JP2020198196A - battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池に関する。 The present invention relates to a battery.
近年、帯状の正極と負極とが帯状のセパレータを介して巻回された巻回構造の電池は広く用いられている。特許文献1には、集電体の両面に活物質層が形成された両面形成部と、集電体の片面にのみ活物質層が形成された片面形成部とを有し、当該片面形成部が電極の巻回外周側の端部に設けられた巻回構造の電池が記載されている。 In recent years, a battery having a wound structure in which a band-shaped positive electrode and a negative electrode are wound via a band-shaped separator has been widely used. Patent Document 1 has a double-sided forming portion in which active material layers are formed on both sides of the current collector, and a single-sided forming portion in which an active material layer is formed only on one side of the current collector. Describes a battery having a wound structure provided at the end of the electrode on the outer peripheral side of the wound.
しかしながら、特許文献1に記載された電池では、巻回外周側の端部に設けられた片面形成部と両面形成部との境界において、負極活物質が脱落し易いという問題がある。 However, the battery described in Patent Document 1 has a problem that the negative electrode active material is likely to fall off at the boundary between the single-sided forming portion and the double-sided forming portion provided at the end portion on the outer peripheral side of the winding.
本発明の目的は、負極活物質の脱落に起因するショートの発生を抑制することができる電池を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a battery capable of suppressing the occurrence of a short circuit due to the falling off of the negative electrode active material.
上述の課題を解決するために、本発明は、
第1の面および第2の面を有する集電体と、
第1の面上に形成された第1の活物質層と、
第2の面上に形成された第2の活物質層と、を有する巻回された電極と、
電極上に設けられた絶縁部材と
を備え、
電極の巻回外周側の端部には、第1の活物質層および第2の活物質層のうち第1の活物質層のみが形成された片面形成部が設けられ、
絶縁部材は、片面形成部と第2の活物質層との境界を覆う、電池である。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention
A current collector having a first surface and a second surface,
The first active material layer formed on the first surface and
A wound electrode having a second active material layer formed on the second surface, and
Equipped with an insulating member provided on the electrode
At the end of the winding outer peripheral side of the electrode, a single-sided forming portion is provided in which only the first active material layer of the first active material layer and the second active material layer is formed.
The insulating member is a battery that covers the boundary between the single-sided forming portion and the second active material layer.
本発明によれば、負極活物質の脱落に起因するショートの発生を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of a short circuit due to the falling off of the negative electrode active material.
本発明の実施形態について以下の順序で説明する。
1 第1の実施形態(電池の例)
2 第2の実施形態(電子機器の例)
Embodiments of the present invention will be described in the following order.
1 First embodiment (example of battery)
2 Second embodiment (example of electronic device)
<1 第1の実施形態>
[電池の構成]
まず、図1、図2を参照して、本発明の第1の実施形態に係る非水電解質二次電池(以下単に「電池」という。)の構成の一例について説明する。電池は、図1に示すように、扁平状を有している。電池は、正極リード(正極タブ)31および負極リード(負極タブ)32が取り付けられ、扁平状を有する巻回型の電極体20と、電解質としての電解液(図示せず)と、これらの電極体20および電解液を収容するケース10とを備える。電池をその主面に垂直な方向から平面視すると、電池は長方形状を有している。
<1 First Embodiment>
[Battery configuration]
First, with reference to FIGS. 1 and 2, an example of the configuration of a non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter, simply referred to as “battery”) according to the first embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the battery has a flat shape. The battery is attached with a positive electrode lead (positive electrode tab) 31 and a negative electrode lead (negative electrode tab) 32, and has a flat
(ケース)
ケース10は、直方体状の薄型の電池缶であり、金属により構成されている。金属は、例えばニッケル(Ni)のめっきがされた鉄(Fe)を用いることができる。金属ケースを用いた場合、正極または負極のいずれかと接続することで、ケース自体が電池の端子を兼用することが可能となり、電池を小型化しやすくなる。ケース10は、収容部11と、蓋部12とを備える。収容部11は、電極体20を収容する。収容部11は、主面部11Aと、主面部11Aの周縁に設けられた壁部11Bとを備える。主面部11Aは電極体20の主面を覆い、壁部11Bは電極体20の側面および端面を覆う。壁部11Bのうち、電極体20の一方の端面(正極リード31および負極リード32が取り出される側の端面)に対向する部分には、正極端子13が設けられている。正極リード31は、正極端子13に接続されている。負極リード32は、ケース10の内側面に接続されている。蓋部12は、収容部11の開口を覆う。収容部11の壁部11Bの頂部と蓋部12の周縁部とは、溶接または接着剤等により接合されている。
(Case)
The
(正極リード、負極リード)
正極リード31および負極リード32は、電極体20の一方の端面から導出されている。正極リード31および負極リード32は、例えば、Al、Cu、Niまたはステンレス鋼等の金属材料によりそれぞれ構成されており、それぞれ薄板状等とされている。
(Positive lead, Negative lead)
The
ケース10と正極リード31の間、ケース10と負極リード32の間にはそれぞれ、外気の侵入を防止するためのシーラント(密着フィルム)31A、32Aが挿入されている。シーラント31A、32Aは、正極リード31および負極リード32に対して密着性を有する材料、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレンまたは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されている。
Sealants (adhesive films) 31A and 32A for preventing the intrusion of outside air are inserted between the
(電極体)
図2に示すように、電極体20は、対向する一対の平坦部20Aと、この一対の平坦部20Aとの間に設けられ、対向する一対の湾曲部20Bとを有する。電極体20は、帯状を有する正極21と、帯状を有する負極22と、帯状を有する2枚のセパレータ23A、23Bと、正極21に設けられた絶縁部材25B1、25B2と、負極22に設けられた絶縁部材26B1、26B2とを備える。セパレータ23A、23Bは、正極21と負極22との間に交互に設けられている。電極体20は、正極21と負極22とをセパレータ23Aまたはセパレータ23Bを介して積層し、扁平状かつ渦巻状になるように長手方向に巻回された構成を有している。電極体20は、正極21が最内周電極となり、負極22が最外周電極となるように巻回されている。最外周電極である負極22は、巻止テープ24により固定されている。正極21、負極22およびセパレータ23A、23Bには、電解液が含浸されている。
(Electrode body)
As shown in FIG. 2, the
(正極)
正極21は、内側面(第1の面)21S1および外側面(第2の面)21S2を有する正極集電体21Aと、正極集電体21Aの内側面21S1に設けられた正極活物質層21B1と、正極集電体21Aの外側面21S2に設けられた正極活物質層21B2とを備える。本明細書において、“内側面”とは、巻回中心側に位置する面を意味し、“外側面”とは、巻回中心とは反対側に位置する面を意味する。正極集電体21Aの厚みは、例えば3μm以上20μm以下である。正極活物質層21B1、21B2の厚みは、例えば30μm以上100μm以下である。
(Positive electrode)
The
正極21の巻回外周側の端部(以下単に「外周側端部」という。)の内側面21S1には、正極活物質層21B1が設けられず、正極集電体21Aの内側面21S1が露出した正極集電体露出部21D1が設けられている。正極21の外周側端部の外側面21S2には、正極活物質層21B2が設けられず、正極集電体21Aの外側面21S2が露出した正極集電体露出部21D2が設けられている。正極集電体露出部21D2のうち平坦部20Aに対応する部分には、正極リード31が接続されている。巻回方向における正極集電体露出部21D1の長さは、例えば、巻回方向における正極集電体露出部21D2の長さとほぼ同一になっている。
The positive electrode active material layer 21B1 is not provided on the inner side surface 21S1 of the winding outer peripheral side end portion of the positive electrode 21 (hereinafter, simply referred to as “outer peripheral side end portion”), and the inner side surface 21S1 of the positive
正極集電体21Aは、例えば、アルミニウム箔、ニッケル箔またはステンレス箔等の金属箔により構成されている。正極活物質層21B1、21B2は、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極活物質を含む。正極活物質層21B、21B2は、必要に応じてバインダーおよび導電剤のうちの少なくとも1種をさらに含んでいてもよい。
The positive electrode
(正極活物質)
正極活物質としては、例えば、リチウム酸化物、リチウムリン酸化物、リチウム硫化物またはリチウムを含む層間化合物等のリチウム含有化合物が適当であり、これらの2種以上を混合して用いてもよい。エネルギー密度を高くするには、リチウムと遷移金属元素と酸素とを含むリチウム含有化合物が好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、層状岩塩型の構造を有するリチウム複合酸化物、オリビン型の構造を有するリチウム複合リン酸塩等が挙げられる。リチウム含有化合物としては、遷移金属元素として、Co、Ni、MnおよびFeからなる群より選ばれる少なくとも1種を含むものであればより好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、LiNi0.50Co0.20Mn0.30O2、LiCoO2、LiNiO2、LiNiaCo1-aO2(0<a<1)、LiMn2O4またはLiFePO4等がある。
(Positive electrode active material)
As the positive electrode active material, for example, a lithium-containing compound such as a lithium oxide, a lithium phosphorus oxide, a lithium sulfide, or an interlayer compound containing lithium is suitable, and two or more of these may be mixed and used. In order to increase the energy density, a lithium-containing compound containing lithium, a transition metal element, and oxygen is preferable. Examples of such a lithium-containing compound include a lithium composite oxide having a layered rock salt type structure, a lithium composite phosphate having an olivine type structure, and the like. The lithium-containing compound is more preferably one containing at least one selected from the group consisting of Co, Ni, Mn and Fe as a transition metal element. Examples of such a lithium-containing compound, for example, LiNi 0.50 Co 0.20 Mn 0.30 O 2, LiCoO 2, LiNiO 2, LiNiaCo 1-a O 2 (0 <a <1), there is LiMn 2 O 4 or LiFePO 4 or the like ..
リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極活物質としては、これらの他にも、MnO2、V2O5、V6O13、NiS、MoS等のリチウムを含まない無機化合物を用いることもできる。 In addition to these, lithium-free inorganic compounds such as MnO 2 , V 2 O 5 , V 6 O 13 , NiS, and MoS can be used as the positive electrode active material capable of occluding and releasing lithium. it can.
リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極活物質は、上記以外のものであってもよい。また、上記で例示した正極活物質は、任意の組み合わせで2種以上混合されてもよい。 The positive electrode active material capable of occluding and releasing lithium may be other than the above. In addition, two or more kinds of positive electrode active materials exemplified above may be mixed in any combination.
(バインダー)
バインダーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、スチレンブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、およびこれら樹脂材料のうちの1種を主体とする共重合体等からなる群より選ばれる少なくとも1種を用いることができる。
(binder)
The binder is, for example, at least one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyacrylonitrile, styrene butadiene rubber, carboxymethyl cellulose, and a copolymer mainly composed of one of these resin materials. Seeds can be used.
(導電剤)
導電剤としては、例えば、黒鉛、炭素繊維、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブおよびグラフェン等からなる群より選ばれる少なくとも1種の炭素材料を用いることができる。なお、導電剤は導電性を有する材料であればよく、炭素材料に限定されるものではない。例えば、導電剤として金属材料または導電性高分子材料等を用いるようにしてもよい。また、導電剤の形状としては、例えば、粒状、鱗片状、中空状、針状または筒状等が挙げられるが、特にこれらの形状に限定されるものではない。
(Conducting agent)
As the conductive agent, for example, at least one carbon material selected from the group consisting of graphite, carbon fiber, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon nanotubes, graphene and the like can be used. The conductive agent may be any material having conductivity, and is not limited to the carbon material. For example, a metal material, a conductive polymer material, or the like may be used as the conductive agent. The shape of the conductive agent includes, for example, granular, scaly, hollow, needle-shaped, tubular, and the like, but is not particularly limited to these shapes.
(負極)
負極22は、内側面(第1の面)22S1および外側面(第2の面)22S2を有する負極集電体22Aと、負極集電体22Aの内側面22S1に設けられた負極活物質層22B1と、負極集電体22Aの外側面22S2に設けられた負極活物質層22B2とを備える。負極集電体22Aの厚みは、例えば3μm以上20μm以下である。負極活物質層22B1、22B2の厚みは、例えば30μm以上100μm以下である。
(Negative electrode)
The
負極22の外周側端部の内側面22S1には、負極活物質層22B1が設けられず、正極集電体21Aの内側面22S1が露出した負極集電体露出部22D1が設けられている。負極22の外周側端部の外側面22S2には、負極活物質層22B2が設けられず、負極集電体22Aの外側面22S2が露出した負極集電体露出部22D2が設けられている。負極集電体露出部22D1のうち平坦部20Aに対応する部分には、負極リード32が接続されている。なお、正極リード31および負極リード32は同一の平坦部20Aの側に設けられている。
The negative electrode active material layer 22B1 is not provided on the inner side surface 22S1 of the outer peripheral end portion of the
巻回方向における負極集電体露出部22D1の長さは、巻回方向における負極集電体露出部22D2の長さよりも約1周長くなっている。すなわち、負極22の外周側端部には、負極活物質層22B1および負極活物質層22B2のうち、負極活物質層22B1のみが負極集電体22Aに形成された片面活物質層形成部が、例えば約1周設けられている。
The length of the negative electrode current collector exposed portion 22D1 in the winding direction is about one turn longer than the length of the negative electrode current collector exposed portion 22D2 in the winding direction. That is, at the outer peripheral end of the
負極22の最外周には、負極集電体22Aの内側面22S1および外側面22S2の両方が露出した部分(すなわち正極21の両面に負極集電体露出部22D1および負極集電体露出部22D2が設けられている部分)が、例えば約1周にわたって設けられている。これにより、負極集電体露出部22D2とケース10の内側面とが電気的に接触する。しがって、負極22とケース10との間を電気的に接続し、さらに抵抗を低減することができる。
On the outermost periphery of the
負極集電体22Aは、例えば、銅箔、ニッケル箔またはステンレス箔等の金属箔により構成されている。負極活物質層22B1、22B2は、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極活物質を含む。負極活物質層22B1、22B2は、必要に応じてバインダーおよび導電剤のうちの少なくとも1種をさらに含んでいてもよい。
The negative electrode
(負極活物質)
負極活物質としては、例えば、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維または活性炭等の炭素材料が挙げられる。このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスまたは石油コークス等がある。有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂等の高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいい、一部には難黒鉛化性炭素または易黒鉛化性炭素に分類されるものもある。これら炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ることができると共に、良好なサイクル特性を得ることができるので好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエネルギー密度を得ることができ好ましい。また、難黒鉛化性炭素は、優れたサイクル特性が得られるので好ましい。さらにまた、充放電電位が低いもの、具体的には充放電電位がリチウム金属に近いものが、電池の高エネルギー密度化を容易に実現することができるので好ましい。
(Negative electrode active material)
Examples of the negative electrode active material include carbon materials such as non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, graphite, thermally decomposed carbons, cokes, glassy carbons, calcined organic polymer compounds, carbon fibers and activated carbon. Can be mentioned. Among these, cokes include pitch coke, needle coke, petroleum coke and the like. The calcined organic polymer compound is a polymer material such as phenol resin or furan resin that is calcined at an appropriate temperature to be carbonized, and some of them are graphitizable carbon or graphitizable carbon. Some are classified as. These carbon materials are preferable because the change in crystal structure that occurs during charging / discharging is very small, a high charging / discharging capacity can be obtained, and good cycle characteristics can be obtained. In particular, graphite is preferable because it has a large electrochemical equivalent and can obtain a high energy density. Further, graphitizable carbon is preferable because excellent cycle characteristics can be obtained. Furthermore, those having a low charge / discharge potential, specifically those having a charge / discharge potential close to that of lithium metal, are preferable because high energy density of the battery can be easily realized.
(バインダー)
バインダーとしては、正極活物質層21B1、21B2と同様のものを用いることができる。
(binder)
As the binder, the same binders as those of the positive electrode active material layers 21B1 and 21B2 can be used.
(導電剤)
導電剤としては、正極活物質層21B1、21B2と同様のものを用いることができる。
(Conducting agent)
As the conductive agent, the same ones as those of the positive electrode active material layers 21B1 and 21B2 can be used.
(セパレータ)
セパレータ23A、23Bは、正極21と負極22とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータ23A、23Bは、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリオレフィン樹脂(ポリプロピレン(PP)またはポリエチレン(PE)等)、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル樹脂またはナイロン樹脂、または、これらの樹脂をブレンドした樹脂からなる多孔質膜によって構成されており、これらの2種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。
(Separator)
The
中でも、ポリオレフィン製の多孔質膜は短絡防止効果に優れ、かつシャットダウン効果による電池の安全性向上を図ることができるので好ましい。特にポリエチレンは、100℃以上160℃以下の範囲内においてシャットダウン効果を得ることができ、かつ電気化学的安定性にも優れているので、セパレータ23A、23Bを構成する材料として好ましい。その中でも、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状ポリエチレンは溶融温度が適当であり、入手が容易なので好適に用いられる。他にも、化学的安定性を備えた樹脂を、ポリエチレンまたはポリプロピレンと共重合またはブレンド化した材料を用いることができる。あるいは、多孔質膜は、ポリプロピレン層と、ポリエチレン層と、ポリプロピレン層を順次に積層した3層以上の構造を有していてもよい。例えば、PP/PE/PPの三層構造とし、PPとPEの質量比[wt%]が、PP:PE=60:40〜75:25とすることが望ましい。あるいは、コストの観点から、PPが100wt%またはPEが100wt%の単層基材とすることもできる。セパレータ23A、23Bの作製方法としては、湿式、乾式を問わない。
Above all, the porous film made of polyolefin is preferable because it has an excellent short-circuit prevention effect and can improve the safety of the battery by the shutdown effect. In particular, polyethylene is preferable as a material for constituting the
セパレータ23A、23Bとしては、不織布を用いてもよい。不織布を構成する繊維としては、アラミド繊維、ガラス繊維、ポリオレフィン繊維、ポリエチレンテレフタレート(PET)繊維、またはナイロン繊維等を用いることができる。また、これら2種以上の繊維を混合して不織布としてもよい。
Nonwoven fabrics may be used as the
(電解液)
電解液は、いわゆる非水電解液であり、有機溶媒(非水溶媒)と、この有機溶媒に溶解された電解質塩とを含む。電解液が、電池特性を向上するために、公知の添加剤を含んでいてもよい。なお、電解液に代えて、電解液と、この電解液を保持する保持体となる高分子化合物とを含む電解質層を用いるようにしてもよい。この場合、電解質層は、ゲル状となっていてもよい。
(Electrolytic solution)
The electrolytic solution is a so-called non-aqueous electrolytic solution, and contains an organic solvent (non-aqueous solvent) and an electrolyte salt dissolved in the organic solvent. The electrolyte may contain known additives in order to improve battery characteristics. Instead of the electrolytic solution, an electrolyte layer containing the electrolytic solution and a polymer compound serving as a retainer for holding the electrolytic solution may be used. In this case, the electrolyte layer may be in the form of a gel.
有機溶媒としては、炭酸エチレンまたは炭酸プロピレン等の環状の炭酸エステルを用いることができ、炭酸エチレンおよび炭酸プロピレンのうちの一方、特に両方を混合して用いることが好ましい。サイクル特性をさらに向上させることができるからである。 As the organic solvent, a cyclic carbonate ester such as ethylene carbonate or propylene carbonate can be used, and it is preferable to use one of ethylene carbonate and propylene carbonate, particularly both in combination. This is because the cycle characteristics can be further improved.
有機溶媒としては、また、これらの環状の炭酸エステルに加えて、炭酸ジエチル、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルまたは炭酸メチルプロピル等の鎖状の炭酸エステルを混合して用いることが好ましい。高いイオン伝導性を得ることができるからである。 As the organic solvent, in addition to these cyclic carbonate esters, it is preferable to mix and use a chain carbonate ester such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate or methyl propyl carbonate. This is because high ionic conductivity can be obtained.
有機溶媒としては、さらにまた、2,4−ジフルオロアニソールまたは炭酸ビニレンを含むこと好ましい。2,4−ジフルオロアニソールは放電容量をさらに向上させることができ、また、炭酸ビニレンはサイクル特性をさらに向上させることができるからである。よって、これらを混合して用いれば、放電容量およびサイクル特性をさらに向上させることができるので好ましい。 As the organic solvent, it is preferable to further contain 2,4-difluoroanisole or vinylene carbonate. This is because 2,4-difluoroanisole can further improve the discharge capacity, and vinylene carbonate can further improve the cycle characteristics. Therefore, it is preferable to mix and use these because the discharge capacity and the cycle characteristics can be further improved.
これらの他にも、有機溶媒としては、炭酸ブチレン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、3−メトキシプロピロニトリル、N,N−ジメチルフォルムアミド、N−メチルピロリジノン、N−メチルオキサゾリジノン、N,N−ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、ジメチルスルフォキシドまたはリン酸トリメチル等が挙げられる。 In addition to these, as organic solvents, butylene carbonate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3 -Dioxolane, methyl acetate, methyl propionate, acetonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxynitrile, 3-methoxypropyronitrile, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidinone, N-methyloxazolidinone, N, N- Examples thereof include dimethylimidazolidinone, nitromethane, nitroethane, sulfolane, dimethylsulfoxide, trimethyl phosphate and the like.
なお、これらの有機溶媒の少なくとも一部の水素をフッ素で置換した化合物は、組み合わせる電極の種類によっては、電極反応の可逆性を向上させることができる場合があるので、好ましい場合もある。 A compound in which at least a part of hydrogen of these organic solvents is replaced with fluorine may be preferable because the reversibility of the electrode reaction may be improved depending on the type of electrode to be combined.
電解質塩としては、例えばリチウム塩が挙げられ、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。リチウム塩としては、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiB(C6H5)4、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiC(SO2CF3)3、LiAlCl4、LiSiF6、LiCl、ジフルオロ[オキソラト−O,O']ホウ酸リチウム、リチウムビスオキサレートボレート、またはLiBr等が挙げられる。中でも、LiPF6は高いイオン伝導性を得ることができると共に、サイクル特性をさらに向上させることができるので好ましい。 Examples of the electrolyte salt include lithium salts, and one type may be used alone or two or more types may be mixed and used. Lithium salts include LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , LiCH 3 SO 3 , LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiC (SO 2 CF). 3 ) 3 , LiAlCl 4 , LiSiF 6 , LiCl, difluoro [oxorat-O, O'] lithium borate, lithium bisoxalate volate, LiBr and the like. Among them, LiPF 6 is preferable because it can obtain high ionic conductivity and further improve the cycle characteristics.
(絶縁部材)
絶縁部材25B1、25B2、26B1、26B2は、例えば矩形のフィルム状を有し、一方の面に接着面を有している。より具体的には、絶縁部材25B1、25B2、26B1、26B2は、基材と、基材上に設けられた接着層とを備える。なお、本明細書において、粘着(pressure sensitive adhesion)は接着(adhesion)の一種と定義する。この定義に従えば、粘着層は接着層の一種と見なされる。また、フィルムには、シートも含まれるものと定義する。絶縁部材25B1、25B2、26B1、26B2としては、例えば、絶縁テープが用いられる。絶縁部材25B1、25B2、26B1、26B2の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリイミド(PI)、ポリエチレン(PE)またはポリプロピレン(PP)等が挙げられる。
(Insulation member)
The insulating members 25B1, 25B2, 26B1, and 26B2 have, for example, a rectangular film shape, and have an adhesive surface on one surface. More specifically, the insulating members 25B1, 25B2, 26B1 and 26B2 include a base material and an adhesive layer provided on the base material. In addition, in this specification, pressure sensitive adhesion is defined as a kind of adhesion. According to this definition, an adhesive layer is considered a type of adhesive layer. The film is also defined as including a sheet. As the insulating members 25B1, 25B2, 26B1 and 26B2, for example, insulating tape is used. Examples of the material of the insulating members 25B1, 25B2, 26B1 and 26B2 include polyethylene terephthalate (PET), polyimide (PI), polyethylene (PE) and polypropylene (PP).
(正極に設けられた絶縁部材)
絶縁部材25B1は、正極集電体露出部21D1および正極活物質層21B1間の境界にある段差部と、正極集電体露出部21D1とを覆っている。絶縁部材25B2は、正極集電体露出部21D2および正極活物質層21B2間の境界にある段差部と、正極集電体露出部21D2とを覆っている。なお、絶縁部材25B2は、正極集電体露出部21D2と共に正極リード31も覆っている。正極集電体露出部21D1および正極活物質層21B1間の境界、および正極集電体露出部21D2および正極活物質層21B2間の境界は、電極体20の巻回軸方向に平行に形成されている。
(Insulating member provided on the positive electrode)
The insulating member 25B1 covers the stepped portion at the boundary between the positive electrode current collector exposed portion 21D1 and the positive electrode active material layer 21B1 and the positive electrode current collector exposed portion 21D1. The insulating member 25B2 covers the stepped portion at the boundary between the positive electrode current collector exposed portion 21D2 and the positive electrode active material layer 21B2, and the positive electrode current collector exposed portion 21D2. The insulating member 25B2 covers the
絶縁部材25B1は、正極集電体露出部21D1と負極活物質層22B2が対向する領域、および正極集電体露出部21D1と負極集電体露出部22D2が対向する領域に設けられている。絶縁部材25B2は、正極集電体露出部21D2と負極活物質層22B1が対向する領域、および正極集電体露出部21D2と負極集電体露出部22D1が対向する領域に設けられている。 The insulating member 25B1 is provided in a region where the positive electrode current collector exposed portion 21D1 and the negative electrode active material layer 22B2 face each other, and a region where the positive electrode current collector exposed portion 21D1 and the negative electrode current collector exposed portion 22D2 face each other. The insulating member 25B2 is provided in a region where the positive electrode current collector exposed portion 21D2 and the negative electrode active material layer 22B1 face each other, and a region where the positive electrode current collector exposed portion 21D2 and the negative electrode current collector exposed portion 22D1 face each other.
正極21は、正極集電体露出部21D1の外周側端部が絶縁部材25B1により覆われずに露出した正極集電体露出部21D3、および正極集電体露出部21D2の外周側端部が絶縁部材25B2により覆われずに露出した正極集電体露出部21D4を有している。
In the
(負極に設けられた絶縁部材)
絶縁部材26B1は、負極集電体露出部22D1のうち、負極リード32が設けられている部分および正極集電体露出部21D4に対向する部分を覆っている。絶縁部材26B1が、負極集電体露出部22D1のうち一つの平坦部20Aに対応する部分のほぼ全体を覆っていてもよい。
(Insulating member provided on the negative electrode)
The insulating member 26B1 covers a portion of the negative electrode current collector exposed portion 22D1 where the
絶縁部材26B2は、負極集電体露出部22D2および負極活物質層22B2間の境界22P(すなわち片面活物質層形成部および負極活物質層22B2間の境界22P)にある段差部と、負極集電体露出部22D2とを覆っている。負極集電体露出部22D2および負極活物質層22B2間の境界22Pは、電極体20の巻回軸方向に平行に形成されている。絶縁部材26B2は、負極集電体露出部22D2のうち、正極集電体露出部21D3に対向する部分も覆っていることが好ましい。正極集電体露出部21D3は、境界22Pよりも電極体20の巻回外周側に位置し、負極リード32は正極集電体露出部21D3よりも電極体20の巻回外周側に位置している。正極集電体露出部21D3は、例えば、境界22Pが設けられた平坦部20Aとは反対側の平坦部20Aに位置している。
The insulating member 26B2 includes a stepped portion at the
負極22の外周面22S2に設けられた負極活物質層22B2の巻回外周側の端部の面積密度は、当該端部以外の部分の面積密度に比べて高い。ここで、“面積密度”とは、単位面積あたりの質量密度[g/cm3]を意味する。
The area density of the end portion of the negative electrode active material layer 22B2 provided on the outer peripheral surface 22S2 of the
負極合剤スラリーの塗布工程において、負極活物質層22B2の長手方向の端部には盛り上がりが形成される。このような盛り上がり部分が、ロールプレス機等により圧縮成型されると、上述のように、負極活物質層22B2の巻回外周側の端部の面積密度は、当該端部以外の部分の面積密度に比べて高くなる。また、このような盛り上がり部分には、ロールプレス機等による圧縮成型時に大きな負荷がかかりやすいため、盛り上がり部分の裏面では剥離が生じやすい状態となる。したがって、上述のように、負極集電体露出部22D2および負極活物質層22B2間の境界22Pを絶縁部材26B2により覆う構成は、負極活物質層22B2の巻回外周側の端部の面積密度が、当該端部以外の部分の面積密度に比べて高い電池に適用されることが特に有効である。
In the step of applying the negative electrode mixture slurry, a bulge is formed at the end portion of the negative electrode active material layer 22B2 in the longitudinal direction. When such a raised portion is compression-molded by a roll press or the like, as described above, the area density of the end portion on the winding outer peripheral side of the negative electrode active material layer 22B2 is the area density of the portion other than the end portion. It will be higher than. Further, since a large load is likely to be applied to such a raised portion during compression molding by a roll press machine or the like, peeling is likely to occur on the back surface of the raised portion. Therefore, as described above, in the configuration in which the
絶縁部材26B2の巻回外周側の先端は、負極集電体露出部22D2のうち、正極集電体露出部21D3に対向する領域を超え、負極リード32よりも巻回中心側の範囲内に位置していることが好ましい。絶縁部材26B2の巻回外周側の先端が正極集電体露出部21D3に対向する領域を超えていると、正極集電体露出部21D3と負極集電体露出部22D2との接触を抑制することができる。一方、絶縁部材26B2の巻回外周側の先端が負極リード32よりも巻回中心側であると、絶縁部材26B2により負極22の外周側端部の剛性が高くなり過ぎることを抑制することができる。したがって、“負極端部の曲げ工程”において負極22を倒れやすくすることができるので、“負極端部の曲げ工程”の後工程である“セパレータカット工程”において、セパレータ23A、23Bと共に負極22もカットされることを抑制することができる。なお、“負極端部の曲げ工程”および“セパレータカット工程”の詳細については後述する。
The tip of the insulating member 26B2 on the winding outer peripheral side exceeds the region of the negative electrode current collector exposed portion 22D2 facing the positive electrode current collector exposed portion 21D3, and is located within the range on the winding center side of the
絶縁部材26B2の厚みは、9μm以上25μm以下であることが好ましい。絶縁部材26B2の厚みが9μm以上であると、“負極端部の曲げ工程”において、負極集電体露出部22D2および負極活物質層22B2間の境界22Pを起点として負極22が折れ曲がることを効果的に抑制することができる。したがって、負極活物質層22B1のうち、境界22Pの裏面側に位置する部分から負極活物質が脱落することを効果的に抑制することができる。よって、負極活物質の脱落に起因する微小ショートの発生を効果的に抑制することができる。一方、絶縁部材26B2の厚みが25μm以下であると、絶縁部材26B2が過度に厚くなること抑制することができるため、“負極端部の曲げ工程”において負極22を倒れやすくすることができる。したがって、“負極端部の曲げ工程”の後工程である“セパレータカット工程”において、セパレータ23A、23Bと共に負極22もカットされることを抑制することができる。
The thickness of the insulating member 26B2 is preferably 9 μm or more and 25 μm or less. When the thickness of the insulating member 26B2 is 9 μm or more, it is effective that the
[電池の製造方法]
次に、本発明の第1の実施形態に係る電池の製造方法の一例について説明する。
[Battery manufacturing method]
Next, an example of a method for manufacturing a battery according to the first embodiment of the present invention will be described.
(正極の作製工程)
正極21は次のようにして作製される。まず、例えば、正極活物質と、バインダーと、導電剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)等の溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーを作製する。次に、この正極合剤スラリーを正極集電体21Aの両面に塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機等により圧縮成型することにより正極活物質層21B1、21B2を形成し、正極21を得る。この際、正極21の一端に正極集電体露出部21D1、21D2が形成されるように、正極合剤スラリーの塗布位置を調整する。
(Positive electrode manufacturing process)
The
次に、正極21の一端に設けられた正極集電体露出部21D2に正極リード31を溶接により取り付ける。次に、正極21の一端に設けられた正極集電体露出部21D1、21D2にそれぞれ絶縁部材25B1、25B2をそれぞれ貼り合わせる。
Next, the
(負極の作製工程)
負極22は次のようにして作製される。まず、例えば、負極活物質と、バインダーとを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をN−メチル−2−ピロリドン等の溶剤に分散させてペースト状の負極合剤スラリーを作製する。次に、この負極合剤スラリーを負極集電体22Aの両面に塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機等により圧縮成型することにより負極活物質層22B1、22B2を形成し、負極22を得る。この際、負極22の一端に負極集電体露出部22D1、22D2が形成されるように、負極合剤スラリーの塗布位置を調整する。
(Negative electrode manufacturing process)
The
次に、負極22の一端に設けられた負極集電体露出部22D1に負極リード32を溶接により取り付ける。次に、負極22の他端に設けられた正極集電体露出部21D1、21D2にそれぞれ絶縁部材26B1、26B2をそれぞれ貼り合わせる。
Next, the
(巻回工程)
図3に示すように、正極21、負極22およびセパレータ23A、23Bを巻芯41により規定の長さ巻き取ることで電極体20を作製する。なお、正極21および負極22は予め規定の長さにカットされている。
(Rolling process)
As shown in FIG. 3, the
(負極端部の曲げ工程)
図示しない治具により、負極22の外周側端部を矢印43に示す方向(下方)に倒す。このようにして倒される負極22の外周側端部には、図4に示すように、負極集電体露出部22D2および負極活物質層22B2間の境界22Pが含まれる。絶縁部材26B2は境界22Pを覆っているので、境界22Pにおける負極22の剛性を高めることができ、負極22の外周側端部が境界22Pを起点として折れ曲がることを抑制することができる。したがって、負極活物質層22B1のうち、境界22Pの裏面側に位置する部分から負極活物質が脱落することを抑制することができる。よって、負極活物質の脱落に起因する微小ショートの発生を抑制することができる。なお、治具以外の手段により負極22の外周側端部を倒すようにしてもよい。
(Bending process at the negative end)
With a jig (not shown), the outer peripheral end of the
負極リード32が負極22の外周側端部に予め取り付けられていることで、負極22の外周側端部を倒すときに負極リード32を重りとして機能させることができる。したがって、負極22の外周側端部を容易に倒すことができる。よって、“負極端部の曲げ工程”の後工程である“セパレータカット工程”において、セパレータ23A、23Bと共に負極22もカットされることを抑制することができる。
Since the
(セパレータカット工程)
図示しない支持部材により、電極体20の上方にてセパレータ23A、23Bを支持したのち、カッター42によりセパレータ23A、23Bをカットする。カット後、最外周電極である負極22の外周側端部を巻止テープ24により固定する。これにより、電極体20が得られる。
(Separator cutting process)
The
なお、図3に示した巻回後の状態では、負極22は、静電気によりセパレータ23Aに引き付けられている。この状態でセパレータ23A、23Bをカットすると、セパレータ23A、23Bと共に負極22もカットされてしまい、負極22が規定の長さよりも短くなってしまう虞がある。上述のように負極22の外周側端部を倒したのち、セパレータ23A、23Bをカットすることで、セパレータ23A、23Bと共に負極22もカットされることを抑制することができる。
In the state after winding shown in FIG. 3, the
(封止工程)
電極体20はケース10により次のようにして封止される。まず、収容部11に電極体20と電解液を収容する。続いて、正極リード31を、ケース10に設置された正極端子13に接続し、負極リード32をケース10の内側面に接続する。次に、蓋部12で収容部11の開口を覆い、収容部11と蓋部12の周縁部を溶接または接着剤等により接合する。これにより、電池が得られる。
(Seal process)
The
[効果]
第1の実施形態に係る電池では、負極22の外周側端部において、絶縁部材26B2は、負極活物質層22B2と負極集電体露出部22D2の境界22P(すなわち片面活物質層形成部および負極活物質層22B2間の境界22P)を覆っている。これにより、境界22Pにおける負極22の剛性を高めることができ、“負極端部の曲げ工程”において、境界22Pを起点として負極22が折れ曲がることを抑制することができる。したがって、負極活物質層22B1のうち、境界22Pの裏面側に位置する部分から負極活物質が脱落することを抑制することができる。よって、負極活物質の脱落に起因する微小ショートの発生を抑制することができる。
[effect]
In the battery according to the first embodiment, at the outer peripheral end of the
負極活物質層22B1のうち、境界22Pの裏面側に位置する部分は、負極22の圧縮成形時に特にダメージを受けやすい。したがって、境界22Pを絶縁部材26B2により覆う効果は、ロールプレス機等により負極22を圧縮成型して作製する電池において顕著に発現する。但し、ロールプレス機等により負極22を圧縮成型しない電池であっても、上記効果は発現する。
The portion of the negative electrode active material layer 22B1 located on the back surface side of the
<2 第2の実施形態>
第2の実施形態では、上述の第1の実施形態に係る電池を備える電子機器について説明する。
<2 Second embodiment>
In the second embodiment, the electronic device including the battery according to the first embodiment described above will be described.
以下、図7を参照して、本発明の第2の実施形態に係る電子機器100の構成の一例について説明する。電子機器100は、電子機器本体の電子回路110と、電池パック120とを備える。電池パック120は、正極端子123aおよび負極端子123bを介して電子回路110に対して電気的に接続されている。電子機器100は、電池パック120を着脱自在な構成を有していてもよい。
Hereinafter, an example of the configuration of the
電子機器100としては、例えば、ノート型パーソナルコンピュータ、タブレット型コンピュータ、携帯電話(例えばスマートフォン等)、携帯情報端末(Personal Digital Assistants:PDA)、表示装置(LCD(Liquid Crystal Display)、EL(Electro Luminescence)ディスプレイ、電子ペーパ等)、撮像装置(例えばデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等)、オーディオ機器(例えばポータブルオーディオプレイヤー)、ゲーム機器、コードレスフォン子機、電子書籍、電子辞書、ラジオ、ヘッドホン、ナビゲーションシステム、メモリーカード、ペースメーカー、補聴器、電動工具、電気シェーバー、冷蔵庫、エアコン、テレビ、ステレオ、温水器、電子レンジ、食器洗い器、洗濯機、乾燥器、照明機器、玩具、医療機器、ロボット、ロードコンディショナーまたは信号機等が挙げられるが、これらに限定されるものでなない。
Examples of the
(電子回路)
電子回路110は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、周辺ロジック部、インターフェース部および記憶部等を備え、電子機器100の全体を制御する。
(Electronic circuit)
The
(電池パック)
電池パック120は、組電池121と、充放電回路122とを備える。電池パック120が、必用に応じて組電池121および充放電回路122を収容する外装材(図示せず)をさらに備えるようにしてもよい。
(Battery pack)
The
組電池121は、複数の二次電池121aを直列および/または並列に接続して構成されている。複数の二次電池121aは、例えばn並列m直列(n、mは正の整数)に接続される。なお、図7では、6つの二次電池121aが2並列3直列(2P3S)に接続された例が示されている。二次電池121aとしては、上述の第1の実施形態に係る電池が用いられる。
The assembled
ここでは、電池パック120が、複数の二次電池121aにより構成される組電池121を備える場合について説明するが、電池パック120が、組電池121に代えて1つの二次電池121aを備える構成を採用してもよい。
Here, a case where the
充放電回路122は、組電池121の充放電を制御する制御部である。具体的には、充電時には、充放電回路122は、組電池121に対する充電を制御する。一方、放電時(すなわち電子機器100の使用時)には、充放電回路122は、電子機器100に対する放電を制御する。
The charge /
外装材としては、例えば、金属、高分子樹脂またはこれらの複合材料等より構成されるケースを用いることができる。複合材料としては、例えば、金属層と高分子樹脂層とが積層された積層体が挙げられる。 As the exterior material, for example, a case made of a metal, a polymer resin, a composite material thereof, or the like can be used. Examples of the composite material include a laminate in which a metal layer and a polymer resin layer are laminated.
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
[実施例1〜5]
(正極の作製工程)
正極は次のようにして作製された。まず、正極活物質としてリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2)91質量部と、導電剤としてグラファイト6質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン3質量部とを混合することにより正極合剤としたのち、N−メチル−2−ピロリドンに分散させることにより、ペースト状の正極合剤スラリーとした。
[Examples 1 to 5]
(Positive electrode manufacturing process)
The positive electrode was produced as follows. First, 91 parts by mass of lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) as a positive electrode active material, 6 parts by mass of graphite as a conductive agent, and 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder were mixed to prepare a positive electrode mixture. Then, it was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a paste-like positive electrode mixture slurry.
次に、正極集電体として厚み19μmの帯状のアルミニウム箔を準備し、このアルミニウム箔の両面に正極合剤スラリーを塗布して乾燥させたのち、ロールプレス機で圧縮成型し、正極活物質層を形成することにより、正極を得た。この際、正極の一方の端部の両面に正極集電体露出部が形成されるように、正極合剤スラリーの塗布位置を調整した。次に、正極の一方の端部の両面に形成された正極集電体露出部のうち、巻回後に外周側端部の外側面となる正極集電体露出部にアルミニウム製の正極リードを溶接して取り付けた。次に、正極の一方の端部の両面に形成された正極集電体露出部にそれぞれ絶縁テープを貼り付けた(図2参照)。 Next, a strip-shaped aluminum foil having a thickness of 19 μm was prepared as a positive electrode current collector, a positive electrode mixture slurry was applied to both sides of the aluminum foil, dried, and then compression-molded with a roll press to form a positive electrode active material layer. A positive electrode was obtained by forming the above. At this time, the coating position of the positive electrode mixture slurry was adjusted so that exposed portions of the positive electrode current collector were formed on both sides of one end of the positive electrode. Next, among the exposed positive electrode current collectors formed on both sides of one end of the positive electrode, an aluminum positive electrode lead is welded to the exposed positive electrode current collector which becomes the outer surface of the outer peripheral end after winding. And attached. Next, insulating tapes were attached to the exposed portions of the positive electrode current collector formed on both sides of one end of the positive electrode (see FIG. 2).
(負極の作製工程)
負極は次のようにして作製された。まず、負極活物質として人造黒鉛粉末97質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン3質量部とを混合して負極合剤としたのち、N−メチル−2−ピロリドンに分散させることにより、ペースト状の負極合剤スラリーとした。
(Negative electrode manufacturing process)
The negative electrode was manufactured as follows. First, 97 parts by mass of artificial graphite powder as a negative electrode active material and 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder are mixed to form a negative electrode mixture, and then dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone to make a paste. A negative electrode mixture slurry was prepared.
次に、負極集電体として厚み6μmの帯状の銅箔を準備し、銅箔の両面に負極合剤スラリーを塗布して乾燥させたのち、ロールプレス機で圧縮成型し、負極活物質層を形成することにより、負極を得た。この際、負極の一方の端部の両面に負極集電体露出部が形成されるように、負極合剤スラリーの塗布位置を調整した。次に、負極の一方の端部の両面に形成された負極集電体露出部のうち、巻回後に外周側端部の内側面となる負極集電体露出部にニッケル製の負極リードを溶接して取り付けた。次に、負極の一方の端部の両面に形成された負極集電体露出部にそれぞれ絶縁テープを貼り付けた(図2参照)。この際、絶縁テープが負極の外周側端部の外側面において負極活物質層と集電体露出部の境界を覆うように、絶縁テープの貼り付け位置を調整した。また、絶縁テープとしては、表1に示すように、実施例1〜5でそれぞれ異なる厚みTtを有するものを用いた。なお、表1中の絶縁テープの厚みTtは、電池を作製後、電池を分解して取り出した負極を用いて測定されたものである。 Next, a strip-shaped copper foil having a thickness of 6 μm was prepared as a negative electrode current collector, and the negative electrode mixture slurry was applied to both sides of the copper foil and dried, and then compression molded by a roll press to form a negative electrode active material layer. By forming, a negative electrode was obtained. At this time, the coating position of the negative electrode mixture slurry was adjusted so that the negative electrode current collector exposed portions were formed on both sides of one end of the negative electrode. Next, of the exposed negative electrode current collectors formed on both sides of one end of the negative electrode, a nickel negative electrode lead is welded to the exposed negative electrode current collector which becomes the inner side surface of the outer peripheral end after winding. And attached. Next, insulating tapes were attached to the exposed portions of the negative electrode current collector formed on both sides of one end of the negative electrode (see FIG. 2). At this time, the sticking position of the insulating tape was adjusted so that the insulating tape covered the boundary between the negative electrode active material layer and the exposed portion of the current collector on the outer surface of the outer peripheral end portion of the negative electrode. Further, as the insulating tape, as shown in Table 1, tapes having different thicknesses Tt were used in Examples 1 to 5. The thickness Tt of the insulating tape in Table 1 was measured using a negative electrode taken out by disassembling the battery after manufacturing the battery.
(電解液の調製工程)
電解液は次のようにして調製された。まず、炭酸エチレン(EC)と炭酸プロピレン(PC)とを、質量比がEC:PC=1:1となるようにして混合して混合溶媒を調製した。次に、この混合溶媒に、電解質塩として六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1.0mol/kgとなるように溶解させて電解液を調製した。
(Preparation process of electrolyte)
The electrolyte was prepared as follows. First, ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC) were mixed so that the mass ratio was EC: PC = 1: 1 to prepare a mixed solvent. Next, an electrolytic solution was prepared by dissolving lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) as an electrolyte salt in this mixed solvent so as to be 1.0 mol / kg.
(電池の作製工程)
電池は次のようにして作製された(図3、図4参照)。まず、正極、負極および2枚のセパレータを巻芯により巻回して、扁平形状を有する巻回型の電極体を得た。セパレータとしては、厚み25μmの微孔性ポリエチレンフィルムを用いた。続いて、治具により負極の外周側端部を倒した。次に、支持部材により、電極体の上方にてセパレータを支持したのち、カッターによりセパレータをカットした。その後、最外周電極である負極の外周側端部を巻止テープにより固定した。これにより、電極体が得られた。次に、金属缶の収容部に電極体と電解液を収容し、蓋部で収容部の開口を覆い、収容部と蓋部の周縁部を接合することにより、金属缶を封止した。これにより、目的とする電池が得られた。
(Battery manufacturing process)
The battery was manufactured as follows (see FIGS. 3 and 4). First, the positive electrode, the negative electrode and the two separators were wound by a winding core to obtain a wound electrode body having a flat shape. As the separator, a microporous polyethylene film having a thickness of 25 μm was used. Subsequently, the outer peripheral end of the negative electrode was tilted with a jig. Next, the separator was supported above the electrode body by the support member, and then the separator was cut by the cutter. Then, the outer peripheral end of the negative electrode, which is the outermost electrode, was fixed with a winding stop tape. As a result, an electrode body was obtained. Next, the electrode body and the electrolytic solution were accommodated in the accommodating portion of the metal can, the opening of the accommodating portion was covered with the lid portion, and the peripheral portion of the accommodating portion and the lid portion were joined to seal the metal can. As a result, the target battery was obtained.
[比較例1]
絶縁テープが負極の外周側端部の外側面において負極活物質層と集電体露出部の境界を覆わず、巻回後にこの境界よりも巻回外周側に位置するように、絶縁テープの貼り合わせ位置を調整したこと以外は実施例1と同様にして電池を得た。
[Comparative Example 1]
The insulating tape is attached so that the insulating tape does not cover the boundary between the negative electrode active material layer and the exposed part of the current collector on the outer surface of the outer peripheral end of the negative electrode and is located on the outer peripheral side of the winding after winding. A battery was obtained in the same manner as in Example 1 except that the alignment position was adjusted.
(ショート系電圧異常の発生率)
ショート系電圧異常の発生率は以下のようにして評価された。電極体の巻回後に電極体をプレスしながら、100kVを一時的に印加し抵抗を測定することで、ショートの発生を判断した。電極体の製造個数に対する、ショートが発生した電極体の合計個数の割合をショート系電圧異常の発生率とした。なお、電極体の製造個数は、100個とした。
(Occurrence rate of short-circuit voltage abnormality)
The incidence of short-circuit voltage anomalies was evaluated as follows. The occurrence of a short circuit was determined by temporarily applying 100 kV and measuring the resistance while pressing the electrode body after winding the electrode body. The ratio of the total number of electrode bodies in which short circuits occurred to the number of electrode bodies manufactured was defined as the occurrence rate of short-circuit voltage abnormalities. The number of electrode bodies manufactured was 100.
(巻回不良の発生率)
巻回不良の発生率は以下のようにして評価された。巻回装置を用いて巻回型の電極体を作製する工程において、負極を巻回完了できず、負極がカッターにより切断されてしまい前記装置が停止するか否かを確認した。前記工程の製造個数に対する、前記装置が停止した電極体の合計個数の割合を巻回不良の発生率とした。なお、電極体の製造個数は、100個とした。
(Currence rate of poor winding)
The incidence of poor winding was evaluated as follows. In the step of manufacturing the winding type electrode body using the winding device, it was confirmed whether or not the negative electrode could not be wound and the negative electrode was cut by the cutter and the device was stopped. The ratio of the total number of electrode bodies in which the apparatus was stopped to the number of manufactured pieces in the process was defined as the incidence of winding defects. The number of electrode bodies manufactured was 100.
表1は、実施例1〜5、比較例1の電池の構成および評価結果を示す。
表1から以下のことがわかる。
絶縁テープが負極活物質層と負極集電体露出部の境界を覆っている実施例1〜5の電池では、絶縁テープが負極活物質層と負極集電体露出部の境界を覆っていない比較例1の電池に比べて、ショート系電圧異常の発生率を低減することができる。
絶縁テープの厚みを25μm以下にした1〜3、5の電池では、巻回不良の発生率を0%にすることができる。
絶縁テープの厚みを9μm以上にした1〜4の電池では、ショート系電圧異常の発生率を0%にすることができる。
The following can be seen from Table 1.
In the batteries of Examples 1 to 5 in which the insulating tape covers the boundary between the negative electrode active material layer and the negative electrode current collector exposed portion, the comparison in which the insulating tape does not cover the boundary between the negative electrode active material layer and the negative electrode current collector exposed portion. Compared with the battery of Example 1, the occurrence rate of short-circuit voltage abnormality can be reduced.
In the batteries 1 to 5 in which the thickness of the insulating tape is 25 μm or less, the occurrence rate of winding defects can be reduced to 0%.
In the batteries 1 to 4 in which the thickness of the insulating tape is 9 μm or more, the occurrence rate of short-circuit voltage abnormality can be set to 0%.
以上、本発明の実施形態および実施例について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。 Although the embodiments and examples of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible. Is.
例えば、上述の実施形態および実施例において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値等はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値等を用いてもよい。また、上述の実施形態および実施例の構成、方法、工程、形状、材料および数値等は、本発明の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。 For example, the configurations, methods, processes, shapes, materials, numerical values, etc. given in the above-described embodiments and examples are merely examples, and if necessary, different configurations, methods, processes, shapes, materials, numerical values, etc. May be used. In addition, the configurations, methods, processes, shapes, materials, numerical values, and the like of the above-described embodiments and examples can be combined with each other as long as they do not deviate from the gist of the present invention.
また、上述の実施形態にて例示した化合物等の化学式は代表的なものであって、同じ化合物の一般名称であれば、記載された価数等に限定されない。また、上述の実施形態で段階的に記載された数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値または下限値は、他の段階の数値範囲の上限値または下限値に置き換えてもよい。また、上述の実施形態に例示した材料は、特に断らない限り、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。 Further, the chemical formulas of the compounds and the like exemplified in the above-described embodiments are representative, and the general names of the same compounds are not limited to the stated valences and the like. Further, in the numerical range described stepwise in the above embodiment, the upper limit value or the lower limit value of the numerical range of one step may be replaced with the upper limit value or the lower limit value of the numerical range of another step. Further, unless otherwise specified, the materials exemplified in the above-described embodiments may be used alone or in combination of two or more.
また、上述の実施形態では、負極22に対して本発明を適用した場合について説明したが、正極21に対して本発明を適用してもよい。すなわち、上述の第1の実施形態において正極21と負極22の構成を入れ換えてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the
10 ケース
11 収容部
11A 主面部
11B 壁部
12 蓋部
20 電極体
20A 平坦部
20B 湾曲部
21 正極
21A 正極集電体
21B1、21B2 正極活物質層
22 負極
22A 負極集電体
22B1、2B2 負極活物質層
23A、23B セパレータ
24 巻止テープ
25B1、25B2、26B1、26B2 絶縁部材
21D1、21D2、21D3、21D4 正極集電体露出部
22D1、22D2 負極集電体露出部
21S1、22S1 内側面
21S2、22S2 外側面
31 正極リード
32 負極リード
41 巻芯
42 カッター
100 電子機器
120 電池パック
10
Claims (4)
前記第1の面上に形成された第1の活物質層と、
前記第2の面上に形成された第2の活物質層と、を有する巻回された電極と、
前記電極上に設けられた絶縁部材と
を備え、
前記電極の巻回外周側の端部には、前記第1の活物質層および前記第2の活物質層のうち前記第1の活物質層のみが形成された片面形成部が設けられ、
前記絶縁部材は、前記片面形成部と前記第2の活物質層との境界を覆う、電池。 A current collector having a first surface and a second surface,
With the first active material layer formed on the first surface,
A wound electrode having a second active material layer formed on the second surface, and
It is provided with an insulating member provided on the electrode.
At the end on the winding outer peripheral side of the electrode, a single-sided forming portion is provided in which only the first active material layer of the first active material layer and the second active material layer is formed.
The insulating member is a battery that covers the boundary between the one-sided forming portion and the second active material layer.
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