JP2020167006A - Electrochemical element and manufacturing method of electrochemical element - Google Patents

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Abstract

To provide an electrochemical element that allows for reduction of deterioration of a discharge capacity, and a manufacturing method of an electrochemical element.SOLUTION: An exterior body includes a tube and two bottoms blocking the tube. A positive electrode mixture 12 has a cylindrical shape, can store an ion, and is arranged with a first space on one end side of the tube while coming in contact with an inside of the tube. A lithium negative electrode 15 is provided in a hollow of the positive electrode mixture 12, and is arranged with a second space on one end side. A separator 13 includes: a first member provided between the hollow of the positive electrode mixture 12 and an outer periphery of the lithium negative electrode 15; and a second member that is in contact with the first member, separates the first space and the second space, and has an ion conductive performance lower than that of the first member. A harmonic electrolyte is sealed into the exterior body together with the positive electrode mixture 12, the lithium negative electrode 15, and the separator 13.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電気化学素子及び電気化学素子の製造方法に関する。 The present invention relates to an electrochemical device and a method for manufacturing an electrochemical device.

電気化学素子であるリチウム電池は、例えば、二酸化マンガンを正極活物質とし、リチウム金属やリチウム合金（以下、負極リチウムとも言う）を負極活物質とする。正極は、電池缶やラミネートフィルムなどの外装体内に、正極活物質を含むスラリー状の正極材料をシート状の集電体上に塗布して生成される。また、負極は、シート状の集電体上に平板状の負極リチウムが配置されることで生成される。そして、リチウム電池は、セパレータを介して正極と負極とが対向配置された電極体を有する。リチウム電池は、その電極体が非水系の有機電解液とともに外層体内に密閉された構造を有する。 In a lithium battery which is an electrochemical element, for example, manganese dioxide is used as a positive electrode active material, and a lithium metal or a lithium alloy (hereinafter, also referred to as negative electrode lithium) is used as a negative electrode active material. The positive electrode is generated by applying a slurry-like positive electrode material containing a positive electrode active material onto a sheet-shaped current collector inside an outer body such as a battery can or a laminated film. Further, the negative electrode is generated by arranging a flat plate-shaped negative electrode lithium on a sheet-shaped current collector. The lithium battery has an electrode body in which the positive electrode and the negative electrode are arranged to face each other via a separator. The lithium battery has a structure in which the electrode body is sealed inside the outer layer together with the non-aqueous organic electrolytic solution.

セパレータは、電解液を通過させ、リチウムイオンの移動を生じさせることを可能にして、電気的な短絡が起こらないように電極間を分離するような物質で構成される。リチウム電池の放電は、リチウムイオンが電解液中で負極と正極との間を移動することによって行われる。すなわち、放電時には、負極側から電解液中に抜け出したリチウムイオンが正極側に移動して吸収される。放電は、外部接続の抵抗（負荷）を介して行われる。 The separator is composed of a substance that allows the transfer of lithium ions to pass through the electrolytic solution and separates the electrodes so that an electrical short circuit does not occur. The lithium battery is discharged by moving lithium ions between the negative electrode and the positive electrode in the electrolytic solution. That is, at the time of discharge, the lithium ions that have escaped from the negative electrode side into the electrolytic solution move to the positive electrode side and are absorbed. Discharge is performed via an externally connected resistor (load).

このようなリチウム電池に関して、正極板と負極板とセパレータとを渦巻き状にしたスパイラル型のリチウム電池であって、負極側のリード線接続部近傍のセパレータに穴の開いていない材料を用いる従来技術がある。また、正極の上部に合剤押えリングを設けたリチウム電池の従来技術がある。 Regarding such a lithium battery, a conventional technique using a spiral type lithium battery in which a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator are spirally formed, and a material having no hole in the separator near the lead wire connecting portion on the negative electrode side is used. There is. Further, there is a conventional technique of a lithium battery in which a mixture holding ring is provided on the upper part of the positive electrode.

特開平１１−３０７１２８号公報JP-A-11-307128A 特開２００１−２７３９１１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-273911

しかしながら、放電時に正極にリチウムイオンが入り込むことで、正極が膨張する。正極が膨張すると、体積が大きくなることから電解液を吸い込む量が増大し、電解液が不足する場合がある。この場合、電解液が不足してリチウム電池の放電容量が低下するおそれがある。 However, when lithium ions enter the positive electrode during discharge, the positive electrode expands. When the positive electrode expands, the volume increases, so that the amount of the electrolytic solution sucked in increases, and the electrolytic solution may be insufficient. In this case, the electrolytic solution may be insufficient and the discharge capacity of the lithium battery may decrease.

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、放電容量の低下を軽減する電気化学素子及び電気化学素子の製造方法を提供することを目的とする。 The disclosed technique has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an electrochemical element and a method for manufacturing an electrochemical element that reduce a decrease in discharge capacity.

本願の開示する電気化学素子及び電気化学素子の製造方法の一つの態様において、外装体は、筒と上記筒の両端を塞ぐ２つの底とを有する。正極は、上記筒の内側に接し上記筒の一端側に第１空間を設けて配置されたイオンの吸蔵が可能な筒形の部材である。負極は、上記正極の中空内に設けられ、上記一端側に第２空間を設けて配置された筒形の部材である。セパレータは、上記正極の中空内と上記負極の外周との間に設けた第１部材と、上記第１部材に接し上記第１空間と上記第２空間とを仕切る、上記第１部材よりもイオン電導特性が低い第２部材とを有する。電解液は、上記正極、上記負極及び上記セパレータとともに上記外装体に封入される。 In one embodiment of the electrochemical device and the method for manufacturing an electrochemical device disclosed in the present application, the exterior body has a cylinder and two bottoms that close both ends of the cylinder. The positive electrode is a tubular member capable of occluding ions, which is arranged in contact with the inside of the cylinder and provided with a first space on one end side of the cylinder. The negative electrode is a tubular member provided in the hollow of the positive electrode and provided with a second space on one end side thereof. The separator is more ion than the first member, which is in contact with the first member and partitions the first space and the second space, which is provided between the hollow of the positive electrode and the outer circumference of the negative electrode. It has a second member having low conductive characteristics. The electrolytic solution is sealed in the exterior body together with the positive electrode, the negative electrode and the separator.

１つの側面では、本発明は、放電容量の低下を軽減することができる。 In one aspect, the present invention can reduce the decrease in discharge capacity.

図１は、実施例１に係るリチウム電池の概略構成を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the lithium battery according to the first embodiment. 図２は、実施例１に係るリチウム電池におけるリチウムイオンの移動を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the movement of lithium ions in the lithium battery according to the first embodiment. 図３は、実施例１に係るリチウム電池の製造工程のフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart of the lithium battery manufacturing process according to the first embodiment. 図４は、実施例１に係るリチウム電池と従来型リチウム電池との比較を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a comparison between the lithium battery according to the first embodiment and the conventional lithium battery. 図５は、実施例２に係るリチウム電池の概略構成を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the lithium battery according to the second embodiment. 図６は、実施例３に係るリチウム電池の概略構成を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the lithium battery according to the third embodiment. 図７は、実施例４に係るリチウム電池の概略構成を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the lithium battery according to the fourth embodiment.

以下に、本願の開示する電気化学素子及び電気化学素子の製造方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示する電気化学素子及び電気化学素子の製造方法が限定されるものではない。 Hereinafter, examples of the electrochemical device and the method for manufacturing the electrochemical device disclosed in the present application will be described in detail with reference to the drawings. The following examples do not limit the electrochemical device disclosed in the present application and the method for manufacturing the electrochemical device.

図１は、実施例１に係るリチウム電池の概略構成を示す断面図である。図１に示されるように、本実施例に係る電気化学素子であるリチウム電池１０は、ボビン型の乾電池であり、一次電池である。リチウム電池１０は、外径Φ１４ｍｍであり、高さ２５ｍｍである。リチウム電池１０は、外装に正極缶１１を有する。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the lithium battery according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the lithium battery 10 which is an electrochemical element according to the present embodiment is a bobbin type dry battery and is a primary battery. The lithium battery 10 has an outer diameter of Φ14 mm and a height of 25 mm. The lithium battery 10 has a positive electrode can 11 on the exterior.

正極缶１１は、例えばＳＵＳ３０４などのステンレス鋼材をプレス加工することで製造されたプレス加工品である。正極缶１１は、開口部、胴部及び底部を有する有底円筒形に形成される。正極缶１１の底部の中央に正極端子１８が突設されている。正極缶１１のビッカース硬度Ｈｖは、３００〜４００程度である。以下の説明では、正極缶１１の開口が開く方向を上方向とし、開口から底部に向かう方向を下方向とする。正極缶１１の内部に、円筒形の正極合剤１２が装填される。 The positive electrode can 11 is a pressed product manufactured by pressing a stainless steel material such as SUS304. The positive electrode can 11 is formed in a bottomed cylindrical shape having an opening, a body portion, and a bottom portion. The positive electrode terminal 18 is projected from the center of the bottom of the positive electrode can 11. The Vickers hardness Hv of the positive electrode can 11 is about 300 to 400. In the following description, the direction in which the opening of the positive electrode can 11 opens is upward, and the direction from the opening to the bottom is downward. A cylindrical positive electrode mixture 12 is loaded inside the positive electrode can 11.

正極合剤１２は、例えば、熱処理済みマンガン、導電性黒鉛、及びバインダとしての粉末フッ素樹脂であるＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）を混合した正極合剤粉を円筒形にプレス成形することで作製される。正極合剤１２の材料としては、例えば、二酸化マンガン、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム又はリン酸鉄リチウムなどを用いることができる。正極合剤１２は、リチウムイオンを吸収して蓄積する。 The positive electrode mixture 12 is produced, for example, by press-molding a positive electrode mixture powder in which heat-treated manganese, conductive graphite, and PTFE (polytetrafluoroethylene), which is a powdered fluororesin as a binder, are mixed into a cylindrical shape. As the material of the positive electrode mixture 12, for example, manganese dioxide, lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium manganate, lithium iron phosphate, or the like can be used. The positive electrode mixture 12 absorbs and accumulates lithium ions.

正極合剤１２の外周は、正極缶１１の内周に接するように配設される。そして、正極合剤１２は、金属製の負極端子２０、金属製の封口板２１、樹脂製の封止ガスケット２２及びワッシャ２３を有する封口体により封口された正極缶１１における封口板２１との間に空間Ａ１を有する。空間Ａ１は、「第１空間」の一例にあたる。 The outer circumference of the positive electrode mixture 12 is arranged so as to be in contact with the inner circumference of the positive electrode can 11. The positive electrode mixture 12 is between the negative electrode terminal 20 made of metal, the sealing plate 21 made of metal, the sealing gasket 22 made of resin, and the sealing plate 21 in the positive electrode can 11 sealed by the sealing body having the washer 23. Has space A1 in. Space A1 corresponds to an example of "first space".

本実施例では、正極合剤１２の組成は、熱処理済みマンガンが９０ｗｔ％であり、導電性黒鉛が８ｗｔ％であり、ＰＴＦＥが２ｗｔ％である。また、本実施例における正極合剤１２の厚さは、４．２ｍｍである。この正極合剤１２の内部に、セパレータ１３及びリチウム負極１５が配置される。 In this example, the composition of the positive electrode mixture 12 is 90 wt% of heat-treated manganese, 8 wt% of conductive graphite, and 2 wt% of PTFE. The thickness of the positive electrode mixture 12 in this example is 4.2 mm. A separator 13 and a lithium negative electrode 15 are arranged inside the positive electrode mixture 12.

リチウム負極１５は、リチウム金属の金属板を円筒形にロール加工（曲げ加工）して作製される。リチウム負極１５の材料としては、例えば、リチウム金属、リチウムアルミ合金、黒鉛及びチタン酸リチウムを用いることができる。 The lithium negative electrode 15 is produced by rolling (bending) a metal plate of lithium metal into a cylindrical shape. As the material of the lithium negative electrode 15, for example, lithium metal, lithium aluminum alloy, graphite and lithium titanate can be used.

リチウム負極１５の外周は、セパレータ１３を介して正極合剤１２の内周に対向するように配置される。また、リチウム負極１５は、封口された正極缶１１における金属製の負極端子２０、金属製の封口板２１、樹脂製の封止ガスケット２２及びワッシャ２３を有する封口体との間に空間Ａ２を有する。空間Ａ２は、「第２空間」の一例にあたる。空間Ａ２は、正極缶１１の両端の円の中心を貫通する軸方向に開口部からの距離が空間Ａ１よりも長い。すなわち、リチウム負極１５の上端は、正極合剤１２の上端よりも低い位置にある。 The outer circumference of the lithium negative electrode 15 is arranged so as to face the inner circumference of the positive electrode mixture 12 via the separator 13. Further, the lithium negative electrode 15 has a space A2 between the metal negative electrode terminal 20 in the sealed positive electrode can 11, the metal sealing plate 21, the resin sealing gasket 22, and the sealing body having the washer 23. .. Space A2 corresponds to an example of "second space". The space A2 has a longer distance from the opening in the axial direction penetrating the centers of the circles at both ends of the positive electrode can 11 than the space A1. That is, the upper end of the lithium negative electrode 15 is lower than the upper end of the positive electrode mixture 12.

また、リチウム負極１５の内周には、負極集電体１７が設けられる。負極集電体１７は、リチウム負極１５の上端から突出し、負極端子２０に溶接により接続される。 A negative electrode current collector 17 is provided on the inner circumference of the lithium negative electrode 15. The negative electrode current collector 17 projects from the upper end of the lithium negative electrode 15 and is connected to the negative electrode terminal 20 by welding.

セパレータ１３は、樹脂を材料とした膜状の部材である。例えば、セパレータ１３は、ポリプロピレン製のフィルムを延伸することで生成される。本実施例では、セパレータ１３の厚み、すなわち、図１においてセパレータ１３の水平方向の大きさｄは、０．１７５ｍｍである。セパレータ１３としては、例えば、ポリエチレン又はポリプロピレンの不織布やガーレー値７．０以上であり空孔率５５％の単層微細孔ポリプロピレンなどを用いることができる。ここで、ガーレー値とは、１２．２インチの水圧下で１０ｃｃの空気が当該等製品１インチ四方を通過するのに要する秒数をいう。 The separator 13 is a film-like member made of resin. For example, the separator 13 is produced by stretching a polypropylene film. In this embodiment, the thickness of the separator 13, that is, the horizontal size d of the separator 13 in FIG. 1 is 0.175 mm. As the separator 13, for example, a non-woven fabric of polyethylene or polypropylene, a single-layer fine-pore polypropylene having a Garley value of 7.0 or more and a porosity of 55%, or the like can be used. Here, the Garley value means the number of seconds required for 10 cc of air to pass 1 inch square of the product under a water pressure of 12.2 inches.

ここで、本実施例では、正極合剤１２の厚みとセパレータ１３との厚みとの比は、１７〜２５である。例えば、セパレータ１３の厚みは０．０２０ｍｍ〜０．２ｍｍとすることができ、正極合剤１２の厚みは３．０ｍｍ〜７．５ｍｍとすることができる。 Here, in this embodiment, the ratio of the thickness of the positive electrode mixture 12 to the thickness of the separator 13 is 17 to 25. For example, the thickness of the separator 13 can be 0.020 mm to 0.2 mm, and the thickness of the positive electrode mixture 12 can be 3.0 mm to 7.5 mm.

セパレータ１３は、リチウム負極１５に巻きつけられる。すなわち、セパレータ１３は、正極合剤１２とリチウム負極１５とに挟まれるように配置される。内周側に負極集電体１７が設けられたリチウム負極１５にセパレータ１３を巻きつけた部材が負極ユニットである。 The separator 13 is wound around the lithium negative electrode 15. That is, the separator 13 is arranged so as to be sandwiched between the positive electrode mixture 12 and the lithium negative electrode 15. The negative electrode unit is a member in which the separator 13 is wound around a lithium negative electrode 15 provided with a negative electrode current collector 17 on the inner peripheral side.

絶縁テープ１４は、セパレータ１３と比較して低いイオン電導特性を有する部材もしくは調和電解液（図示せず）の吸液性が低い材質の部材であり、リチウムイオンの透過が困難な部材である。ここで、調和電解液の吸液性とは、単位体積当たりの調和電解液の吸収量を指す。本実施例では、１０ｍｍ２のセパレータ１３及びセパレータ１４を、調和電解液に１０秒間浸した場合の、セパレータ１３の吸液性が０．７ｍｇ／ｍｍ２であるのに対して、絶縁テープ１４の吸液性は、０．２ｍｇ／ｍｍ２である。 The insulating tape 14 is a member having lower ionic conduction characteristics as compared with the separator 13 or a member made of a material having a low liquid absorption property of a harmonic electrolyte (not shown), and is a member in which lithium ions are difficult to permeate. Here, the liquid absorbency of the harmony electrolyte refers to the amount of absorption of the harmony electrolyte per unit volume. In this embodiment, when the separator 13 and the separator 14 of 10 mm 2 are immersed in the harmony electrolytic solution for 10 seconds, the liquid absorption property of the separator 13 is 0.7 mg / mm 2 , whereas the absorption of the insulating tape 14 The liquid property is 0.2 mg / mm 2 .

絶縁テープ１４は、例えば、電気絶縁用ポリエステルを素材とするテープである。絶縁テープ１４は、リチウムイオンが通過可能な孔を有さない。ここで、絶縁テープ１４は、リチウムイオンが通過可能な孔を有さないもしくはセパレータ１３の孔よりも少ない、又は、セパレータ１３よりもリチウムイオンを通しにくいなどの低いイオン電導特性を有する材質であれば他の素材を用いてもよい。絶縁テープ１４の材料としては、ポリフェニレンスルファイド、ポリフェニレンエーテル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン又はポリプロピレン等の電気絶縁性材料を用いることができる。 The insulating tape 14 is, for example, a tape made of polyester for electrical insulation. The insulating tape 14 does not have holes through which lithium ions can pass. Here, the insulating tape 14 may be a material having low ion conductive characteristics such as no holes through which lithium ions can pass, fewer holes than the separator 13, or less lithium ions can pass through than the separator 13. Alternatively, other materials may be used. As the material of the insulating tape 14, an electrically insulating material such as polyphenylene sulfide, polyphenylene ether, polytetrafluoroethylene, polyethylene or polypropylene can be used.

絶縁テープ１４は、セパレータ１３の外周において、リチウム負極１５と正極合剤１２とに対向しない領域であり、リチウム負極１５の上端よりも上側の領域に設置される。これにより、正極合剤１２のリチウム負極１５の上端より上方にある部分及び正極合剤１２の上部の空間Ａ１と、リチウム負極１５の上部の空間Ａ２とが絶縁テープ１４により分離され、その間のリチウムイオンの移動が抑制される。すなわち、絶縁テープ１４及びセパレータ１３の絶縁テープ１４が配置された部分により、空間Ａ１及びＡ２が仕切られる。 The insulating tape 14 is a region on the outer periphery of the separator 13 that does not face the lithium negative electrode 15 and the positive electrode mixture 12, and is installed in a region above the upper end of the lithium negative electrode 15. As a result, the portion of the positive electrode mixture 12 above the upper end of the lithium negative electrode 15 and the space A1 above the positive electrode mixture 12 and the space A2 above the lithium negative electrode 15 are separated by the insulating tape 14, and lithium between them is separated. The movement of ions is suppressed. That is, the spaces A1 and A2 are partitioned by the portion of the insulating tape 14 and the separator 13 in which the insulating tape 14 is arranged.

本実施例では、セパレータ１３に絶縁テープ１４を配設した部材が、「リチウム電池１０のセパレータ」にあたる。そして、絶縁テープ１４及びセパレータ１３の絶縁テープ１４にあたる部分が、「第２部材」の一例にあたる。この部分におけるセパレータ１３が「第１層」の一例にあたり、絶縁テープ１４が「第２層」の一例にあたる。また、セパレータ１３の絶縁テープ１４が配置されていない領域が、「第１部材」の一例にあたる。 In this embodiment, the member in which the insulating tape 14 is arranged on the separator 13 corresponds to the “separator of the lithium battery 10”. The portion of the insulating tape 14 and the separator 13 that corresponds to the insulating tape 14 corresponds to an example of the "second member". The separator 13 in this portion corresponds to an example of the "first layer", and the insulating tape 14 corresponds to an example of the "second layer". Further, the region where the insulating tape 14 of the separator 13 is not arranged corresponds to an example of the “first member”.

また、正極缶１１の内部には、図示されない調和電解液が注液される。調和電解液は、例えば、過塩素酸リチウムを溶質とし、プロピレンカーボネート（ＰＣ：Propylene Carbonate）及び１，２−ジメトキシタエン（ＤＭＥ：Dimethoxyethane）を溶媒とした溶液からなる。 Further, a harmonic electrolyte solution (not shown) is injected into the positive electrode can 11. The harmonized electrolyte comprises, for example, a solution containing lithium perchlorate as a solute and propylene carbonate (PC: Propylene Carbonate) and 1,2-dimethoxyethane (DME: Dimethoxyethane) as solvents.

正極缶１１の開口部は、金属製の負極端子２０、金属製の封口板２１、樹脂製の封止ガスケット２２及びワッシャ２３を有する封口体によって封口される。封口板２１は、中央に開口を有する円盤状で、円盤の外周部分が正極缶１１の開口が開く向きに向かって屈曲する。封口板２１の開口には負極端子２０とワッシャ２３とが封止ガスケット２２を介してかしめられている。さらに、封口板２１の外周端と正極缶１１の開口端とが溶接される。これにより、正極缶１１の開口が封口体により封口され、正極缶１１が密封される。正極缶１１に封口体を接続した部材が、「外装体」の一例にあたる。 The opening of the positive electrode can 11 is sealed by a sealing body having a metal negative electrode terminal 20, a metal sealing plate 21, a resin sealing gasket 22, and a washer 23. The sealing plate 21 has a disk shape having an opening in the center, and the outer peripheral portion of the disk bends in the direction in which the opening of the positive electrode can 11 opens. A negative electrode terminal 20 and a washer 23 are crimped to the opening of the sealing plate 21 via a sealing gasket 22. Further, the outer peripheral end of the sealing plate 21 and the open end of the positive electrode can 11 are welded. As a result, the opening of the positive electrode can 11 is sealed by the sealing body, and the positive electrode can 11 is sealed. A member in which the sealing body is connected to the positive electrode can 11 corresponds to an example of the “exterior body”.

ここで、図２を参照して、リチウムイオンの移動について説明する。図２は、実施例１に係るリチウム電池におけるリチウムイオンの移動を説明するための図である。 Here, the movement of lithium ions will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram for explaining the movement of lithium ions in the lithium battery according to the first embodiment.

リチウム負極１５から調和電解液に抜け出したリチウムイオンは、セパレータ１３に移動しセパレータ１３の全体に行きわたる。セパレータ１３のリチウム負極１５と正極合剤１２とが対向する領域は、リチウムイオンが正極合剤１２に移動可能である。そこで、例えば図２の矢印Ｐで示される方向において、セパレータ１３のリチウム負極１５と正極合剤１２とが対向する領域では、リチウム負極１５から正極合剤１２へのリチウムイオンの移動が発生する。 Lithium ions that have escaped from the lithium negative electrode 15 into the harmonic electrolyte move to the separator 13 and spread throughout the separator 13. In the region where the lithium negative electrode 15 of the separator 13 and the positive electrode mixture 12 face each other, lithium ions can move to the positive electrode mixture 12. Therefore, for example, in the direction indicated by the arrow P in FIG. 2, in the region where the lithium negative electrode 15 of the separator 13 and the positive electrode mixture 12 face each other, the movement of lithium ions from the lithium negative electrode 15 to the positive electrode mixture 12 occurs.

これに対して、セパレータ１３のリチウム負極１５の上端より上の領域には、絶縁テープ１４が貼られている。これにより、例えば図２の矢印Ｑで示される方向において、放電時にリチウムイオンが正極合剤１２に入り込む方向が絶縁テープ１４により制限され、リチウム負極１５の上端よりも上の位置におけるセパレータ１３から正極合剤１２へのリチウムイオンの移動Ｑが抑制される。 On the other hand, the insulating tape 14 is attached to the region of the separator 13 above the upper end of the lithium negative electrode 15. As a result, for example, in the direction indicated by the arrow Q in FIG. 2, the direction in which lithium ions enter the positive electrode mixture 12 during discharge is restricted by the insulating tape 14, and the separator 13 to the positive electrode at a position above the upper end of the lithium negative electrode 15 The movement Q of lithium ions to the mixture 12 is suppressed.

正極合剤１２は、リチウムイオンが入り込むことで上部の空間Ａ１に向けて膨張する。例えば、絶縁テープ１４が配置されていない従来型リチウム電池では、正極合剤１２の膨張した部分にリチウムイオンがさらに入り込むことで、正極合剤１２は上部の空間Ａ１に向けてより大きく膨張する。このように正極合剤１２が膨張することにより、調和電解液の吸収量が増加して、吸収されずに残る調和電解液の量が少なくなる。例えば、本実施例では、セパレータ１３の厚みと正極合剤１２の厚みの比は、０．０４であり、正極合剤１２はセパレータ１３などに比べて非常に厚い。正極合剤１２の膨張による嵩の増大量はリチウム電池１０全体で見たときに大きい割合を占めるので、正極合剤１２の膨張を抑えることは調和電解液の減少を軽減するために大きな役割を果たすといえる。 The positive electrode mixture 12 expands toward the upper space A1 due to the entry of lithium ions. For example, in a conventional lithium battery in which the insulating tape 14 is not arranged, the positive electrode mixture 12 expands more toward the upper space A1 by further entering the expanded portion of the positive electrode mixture 12. As the positive electrode mixture 12 expands in this way, the amount of the harmonic electrolyte absorbed increases, and the amount of the harmonized electrolyte remaining unabsorbed decreases. For example, in this embodiment, the ratio of the thickness of the separator 13 to the thickness of the positive electrode mixture 12 is 0.04, and the positive electrode mixture 12 is much thicker than the separator 13 and the like. Since the amount of increase in volume due to the expansion of the positive electrode mixture 12 occupies a large proportion of the entire lithium battery 10, suppressing the expansion of the positive electrode mixture 12 plays a major role in reducing the decrease in the harmonic electrolyte. It can be said that it will be fulfilled.

本実施例に係るリチウム電池１０は、上述したようにリチウム負極１５の上端よりも上の位置での正極合剤１２へのリチウムイオンの移動が抑制されるため、正極合剤１２の膨張した部分へのリチウムイオンの進入を抑止できる。したがって、正極合剤１２の上部の空間Ａ１に向けての膨張を低減することができ、正極合剤１２の膨張による調和電解液の減少を抑制することができる。 In the lithium battery 10 according to the present embodiment, as described above, the movement of lithium ions to the positive electrode mixture 12 at a position above the upper end of the lithium negative electrode 15 is suppressed, so that the expanded portion of the positive electrode mixture 12 The invasion of lithium ions into the can be suppressed. Therefore, the expansion of the positive electrode mixture 12 toward the upper space A1 can be reduced, and the decrease of the harmonic electrolyte solution due to the expansion of the positive electrode mixture 12 can be suppressed.

また、正極合剤１２においてリチウム負極１５と対向しない部分は、電池としての機能が低い。そのため、その部分におけるリチウムイオンの移動を抑制しても、リチウムイオン電池１０の機能への影響は少ない。すなわち、正極合剤１２においてリチウム負極１５と対向しない領域に絶縁テープ１４を配置したリチウム電池１０は、電池としての機能の低下を抑えつつ、調和電解液の減少を抑制することでリチウム電池１０の放電容量の低下を軽減することができる。 Further, the portion of the positive electrode mixture 12 that does not face the lithium negative electrode 15 has a low function as a battery. Therefore, even if the movement of lithium ions is suppressed in that portion, the effect on the function of the lithium ion battery 10 is small. That is, the lithium battery 10 in which the insulating tape 14 is arranged in a region of the positive electrode mixture 12 that does not face the lithium negative electrode 15 can suppress the decrease in the harmonic electrolyte while suppressing the deterioration of the function as a battery. It is possible to reduce the decrease in discharge capacity.

次に、図３を参照して、本実施例におけるリチウム電池１０の製造方法を説明する。図３は、実施例１に係るリチウム電池の製造工程のフローチャートである。 Next, a method of manufacturing the lithium battery 10 in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart of the lithium battery manufacturing process according to the first embodiment.

まず、正極合剤１２、リチウム負極１５、調和電解液、負極端子２０を予め作製して準備する。また、封口板２１の開口に負極端子２０とワッシャ２３とが封止ガスケット２２を介してかしめられた封口体を用意する。 First, the positive electrode mixture 12, the lithium negative electrode 15, the harmonic electrolyte, and the negative electrode terminal 20 are prepared in advance. Further, a sealing body in which the negative electrode terminal 20 and the washer 23 are crimped to the opening of the sealing plate 21 via the sealing gasket 22 is prepared.

セパレータ１３は、ポリエチレン又はポリプロピレンなどから選択される１つ又はその組み合わせを材料として生成されたフィルムを延伸することで薄い膜状のシートとして生成される（ステップＳ１）。 The separator 13 is produced as a thin film-like sheet by stretching a film produced by using one or a combination thereof selected from polyethylene, polypropylene, or the like as a material (step S1).

次に、生成したセパレータ１３において、リチウム電池１０が完成した状態でのリチウム負極１５の上端よりも上の部分にあたる領域に、電気絶縁用のポリエステルを材質とする絶縁テープ１４を貼り付ける（ステップＳ２）。 Next, in the generated separator 13, an insulating tape 14 made of polyester for electrical insulation is attached to a region above the upper end of the lithium negative electrode 15 in the completed lithium battery 10 (step S2). ).

また、板状のステンレス鋼材を用意し、段階的に深絞りを行う多段絞り加工によって有底円筒形の正極缶１１を製造する（ステップＳ３）。 Further, a plate-shaped stainless steel material is prepared, and a bottomed cylindrical positive electrode can 11 is manufactured by a multi-stage drawing process in which deep drawing is performed stepwise (step S3).

その後、円筒形に成形された正極合剤１２を有底円筒形の正極缶１１の内側に挿入し加圧成形して、正極缶１１内に正極合剤１２を配置する（ステップＳ４）。さらに、正極合剤１２が配設された正極缶１１の中に、調和電解液を１．４０ｇ注液する。 Then, the cylindrically formed positive electrode mixture 12 is inserted into the bottomed cylindrical positive electrode can 11 and pressure-molded, and the positive electrode mixture 12 is placed in the positive electrode can 11 (step S4). Further, 1.40 g of the harmonizing electrolytic solution is injected into the positive electrode can 11 in which the positive electrode mixture 12 is arranged.

また、リチウム負極１５の内側に負極集電体１７を圧着する。次に、負極集電体１７のリチウム負極１５に接続された側とは逆の先端部に封口体の負極端子２０を溶接する。さらに、絶縁テープ１４が接着されたセパレータ１３をリチウム負極１５に巻きつけて負極ユニットを作製する（ステップＳ５）。この時、セパレータ１３に貼り付けられた絶縁テープ１４の軸方向の下側端部がリチウム負極１５の上端面と同じ高さに位置するように、セパレータ１３を巻きつける。 Further, the negative electrode current collector 17 is crimped inside the lithium negative electrode 15. Next, the negative electrode terminal 20 of the sealing body is welded to the tip of the negative electrode current collector 17 opposite to the side connected to the lithium negative electrode 15. Further, the separator 13 to which the insulating tape 14 is adhered is wound around the lithium negative electrode 15 to produce a negative electrode unit (step S5). At this time, the separator 13 is wound so that the lower end portion of the insulating tape 14 attached to the separator 13 in the axial direction is located at the same height as the upper end surface of the lithium negative electrode 15.

次に、負極ユニットを正極合剤１２の中空部分に挿入して嵌合させて正極缶１１の内部に配置する（ステップＳ６）。この時、リチウム負極１５の上端面が、正極合剤１２の上端面よりも下側に位置するように負極ユニットを配置する。 Next, the negative electrode unit is inserted into the hollow portion of the positive electrode mixture 12, fitted, and placed inside the positive electrode can 11 (step S6). At this time, the negative electrode unit is arranged so that the upper end surface of the lithium negative electrode 15 is located below the upper end surface of the positive electrode mixture 12.

さらに、封口体における封口板２１の外周端と正極缶１１の開口端とをレーザー溶接して封止する（ステップＳ７）。 Further, the outer peripheral end of the sealing plate 21 and the open end of the positive electrode can 11 in the sealing body are sealed by laser welding (step S7).

ここで、図４を参照して、本実施例に係るリチウム電池１０と従来型リチウム電池との放電容量を比較する。図４は、実施例１に係るリチウム電池と比較例のリチウム電池との比較を説明するための図である。図４は、２．７Ω放電容量の比較を表す。図４の縦軸は電圧を表し、横軸は放電時間を表す。 Here, with reference to FIG. 4, the discharge capacities of the lithium battery 10 and the conventional lithium battery according to this embodiment are compared. FIG. 4 is a diagram for explaining a comparison between the lithium battery according to the first embodiment and the lithium battery of the comparative example. FIG. 4 shows a comparison of 2.7Ω discharge capacities. The vertical axis of FIG. 4 represents the voltage, and the horizontal axis represents the discharge time.

図４におけるグラフ１０１は、実施例１に係るリチウム電池１０の放電容量を示すグラフである。また、グラフ１０２は、絶縁テープ１４が設けられていないことを除き、実施例１に係るリチウム電池と同様の構成を有する第１比較例のリチウム電池の放電容量を示すグラフである。また、グラフ１０３は、絶縁テープ１４を配置する位置を、正極合剤１２とリチウム負極１５とが対向する領域の一部に変更したことを除き実施例１に係るリチウム電池と同様の構成を有する、第２比較例のリチウム電池の放電容量を示すグラフである。 Graph 101 in FIG. 4 is a graph showing the discharge capacity of the lithium battery 10 according to the first embodiment. Further, the graph 102 is a graph showing the discharge capacity of the lithium battery of the first comparative example having the same configuration as the lithium battery according to the first embodiment, except that the insulating tape 14 is not provided. Further, the graph 103 has the same configuration as the lithium battery according to the first embodiment except that the position where the insulating tape 14 is arranged is changed to a part of the region where the positive electrode mixture 12 and the lithium negative electrode 15 face each other. , Is a graph showing the discharge capacity of the lithium battery of the second comparative example.

グラフ１０１及び１０２を比較して分かるように、実施例１に係るリチウム電池１０は、第１比較例のリチウム電池に比べて放電容量が大きい。すなわち、実施例１に係るリチウム電池１０は、正極合剤１２の膨張を改善でき、放電容量の低下を軽減する効果がある。 As can be seen by comparing the graphs 101 and 102, the lithium battery 10 according to the first embodiment has a larger discharge capacity than the lithium battery of the first comparative example. That is, the lithium battery 10 according to the first embodiment has the effect of improving the expansion of the positive electrode mixture 12 and reducing the decrease in the discharge capacity.

また、第２比較例のリチウム電池は、グラフ１０３に示されるように、実施例１に係るリチウム電池１０に比べて放電容量が下がる。これは、第２比較例のリチウム電池では、リチウムイオンの利用率が減少したためと考えられる。このことから、実施例１に係るリチウム電池１０は、絶縁テープ１４を正極合剤１２がリチウム負極１５と対向しない領域に配置することで、利用率を維持しつつ放電容量の低下を軽減することができることが分かる。 Further, as shown in Graph 103, the lithium battery of the second comparative example has a lower discharge capacity than the lithium battery 10 of the first embodiment. It is considered that this is because the lithium ion utilization rate decreased in the lithium battery of the second comparative example. Therefore, in the lithium battery 10 according to the first embodiment, the insulating tape 14 is arranged in a region where the positive electrode mixture 12 does not face the lithium negative electrode 15 to reduce the decrease in discharge capacity while maintaining the utilization rate. You can see that you can.

以上に説明したように、本実施例に係る電気化学素子であるリチウム電池は、セパレータのリチウム負極と正極合剤とが対向しない領域に絶縁テープが貼られる。これにより、放電時にリチウムイオンが正極合剤に入り込む方向が制限され、リチウム負極に対向しない位置での正極合剤へのリチウムイオンの進入が抑制される。リチウム負極に対向しない位置での正極合剤へのリチウムイオンの進入が抑制されることで、正極合剤の膨張が抑えられ、正極合剤による調和電解液の吸収量を低減でき、電解液不足を抑制することができる。そして、電解液不足が抑制されることで、放電容量の低下を抑えることができる。さらに、リチウム負極と正極合剤とが対向する領域以外に絶縁テープを配置することで、電荷移動抵抗の上昇を回避することができる。 As described above, in the lithium battery which is the electrochemical element according to the present embodiment, the insulating tape is attached to the region where the lithium negative electrode and the positive electrode mixture of the separator do not face each other. As a result, the direction in which the lithium ions enter the positive electrode mixture during discharge is restricted, and the entry of lithium ions into the positive electrode mixture at a position not facing the lithium negative electrode is suppressed. By suppressing the ingress of lithium ions into the positive electrode mixture at a position not facing the lithium negative electrode, the expansion of the positive electrode mixture can be suppressed, the amount of absorbed electrolytic solution by the positive electrode mixture can be reduced, and the electrolytic solution is insufficient. Can be suppressed. Then, by suppressing the shortage of the electrolytic solution, it is possible to suppress a decrease in the discharge capacity. Further, by arranging the insulating tape in a region other than the region where the lithium negative electrode and the positive electrode mixture face each other, it is possible to avoid an increase in charge transfer resistance.

図５は、実施例２に係るリチウム電池の概略構成を示す断面図である。本実施例に係るリチウム電池１０は、セパレータ１３のリチウム負極１５の上端より上にあたる部分がそれ以外の部分よりもイオン導電性が低い又は調和電解液の吸液性が低い材料で形成されることが実施例１と異なる。以下の説明では、実施例１と同様の各部については説明を省略する。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the lithium battery according to the second embodiment. The lithium battery 10 according to the present embodiment is formed of a material in which the portion of the separator 13 above the upper end of the lithium negative electrode 15 has lower ionic conductivity or lower liquid absorption of the harmonic electrolyte than the other portions. Is different from Example 1. In the following description, description of each part similar to that of the first embodiment will be omitted.

本実施例に係るセパレータ１３は、リチウム負極１５の上端より下の部材１３１が、イオン導電性が高い又は吸液性が高い材料で生成される。例えば、部材１３１は、ポリエチレン又はポリプロピレンなどの不織布や単層微細孔ポリプロピレンを用いて生成される。 In the separator 13 according to this embodiment, the member 131 below the upper end of the lithium negative electrode 15 is made of a material having high ionic conductivity or high liquid absorption. For example, the member 131 is produced by using a non-woven fabric such as polyethylene or polypropylene or single-layer fine-pore polypropylene.

一方、セパレータ１３は、リチウム負極１５の上端より上の部材１３２が、部材１３１に比べてイオン電導性が低い又は吸液性が低い材料で生成される。部材１３２は、空間Ａ１及びＡ２を仕切る。この部材１３２が、「第２部材」の一例にあたる。 On the other hand, in the separator 13, the member 132 above the upper end of the lithium negative electrode 15 is made of a material having lower ion conductivity or lower liquid absorption than the member 131. The member 132 partitions the spaces A1 and A2. This member 132 corresponds to an example of the "second member".

この場合、放電時にリチウム負極１５から調和電解液に抜け出したリチウムイオンがセパレータ１３の吸液性が高い部材１３１に入り込む。そして、部材１３１に入り込んだリチウムイオンは、セパレータ１３の全体に広がる。 In this case, the lithium ions that have escaped from the lithium negative electrode 15 into the harmonic electrolytic solution during discharge enter the member 131 having high liquid absorption of the separator 13. Then, the lithium ions that have entered the member 131 spread throughout the separator 13.

ただし、部材１３２は、吸液性が低い。そのため、部材１３１から広がってきたリチウムイオンは、部材１３２への進入を阻害される。これにより、部材１３２にリチウムイオンが入り込まないため、リチウムイオンは、セパレータ１３の部材１３２を経由して正極合剤１２に侵入することが困難となる。 However, the member 132 has low liquid absorption. Therefore, the lithium ions that have spread from the member 131 are blocked from entering the member 132. As a result, lithium ions do not enter the member 132, so that it becomes difficult for the lithium ions to enter the positive electrode mixture 12 via the member 132 of the separator 13.

ここで、本実施例では、リチウムイオンの通過を許容しない素材でセパレータ１３の部材１３２を生成することでリチウムイオンの通過を抑制したが、これ以外の方法でリチウムイオンの移動を抑制してもよい。例えば、貫通孔を有しリチウムイオンの通過を許容する素材で生成されたセパレータ１３のリチウム負極１５の上端より上にあたる領域を加熱して貫通孔を潰してリチウムイオンの通過を抑制してもよい。 Here, in this embodiment, the passage of lithium ions is suppressed by forming the member 132 of the separator 13 with a material that does not allow the passage of lithium ions, but the movement of lithium ions may be suppressed by any other method. Good. For example, the region of the separator 13 made of a material having through holes and allowing the passage of lithium ions may be heated above the upper end of the lithium negative electrode 15 to crush the through holes and suppress the passage of lithium ions. ..

以上に説明したように、本実施例に係るリチウム電池のセパレータは、リチウム負極の上端より上の領域の部材が他の領域の部材よりもイオン導電性が低い又は吸液性の低い材料で生成される。これにより、リチウム負極の上端より上の領域から正極合剤にリチウムイオンが流れ込むことを防止することができ、正極合剤の膨張を低減して電解液不足を回避することができる。そして、電解液不足を回避することで、リチウム電池の放電容量の低下を軽減することができる。 As described above, the separator of the lithium battery according to the present embodiment is made of a material in which the member in the region above the upper end of the lithium negative electrode has lower ionic conductivity or liquid absorption than the member in the other region. Will be done. As a result, it is possible to prevent lithium ions from flowing into the positive electrode mixture from a region above the upper end of the lithium negative electrode, reduce the expansion of the positive electrode mixture, and avoid a shortage of electrolyte. Then, by avoiding the shortage of the electrolytic solution, it is possible to reduce the decrease in the discharge capacity of the lithium battery.

図６は、実施例３に係るリチウム電池の概略構成を示す断面図である。本実施例に係るリチウム電池１０は、正極合剤１２の上端面とリチウム負極１５の上端面とが同じ高さであることが実施例１と異なる。以下の説明では、実施例１と同様の各部については説明を省略する。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the lithium battery according to the third embodiment. The lithium battery 10 according to the present embodiment is different from the first embodiment in that the upper end surface of the positive electrode mixture 12 and the upper end surface of the lithium negative electrode 15 are at the same height. In the following description, description of each part similar to that of the first embodiment will be omitted.

図６に示すように、本実施例に係る正極合剤１２は、正極缶１１の開口部側の端部の面である上端面の軸方向の位置が、リチウム負極１５の上端面の軸方向の位置と一致する。 As shown in FIG. 6, in the positive electrode mixture 12 according to the present embodiment, the axial position of the upper end surface, which is the surface of the end portion of the positive electrode can 11 on the opening side, is the axial direction of the upper end surface of the lithium negative electrode 15. Matches the position of.

セパレータ１３に接着された絶縁テープ１４は、セパレータ１３の正極合剤１２及びリチウム負極１５の上端面より上の領域に配置される。 The insulating tape 14 adhered to the separator 13 is arranged in a region above the upper end surface of the positive electrode mixture 12 and the lithium negative electrode 15 of the separator 13.

本実施例に係るリチウム電池１０は、放電時にリチウム負極１５から調和電解液に抜け出したリチウムイオンがセパレータ１３の絶縁テープ１４が配置されていない領域を通過して正極合剤１２に移動し吸収される。これにより正極合剤１２は、空間Ａ１内に膨張して絶縁テープ１４と対向する位置まで延びる。この状態で、絶縁テープ１４は、正極合剤１２の膨張により絶縁テープ１４と対向する位置に伸びた部分へのリチウムイオンの移動を抑制する。これにより、正極合剤１２の膨張により絶縁テープ１４と対向する位置に伸びた部分の膨張が抑制され、リチウム電池１０の放電容量の低下を軽減することができる。 In the lithium battery 10 according to the present embodiment, the lithium ions that have escaped from the lithium negative electrode 15 into the harmonic electrolyte during discharge pass through the region where the insulating tape 14 of the separator 13 is not arranged, move to the positive electrode mixture 12, and are absorbed. To. As a result, the positive electrode mixture 12 expands into the space A1 and extends to a position facing the insulating tape 14. In this state, the insulating tape 14 suppresses the movement of lithium ions to the portion extending to the position facing the insulating tape 14 due to the expansion of the positive electrode mixture 12. As a result, the expansion of the portion extending to the position facing the insulating tape 14 due to the expansion of the positive electrode mixture 12 is suppressed, and the decrease in the discharge capacity of the lithium battery 10 can be reduced.

図７は、実施例４に係るリチウム電池の概略構成を示す断面図である。本実施例に係るリチウム電池１０は、正極合剤１２の上端面が、リチウム負極１５の上端面よりも低い位置にあることが実施例１と異なる。以下の説明では、実施例１と同様の各部については説明を省略する。 FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the lithium battery according to the fourth embodiment. The lithium battery 10 according to the present embodiment is different from the first embodiment in that the upper end surface of the positive electrode mixture 12 is located lower than the upper end surface of the lithium negative electrode 15. In the following description, description of each part similar to that of the first embodiment will be omitted.

図７に示すように、本実施例に係る正極合剤１２は、正極缶１１の開口部側の端部の面である上端面の軸方向の位置が、リチウム負極１５の上端面の軸方向の位置より、開口部から離れた場所にある。すなわち、正極合剤１２の上端面が、リチウム負極１５の上端面よりも下方に位置する。 As shown in FIG. 7, in the positive electrode mixture 12 according to the present embodiment, the axial position of the upper end surface, which is the end surface of the positive electrode can 11 on the opening side, is the axial direction of the upper end surface of the lithium negative electrode 15. It is located far from the opening from the position of. That is, the upper end surface of the positive electrode mixture 12 is located below the upper end surface of the lithium negative electrode 15.

セパレータ１３に接着された絶縁テープ１４は、セパレータ１３の正極合剤１２の上端面より上の領域に配置される。 The insulating tape 14 adhered to the separator 13 is arranged in a region above the upper end surface of the positive electrode mixture 12 of the separator 13.

本実施例に係るリチウム電池１０は、放電時にリチウム負極１５から調和電解液に抜け出したリチウムイオンがセパレータ１３の絶縁テープ１４が配置されていない領域を通過して正極合剤１２に移動し吸収される。これにより正極合剤１２は、空間Ａ１内に膨張して絶縁テープ１４と対向する位置まで伸びる。この状態で、絶縁テープ１４は、正極合剤１２の膨張により絶縁テープ１４と対向する位置に伸びた部分へのリチウムイオンの移動を抑制する。これにより、正極合剤１２の膨張により絶縁テープ１４と対向する位置に伸びた部分の膨張が抑制され、リチウム電池１０の放電容量の低下を低減することができる。 In the lithium battery 10 according to the present embodiment, the lithium ions that have escaped from the lithium negative electrode 15 into the harmonic electrolyte during discharge pass through the region where the insulating tape 14 of the separator 13 is not arranged, move to the positive electrode mixture 12, and are absorbed. To. As a result, the positive electrode mixture 12 expands into the space A1 and extends to a position facing the insulating tape 14. In this state, the insulating tape 14 suppresses the movement of lithium ions to the portion extending to the position facing the insulating tape 14 due to the expansion of the positive electrode mixture 12. As a result, the expansion of the portion extending to the position facing the insulating tape 14 due to the expansion of the positive electrode mixture 12 is suppressed, and the decrease in the discharge capacity of the lithium battery 10 can be reduced.

この場合、正極合剤１２の絶縁テープ１４と対向する位置に伸びた部分は、セパレータ１３を介してリチウム負極１５に対向する位置にある。そのため、正極合剤１２の絶縁テープ１４と対向する位置に伸びた部分であっても、電池の機能の向上に寄与するとも考えられる。ただし、リチウム負極１５と膨張する前の正極合剤１２とのセパレータ１３を介して対向する領域によるリチウムイオンの移動による電池の機能が設計時に想定された利用率である。そして、リチウム電池１０は、設計時に期待された以上の利用率は得られなくてもよい。そのため、正極合剤１２の膨張により新たにリチウム負極１５と対向する位置に伸びた部分の電池としての利用は行われなくてもよく、それ以上に調和電解液の不足を抑えることが重要である。そのため、絶縁テープ１４は、セパレータ１３の正極合剤１２の上端面より上の領域に配置されることが好ましい。 In this case, the portion of the positive electrode mixture 12 extending to the position facing the insulating tape 14 is located at the position facing the lithium negative electrode 15 via the separator 13. Therefore, it is considered that even a portion of the positive electrode mixture 12 extending at a position facing the insulating tape 14 contributes to the improvement of the battery function. However, the function of the battery due to the movement of lithium ions by the regions facing each other via the separator 13 of the lithium negative electrode 15 and the positive electrode mixture 12 before expansion is the utilization rate assumed at the time of design. Then, the lithium battery 10 does not have to obtain a utilization rate higher than expected at the time of design. Therefore, it is not necessary to use the portion newly extended to the position facing the lithium negative electrode 15 due to the expansion of the positive electrode mixture 12 as a battery, and it is important to further suppress the shortage of the harmonic electrolyte. .. Therefore, it is preferable that the insulating tape 14 is arranged in a region above the upper end surface of the positive electrode mixture 12 of the separator 13.

１０ リチウム電池
１１ 正極缶
１２ 正極合剤
１３ セパレータ（第１層）
１４ 絶縁テープ（第２層）
１５ リチウム負極
１７ 負極集電体
１８ 正極端子
２０ 負極端子
２１ 封口板
２２ 封止ガスケット
２３ ワッシャ
１３１ イオン電導性又は吸液性が高い材料
１３２ イオン電導性又は吸液性が低い材料
Ａ１ 外装缶と封口板との間の空間
Ａ２ 封口体と負極リチウムとの間の空間
Ｐ リチウムイオンの移動の方向
Ｑ 絶縁テープによって抑制できるリチウムイオンの移動の方向 10 Lithium battery 11 Positive electrode can 12 Positive electrode mixture 13 Separator (first layer)
14 Insulation tape (second layer)
15 Lithium negative electrode 17 Negative electrode current collector 18 Positive electrode terminal 20 Negative electrode terminal 21 Seal plate 22 Sealing gasket 23 Washer 131 Material with high ion conductivity or liquid absorption 132 Material with low ion conductivity or liquid absorption A1 Exterior can and seal Space between the plates A2 Space between the sealing body and the negative electrode lithium P Direction of movement of lithium ions Q Direction of movement of lithium ions that can be suppressed by the insulating tape

Claims (8)

筒と前記筒の両端を塞ぐ２つの底とを有する外装体と、
前記筒の内側に接し前記筒の一端側に第１空間を設けて配置されたイオンの吸蔵が可能な筒形の正極と、
前記正極の中空内に設けられ、前記一端側に第２空間を設けて配置された筒形の負極と、
前記正極の中空内と前記負極の外周との間に設けた第１部材と、前記第１部材に接し前記第１空間と前記第２空間とを仕切る、前記第１部材よりもイオン電導特性が低い第２部材とを有するセパレータと、
前記正極、前記負極及び前記セパレータとともに前記外装体に封入される電解液と、
を備えたことを特徴とする電気化学素子。 An exterior body having a cylinder and two bottoms that close both ends of the cylinder,
A tubular positive electrode that is in contact with the inside of the cylinder and is arranged with a first space provided on one end side of the cylinder and is capable of occlusion of ions.
A tubular negative electrode provided in the hollow of the positive electrode and provided with a second space on one end side thereof,
Ion conduction characteristics are better than those of the first member, which is in contact with the first member and partitions the first space and the second space, and the first member provided between the hollow of the positive electrode and the outer circumference of the negative electrode. A separator with a lower second member and
An electrolytic solution sealed in the exterior body together with the positive electrode, the negative electrode, and the separator.
An electrochemical element characterized by being equipped with. 前記負極は、前記筒の前記一端に向けて前記正極より短い長さを有し、
前記セパレータは、前記第２部材が前記一端に向かう前記負極の先端から前記一端に向けて延びる
ことを特徴とする請求項１に記載の電気化学素子。 The negative electrode has a length shorter than that of the positive electrode toward the one end of the cylinder.
The electrochemical device according to claim 1, wherein the separator extends from the tip of the negative electrode toward one end toward the one end. 前記セパレータは、前記第１部材に前記イオンが通過可能な複数の孔を備え、前記第２部材には前記イオンが通過可能な孔の数が前記第１部材よりも少ないことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気化学素子。 The separator is characterized in that the first member is provided with a plurality of holes through which the ions can pass, and the second member has a smaller number of holes through which the ions can pass than the first member. Item 2. The electrochemical device according to Item 1. 前記第２部材は、前記第１部材と接し前記イオンの通過を許容する第１層、及び、前記第１層の前記筒に近い側の表面に設けられ前記第１部材よりも低いイオン電導特性を有する第２層を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の電気化学素子。 The second member is provided on the surface of the first layer which is in contact with the first member and allows the passage of the ions and which is closer to the cylinder of the first layer, and has lower ion conductivity characteristics than the first member. The electrochemical device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a second layer having the above. 前記セパレータの前記第１部材は、ポリエチレン又はポリプロピレンのうちの１つ又はその組み合わせで生成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の電気化学素子。 The electrochemical device according to any one of claims 1 to 4, wherein the first member of the separator is produced of one of polyethylene or polypropylene or a combination thereof. 前記セパレータは、前記第２部材が前記電解液の吸液性が低い素材で生成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気化学素子。 The electrochemical device according to claim 1 or 2, wherein the separator is made of a material having a low liquid absorption property of the electrolytic solution. 一端が有底の筒の内側に接し該筒の他端側に第１空間を設けて配置されたイオンの吸蔵が可能な筒形の正極と、前記正極の中空内に設けられ前記他端側に第２空間を設けて配置された筒形の負極との間に、前記正極の中空内と前記負極の外周との間に設けた第１部材と、前記第１部材に接し前記第１空間と前記第２空間とを仕切る、前記第１部材よりもイオン電導特性が低い第２部材とを有するセパレータを配置する配置工程と、
前記筒に電解液を注液する注液工程と、
前記筒の前記他端を塞いで封止する封止工程と
を含むことを特徴とする電気化学素子の製造方法。 A tubular positive electrode having one end in contact with the inside of a bottomed cylinder and a first space provided on the other end side of the cylinder to be able to occlude ions, and the other end side provided in the hollow of the positive electrode. The first member provided between the hollow of the positive electrode and the outer periphery of the negative electrode between the cylindrical negative electrode arranged with the second space provided in the above, and the first space in contact with the first member. An arrangement step of arranging a separator having a second member having a lower ion conduction characteristic than the first member and partitioning the second space.
The liquid injection process of injecting the electrolytic solution into the cylinder and
A method for manufacturing an electrochemical device, which comprises a sealing step of closing and sealing the other end of the cylinder. 前記第１部材となるセパレータ材のシートの内、一部のイオン電導特性を低減させて前記第２部材を生成する生成工程をさらに有することを特徴とする請求項７に記載の電気化学素子の製造方法。 The electrochemical element according to claim 7, further comprising a production step of reducing a part of the sheet of the separator material to be the first member to generate the second member. Production method.
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