JP2020149875A - 二次電池、電池パック、車両、及び定置用電源 - Google Patents
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Abstract
Description
第1の実施形態に係る二次電池は、負極と、正極と、第1電解質と、第2電解質と、ヒドロゲル電解質とを具備する。第1電解質は、負極の少なくとも一部と接している。第2電解質は、正極の少なくとも一部と接している。ヒドロゲル電解質は、化学架橋された構造を有するゲルを含む。第1電解質の第1電解質組成と第2電解質の第2電解質組成とは、互いに異なる。第1電解質と第2電解質との少なくとも一方は水を含む水系溶媒を含んでいる水系電解質である。負極と正極との少なくとも一方の少なくとも一部と、ヒドロゲル電解質の少なくとも一部とで、重なりがある。
ヒドロゲル電解質は、化学架橋されているゲル、即ち化学ゲルを含む。ヒドロゲル電解質は、化学ゲルに保持する形で水系電解質を含むことができる。ヒドロゲル電解質は、第1水系電解質の少なくとも一部を保持する第1ヒドロゲル電解質を含み得る。第1ヒドロゲル電解質の少なくとも一部は、負極の少なくとも一部と重なっている。ヒドロゲル電解質は、第2水系電解質の少なくとも一部を保持する第2ヒドロゲル電解質を含み得る。第2ヒドロゲル電解質の少なくとも一部は、正極の少なくとも一部と重なっている。第1ヒドロゲル電解質と負極との重なり、並びに第2ヒドロゲル電解質と正極との重なりは、対応のヒドロゲル電解質による対象の電極の被覆、及び対応のヒドロゲル電解質による対象の電極の包み込み等、先に説明した「重なる」と同様に形態が限定されるものではない。
水系電解質は、第1水系電解質と、第2水系電解質とを含み得る。以下に水系電解質について説明するが、特に断らない限り、水系電解質の詳細は第1水系電解質および第2水系電解質の各々に独立して適用される。
負極は、負極集電体と、負極集電体の片面又は表裏両面に担持される負極活物質含有層とを含み得る。
正極は、正極集電体と、正極集電体の少なくとも一方の主面上に担持された正極活物質含有層とを含み得る。
正極と負極との間にはセパレータを設置することができる。セパレータを絶縁材料で構成することで、正極と負極とが電気的に接触することを防止することができる。また、セパレータ内を電解質が移動可能な形状のものを使用することが望ましい。
KT =((σ・l)/A)×(dQ/dp) (1)。
正極、負極、第1電解質、第2電解質、及びヒドロゲル電解質が収容される外装部材には、金属製容器、ラミネートフィルム製容器、又は樹脂製容器を使用することができる。
負極端子は、例えば、上述の負極活物質のアルカリ金属イオン挿入脱離電位において電気化学的に安定であり、かつ導電性を有する材料から形成されることができる。具体的には、負極端子の材料としては、亜鉛、銅、ニッケル、ステンレス若しくはアルミニウム、又は、Mg,Ti,Zn,Mn,Fe,Cu,及びSiからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含むアルミニウム合金が挙げられる。負極端子の材料としては、亜鉛又は亜鉛合金を用いることが好ましい。負極端子は、負極集電体との接触抵抗を低減するために、負極集電体と同様の材料からなることが好ましい。
正極端子は、例えば、リチウムの酸化還元電位に対し3V以上4.5V以下の電位範囲(vs.Li/Li+)において電気的に安定であり、且つ導電性を有する材料から形成することができる。正極端子の材料としては、チタン、アルミニウム、或いは、Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu及びSiからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含むアルミニウム合金が挙げられる。正極端子は、正極集電体との接触抵抗を低減するために、正極集電体と同様の材料から形成されることが好ましい。
第2の実施形態によると、組電池が提供される。第2の実施形態に係る組電池は、第1の実施形態に係る二次電池を複数個具備している。
第3の実施形態によると、電池パックが提供される。この電池パックは、第2の実施形態に係る組電池を具備している。この電池パックは、第2の実施形態に係る組電池の代わりに、単一の第1の実施形態に係る二次電池を具備していてもよい。
第4の実施形態によると、車両が提供される。この車両は、第3の実施形態に係る電池パックを搭載している。
第5の実施形態によると、定置用電源が提供される。この定置用電源は、第3の実施形態に係る電池パックを搭載している。なお、この定置用電源は、第3の実施形態に係る電池パックの代わりに、第2の実施形態に係る組電池又は第1の実施形態に係る二次電池を搭載していてもよい。
以下に実施例を記載する。実施形態は、以下の実施例に限定されるものではない。
<正極の作製>
以下のようにして正極を作製した。
まず、正極活物質、導電剤及び結着剤を、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)溶媒に分散してスラリーを調製した。導電剤及び結着剤の割合は、それぞれ、正極活物質100質量部に対して10質量部及び10質量部であった。正極活物質としては、平均粒子径10μmのスピネル構造のリチウムマンガン複合酸化物(LiMn2O4)を用いた。リチウムマンガン複合酸化物のリチウムイオン挿入脱離電位は、3.5V(vs.Li/Li+)以上4.2V(vs.Li/Li+)以下であった。導電剤としては、黒鉛粉末を用いた。結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)を用いた。
以下にようにして負極を作製した。
負極活物質として、平均二次粒子径(直径)15μmのLi4Ti5O12粉末、導電剤として黒鉛粉末、及び、結着剤としてPTFEを用いた。Li4Ti5O12のリチウムイオン挿入脱離電位は、1.5V(vs.Li/Li+)以上1.7V(vs.Li/Li+)以下であった。これら負極活物質、導電剤及び結着剤を、それぞれ100質量部、10質量部及び10質量部の割合で配合し、NMP溶媒に分散してスラリーを調製した。得られたスラリーを、負極集電体としての厚さ20μmのZn箔の両面に塗布し、塗膜を乾燥することで負極活物質含有層を形成した。次いで負極集電体とその上の負極活物質含有層とをプレスする工程を経て、電極密度2.0g/cm3(集電体を含まず)の負極を作製した。
6mol/Lの塩化リチウム(LiCl)及び1mol/Lの水酸化リチウム(LiOH)を溶解させた水溶液を調整した。この水溶液に、ジェランガムを10wt%の濃度で溶解した。引き続き、5℃環境下でジェランガムに対して3倍質量のエチレングリコールジグリシジルエーテルを添加し、均一になるまで攪拌した。この溶液を厚さ15μmのセルロース不織布に塗布し、40℃環境下3時間静置することで、ヒドロゲルシートを作製した。これをHG1と呼ぶ。
6mol/Lの塩化リチウム(LiCl)及び1mol/Lの水酸化リチウム(LiOH)を水に溶解させて、第1水系電解質を調製した。上記の通り作製した負極を第1水系電解質に浸し、負極活物質含有層内に第1水系電解質を含浸させた。その後、負極の1.1倍面積にカットしたHG1を負極の両面に配置し、HG1のみ重なった端部をプレスしパックすることでHG1で形成したパウチの中に負極を内包させた。これらの表面に厚さ15μmのセルロース不織布(透気係数:5×10−14m2)をセパレータとして配置し、上記の通り作製した正極を積層して積層体を得た。次に、この積層体を、正極のうち片面にのみスラリーを塗工した部分が最外層に位置するようにスタックして電極群を作製した。得られた電極群を、板厚が0.25mmのステンレスからなる薄型の金属缶に収納した。なお、金属缶としては、内圧が2気圧以上になるとガスをリークする弁が設置されているものを用いた。
電極群を収容した先の金属缶容器に、2mol/Lの硫酸リチウム(Li2SO4)水溶液を液状水系電解質(第2水系電解質)として注液して二次電池を作製した。次いで、二次電池を25℃環境下で24時間放置した。その後、25℃環境下で二次電池を初回充放電に供した。初回充放電では、まず、二次電池の電圧が2.8Vに達するまで5Aの電流で定電流充電し、その後、電圧が2.1Vに達するまで1Aの電流で定電流放電した。
ヒドロゲルシートを構成する多糖類にジェランガムの代わりにグアーガムを用いたことを除いて、実施例1と同様の方法で二次電池を作製した。
以下のように作製したヒドロゲルシートで内包した負極を使用したことを除いて、実施例1と同様の方法で二次電池を作製した。具体的には、12mol/Lの塩化リチウム(LiCl)と1mol/Lの水酸化リチウム(LiOH)とを水に溶解させて、第1水系電解質を調製した。この第1水系電解質を水溶液として用いたことを除いて、実施例1のHG1と同様の方法でヒドロゲルシートを作製した。負極を第1水系電解質に浸し、負極活物質含有層内に第1水系電解質を含浸させた。その後、負極の1.1倍面積にカットしたヒドロゲルシートを負極の両面に配置し、ヒドロゲルシートのみ重なった端部をプレスしパックすることでヒドロゲルシート内包負極を作製した。
以下のように作製したヒドロゲルシートを使用したことを除いて、実施例1と同様の方法で二次電池を作製した。具体的には、エタノールにジェランガムを10wt%の濃度で溶解させた溶液を準備した。この溶液に、ジェランガムに対して3倍質量のヘキサメチレンジイソシアネートを添加し、均一になるまで攪拌した。この溶液を厚さ15μmのセルロース不織布に塗布し、70℃環境下3時間静置しゲル化させた。その後、引き続き60℃で一昼夜乾燥してエタノールを除去することで、化学ゲルシートを作製した。得られた化学ゲルシートに実施例1と同様の第1水系電解質で膨潤させて、ヒドロゲルシートを作製した。
セパレータとして、セルロース不織布の代わりに以下に記載の複合膜を使用したことを除いて、実施例1と同様の方法で二次電池を作製した。
ガラス固体電解質LATP(Li1.5Al0.5Ti1.5(PO4)3)粒子と、ポリビニルブチラール(PVB)樹脂と、NMPとを混合して、混合液を得た。LATP粒子の平均粒子径は、1.0μmであった。ポリビニルブチラール樹脂の質量平均分子量は、およそ10万であった。なお、LATP粒子と、ポリビニルブチラール樹脂との質量比は、9:1であった。混合液中の固形分濃度は、60質量%であった。
セパレータを使用しないことを除いては、実施例1と同様の方法で二次電池を作製した。
<正極の作製>
以下のようにして正極を作製した。
まず、正極活物質、導電剤及び結着剤を、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)溶媒に分散してスラリーを調製した。正極活物質含有層における導電剤及び結着剤の割合は、それぞれ、正極活物質100質量部に対して10質量部及び10質量部であった。正極活物質としては、平均粒子径10μmのスピネル構造のリチウムマンガン複合酸化物(LiMn2O4)を用いた。導電剤としては、黒鉛粉末を用いた。結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)を用いた。
以下のようにして負極を作製した。
負極活物質として、平均二次粒子径(直径)15μmのLi4Ti5O12粉末、導電剤として黒鉛粉末、及び、結着剤としてPTFEを用いた。これら負極活物質、導電剤及び結着剤を、それぞれ100質量部、10質量部及び10質量部の割合で配合し、NMP溶媒に分散してスラリーを調製した。得られたスラリーを、負極集電体としての厚さ50μmのZn箔に両面に塗布し、塗膜を乾燥させることで負極活物質含有層を形成した。負極集電体としては、厚さ20μmのZn箔を用いた。ここで、スラリーをZn箔に塗布する際、作製する負極のうち、電極群の最外層に位置する部分についてはZn箔の片面にのみスラリーを塗布し、それ以外の部分についてはZn箔の両面にスラリーを塗布した。次いで、負極集電体と負極活物質含有層とをプレスして、負極を作製した。
2mol/Lの硫酸リチウム(Li2SO4)を水に溶解させて水溶液を調製した。この水溶液にジェランガムを10wt%の濃度で溶解した。引き続き、5℃環境下でジェランガムに対して3倍質量のエチレングリコールジグリシジルエーテルを添加し、均一になるまで攪拌した。この溶液を厚さ15μmのセルロース不織布に塗布し、40℃環境下3時間静置することで、ヒドロゲルシートを作製した。これをHG2と呼ぶ。
2mol/Lの硫酸リチウム(Li2SO4)を水に溶解させて、第2水系電解質を調製した。上記の通り作製した正極を第2水系電解質に浸し、正極活物質含有層内に第2水系電解質を含浸させた。その後、正極の1.1倍面積にカットしたHG2を正極の両面に配置し、HG2のみ重なった端部をプレスしパックすることでHG2で形成したパウチの中に正極を内包させた。これらの表面に厚さ15μmのセルロース不織布をセパレータとして配置し、上記の通り作製した負極を積層して積層体を得た。次に、この積層体を、片面のみ塗工した負極が最外層に位置するようにスタックして電極群を作製した。得られた電極群を、板厚が0.25mmのステンレスからなる薄型の金属缶に収納した。なお、金属缶としては、内圧が2気圧以上になるとガスをリークする弁が設置されているものを用いた。
電極群を収容した先の金属缶容器に、6mol/Lの塩化リチウム(LiCl)と1mol/Lの水酸化リチウム(LiOH)との水溶液を液状水系電解質(第1水系電解質)として注液して二次電池を作製した。次いで、二次電池を25℃環境下で24時間放置した。その後、25℃環境下で二次電池を初回充放電に供した。初回充放電では、まず、二次電池の電圧が2.8Vに達するまで5Aの電流で定電流充電し、その後、電圧が2.1Vに達するまで1Aの電流で定電流放電した。
以下にようにして二次電池を作製した。具体的には、実施例1と同様にHG1で内包した負極を作製し、実施例7と同様にHG2で内包した正極を作製し、厚さ15μmのセルロース不織布をセパレータとして2枚準備した。上記負極と、一方のセルロース不織布と、上記正極と、もう一つのセルロース不織布とを、この順序で積層して積層体を得た。次に、この積層体を、セルロース不織布が最外層に位置するようにスタックして電極群を作製した。得られた電極群を、板厚が0.25mmのステンレスからなる薄型の金属缶に収納した。なお、金属缶としては、内圧が2気圧以上になるとガスをリークする弁が設置されているものを用いた。
以下のようにして二次電池を作製した。具体的には、実施例1と同様に正極を作製し、実施例7と同様に負極を作製し、厚さ15μmのセルロース不織布をセパレータとして2枚準備した。負極および正極の何れもヒドロゲルシートが設けられていなかった。実施例1と同様の第1水系電解質と第2水系電解質とをそれぞれ調製した。負極を第1水系電解質に浸し、負極活物質含有層内に第1水系電解質を含浸させた。正極を第2水系電解質に浸し、正極活物質含有層内に第2水系電解質を含浸させた。
<電極の作製>
実施例1と同様に正極を作製し、実施例7と同様に負極を作製した。負極および正極の何れも水系電解質を含浸させる前、且つヒドロゲルシートを設ける前の状態に作製した。
第1水系電解質として、6mol/Lの塩化リチウム(LiCl)と1mol/Lの水酸化リチウム(LiOH)との混合水溶液を準備した。第2水系電解質として、2mol/L硫酸リチウム(Li2SO4)水溶液を準備した。上記第1水系電解質にジェランガムを、第1水系電解質に対して20質量%混合することで、ゲル状の第1水系電解質を作製した。このように作製したゲル状の第1水系電解質を、負極の両面上に塗布した。続いて、負極の負極活物質含有層が浸漬するように、負極をゲル状の第1水系電解質に浸漬させた。
実施例1〜8並びに比較例2に係る各二次電池が含むヒドロゲルシートを、先に説明した手法により評価した。試験によりシートが元の形状を保持していれば「良」とし、化学ゲルにより形成されていたと判断した。形状が崩壊していれば「不良」とした。これらの結果を下記表1に記載する。例えば、比較例2における負極上のゲルは、試験中に形状が崩壊したことから、物理ゲルであったと判断できる。
実施例1〜8並びに比較例1及び2に係る各二次電池について、充放電効率、耐自己放電性能及び寿命性能を次のようにして評価した。これらの結果を下記表2に示す。
二次電池を、25℃環境下で3Aの定電流で2.8Vまで充電した後、30分間の休止時間を設けた。次いで、s1.5Vまでの放電を実施し、再度30分間の休止時間を設けた。充電から2度目の休止時間終了までのサイクルを、1回の充放電サイクルとした。この充放電サイクルを10回繰り返した。次いで、10サイクル後の二次電池について放電容量と充電容量とを測定し、測定した充放電容量から充放電効率を算出した(充放電効率(%)=[放電容量/充電容量]×100%)。
11回目の充電操作の後、24時間の保持時間を設け、保持前の充電容量と24時間保持後の放電容量とから、容量残存率を算出した(容量残存率(%)=[24時間保持後の放電容量/保持前の充電容量]×100%)。容量残存率は、耐自己放電性能の指標となる。
上述した条件での充放電サイクルを更に繰り返し実施し、100回目のサイクルにおける放電容量を測定した。この値と初回サイクルの放電容量との比として、容量維持率を算出した(容量維持率(%)=[100サイクル目の放電容量/初回サイクルの放電容量]×100%)。容量維持率の値は、寿命性能の指標となる。
Claims (15)
- 負極と、
正極と、
前記負極の少なくとも一部と接している第1電解質と
前記正極の少なくとも一部と接している第2電解質と、
化学架橋された構造を有するゲルを含むヒドロゲル電解質とを具備し、
前記第1電解質の第1電解質組成と前記第2電解質の第2電解質組成とが異なり、前記第1電解質と前記第2電解質との少なくとも一方は水を含む水系溶媒を含み、前記負極と前記正極との少なくとも一方の電極の少なくとも一部は前記ヒドロゲル電解質の少なくとも一部と重なっている二次電池。 - 前記ヒドロゲル電解質は前記第1電解質と前記第2電解質との少なくとも1つの少なくとも一部を含む、請求項1記載の二次電池。
- セパレータをさらに具備し、前記セパレータの透気係数が1×10−13m2以下である、請求項1又は2に記載の二次電池。
- 前記ヒドロゲル電解質は、水溶性多糖類をエポキシ化合物またはイソシアネート化合物により架橋した構造を有する化学ゲルを含む、請求項1乃至3の何れか1項に記載の二次電池。
- 前記第1電解質と前記第2電解質とは、無機塩をさらに含む、請求項1乃至4の何れか1項に記載の二次電池。
- 前記ヒドロゲル電解質は、その少なくとも一部が前記負極の少なくとも一部と重なっている第1ヒドロゲル電解質を含む、請求項1乃至5の何れか1項に記載の二次電池。
- 前記ヒドロゲル電解質は、その少なくとも一部が前記正極の少なくとも一部と重なっている第2ヒドロゲル電解質を含む、請求項1乃至6の何れか1項に記載の二次電池。
- 前記負極は、リチウムイオン挿入脱離電位が金属リチウムを基準とする電位で1V以上3V以下(vs.Li/Li+)である化合物を含む負極活物質を含んでいる、請求項1乃至7の何れか1項に記載の二次電池。
- 前記正極は、リチウムイオン挿入脱離電位が金属リチウムを基準とする電位で、2.5V以上5.5V以下(vs.Li/Li+)である化合物を含む正極活物質を含んでいる、請求項1乃至8の何れか1項に記載の二次電池。
- 請求項1乃至9の何れか1項に記載の二次電池を具備する電池パック。
- 通電用の外部端子と保護回路とを更に含む、請求項10に記載の電池パック。
- 複数の前記二次電池を具備し、前記複数の二次電池が、直列、並列、又は直列及び並列を組み合わせて電気的に接続されている、請求項10又は11に記載の電池パック。
- 請求項10乃至12の何れか1項に記載の電池パックを具備した車両。
- 前記車両の運動エネルギーを回生エネルギーに変換する機構を含む、請求項13に記載の車両。
- 請求項10乃至12の何れか1項に記載の電池パックを具備した定置用電源。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022070650A1 (ja) * | 2020-09-30 | 2022-04-07 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
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Families Citing this family (4)
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WO2023003722A1 (en) * | 2021-07-20 | 2023-01-26 | The Regents Of The University Of California | Reconfigurable soft lithium-ion battery |
WO2023167486A1 (ko) * | 2022-03-02 | 2023-09-07 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 전지셀, 배터리 모듈, 및 전지셀을 제조하는 방법 |
US11769935B1 (en) * | 2022-10-12 | 2023-09-26 | Lunar Energy, Inc. | Wiring harness for energy storage system |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019033075A (ja) * | 2017-07-27 | 2019-02-28 | ナンジン・テック・ユニバーシティ | ハイブリッド水性二次電池 |
Family Cites Families (19)
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---|---|---|---|---|
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CA2285793C (en) * | 1999-04-28 | 2005-01-04 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Electrolyte tank and manufacturing method thereof |
JP2001210359A (ja) | 2000-01-27 | 2001-08-03 | Toyota Motor Corp | リチウムイオン2次電池 |
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JP2002175837A (ja) * | 2000-12-06 | 2002-06-21 | Nisshinbo Ind Inc | 高分子ゲル電解質及び二次電池並びに電気二重層キャパシタ |
JP4380265B2 (ja) | 2003-08-25 | 2009-12-09 | 株式会社豊田中央研究所 | 水系リチウム二次電池 |
JP4737273B2 (ja) * | 2008-11-05 | 2011-07-27 | トヨタ自動車株式会社 | リチウムイオン二次電池、車両、電池搭載機器及びリチウムイオン二次電池の製造方法 |
JP5375971B2 (ja) * | 2009-12-09 | 2013-12-25 | トヨタ自動車株式会社 | 電池 |
KR20130006119A (ko) * | 2011-07-08 | 2013-01-16 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전기화학전지 및 이의 제조방법 |
JP6076926B2 (ja) * | 2013-03-25 | 2017-02-08 | 株式会社東芝 | 電池用活物質、非水電解質電池、電池パック及び自動車 |
CN106104899B (zh) * | 2014-03-28 | 2019-03-01 | 大金工业株式会社 | 电解液、电化学器件、二次电池和组件 |
CN107925131B (zh) | 2016-02-01 | 2021-08-13 | 株式会社东芝 | 二次电池、组电池、电池包及车辆 |
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019033075A (ja) * | 2017-07-27 | 2019-02-28 | ナンジン・テック・ユニバーシティ | ハイブリッド水性二次電池 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022070650A1 (ja) * | 2020-09-30 | 2022-04-07 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
JP7451451B2 (ja) | 2021-03-08 | 2024-03-18 | 株式会社東芝 | 電極群、バイポーラ型電極群、二次電池、電池パック、車両及び定置用電源 |
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