲回電極体の軸線方向について他方側に位置する他方側部と、捲回電極体の軸線方向について一方側部と他方側部との間に位置する中間部とにより構成されている。
The above-mentioned non-aqueous electrolyte secondary battery includes a wound electrode body, a battery case accommodating the wound electrode body, an insulating member in the shape of a bag made of an electrically insulating film, and a wound electrode body. And a non-aqueous electrolyte solution. Among them, the wound electrode body is a wound electrode body in which a strip-shaped positive electrode sheet, a strip-shaped negative electrode sheet, and a strip-shaped separator sheet are wound around an axis line. The insulating member has the wound electrode body disposed inside the insulating member and is housed in the battery case.
In this non-aqueous electrolyte secondary battery, the inner surface of the insulating member in which the wound electrode body is arranged (the surface facing the wound electrode body side, that is, the surface facing the side opposite to the battery case side) is the wound electrode body. One side portion located on one side in the axial direction of the body (direction along the axis of the wound electrode body), the other side portion located on the other side in the axial direction of the wound electrode body, and the wound electrode body It is configured by an intermediate portion located between one side portion and the other side portion in the axial direction.
さらに、上述の非水電解液二次電池では、絶縁部材の内面のうち、一方側部及び他方側部は、中間部に比べて、非水電解液に対する親和性が高くされている。このため、上述の非水電解液二次電池について、ハイレート充放電を行った場合に、捲回電極体の内部に含まれている非水電解液が、捲回電極体のうち軸線方向の両端に位置する端面(軸線方向について一方側に位置する第1端面と他方側に位置する第2端面)から捲回電極体の外部に流出したとき、流出した非水電解液を、絶縁部材の内面のうち非水電解液に対する親和性が高くされた一方側部及び他方側部に溜める(集める)ことが可能になる。 Furthermore, in the above-described non-aqueous electrolyte secondary battery, the one side portion and the other side portion of the inner surface of the insulating member have higher affinity for the non-aqueous electrolyte solution than the intermediate portion. Therefore, in the above-mentioned non-aqueous electrolyte secondary battery, when performing high-rate charging/discharging, the non-aqueous electrolyte contained inside the wound electrode body is When flowing out to the outside of the wound electrode body from the end surface located at the end surface (the first end surface located at one side and the second end surface located at the other side in the axial direction), the outflowing nonaqueous electrolytic solution is transferred to the inner surface of the insulating member. It becomes possible to collect (collect) on one side and the other side of which the affinity for the non-aqueous electrolyte is increased.
このように、上述の非水電解液二次電池では、捲回電極体の外部に流出した非水電解液を、絶縁部材の内面のうち、捲回電極体のうち軸線方向の両端に位置する端面(軸線方向について一方側に位置する第1端面と他方側に位置する第2端面)に近い一方側部及び他方側部に溜める(集める)ことができる。 As described above, in the above-mentioned non-aqueous electrolyte secondary battery, the non-aqueous electrolyte that has flowed out of the wound electrode body is located at both ends of the wound electrode body in the axial direction on the inner surface of the insulating member. It is possible to collect (collect) the one side portion and the other side portion near the end faces (the first end face located on one side and the second end face located on the other side in the axial direction).
これにより、捲回電極体の外部に流出した非水電解液が、捲回電極体の第1端面及び第2端面を通じて、捲回電極体の内部に戻り易くなる。詳細には、捲回電極体の外部に流出した非水電解液が、捲回電極体の第1端面及び第2端面から、毛細管現象により、捲回電極体の径方向に隣り合う正極シート、負極シート、または、セパレータシートの隙間を通じて、捲回電極体の内部に戻り易くなる。 This makes it easier for the nonaqueous electrolytic solution that has flowed out of the wound electrode body to return to the inside of the wound electrode body through the first end face and the second end face of the wound electrode body. Specifically, the nonaqueous electrolytic solution flowing out of the wound electrode body is a positive electrode sheet that is adjacent in the radial direction of the wound electrode body from the first end surface and the second end surface of the wound electrode body by a capillary phenomenon. It becomes easy to return to the inside of the wound electrode body through the gap between the negative electrode sheet or the separator sheet.
従って、上述の非水電解液二次電池では、ハイレート充放電を行った場合でも、捲回電極体の内部において(詳細には、軸線方向について)、非水電解液の塩濃度(Li塩等の電解質の濃度)のムラ(バラツキ)が発生し難くなり、捲回電極体の内部において(詳細には、軸線方向について)、抵抗値にバラツキ(ムラ)が生じ難くなる。
以上説明したように、上述の非水電解液二次電池では、ハイレート充放電を行っても、捲回電極体の内部に(詳細には、軸線方向について)発生する抵抗値のバラツキ(ムラ)を低減することができる。
Therefore, in the above-mentioned non-aqueous electrolyte secondary battery, even when high-rate charging/discharging is performed, the salt concentration (Li salt etc.) of the non-aqueous electrolyte is inside the wound electrode body (specifically, in the axial direction). Of the electrolyte concentration) is less likely to occur, and the resistance value is less likely to vary within the wound electrode body (specifically, in the axial direction).
As described above, in the above-mentioned non-aqueous electrolyte secondary battery, even if high-rate charging/discharging is performed, the variation (unevenness) of the resistance value generated inside the wound electrode body (specifically, in the axial direction). Can be reduced.
なお、絶縁部材の内面のうち一方側部は、例えば、内部に配置された捲回電極体のうち軸線方向について一方側に位置する第1端面よりも一方側に位置する部位、及び、これに近接する(他方側に近接する)部位により構成される。また、絶縁部材の内面のうち他方側部は、例えば、内部に配置された捲回電極体のうち軸線方向について他方側に位置する第2端面よりも他方側に位置する部位、及び、これに近接する(一方側に近接する)部位により構成される。なお、捲回電極体の端面とは、正極シート、負極シート、及びセパレータシートの少なくともいずれかの端面であって外部に露出する当該端面によって構成される面であり、捲回電極体の軸線方向を向く面である。 In addition, one side portion of the inner surface of the insulating member is, for example, a portion of the wound electrode body disposed inside which is located on one side of the first end surface which is located on one side in the axial direction, and It is composed of parts that are close to each other (close to the other side). The other side portion of the inner surface of the insulating member is, for example, a portion of the wound electrode body disposed inside that is located on the other side of the second end surface located on the other side in the axial direction, and It is composed of parts that are close to each other (close to one side). The end surface of the wound electrode body is a surface formed by at least one of the end surfaces of the positive electrode sheet, the negative electrode sheet, and the separator sheet that is exposed to the outside, and the axial direction of the wound electrode body. Is the surface facing.
(実施形態)
次に、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態の非水電解液二次電池1は、図1に示すように、直方体形状の電池ケース10と、電池ケース10の内部に収容された捲回電極体50とを備えるリチウムイオン二次電池である。なお、電池ケース10は、開口11dを有する矩形箱状の収容部11と、収容部11の開口11dを閉塞する蓋体13を有する端子付き電池ケース蓋15と、を備えている。収容部11と蓋体13とは、全周溶接により一体とされている。
(Embodiment)
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, a non-aqueous electrolyte secondary battery 1 of the present embodiment is a lithium ion secondary battery including a rectangular
捲回電極体50は、断面長円状をなし、帯状の正極シート55と帯状の負極シート56との間にセパレータシート57を介在させて、これらを軸線AXの周りに捲回してなる扁平型の捲回電極体である(図1及び図2参照)。この捲回電極体50は、その軸線方向DX(軸線AXに沿った方向、図1において左右方向)の一方側(図1において左側)に位置し、正極シート55の一部のみが渦巻状に重なる正極捲回部55bと、他方側(図1において右側)に位置し、負極シート56の一部のみが渦巻状に重なる負極捲回部56bを有している。
The wound electrode body 50 has an oval cross section, and a separator sheet 57 is interposed between a strip-shaped
なお、捲回電極体50のうち、軸線方向DXについて正極捲回部55bと負極捲回部56bとの間に位置する部位を、電極体中間部50gとする。また、正極シート55には、正極捲回部55bを除く部位に、正極活物質を含む正極合材層が形成されている。同様に、負極シート56には、負極捲回部56bを除く部位に、負極活物質を含む負極合材層が形成されている。この捲回電極体50の内部には、非水電解液90が含まれている。なお、非水電解液90は、EC(エチレンカーボネート)とDMC(ジメチルカーボネート)とEMC(エチルメチルカーボネート)とを混合した非水溶媒中に、Li塩である六フッ化燐酸リチウムを溶解した非水電解液である。
A portion of the wound electrode body 50 located between the positive
端子付き電池ケース蓋15は、蓋体13と第1絶縁部材80と正極端子部材30と負極端子部材40と第2絶縁部材70とを有する。このうち、蓋体13は、細長平板形状をなし、軸線方向DXの両端部には、この蓋体13を貫通する円形状の貫通孔が形成されている。また、蓋体13の長手方向Xの中央部には、安全弁13jが設けられている。また、蓋体13のうち、安全弁13jと貫通孔との間には、非水電解液90を収容部11内(詳細には、絶縁部材60内)に注入するための注液口13nが形成されている。この注液口13nは、注液栓13mにより封止されている(図1参照)。
The terminal-equipped
正極端子部材30は、正極接続部材35と正極外部端子37と正極締結部材39とにより構成されている(図1参照)。このうち、正極接続部材35は、金属からなり、捲回電極体50の正極捲回部55bに接続すると共に、蓋体13の貫通孔を通じて外部に延出している。正極外部端子37は、金属からなり、蓋体13より上方(電池ケース10の外部)に位置し、電池ケース10の外部において正極接続部材35と電気的に接続している。正極締結部材39は、金属からなるボルトであり、電池ケース10の外部に位置し、正極外部端子37と図示しないバスバーとを締結する。
The positive
負極端子部材40は、負極接続部材45と負極外部端子47と負極締結部材49とにより構成されている(図1参照)。このうち、負極接続部材45は、金属からなり、捲回電極体50の負極捲回部56bに接続すると共に、蓋体13の貫通孔を通じて外部に延出している。負極外部端子47は、金属からなり、蓋体13より上方(電池ケース10の外部)に位置し、電池ケース10の外部において負極接続部材45と電気的に接続している。負極締結部材49は、金属からなるボルトであり、蓋体13上(電池ケース10の外部)に位置し、負極外部端子47と図示しないバスバーとを締結する。
The negative
また、本実施形態の非水電解液二次電池1は、電気絶縁性フィルム60Aからなり、この電気絶縁性フィルム60Aを角形袋状にした絶縁部材60を備える(図1、図3、及び図4参照)。本実施形態の絶縁部材60は、電気絶縁性フィルム60Aを、図4に破線で示す折り曲げ線において折り曲げることによって矩形袋状にして、重ね合わされた部分を熱溶着することによって、作製されている。
Further, the non-aqueous electrolyte secondary battery 1 of the present embodiment is composed of an electrically insulating
この絶縁部材60は、捲回電極体50を当該絶縁部材60の内部に配置(収容)すると共に、電池ケース10内に収容されている。なお、図3は、絶縁部材60の斜視図である。また、図4は、絶縁部材60を構成する電気絶縁性フィルム60Aの平面図(絶縁部材60の展開図に相当する)である。また、図5は、非水電解液二次電池1において、絶縁部材60の内部に捲回電極体50が配置されている状態を示す斜視概略図である。なお、図5では、端子付き電池ケース蓋15等の図示を省略している。
The insulating
本実施形態の非水電解液二次電池1では、図1及び図5に示すように、捲回電極体50を内部に配置した絶縁部材60の内面60bが、捲回電極体50の軸線方向DX(捲回電極体50の軸線AXに沿った方向)について一方側DX1(図1において左側)に位置する一方側部61と、捲回電極体50の軸線方向DXについて他方側DX2(図1において右側)に位置する他方側部62と、捲回電極体50の軸線方向DXについて一方側部61と他方側部62との間に位置する中間部65とにより構成されている。
In the non-aqueous electrolyte secondary battery 1 of the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 5, the
なお、絶縁部材60の内面60bは、非水電解液二次電池1において、捲回電極体50側(内側)を向く面、すなわち、電池ケース10側(外側)とは反対側を向く面である。 また、図5では、内面60bのうち、一方側部61と中間部65との境界、及び、他方側部62と中間部65との境界を、二点鎖線で示している。さらに、図5では、内面60bのうち、一方側部61と他方側部62には、ドットのハッチングを付しており、中間部65には、斜線のハッチングを付している。図3及び図4においても同様にしている。
The
また、本実施形態では、絶縁部材60の内面60bの一方側部61は、捲回電極体50のうち軸線方向DXの一方側DX1を向く第1端面50j(正極捲回部55bの端面が渦巻状に重なる部位)よりも一方側DX1に位置する部位、及び、これに近接する(他方側DX2に近接する)部位により構成されている(図1及び図5参照)。詳細には、絶縁部材60の内面60bの一方側部61は、捲回電極体50の第1端面50jと軸線方向DXに対向する第1面61bと、捲回電極体50のうち正極捲回部55bの第1側面(図1及び図5において手前側の側面)と対向する第2面61cと、正極捲回部55bの第2側面(図1及び図5において奥側の側面)と対向する第3面61dと、正極捲回部55bの弧状底面と対向する第4面61fとを有する(図5参照)。
Further, in the present embodiment, the one
さらに、絶縁部材60の内面60bの他方側部62は、捲回電極体50のうち軸線方向DXの他方側DX2を向く第2端面50k(負極捲回部56bの端面が渦巻状に重なる部位)よりも他方側DX2に位置する部位、及び、これに近接する(一方側DX1に近接する)部位により構成されている(図1及び図5参照)。詳細には、絶縁部材60の内面60bの他方側部62は、捲回電極体50の第2端面50kと軸線方向DXに対向する第1面62bと、捲回電極体50のうち負極捲回部56bの第1側面(図1及び図5において手前側の側面)と対向する第2面62cと、負極捲回部56bの第2側面(図1及び図5において奥側の側面)と対向する第3面62dと、負極捲回部56bの弧状底面と対向する第4面62fとを有する(図5参照)。
Further, the
また、絶縁部材60の内面60bの中間部65は、捲回電極体50の電極体中間部50gの第1側面(図1及び図5において手前側の側面)と対向する第1面65bと、電極体中間部50gの第2側面(図1及び図5において奥側の側面)と対向する第2面65cと、電極体中間部50gの弧状底面と対向する第3面65dとを有する(図5参照)。
Further, the
ところで、従来、リチウムイオン二次電池等の非水電解液二次電池について、ハイレート充電またはハイレート充放電を行うと、捲回電極体が発熱すると共に膨張し、さらに、捲回電極体の内部に含まれる非水電解液が加熱されて膨張することがあった。これにより、捲回電極体の内部に含まれている非水電解液が、捲回電極体の軸線方向の両端に位置する端面から(捲回電極体の径方向に隣り合う正極シートの間、負極シートの間、または、セパレータシートの間を通じて、)捲回電極体の外部に流出することがあった。捲回電極体の外部に流出した非水電解液は、例えば、絶縁部材の内底面全体に拡がってしまい、捲回電極体の内部に戻り難くなる。 By the way, conventionally, for a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery, when high rate charging or high rate charge/discharge is performed, the wound electrode body generates heat and expands, and further, inside the wound electrode body. The contained non-aqueous electrolyte solution was sometimes heated and expanded. Thereby, the non-aqueous electrolytic solution contained in the wound electrode body, from the end faces located at both ends in the axial direction of the wound electrode body (between the positive electrode sheets adjacent in the radial direction of the wound electrode body, In some cases, it may flow out of the wound electrode body (through the negative electrode sheet or the separator sheet). The non-aqueous electrolyte solution that has flowed out of the wound electrode body spreads, for example, on the entire inner bottom surface of the insulating member and is difficult to return to the inside of the wound electrode body.
このため、ハイレート充放電を行った場合に、捲回電極体の内部から外部に非水電解液が流出することで、捲回電極体の内部において(詳細には、軸線方向について)、非水電解液の塩濃度(Li塩等の電解質の濃度)のムラ(バラツキ)が発生することがあった。これにより、捲回電極体の内部において(詳細には、軸線方向について)、抵抗値にバラツキ(ムラ)が生じることがあった。その結果、電池特性(電池容量や出力特性など)が低下することがあった。 For this reason, when high-rate charging/discharging is performed, the non-aqueous electrolytic solution flows out from the inside of the wound electrode body to the outside, so that the non-aqueous electrolyte is generated inside the wound electrode body (specifically, in the axial direction). In some cases, there was unevenness in the salt concentration of the electrolytic solution (concentration of the electrolyte such as Li salt). As a result, the resistance value may vary (uneven) inside the wound electrode body (specifically, in the axial direction). As a result, battery characteristics (battery capacity, output characteristics, etc.) may deteriorate.
これに対し、本実施形態の非水電解液二次電池1では、絶縁部材60の内面60bのうち、一方側部61及び他方側部62は、中間部65に比べて、非水電解液90に対する親和性が高くされている。より具体的には、本実施形態では、絶縁部材60を、非水電解液90に対する親和性に乏しい(親和性が低い)樹脂フィルム(例えば、ポリプロピレンやポリエチレンなどのポリオレフィンからなる樹脂フィルム)の内面60bのうち、一方側部61及び他方側部62となる部位を、コロナ処理することによって、非水電解液90に対する親和性を高くした電気絶縁性フィルム60A(図4参照)によって構成している。
On the other hand, in the non-aqueous electrolyte secondary battery 1 of the present embodiment, the one
このような電気絶縁性フィルム60Aは、例えば、以下のようにして作製することができる。具体的には、まず、非水電解液90に対する親和性に乏しい(親和性が低い)樹脂フィルム(例えば、ポリプロピレンやポリエチレンなどのポリオレフィンからなる樹脂フィルム)を用意する。そして、この樹脂フィルムの内面60bのうち中間部65となる部位(図4において斜線のハッチングを付した部分)を、コロナ処理を防止するためのシート(コロナ放電照射防止シート)で覆った状態で、樹脂フィルムの内面60bに対してコロナ処理を行う(すなわち、樹脂フィルムの内面60bのうち一方側部61及び他方側部62となる部位のみに、コロナ放電照射を行う)。これにより、上述した電気絶縁性フィルム60Aを得ることができる。
Such an electrically insulating
従って、本実施形態の非水電解液二次電池1では、絶縁部材60の内面60bのうち、一方側部61及び他方側部62について、非水電解液90に対する親和性を相対的に高く(親水性でもある)し、中間部65について、非水電解液90に対する親和性を相対的に低く(疎水性でもある)している。
Therefore, in the non-aqueous electrolyte secondary battery 1 of the present embodiment, the one
このため、本実施形態の非水電解液二次電池1について、ハイレート充放電を行った場合に、捲回電極体50の内部に含まれている非水電解液90が、捲回電極体50のうち軸線方向DXの一方側DX1に位置する第1端面50jと他方側DX2に位置する第2端面50kから、捲回電極体50の外部(絶縁部材60の内部)に流出したとき、流出した非水電解液90を、絶縁部材60の内面60bのうち非水電解液90に対する親和性が高くされた一方側部61及び他方側部62に集める(溜める)ことができる。
Therefore, in the non-aqueous electrolyte secondary battery 1 of the present embodiment, the
このように、本実施形態の非水電解液二次電池1では、捲回電極体50の外部に流出した非水電解液90を、絶縁部材60の内面60bのうち、捲回電極体50のうち軸線方向DXの両端に位置する端面(軸線方向DXについて一方側DX1に位置する第1端面50jと他方側DX2に位置する第2端面50k)の近くに位置する一方側部61及び他方側部62に集める(溜める)ことができる。
As described above, in the non-aqueous electrolyte secondary battery 1 of the present embodiment, the
これにより、捲回電極体50の外部に流出した非水電解液90が、捲回電極体50の第1端面50j及び第2端面50kを通じて、捲回電極体50の内部に戻り易くなる。詳細には、捲回電極体50の内部から外部に流出した後、絶縁部材60の一方側部61及び他方側部62に集められた(溜まった)非水電解液90が、捲回電極体50の第1端面50j及び第2端面50kから、毛細管現象により、捲回電極体50の径方向に隣り合う正極シート55、負極シート56、または、セパレータシート57の隙間を通じて、捲回電極体50の内部に戻り易くなる。
As a result, the
従って、本実施形態の非水電解液二次電池1では、ハイレート充放電を行った場合でも、捲回電極体50の内部において(詳細には、軸線方向DXについて)、非水電解液90の塩濃度(Li塩である六フッ化燐酸リチウムの濃度)のムラ(バラツキ)が発生し難くなり、捲回電極体50の内部において(詳細には、軸線方向DXについて)、抵抗値にバラツキ(ムラ)が生じ難くなる。
以上説明したように、本実施形態の非水電解液二次電池1では、ハイレート充放電を行っても、捲回電極体50の内部に(詳細には、軸線方向DXについて)発生する抵抗値のバラツキ(ムラ)を小さくすることができる。
Therefore, in the non-aqueous electrolyte secondary battery 1 according to the present embodiment, the
As described above, in the non-aqueous electrolyte secondary battery 1 of the present embodiment, the resistance value generated inside the wound electrode body 50 (specifically, in the axial direction DX) even when performing high-rate charging/discharging. Can be reduced.
(ハイレート充放電試験)
本実施形態の非水電解液二次電池1について、13Cの電流値で、サイクル充放電を行って、捲回電極体50の内部の抵抗値を測定した。なお、本試験では、捲回電極体50(詳細には、電極体中間部50g)の軸線方向DXの全体にわたって、軸線方向DXにかかる位置が異なる複数箇所において、抵抗値を測定している。その結果を図6(破線の曲線)に示す。なお、図6は、捲回電極体50の軸線方向DXにかかる位置と、その内部抵抗値との相関を示している。なお、図6では、横軸の左側を軸線方向DXの一方側DX1とし、横軸の右側を軸線方向DXの他方側DX2としている。
(High-rate charge/discharge test)
Regarding the non-aqueous electrolyte secondary battery 1 of the present embodiment, cycle charge/discharge was performed at a current value of 13 C, and the resistance value inside the wound electrode body 50 was measured. In this test, the resistance value is measured at a plurality of positions at different positions in the axial direction DX over the entire axial direction DX of the wound electrode body 50 (specifically, the electrode body
また、比較形態の非水電解液二次電池(図示なし)として、実施形態の非水電解液二次電池1と比較して、絶縁部材の内面の非水電解液90に対する親和性が異なる点のみが相違する非水電解液二次電池を用意した。具体的には、比較形態では、電気絶縁性フィルムの内面についてコロナ処理を行うことなく、電気絶縁性フィルムの内面のうち、一方側部となる部位と他方側部となる部位とが、中間部となる部位と同様に、非水電解液90に対する親和性が低い状態の電気絶縁性フィルムによって形成した絶縁部材を用いている。すなわち、比較形態では、絶縁部材として、内面の全体が非水電解液90に対する親和性が低い(疎水性でもある)電気絶縁性フィルムによって形成した絶縁部材を用いている。
Further, as a non-aqueous electrolyte secondary battery (not shown) of the comparative embodiment, the affinity of the inner surface of the insulating member for the
従って、比較形態の非水電解液二次電池では、絶縁部材の内面の一方側部及び他方側部における非水電解液90に対する親和性が、実施形態の非水電解液二次電池1よりも低くなっている。詳細には、比較形態の非水電解液二次電池では、絶縁部材の内面について、一方側部及び他方側部が、中間部と同様に、非水電解液90に対する親和性が低くなっている(疎水性にもなっている)。すなわち、比較形態では、絶縁部材として、内面の全体が非水電解液90に対する親和性が低い(疎水性でもある)絶縁部材を用いている。この比較形態の非水電解液二次電池についても、実施形態の非水電解液二次電池1と同様に、サイクル充放電を行って、捲回電極体50の内部の抵抗値を測定した。その結果を図6(実線の曲線)に示す。
Therefore, in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the comparative form, the affinity for the
図6に示すように、実施形態の非水電解液二次電池1では、比較形態の非水電解液二次電池に比べて、捲回電極体50の内部の抵抗値(詳細には、軸線方向DXについての内部抵抗値)のバラツキ(ムラ)を小さくすることができた。より具体的には、実施形態の非水電解液二次電池1では、比較形態の非水電解液二次電池に比べて、捲回電極体50の内部抵抗値の最大値を大幅に低減することができた。なお、捲回電極体50の内部抵抗値のバラツキは、捲回電極体の内部における非水電解液90の塩濃度(Li塩の濃度)のバラツキに相関している。
As shown in FIG. 6, in the non-aqueous electrolyte secondary battery 1 of the embodiment, the internal resistance value of the wound electrode body 50 (specifically, the axis It was possible to reduce the variation (unevenness) in the internal resistance value in the direction DX. More specifically, in the non-aqueous electrolyte secondary battery 1 of the embodiment, the maximum internal resistance value of the wound electrode body 50 is significantly reduced as compared with the non-aqueous electrolyte secondary battery of the comparative embodiment. I was able to do it. The variation in the internal resistance value of the wound electrode body 50 correlates with the variation in the salt concentration (Li salt concentration) of the
実施形態の非水電解液二次電池1において、比較形態の非水電解液二次電池に比べて、捲回電極体50の内部抵抗値のバラツキ(ムラ)を小さくすることができた理由は、以下のように考えることができる。 In the non-aqueous electrolyte secondary battery 1 of the embodiment, the reason why the variation (unevenness) of the internal resistance value of the wound electrode body 50 can be reduced as compared with the non-aqueous electrolyte secondary battery of the comparative embodiment is. , Can be thought of as follows.
具体的には、比較形態の非水電解液二次電池では、絶縁部材として、内面の全体が非水電解液90に対する親和性が低い(疎水性でもある)電気絶縁性フィルムによって形成した絶縁部材を用いているため、ハイレート充放電試験において、捲回電極体50の内部に含まれている非水電解液90が、捲回電極体50の第1端面50jと第2端面50kから捲回電極体50の外部(絶縁部材60の内部)に流出した場合に、この流出した非水電解液90が、絶縁部材60の全体(内底面全体)に拡がってしまい、捲回電極体50の内部に戻り難くなったと考えられる。
Specifically, in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the comparative form, the insulating member formed as an insulating member is an electrically insulating film whose entire inner surface has a low affinity (also hydrophobic) for the
このため、比較形態の非水電解液二次電池では、捲回電極体50の内部から外部に非水電解液が流出することで、捲回電極体50の内部において(詳細には、軸線方向DXについて)、非水電解液90の塩濃度(Li塩の濃度)のムラ(バラツキ)が大きくなったと考えられる。これにより、捲回電極体50の内部において(詳細には、軸線方向DXについて)、抵抗値に大きなバラツキ(ムラ)が発生したと考えられる。
Therefore, in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the comparative embodiment, the non-aqueous electrolyte flows out from the inside of the wound electrode body 50 to the outside, so that the inside of the wound electrode body 50 (specifically, the axial direction). Regarding DX), it is considered that the unevenness (variation) of the salt concentration (concentration of Li salt) of the non-aqueous
これに対し、実施形態の非水電解液二次電池1では、捲回電極体50を内部に配置する絶縁部材60の内面60bのうち、一方側部61及び他方側部62について、非水電解液90に対する親和性を相対的に高くし(親水性でもある)、中間部65について、非水電解液90に対する親和性を相対的に低くしている(疎水性でもある)。
On the other hand, in the non-aqueous electrolyte secondary battery 1 of the embodiment, the non-aqueous electrolysis is performed for the one
このため、実施形態の非水電解液二次電池1では、ハイレート充放電試験において、捲回電極体50の内部に含まれている非水電解液90が、捲回電極体50の第1端面50jと第2端面50kから捲回電極体50の外部(絶縁部材60の内部)に流出した場合に、この流出した非水電解液90を、絶縁部材60の内面60bのうち非水電解液90に対する親和性が高くされた一方側部61及び他方側部62に集める(溜める)ことができたと考えられる。すなわち、実施形態の非水電解液二次電池1では、捲回電極体50の外部に流出した非水電解液90を、捲回電極体50の第1端面50jと第2端面50kの近くに集める(溜める)ことができたと考えられる。
Therefore, in the non-aqueous electrolyte secondary battery 1 of the embodiment, in the high rate charge/discharge test, the
これにより、捲回電極体50の外部に流出した非水電解液90が、捲回電極体50の第1端面50j及び第2端面50kを通じて、捲回電極体50の内部に戻り易くなったと考えられる。詳細には、捲回電極体50の内部から外部に流出した非水電解液90が、絶縁部材60の一方側部61及び他方側部62に集められたことにより、捲回電極体50の第1端面50j及び第2端面50kから、毛細管現象により、捲回電極体50の径方向に隣り合う正極シート55、負極シート56、または、セパレータシート57の隙間を通じて、捲回電極体50の内部に戻り易くなったと考えられる。
It is considered that, as a result, the nonaqueous
従って、実施形態の非水電解液二次電池1では、比較形態の非水電解液二次電池に比べて、捲回電極体50の内部において(詳細には、軸線方向DXについて)、非水電解液90の塩濃度(Li塩の濃度)のムラ(バラツキ)が発生し難くなり、捲回電極体50の内部において(詳細には、軸線方向DXについて)、抵抗値にバラツキ(ムラ)が生じ難くなったと考えられる。
Therefore, in the non-aqueous electrolyte secondary battery 1 of the embodiment, as compared with the non-aqueous electrolyte secondary battery of the comparative embodiment, the non-aqueous electrolyte secondary battery 1 is nonaqueous in the wound electrode body 50 (specifically, in the axial direction DX). Variations in the salt concentration (concentration of Li salt) of the
本ハイレート充放電試験の結果より、本実施形態の非水電解液二次電池1では、ハイレート充放電を行った場合でも、捲回電極体50の内部に(詳細には、軸線方向DXについて)発生する抵抗値のバラツキ(ムラ)を小さくすることができ、電池特性(電池容量や出力特性など)の低下を抑制することができるといえる。すなわち、本実施形態の非水電解液二次電池1は、ハイレート充放電特性が良好な非水電解液二次電池であるといえる。 From the results of this high-rate charge/discharge test, in the non-aqueous electrolyte secondary battery 1 of the present embodiment, even when high-rate charge/discharge was performed, inside the wound electrode body 50 (specifically, in the axial direction DX). It can be said that the variation (unevenness) of the generated resistance value can be reduced and the deterioration of the battery characteristics (battery capacity, output characteristics, etc.) can be suppressed. That is, it can be said that the non-aqueous electrolyte secondary battery 1 of the present embodiment is a non-aqueous electrolyte secondary battery having good high-rate charge/discharge characteristics.
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。 Although the present invention has been described above according to the embodiment, it goes without saying that the present invention is not limited to the above embodiment and can be appropriately modified and applied without departing from the scope of the invention.
例えば、実施形態では、絶縁部材60(電気絶縁性フィルム60A)の内面60bの一方側部61及び他方側部62に対し、コロナ処理(親水化処理)を行って、非水電解液90に対する親和性を高くした。しかしながら、絶縁部材60(電気絶縁性フィルム60A)の外面60c(内面60bと反対側の面)についても、内面60bと同様にして、コロナ処理(親水化処理)を行うようにしても良い。
For example, in the embodiment, the corona treatment (hydrophilization treatment) is performed on the one
1 非水電解液二次電池
10 電池ケース
30 正極極端子部材
40 負極端子部材
90 非水電解液
50 捲回電極体
50j 第1端面
50k 第2端面
55 正極シート
56 負極シート
57 セパレータシート
60 絶縁部材
60A 電気絶縁性フィルム
60b 内面
60c 外面
61 一方側部
62 他方側部
65 中間部
AX 軸線
DX 軸線方向
DX1 一方側
DX2 他方側
1 Non-Aqueous
Claims (1)
前記捲回電極体を収容する電池ケースと、
電気絶縁性フィルムを袋状にした絶縁部材であって、前記捲回電極体を当該絶縁部材の内部に配置すると共に、前記電池ケース内に収容された絶縁部材と、
前記捲回電極体の内部に含まれる非水電解液と、を備える
非水電解液二次電池において、
前記絶縁部材の内面は、前記軸線に沿った方向である軸線方向について一方側に位置する一方側部と、前記軸線方向について他方側に位置する他方側部と、前記軸線方向について前記一方側部と前記他方側部との間に位置する中間部と、からなり、
前記一方側部及び前記他方側部は、前記中間部に比べて、前記非水電解液に対する親和性が高くされている
非水電解液二次電池。 A strip-shaped positive electrode sheet, a strip-shaped negative electrode sheet, and a strip-shaped separator sheet, and a wound electrode body wound around an axis,
A battery case accommodating the wound electrode body,
An insulating member in the form of a bag of an electrically insulating film, wherein the wound electrode body is disposed inside the insulating member, and an insulating member housed in the battery case,
In a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a non-aqueous electrolyte contained inside the wound electrode body,
The inner surface of the insulating member has one side portion located on one side in the axial direction that is a direction along the axis, the other side portion located on the other side in the axial direction, and the one side portion in the axial direction. And an intermediate portion located between the other side portion,
The non-aqueous electrolyte secondary battery in which the one side portion and the other side portion have higher affinity for the non-aqueous electrolyte solution than the intermediate portion.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018223849A JP7119956B2 (en) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018223849A JP7119956B2 (en) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020087832A true JP2020087832A (en) | 2020-06-04 |
JP7119956B2 JP7119956B2 (en) | 2022-08-17 |
Family
ID=70908677
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018223849A Active JP7119956B2 (en) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7119956B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022011788A (en) * | 2020-06-30 | 2022-01-17 | プライムアースEvエナジー株式会社 | Lithium ion secondary battery |
JP2022011902A (en) * | 2020-06-30 | 2022-01-17 | プライムアースEvエナジー株式会社 | Lithium ion secondary battery |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07122301A (en) * | 1993-10-27 | 1995-05-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2016152116A (en) * | 2015-02-17 | 2016-08-22 | 株式会社Gsユアサ | Power storage device |
JP2016219143A (en) * | 2015-05-15 | 2016-12-22 | トヨタ自動車株式会社 | Secondary battery |
JP2018147637A (en) * | 2017-03-03 | 2018-09-20 | トヨタ自動車株式会社 | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
-
2018
- 2018-11-29 JP JP2018223849A patent/JP7119956B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07122301A (en) * | 1993-10-27 | 1995-05-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2016152116A (en) * | 2015-02-17 | 2016-08-22 | 株式会社Gsユアサ | Power storage device |
JP2016219143A (en) * | 2015-05-15 | 2016-12-22 | トヨタ自動車株式会社 | Secondary battery |
JP2018147637A (en) * | 2017-03-03 | 2018-09-20 | トヨタ自動車株式会社 | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022011788A (en) * | 2020-06-30 | 2022-01-17 | プライムアースEvエナジー株式会社 | Lithium ion secondary battery |
JP2022011902A (en) * | 2020-06-30 | 2022-01-17 | プライムアースEvエナジー株式会社 | Lithium ion secondary battery |
JP7197536B2 (en) | 2020-06-30 | 2022-12-27 | プライムアースEvエナジー株式会社 | lithium ion secondary battery |
JP7197537B2 (en) | 2020-06-30 | 2022-12-27 | プライムアースEvエナジー株式会社 | lithium ion secondary battery |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7119956B2 (en) | 2022-08-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9196895B2 (en) | Sealed secondary battery | |
US8828571B2 (en) | Secondary battery | |
EP2475023B1 (en) | Battery and battery pack having the same | |
US10833349B2 (en) | Energy storage device | |
KR20060072922A (en) | Battery cartridge for novel structure and open type battery module containing the same | |
JP6748401B2 (en) | Storage element | |
JP6697685B2 (en) | Sealed batteries and assembled batteries | |
JP2017010743A (en) | Secondary battery and assembled battery using the same | |
US20140315073A1 (en) | Secondary battery | |
US9318770B2 (en) | Battery and method of manufacturing battery | |
EP2642551B1 (en) | Secondary battery | |
JP7119956B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP5636330B2 (en) | Lithium ion secondary battery | |
US8663835B2 (en) | Cap assembly and secondary battery having the same | |
JP2009037816A (en) | Secondary battery and vehicle | |
KR101669123B1 (en) | Pouch type secondary battery and battery module including the same | |
KR102188429B1 (en) | Jelly-Roll Type Electrode Having Uncoated Part of Electrode Active Material | |
KR20140137603A (en) | Pouch type battery case | |
KR20140032712A (en) | Secondary battery | |
JP2021082477A (en) | Battery pack | |
JP4110924B2 (en) | Square lithium ion secondary battery | |
KR20190106073A (en) | Rechargeable battery | |
JP7393729B2 (en) | Energy storage element | |
JP6657565B2 (en) | Storage element | |
JP2018081792A (en) | Power storage element |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210222 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220117 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220125 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220705 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220718 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7119956 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |