JP2020136045A - 非水電解質二次電池用極板群及び非水電解質二次電池 - Google Patents
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Abstract
Description
電解液は、重力の影響を受ける極板群の上側や、電解液に浸かっている極板群の下側からよりも極板群の側面から流出しやすい。この点、このような構成によれば、二次電池の上下方向に延びている非対向部の空隙率を小さくすることで電解液の流出を抑制することができる。
積層型は、上側や底部に近接している下側からは電解液が排出され難い。そこで、この構成によるように、二次電池の上下方向に延びている非対向部の空隙率を小さくすることで電解液の流出が抑制される。
捲回型は、未開放部からは電解液が排出されない。そこで、この構成によるように、二次電池の捲回軸方向に開放部が延びているとき、開放部における非対向部の空隙率を小さくすることで電解液の流出を抑制することができる。
このような構成によれば、非対向部により対向部からの電解液の排出が堰き止められる。よって、対向部に電解液が保持されることで電解液の分布が均一化される。
このような構成によれば、非対向部は、対向部からの電解液の排出を堰き止められる。
このような構成によれば、リチウムイオン二次電池の負極板からの電解液の排出が抑制される。
電解液27は、非水溶媒に支持塩が含有された組成物である。ここで、非水溶媒としては、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等からなる群から選択された一種または二種以上の材料を用いることができる。また、支持塩としては、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、LiN(CF3SO2)2、LiC(CF3SO2)3、LiI等から選択される一種または二種以上のリチウム化合物(リチウム塩)を用いることができる。
図2を参照して、正極板21は、電極芯体である金属基板としての正極基材211の各表面211Aにそれぞれ正極合剤が塗布された正極合剤層212を有している。正極基材211は、正極板21の長手方向に長さL211を有し、導電性の良好な金属からなる導電性材料としてのアルミニウム合金からなる薄膜(箔)である。よって正極板21は、正極合剤層212と、正極合剤が未塗布であるリード部21Aとを有している。リード部21Aは、正極板21の長手方向に範囲L212を有している。
次に、負極板22は、電極芯体である金属基板としての負極基材221の各表面221Aにそれぞれ負極合剤が塗布された負極合剤層222を有している。負極基材221は、負極板22の長手方向に長さL221を有し、従来の二次電池の構成要素と同様の構成要素を用いることができ、導電性の良好な金属からなる導電性材料が好ましく用いられる。例えば、負極基材221は、銅やニッケルあるいはそれらの合金からなる薄膜(箔)である。よって負極板22は、負極合剤層222と、負極合剤が未塗布であるリード部22Aとを有している。
図2に示すように、極板群20において、正極板21は負極板22よりも右側に突出されるようにリード部21Aが積層されており、負極板22は正極板21よりも左側に突出されるようにリード部22Aが積層される。セパレータ23は、正極板21と負極板22との短絡を防止するように、正極板21と負極板22とが直接対向する範囲と同じか、又は広い範囲となるように、正極板21と負極板22との間に配置されている。
図3及び図4を参照して、負極板22の負極合剤層222の空隙率について説明する。
図3に示すように、負極板22は、図において左右方向である長手方向に、リード部22Aから順に、第1非対向部224、対向部225、及び第2非対向部226を有している。
詳述すると、負極合剤層222は、負極合剤の間の空隙に電解液27が流動可能に浸透している。空隙率が大きくて負極合剤の配置が疎であると、負極合剤層222中の流路が広くなるため電解液27の流動抵抗が低くなる。逆に、空隙率が小さくて負極合剤の配置が密であると、負極合剤層222中の流路が狭くなるため電解液27の流動抵抗が高くなる。
図5を参照して、負極合剤層222における対向部225の空隙率と第1非対向部224及び第2非対向部226の空隙率との差である空隙率の差と、二次電池10の容量維持率との関係について説明する。二次電池10の容量維持率は、二次電池10の当初の放電容量に対する、所定の条件で使用後の二次電池10の放電容量の割合である。ここで所定の条件は、環境温度20℃において、SOC(State of Charge:充電状態)0%から100%まで電流2Cで充電し、SOC100%から0%まで電流2Cで放電することを1サイクルとし、このサイクルを所定回数、例えば1500回行うことである。
(1)極板群20には電解液27が保持されているが、負極板22の膨張によって極板群20から電解液27が排出されると電解液27の分布及び塩濃度の不均一化が生じる。よって、高電流負荷時に負極板22から電解液27が排出されようとしても、空隙率の小さい第1非対向部224及び第2非対向部226で電解液27の排出が抑えられ、電解液27を負極板22の対向部225に保持させる。これにより、負極板22において塩濃度の不均一化、いわゆる電解液分布の不均一化が抑制されるようになる。
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
Claims (8)
- 正極板と負極板とがセパレータを挟んで対向配置される非水電解質二次電池用極板群であって、
前記負極板は、金属基板の表面に活物質を含む負極合剤層を有し、
前記負極合剤層は、前記セパレータを挟んで前記正極板の正極合剤層に対向する対向部と前記正極合剤層に対向しない縁部に非対向部とを有し、
前記負極合剤層の前記非対向部の少なくとも一部の空隙率は、前記対向部の空隙率に比べて小さい
非水電解質二次電池用極板群。 - 前記非対向部は、縁部のうちで二次電池の上下方向に延びている部分の空隙率が前記対向部の空隙率に比べて小さい
請求項1に記載の非水電解質二次電池用極板群。 - 複数の前記正極板と複数の前記負極板とがそれぞれ前記セパレータを介して積層されている
請求項2に記載の非水電解質二次電池用極板群。 - 長尺の前記正極板と長尺の前記負極板とが長尺の前記セパレータを介して積層されて長尺方向に捲回されている
請求項2に記載の非水電解質二次電池用極板群。 - 前記対向部の空隙率と前記非対向部の空隙率との差が5%以上である
請求項1〜4のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池用極板群。 - 前記空隙率の小さい前記非対向部は、前記非対向部の長手方向に対する幅が0.5mm以上である
請求項1〜5のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池用極板群。 - 前記非水電解質二次電池は、リチウムイオン二次電池である
請求項1〜6のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池用極板群。 - 正極板と負極板とがセパレータを挟んで対向配置される極板群を有する非水電解質二次電池であって、
前記極板群が請求項1〜7のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池用極板群である
非水電解質二次電池。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023101422A1 (ko) * | 2021-12-01 | 2023-06-08 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 저항이 감소된 원통형 전지 |
WO2023228721A1 (ja) * | 2022-05-23 | 2023-11-30 | 株式会社豊田自動織機 | リチウムイオン二次電池用の電極、及びリチウムイオン二次電池 |
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JP2005209411A (ja) * | 2004-01-20 | 2005-08-04 | Toshiba Corp | 非水電解質二次電池 |
JP2018195406A (ja) * | 2017-05-15 | 2018-12-06 | リチウム エナジー アンド パワー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフッング ウント コンパニー コマンディトゲゼルシャフトLithium Energy and Power GmbH & Co. KG | 蓄電素子 |
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