JP3378482B2 - Lithium ion secondary battery and battery pack using lithium ion secondary battery - Google Patents
Lithium ion secondary battery and battery pack using lithium ion secondary batteryInfo
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯用電子機器、
電気自動車、家庭用電力貯蔵などに用いられる高エネル
ギー密度のリチウムイオン二次電池およびリチウムイオ
ン二次電池を用いた組電池に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a portable electronic device,
The present invention relates to a high energy density lithium ion secondary battery used for electric vehicles, household power storage, etc., and an assembled battery using the lithium ion secondary battery.
【０００２】[0002]
【従来の技術】情報化社会を支える携帯用電子機器の電
源として、また大気汚染や地球温暖化に対処するための
電気自動車および電力貯蔵システムのキーエレメントと
して、高性能二次電池の需要が近年著しく高まってい
る。電池の高容量化技術の進歩はめざましく、特に従来
のＮｉ−Ｃｄ電池に代わるＮｉ−Ｈ2 電池の容量は年毎
に増大している。一方、水溶液電解質を用いたこれらの
二次電池とは異なり、非水系電解質を用いた高起電力を
特徴とするリチウムイオン二次電池の開発も急速に進め
られている。2. Description of the Related Art Demand for high-performance secondary batteries has been increasing in recent years as a power source for portable electronic devices that support an information-oriented society and as a key element for electric vehicles and power storage systems for combating air pollution and global warming. It is increasing significantly. The technology for increasing the capacity of batteries is remarkable, and in particular, the capacity of Ni—H 2 batteries replacing conventional Ni—Cd batteries is increasing year by year. On the other hand, unlike these secondary batteries using an aqueous electrolyte, development of a lithium ion secondary battery featuring a high electromotive force using a non-aqueous electrolyte is also rapidly progressing.
【０００３】リチウムイオン二次電池は、単位重量あた
りの容量において、原理的には従来の二次電池をはるか
に凌駕している。しかし、非水系電解質の伝導度が低い
こと、さらには起電力が高いために電解質の分解が起こ
りやすいことなどに起因して、現在の製品においてはそ
の潜在能力が十分に生かされているとは言えない。すな
わち、リチウムイオン二次電池の高容量化に関しては、
従来技術とは異なる視点に基づいた技術開発が必要とな
っている。In principle, the lithium ion secondary battery far exceeds the conventional secondary battery in the capacity per unit weight. However, due to the low conductivity of non-aqueous electrolytes and the high electromotive force, the decomposition of the electrolytes is likely to occur, so that the potential of current products is not being fully utilized. I can not say. That is, regarding the increase in capacity of the lithium-ion secondary battery,
It is necessary to develop technology based on a viewpoint different from that of conventional technology.
【０００４】例えば、リチウムイオン二次電池は通常 1
〜2mA/cm2 の電流密度で充放電が行われているが、この
範囲を超える大電流での充放電においては、電極中でリ
チウムイオン分布の分極効果が大きくなるため、容量が
著しく低下するという欠点を持っている。電気自動車な
どの大型リチウムイオン二次電池の用途を考慮した場
合、大電流での充放電においても高容量を維持できるリ
チウムイオン二次電池の必要性が指摘されている。さら
に、リチウムイオン二次電池は電解質溶液に可燃性の有
機溶媒を用いているため、その起電力の高さと相まって
発火しやすいなどの安全性の問題も指摘されている。For example, a lithium ion secondary battery is usually
Although ~2mA / cm discharge at second current density is being performed, in the charging and discharging with a large current exceeding this range, the polarization effect of the lithium ion distribution increases in the electrode, the capacity is remarkably lowered Has the drawback. Considering the application of large-sized lithium-ion secondary batteries such as electric vehicles, it has been pointed out that a lithium-ion secondary battery capable of maintaining a high capacity even when charged and discharged with a large current is required. Further, since a lithium ion secondary battery uses a combustible organic solvent as an electrolyte solution, it has been pointed out that safety problems such as easy ignition due to its high electromotive force.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、リチ
ウムイオン二次電池は電気伝導度の低い非水系電解質を
用いなければならないため、Ｎｉ−Ｈ2 電池などに適用
された高容量化が困難であると同時に、大電流の充放電
においては容量が著しく低下するなどの欠点を有してい
る。また、リチウムイオン二次電池は起電力が大きく、
かつ有機系電解質を用いなければならないため、その安
全性には十分な配慮が必要である。As described above, since a lithium ion secondary battery must use a non-aqueous electrolyte having a low electric conductivity, it is difficult to increase the capacity applied to a Ni-H 2 battery or the like. At the same time, it has a drawback that the capacity is remarkably reduced in charging and discharging a large current. Also, the lithium-ion secondary battery has a large electromotive force,
Moreover, since an organic electrolyte must be used, it is necessary to give due consideration to its safety.
【０００６】本発明はこのような課題に対処するために
なされたもので、通常の 1〜2mA/cm2 の電流密度による
充放電への適合性のみならず、例えば3mA/cm2 以上の外
部電流密度での充放電に対しても電池容量の低下が少な
いリチウムイオン二次電池およびリチウムイオン二次電
池を用いた組電池を提供することを目的としている。[0006] The present invention has been made in order to cope with such problems, not only compatibility to the charge and discharge due to normal current density of 1~2mA / cm 2, for example 3mA / cm 2 or more external It is an object of the present invention to provide a lithium ion secondary battery and a battery pack using the lithium ion secondary battery, in which the battery capacity is less likely to decrease even when charged and discharged at a current density.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】定められた内容積のセル
と定められた活物質からなる電池の容量を増大させる方
法の一つとして、スパイラル状に負かれた支持導体、セ
パレーター、その間の空隙など、化学反応に関与しない
部分が占める体積を減少させることが考えられる。この
方法は電極の活物質量を増やすことが電池容量を増大さ
せるという見解に基づいている。[Means for Solving the Problems] As one of methods for increasing the capacity of a battery composed of cells having a defined inner volume and a defined active material, a spirally-supported support conductor, a separator, and a space between them are provided. It is conceivable to reduce the volume occupied by the part that is not involved in the chemical reaction. This method is based on the view that increasing the amount of active material in the electrodes increases the battery capacity.
【０００８】しかし、リチウムイオン二次電池の充放電
特性を決定している主な要因は、電極中のリチウムイオ
ンの拡散現象であり、電極の実効的な化学拡散係数を増
大させなければ、活物質量を増やすことが必ずしも電池
容量を増大させることにはつながらない。電流密度3mA/
cm2 以上の大電流で充放電を行う場合、電極中でのリチ
ウムイオン分布の分極効果が大きく、特に厚い電極を用
いると、さらにこの効果は大きくなる。よって、実効的
な化学拡散係数を増大させることが非常に重要になる。However, the main factor that determines the charge / discharge characteristics of the lithium ion secondary battery is the diffusion phenomenon of lithium ions in the electrode, and if the effective chemical diffusion coefficient of the electrode is not increased, the active Increasing the amount of material does not necessarily lead to increasing battery capacity. Current density 3mA /
When charging / discharging with a large current of cm 2 or more, the polarization effect of the lithium ion distribution in the electrode is large, and this effect becomes even greater when a thick electrode is used. Therefore, it is very important to increase the effective chemical diffusion coefficient.
【０００９】電極の実効的な化学拡散係数を増大させる
ためには、電極に塗布された活物質グレイン間への電解
質溶液の浸透をよくすることが重要な観点になるが、大
幅に改良することは技術的に容易なことではない。ま
た、構造的な観点からは、上記したように活物質を厚く
塗布することが電池容量を低下させる原因となるため、
逆に薄く活物質を塗布した長い電極シートを用いること
により、電池の容量を増やす方法が考えられる。しか
し、この方法では集電体のシート抵抗が増大し、また特
に電極縦方向の活物質量が減少するため、必ずしも電池
容量は増大しない。すなわち、リチウムイオン二次電池
においては、電池容量は各電流密度においてカソード厚
に対して最適値が存在することになる。さらに、外部電
流密度が大きくなるにつれて、上述したように電極中で
のリチウムイオン分布の分極効果が増大するため、最適
なカソード厚も外部電流密度と共に変化する。In order to increase the effective chemical diffusion coefficient of the electrode, it is an important point to improve the permeation of the electrolyte solution between the active material grains applied to the electrode, but it should be greatly improved. Is not technically easy. Also, from a structural point of view, thick coating of the active material as described above causes a decrease in battery capacity,
On the contrary, a method of increasing the capacity of the battery can be considered by using a long electrode sheet thinly coated with an active material. However, according to this method, the sheet resistance of the current collector increases, and particularly the amount of the active material in the vertical direction of the electrode decreases, so that the battery capacity does not necessarily increase. That is, in the lithium ion secondary battery, the battery capacity has an optimum value for the cathode thickness at each current density. Furthermore, as the external current density increases, the polarization effect of the lithium ion distribution in the electrode increases as described above, so that the optimum cathode thickness also changes with the external current density.
【００１０】本発明はこのような観点に基づいてなされ
たものであり、本発明のリチウムイオン二次電池を用い
た組電池は、請求項１に記載したように、支持導体上に
活物質層を形成してなるカソード電極とセパレータとア
ノード電極とを有するリチウムイオン二次電池を、2個
以上並列接続して構成された組電池において、前記2個
以上のリチウムイオン二次電池は前記カソード電極の前
記活物質層の厚さが2種類以上であることを特徴として
いる。本発明のリチウムイオン二次電池の組電池におい
ては、請求項２に記載したように、前記2個以上のリチ
ウムイオン二次電池の一方の前記活物質層の厚さが50〜
80μmの範囲であり、他方の前記活物質層の厚さが100〜
200μmの範囲であることが特に好ましい。The present invention has been made based on such a viewpoint, and an assembled battery using the lithium ion secondary battery of the present invention has an active material layer on a support conductor as described in claim 1. Forming a cathode electrode , a separator and an
The Ruri lithium ion secondary battery having a a node electrode, two
In the assembled battery configured by connecting in parallel as described above, the two or more lithium ion secondary batteries are characterized in that the thickness of the active material layer of the cathode electrode is two or more. . In the assembled battery of the lithium ion secondary battery of the present invention, as described in claim 2, the thickness of one of the active material layers of the two or more lithium ion secondary batteries is 50 to 50.
It is in the range of 80 μm, and the thickness of the other active material layer is 100 to
The range of 200 μm is particularly preferable.
【００１１】また、本発明のリチウムイオン二次電池
は、請求項３に記載したように、支持導体上に活物質層
を形成してなるカソード電極とセパレータとアノード電
極とにより構成される電極シートを具備するリチウムイ
オン二次電池において、前記カソード電極の前記支持導
体上には、電極シート方向に厚さが異なる2種類以上の
前記活物質層が形成されていることを特徴としている。
本発明のリチウムイオン二次電池においては、請求項４
に記載したように、前記2種類以上の活物質層の一方の
厚さが50〜80μmの範囲であり、他方の厚さが100〜200
μmの範囲であることが特に好ましい。In the lithium ion secondary battery of the present invention, as described in claim 3, a cathode electrode, a separator and an anode electrode formed by forming an active material layer on a supporting conductor.
In a lithium ion secondary battery including an electrode sheet composed of electrodes, two or more types of active material layers having different thicknesses in the electrode sheet direction are formed on the supporting conductor of the cathode electrode . It is characterized by that.
In the lithium ion secondary battery of the present invention, claim 4
As described above, one of the two or more active material layers has a thickness in the range of 50 to 80 μm, and the other has a thickness of 100 to 200.
The range of μm is particularly preferred.
【００１２】上述したように、リチウムイオン二次電池
で電池容量を最大にするためには、電極の厚さ、特にカ
ソード厚を最適化することが重要である。リチウムイオ
ンの伝導を表す概略図を図１に示す。図１において、Ｅ
１はアノード電極、Ｅ２はカソード電極、Ｅ３は電解質
（セパレータ）、Ｓ１はアノードコンタクト、Ｓ２はカ
ソードコンタクトである。リチウムイオン二次電池の充
放電特性は、電極縦方向のリチウムイオンの拡散が支配
的であり、特にカソード電極Ｅ２中の拡散が重要であ
る。図２に、Ｌｉx Ｃｏ1-x Ｏ2 から形成されるカソー
ド電極の化学拡散係数Ｄおよび開回路電位μの組成比ｘ
依存性に関する測定結果を示す。As described above, in order to maximize the battery capacity in the lithium ion secondary battery, it is important to optimize the electrode thickness, especially the cathode thickness. A schematic diagram showing the conduction of lithium ions is shown in FIG. In FIG. 1, E
Reference numeral 1 is an anode electrode, E2 is a cathode electrode, E3 is an electrolyte (separator), S1 is an anode contact, and S2 is a cathode contact. Regarding the charge / discharge characteristics of the lithium ion secondary battery, diffusion of lithium ions in the vertical direction of the electrode is dominant, and diffusion in the cathode electrode E2 is particularly important. FIG. 2 shows the composition ratio x of the chemical diffusion coefficient D and the open circuit potential μ of the cathode electrode formed of Li x Co 1-x O 2.
The measurement result regarding dependency is shown.
【００１３】これらの値を用いて、下記の式を解くこと
により、時刻ｔの電極シートｘにおけるリチウムイオン
分布Ｃ（ｘ，ｔ）は与えられる。ただし、Ｌc はカソー
ド厚、Ｊは電極シー卜の平均外部電流密度、Ｖp は起電
力を表す。The lithium ion distribution C (x, t) on the electrode sheet x at the time t is given by solving the following equation using these values. Where L c is the cathode thickness, J is the average external current density of the electrode sheet, and V p is the electromotive force.
【００１４】[0014]
【数１】
厚さ10μm のカソード・アノード集電体、厚さ20μm の
電解質（セパレータ）、厚さ 100μm のカソード・アノ
一ド電極から構成された長さ60cmの電極シートを例にと
る。セルの内容積は一定であるから、電極シートの長さ
をＳcmとすると、[Equation 1] An example is a 60 cm long electrode sheet consisting of a cathode / anode current collector with a thickness of 10 μm, an electrolyte (separator) with a thickness of 20 μm, and a cathode / anode electrode with a thickness of 100 μm. Since the inner volume of the cell is constant, if the length of the electrode sheet is Scm,
【数２】
を満足する。電極シートの平均外部電流密度を一定に保
ち、カソード厚Ｌc を変化させたときの放電容量を、
(1)式および (2)式を用いて計算した結果を図３に示
す。[Equation 2] To be satisfied. The average external current density of the electrode sheet is kept constant, and the discharge capacity when the cathode thickness L c is changed,
Figure 3 shows the results calculated using Eqs. (1) and (2).
【００１５】通常、リチウムイオン二次電池は 1〜2mA/
cm2 の平均外部電流密度で充放電を行う。この範囲の電
流密度において、放電容量を最大にするカソード厚は 1
00〜125μm 程度であることが図３により分かる。この
ことは現実の電池設計を反映した結果である。一方、3m
A/cm2 以上の大きい外部電流密度で充放電を行う場合に
は、50〜80μm の薄いカソード電極を用いる方が放電容
量が大きくなることが分かる。ただし、各電流密度にお
ける最適なカソード厚は電流密度の値のみで決まり、電
極シートの長さＳには依存しない。よって、平均外部電
流密度の値が同じであれば、いかなるサイズのリチウム
イオン二次電池に対しても最適なカソード厚は同じであ
る。Usually, a lithium ion secondary battery has a charge of 1 to 2 mA /
Charge and discharge with an average external current density of cm 2 . In this range of current density, the cathode thickness that maximizes the discharge capacity is 1
It can be seen from FIG. 3 that it is about 00 to 125 μm. This is a result of reflecting the actual battery design. On the other hand, 3m
It can be seen that when charging / discharging with a large external current density of A / cm 2 or more, the discharge capacity becomes larger when a thin cathode electrode of 50 to 80 μm is used. However, the optimum cathode thickness at each current density is determined only by the value of the current density and does not depend on the length S of the electrode sheet. Therefore, if the average external current density value is the same, the optimum cathode thickness is the same for any size lithium ion secondary battery.
【００１６】例えば、将来的にリチウムイオン二次電池
の電気自動車などへの応用を考えると、その用途から
0.5〜4mA/cm2 程度の広範囲の外部電流密度に対して、
電池容量が低下することのないリチウムイオン二次電池
を作製、開発する必要がある。しかし、図３から分かる
ように、放電容量を最適にするカソード厚は電流密度で
大きく異なる。For example, considering the future application of a lithium ion secondary battery to an electric vehicle, etc.,
For a wide range of external current densities of 0.5 to 4 mA / cm 2 ,
It is necessary to manufacture and develop a lithium ion secondary battery that does not reduce the battery capacity. However, as can be seen from FIG. 3, the cathode thickness that optimizes the discharge capacity greatly differs depending on the current density.
【００１７】このような点に対して、本発明の組電池に
おいては、カソード電極の活物質層の厚さが異なる2個
以上のリチウムイオン二次電池を並列接続しており、充
放電時には外部電流密度に対して適した活物質層厚（カ
ソード厚）を有するリチウムイオン二次電池に主として
電流が流れるため、現状の外部電流密度による充放電か
ら例えば3mA/cm2以上の大きい外部電流密度での充放電
まで対応することができる。On the other hand, in the assembled battery of the present invention, two or more lithium ion secondary batteries having different thicknesses of the active material layer of the cathode electrode are connected in parallel, and external charging and discharging are performed. Suitable active material layer thickness (power)
Since a current mainly flows in a lithium-ion secondary battery having a sword thickness) , it is possible to handle current charging / discharging with an external current density to charging / discharging with a large external current density of, for example, 3 mA / cm 2 or more.
【００１８】また、本発明のリチウムイオン二次電池に
おいては、カソード電極の支持導体上に電極シート方向
に対して厚さが異なる2種類以上の活物質層を形成して
おり、充放電時には外部電流密度に対して適した厚さを
有する活物質層に主として電流が流れるため、現状の外
部電流密度による充放電から例えば3mA/cm2以上の大き
い外部電流密度での充放電まで対応することができる。Further, in the lithium-ion secondary battery of the present invention, two or more kinds of active material layers having different thicknesses in the electrode sheet direction are formed on the supporting conductor of the cathode electrode, and the active material layer is externally charged during charge / discharge. Since the current mainly flows through the active material layer having a thickness suitable for the current density, it is possible to handle charging / discharging at the current external current density to charging / discharging at a large external current density of, for example, 3 mA / cm 2 or more. it can.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Modes for carrying out the present invention will be described below.
【００２０】図４は本発明のリチウムイオン二次電池を
用いた組電池の一実施形態の構成を概略的に示す図であ
る。同図において、Ｂ１は薄いカソード電極を持つ第１
のリチウムイオン二次電池、Ｂ２は厚いカソード電極を
持つ第２のリチウムイオン二次電池であり、これらリチ
ウムイオン二次電池Ｂ１、Ｂ２を並列接続して組電池を
構成している。FIG. 4 is a diagram schematically showing the structure of an embodiment of an assembled battery using the lithium ion secondary battery of the present invention. In the figure, B1 is the first having a thin cathode electrode
Is a second lithium-ion secondary battery having a thick cathode electrode, and these lithium-ion secondary batteries B1 and B2 are connected in parallel to form a battery pack.
【００２１】なお、これらリチウムイオン二次電池Ｂ
１、Ｂ２には、カソード電極の厚さ、具体的には支持導
体上に形成される活物質層の厚さが異なることを除い
て、従来から用いられている一般的な構造のリチウムイ
オン二次電池を使用することができる。また図１におい
て、Ｉは外部電流、Ｉ1 は第１のリチウムイオン二次電
池Ｂ１を流れる電流、Ｉ2 は第２のリチウムイオン二次
電池Ｂ２を流れる電流（ただし、Ｉ＝Ｉ1 ＋Ｉ2 ）であ
る。Incidentally, these lithium-ion secondary batteries B
1 and B2, except that the thickness of the cathode electrode, specifically, the thickness of the active material layer formed on the supporting conductor is different, a lithium ion ion of a general structure conventionally used. A secondary battery can be used. In FIG. 1, I is an external current, I 1 is a current flowing through the first lithium-ion secondary battery B1, I 2 is a current flowing through the second lithium-ion secondary battery B2 (where I = I 1 + I 2 ).
【００２２】小さい外部電流密度で充放電を行う場合に
は、Ｉ1 ＜＜Ｉ2 となる。逆に、大きい外部電流密度で
充放電を行う場合は、Ｉ1 ＞＞Ｉ2 となる。これは、第
１のリチウムイオン二次電池Ｂ１および第２のリチウム
イオン二次電池Ｂ２の両端子の電位差が等しくなるた
め、外部電流Ｉに対して高容量を持つ電池の方に電流が
流れやすくなるためである。When charging / discharging is performed with a small external current density, I 1 << I 2 . Conversely, when charging / discharging is performed with a large external current density, I 1 >> I 2 . This is because the potential difference between both terminals of the first lithium-ion secondary battery B1 and the second lithium-ion secondary battery B2 becomes equal, so that the current tends to flow to the battery having a high capacity with respect to the external current I. This is because
【００２３】さらに、大電流Ｉで放電を行った場合、一
旦外部電流を零（休止）にすると、第１のリチウムイオ
ン二次電池Ｂ１および第２のリチウムイオン二次電池Ｂ
２の両端子間での電位差を等しく保ちながら、電極内で
リチウムイオン分布が平坦になるようにリチウムイオン
の拡散が起きるため、第１のリチウムイオン二次電池Ｂ
１から第２のリチウムイオン二次電池Ｂ２へ電流が流れ
る。従って、第１のリチウムイオン二次電池Ｂ１の起電
力を速やかに回復することができる。Furthermore, when discharging with a large current I, once the external current is set to zero (pause), the first lithium ion secondary battery B1 and the second lithium ion secondary battery B are
Since the diffusion of lithium ions occurs so that the distribution of lithium ions becomes flat in the electrode while maintaining the same potential difference between the two terminals, the first lithium ion secondary battery B
A current flows from 1 to the second lithium-ion secondary battery B2. Therefore, the electromotive force of the first lithium-ion secondary battery B1 can be quickly recovered.
【００２４】上記した説明からも分かるように、この実
施形態の組電池においては、各外部電流密度に対して放
電容量の大きい方の電池で、組電池全体の放電容量が決
まる。このため、広範囲の電流密度で放電容量が著しく
低下することはなく、しかも起電力の回復も非常に早い
という特徴を有する。さらに、カソード厚が 3種類以上
のリチウムイオン二次電池を並列接続した組電池によれ
ば、上記と同様の理由によって、より広範囲の外部電流
による充放電に対応することが可能となる。As can be seen from the above description, in the assembled battery of this embodiment, the battery having the larger discharge capacity with respect to each external current density determines the discharge capacity of the entire assembled battery. Therefore, the discharge capacity is not significantly reduced over a wide range of current density, and the electromotive force is recovered very quickly. Furthermore, according to the assembled battery in which lithium-ion secondary batteries having three or more types of cathode thickness are connected in parallel, it is possible to cope with charging / discharging by a wider range of external current for the same reason as above.
【００２５】また、図４ではカソード厚が異なる 2種類
のリチウムイオン二次電池Ｂ１、Ｂ２を並列接続した組
電池を示したが、各リチウムイオン二次電池Ｂ１、Ｂ２
の数は適宜設定することができる。例えば、大きい外部
電流密度での充放電に対応する第１のリチウムイオン二
次電池Ｂ１は、第２のリチウムイオン二次電池Ｂ２に比
べて放電容量が小さいため、第１のリチウムイオン二次
電池Ｂ１の数を増加させることで放電容量の低下を補う
ことができる。カソード厚が 3種類以上のリチウムイオ
ン二次電池を並列接続する場合においても同様である。
このように、本発明の組電池は種々の組合せが可能であ
る。Further, FIG. 4 shows an assembled battery in which two types of lithium ion secondary batteries B1 and B2 having different cathode thicknesses are connected in parallel, but each lithium ion secondary battery B1 and B2 is shown.
The number of can be set appropriately. For example, the first lithium-ion secondary battery B1 that can be charged and discharged with a large external current density has a smaller discharge capacity than the second lithium-ion secondary battery B2, and thus the first lithium-ion secondary battery B1 is not used. A decrease in discharge capacity can be compensated by increasing the number of B1. The same applies when lithium-ion secondary batteries with three or more cathode thicknesses are connected in parallel.
As described above, the assembled battery of the present invention can be variously combined.
【００２６】各リチウムイオン二次電池Ｂ１、Ｂ２にお
けるカソード厚は、充放電に使用する外部電流密度に対
応させて設定することができる。特に、 0.5〜 4mA／cm
2 の外部電流密度で充放電を行う場合には、カソード厚
が50〜80μm の範囲のリチウムイオン二次電池Ｂ１と、
カソード厚が 100〜 200μm の範囲のリチウムイオン二
次電池Ｂ２とを組合せることが望ましい。このことは図
３から明らかである。なお、上記したような組電池にお
いては、リチウムイオン二次電池以外のＮｉ−Ｈ2 電池
などの他の二次電池との組合せも考えられるが、リチウ
ムイオン二次電池は他の二次電池より著しく高い起電力
を持ち、電気自動車などへの応用を考えた場合、重量を
小さくすることが不可欠であることから、カソード厚の
異なるリチウムイオン二次電池同士の組電池は極めて有
効である。The cathode thickness in each of the lithium ion secondary batteries B1 and B2 can be set according to the external current density used for charging and discharging. Especially, 0.5 to 4mA / cm
In the case of charging / discharging with the external current density of 2 , the lithium ion secondary battery B1 having a cathode thickness in the range of 50 to 80 μm,
It is desirable to combine with a lithium ion secondary battery B2 having a cathode thickness in the range of 100 to 200 μm. This is clear from FIG. In addition, in the assembled battery as described above, a combination with another secondary battery such as a Ni-H 2 battery other than the lithium ion secondary battery can be considered. However, the lithium ion secondary battery is better than the other secondary battery. A battery having a remarkably high electromotive force and a weight of the lithium ion secondary batteries having different cathode thicknesses is extremely effective when it is considered to be applied to an electric vehicle or the like, and it is essential to reduce the weight.
【００２７】次に、本発明のリチウムイオン二次電池の
実施形態について説明する。Next, an embodiment of the lithium ion secondary battery of the present invention will be described.
【００２８】本発明のリチウムイオン二次電池は、上述
した本発明の組電池の考え方を単体のリチウムイオン二
次電池に適用したものである。図５はこのような本発明
の単体リチウムイオン二次電池の電極シートの概略構造
を模式的に示す図である。The lithium-ion secondary battery of the present invention is obtained by applying the concept of the assembled battery of the present invention described above to a single lithium-ion secondary battery. FIG. 5 is a diagram schematically showing a schematic structure of an electrode sheet of such a single lithium ion secondary battery of the present invention.
【００２９】図５に示す電極シートにおいて、Ｒ１はカ
ソード集電体Ｓ２に対してカソード電極（具体的には活
物質層）Ｅ２を薄く塗布した第１の領域であり、Ｒ２は
カソード集電体Ｓ２に対してカソード電極（具体的には
活物質層）Ｅ２を厚く塗布した第２の領域である。この
ように、カソード集電体Ｓ２には厚さが異なる 2種類以
上のカソード電極Ｅ２が形成されており、このような電
極シートを通常のリチウムイオン二次電池と同様に巻回
することによって、この実施形態のリチウムイオン二次
電池が構成される。In the electrode sheet shown in FIG. 5, R1 is the first region in which the cathode electrode (specifically, active material layer) E2 is thinly applied to the cathode current collector S2, and R2 is the cathode current collector. It is a second region in which the cathode electrode (specifically, active material layer) E2 is thickly applied to S2. As described above, the cathode current collector S2 is formed with two or more types of cathode electrodes E2 having different thicknesses. By winding such an electrode sheet in the same manner as a normal lithium ion secondary battery, The lithium ion secondary battery of this embodiment is configured.
【００３０】カソード厚の薄い領域Ｒ１と厚い領域Ｒ２
との電極シートにおける位置関係は特に限定されるもの
ではなく、いずれの位置でも同じ効果を期待できるが、
例えばスパイラルに巻いた際に内側にくる領域を薄くし
た方が作製上容易である。Region R1 of thin cathode and region R2 of thick cathode
The positional relationship in the electrode sheet with and is not particularly limited, and the same effect can be expected at any position,
For example, it is easier to manufacture when the region that comes inside when spirally wound is made thinner.
【００３１】また、上述した組電池の場合と同様に、外
部電流が大きくなると電流はカソード厚の薄い領域Ｒ１
に集中する。このため、領域Ｒ１の長さｌ1 を短くする
と電流密度が著しく大きくなるので、全体の電池容量が
低下してしまう。逆に、外部電流が小さい場合は、カソ
ード厚の厚い領域Ｒ２（長さｌ2 ）に電流が集中するも
のの、この場合図３から分かるように、放電容量は領域
Ｒ１に電流が集中する場合に比べて大きい。これらのこ
とから、ｌ1 ≧ｌ2 となるように電極シートを作製する
ことが好ましく、これにより広範囲の電流密度に対して
放電容量の低下を小さくすることができる。Further, as in the case of the assembled battery described above, when the external current becomes large, the current flows in the region R1 where the cathode thickness is thin.
Concentrate on. For this reason, if the length l 1 of the region R1 is shortened, the current density becomes remarkably large, and the overall battery capacity is reduced. On the contrary, when the external current is small, the current concentrates in the region R2 (the length l 2 ) where the cathode thickness is large. In this case, however, as can be seen from FIG. 3, the discharge capacity is large when the current concentrates in the region R1. Big compared to. From these things, it is preferable to manufacture the electrode sheet so that l 1 ≧ l 2, and this makes it possible to reduce the decrease in discharge capacity over a wide range of current densities.
【００３２】さらに、カソード厚が異なる領域を 3つ以
上形成する場合には、最もカソード厚が薄い領域の長さ
をｌ1 とし、最もカソード厚が厚い領域をｌ2 として、
上記した関係を満たすように電極シートを作製すればよ
いことが分かる。Further, when three or more regions having different cathode thicknesses are formed, the length of the region having the smallest cathode thickness is set to l 1 and the region having the largest cathode thickness is set to l 2 .
It is understood that the electrode sheet may be manufactured so as to satisfy the above relationship.
【００３３】このようなリチウムイオン二次電池は、領
域Ｒ１の電極シートを用いたリチウムイオン二次電池
と、領域Ｒ２の電極シートを用いたリチウムイオン二次
電池とを並列接続した組電池と同様に見なすことができ
るため、上述した本発明の組電池と同様の効果を得るこ
とが可能となる。また、電極シートにカソード厚の異な
る領域を 3つ以上形成すれば、より広範囲の電流密度で
高容量を維持できるリチウムイオン二次電池が得られ
る。Such a lithium ion secondary battery is similar to a battery pack in which a lithium ion secondary battery using the electrode sheet in the region R1 and a lithium ion secondary battery using the electrode sheet in the region R2 are connected in parallel. Therefore, it is possible to obtain the same effects as those of the battery pack of the present invention described above. Further, by forming three or more regions having different cathode thicknesses on the electrode sheet, it is possible to obtain a lithium ion secondary battery capable of maintaining a high capacity in a wider current density.
【００３４】電極シートの各領域Ｒ１、Ｒ２におけるカ
ソード厚は、充放電に使用する外部電流密度に対応させ
て設定することができる。特に、電極シート全体での平
均外部電流密度の範囲が 0.5〜4mA/cm2 で充放電を行う
場合、領域Ｒ１はカソード厚が50〜80μm の範囲となる
ように正極活物質を塗布し、また領域Ｒ２はカソード厚
が 100〜 200μm の範囲となるように正極活物質を塗布
することが好ましい。このようなカソード厚の組合せに
よって、上述した組電池の場合と同様に、放電容量の低
下が小さいことが期待できる。The cathode thickness in each region R1 and R2 of the electrode sheet can be set according to the external current density used for charging and discharging. In particular, when charging / discharging is performed at an average external current density range of 0.5 to 4 mA / cm 2 in the entire electrode sheet, the region R1 is coated with the positive electrode active material so that the cathode thickness is in the range of 50 to 80 μm. The region R2 is preferably coated with the positive electrode active material so that the cathode thickness is in the range of 100 to 200 μm. With such a combination of cathode thicknesses, it can be expected that the decrease in discharge capacity is small, as in the case of the assembled battery described above.
【００３５】[0035]
【実施例】次に、本発明の具体的な実施例およびその評
価結果について述べる。EXAMPLES Next, specific examples of the present invention and evaluation results thereof will be described.
【００３６】実施例１
［ＬｉＣｏＯ2 粒子の作製］Ｃｏ（ＯＨ）2 をＬｉＯＨ
と混合し、酸素気流中において 630℃、 8時間の条件で
加熱し、平均粒径 3μm のＬｉＣｏＯ2 粉末を作製し
た。このＬｉＣｏＯ2粉末を粉砕することによって、Ｌ
ｉＣｏＯ2 粒子を作製した
［正極１の作製］支持導体として厚さ10μm のＡｌフォ
イルを用意した。また、上記ＬｉＣｏＯ2 活物質に、導
電助剤として平均粒径30nmのアセチレンブラックを 5重
量% 、バインダポリマーとしてポリフッ化ビニリデンを
5重量% 加えた。N-メチルピロリドンを溶媒に用いてス
ラリーを作製し、上記支持導体上に塗布後乾燥した。ロ
ーラーによるプレス(250Kg/cm)後の正極の厚さは、支持
導体を除いて 160μm となるようにした。Example 1 [Preparation of LiCoO 2 particles] Co (OH) 2 was added to LiOH
Was mixed with and heated in an oxygen stream at 630 ° C. for 8 hours to prepare LiCoO 2 powder having an average particle size of 3 μm. By crushing this LiCoO 2 powder, L
Preparation of iCoO 2 particles [Preparation of positive electrode 1] An Al foil having a thickness of 10 μm was prepared as a supporting conductor. In addition, 5% by weight of acetylene black having an average particle size of 30 nm was used as a conductive additive, and polyvinylidene fluoride was used as a binder polymer in the LiCoO 2 active material.
Added 5% by weight. A slurry was prepared by using N-methylpyrrolidone as a solvent, coated on the above-mentioned supporting conductor, and then dried. The thickness of the positive electrode after pressing with a roller (250 Kg / cm) was 160 μm except for the supporting conductor.
【００３７】［正極２の作製］支持導体として厚さ10μ
m のＡｌフォイルを用意した。また、上記ＬｉＣｏＯ2
活物質に、導電助剤として平均粒径30nmのアセチレンブ
ラックを 5重量% 、バインダポリマーとしてポリフッ化
ビニリデンを 5重量% 加えた。N-メチルピロリドンを溶
媒に用いてスラリーを作製し、上記支持導体上に塗布後
乾燥した。ローラーによるプレス(250Kg/cm)後の正極の
厚さは、支持導体を除いて70μm となるようにした。[Fabrication of Positive Electrode 2] 10 μm thick as a supporting conductor
An Al foil of m 3 was prepared. In addition, the above LiCoO 2
To the active material, 5% by weight of acetylene black having an average particle diameter of 30 nm was added as a conduction aid, and 5% by weight of polyvinylidene fluoride was added as a binder polymer. A slurry was prepared by using N-methylpyrrolidone as a solvent, coated on the above-mentioned supporting conductor, and then dried. The thickness of the positive electrode after pressing with a roller (250 Kg / cm) was 70 μm except for the supporting conductor.
【００３８】［窒素置換グラファイトの作製］表面近傍
の炭素原子の一部を窒素で置換したグラファイトの作製
は、市販のＣＶＤ装置を利用して行った。まず、ニッケ
ル金属容器に粒径が約1000nmのグラファイト粉末を入
れ、ＣＶＤ反応器内にセットした。容器を真空中で 850
℃に加熱した後、アルゴンをキャリヤガスに用いて、分
圧5mTorrのアセトニトリルを 5分間流し、粒子表面近傍
の数nmの厚さにわたって炭素原子の約 3割を窒素原子で
置換した。[Production of Nitrogen-Substituted Graphite] The production of graphite in which some of the carbon atoms near the surface were replaced with nitrogen was performed using a commercially available CVD apparatus. First, graphite powder having a particle diameter of about 1000 nm was placed in a nickel metal container and set in a CVD reactor. Vessel in vacuum 850
After heating to ℃, argon was used as a carrier gas and acetonitrile with a partial pressure of 5 mTorr was flown for 5 minutes to replace about 30% of carbon atoms with nitrogen atoms over a thickness of several nm near the particle surface.
【００３９】［負極１の作製］支持導体として厚さ10μ
m のＣｕフォイルを用意した。また、正極１と同様に、
上記負極活物質に導電助剤として平均粒径30nmのアセチ
レンブラックを 5重量% 、バインダポリマーとしてポリ
フッ化ビニリデンを 5重量% 加えた。N-メチルピロリド
ンを溶媒に用いてスラリーを作製し、上記支持導体上に
塗布後乾燥した。ローラーによるプレス(300Kg/cm)後の
負極の厚さは、支持導体を除いて 160μm となるように
した。[Production of Negative Electrode 1] 10 μm thick as a supporting conductor
A Cu foil of m 3 was prepared. Also, like the positive electrode 1,
To the negative electrode active material, 5% by weight of acetylene black having an average particle diameter of 30 nm was added as a conduction aid, and 5% by weight of polyvinylidene fluoride was added as a binder polymer. A slurry was prepared by using N-methylpyrrolidone as a solvent, coated on the above-mentioned supporting conductor, and then dried. The thickness of the negative electrode after pressing with a roller (300 Kg / cm) was 160 μm except for the supporting conductor.
【００４０】［負極２の作製］支持導体として厚さ10μ
m のＣｕフォイルを用意した。また、正極２と同様に，
上記負極活物質に導電助剤として平均粒径30nmのアセチ
レンブラックを 5重量% 、バインダポリマーとしてポリ
フッ化ビニリデンを 5重量% 加えた。N-メチルピロリド
ンを溶媒に用いてスラリーを作製し、上記支持導体上に
塗布後乾燥した。ローラーによるプレス(300Kg/cm)後の
負極の厚さは、支持導体を除いて70μmとなるようにし
た。[Preparation of Negative Electrode 2] 10 μm thick as a supporting conductor
A Cu foil of m 3 was prepared. Also, like the positive electrode 2,
To the negative electrode active material, 5% by weight of acetylene black having an average particle diameter of 30 nm was added as a conduction aid, and 5% by weight of polyvinylidene fluoride was added as a binder polymer. A slurry was prepared by using N-methylpyrrolidone as a solvent, coated on the above-mentioned supporting conductor, and then dried. The thickness of the negative electrode after pressing with a roller (300 Kg / cm) was 70 μm except for the supporting conductor.
【００４１】［リチウムイオン二次電池の作製］まず、
空隙率約 30%、厚さ20μm のポリエチレンセパレータと
上記正電極１および負電極１で構成される長さ40cmの電
極シート（電極シート１）、上記正電極２および負電極
２で構成される長さ80cmの電極シート（電極シート２）
を作製した。それぞれの電極シ一卜をコイル状にまき、
それぞれ同じ大きさのステンレス製の円筒容器内にセッ
トし、リード端子を取り付けた。その後、アルゴンドラ
イボックス内に導入し、容器内を真空引きした後、リチ
ウム塩（ＬｉＰＦ6 ）をエチルカーボネイト／ジエチル
カーボネイトの混合溶媒に1mol/lの濃度に溶解した電解
質を注入し、容器を密封した。このようにして、 2種類
のリチウムイオン二次電池を完成させた。なお、電極シ
ート１を用いたリチウムイオン二次電池をＢ１、電極シ
ート２を用いたリチウムイオン二次電池をＢ２と呼ぶこ
とにする。[Preparation of Lithium Ion Secondary Battery] First,
A 40 cm long electrode sheet (electrode sheet 1) composed of a polyethylene separator having a porosity of about 30% and a thickness of 20 μm, the positive electrode 1 and the negative electrode 1, the length composed of the positive electrode 2 and the negative electrode 2. 80 cm electrode sheet (electrode sheet 2)
Was produced. Wind each electrode strip into a coil,
Each was set in a stainless steel cylindrical container of the same size, and a lead terminal was attached. Then, after introducing into an argon dry box and evacuating the container, an electrolyte in which a lithium salt (LiPF 6 ) is dissolved in a mixed solvent of ethyl carbonate / diethyl carbonate to a concentration of 1 mol / l is injected, and the container is sealed. did. In this way, two types of lithium-ion secondary batteries were completed. The lithium ion secondary battery using the electrode sheet 1 will be referred to as B1, and the lithium ion secondary battery using the electrode sheet 2 will be referred to as B2.
【００４２】このようなリチウムイオン二次電池Ｂ１、
Ｂ２の充放電特性の評価を行った。0.2A、 0.75A、1.5A
の外部電流についてぞれぞれ評価を行った。リチウムイ
オン二次電池Ｂ１については電流密度に換算して、1mA/
cm2 、4mA/cm2 、8mA/cm2 に対応し、リチウムイオン二
次電池Ｂ２に関しては、0.5mA/cm2 、2mA/cm2 、4mA/cm
2 に対応する。リチウムイオン二次電池Ｂ１の放電容量
は、各電流に対して1850mAh 、1300mAh 、890mAh、リチ
ウムイオン二次電池Ｂ２の放電容量は、1680mAh 、1580
mAh 、1480mAh と推定された。Such a lithium ion secondary battery B1,
The charge / discharge characteristics of B2 were evaluated. 0.2A, 0.75A, 1.5A
The external current of each was evaluated. For the lithium-ion secondary battery B1, converted to current density, 1mA /
Corresponding to cm 2 , 4mA / cm 2 , 8mA / cm 2 , for lithium-ion secondary battery B2, 0.5mA / cm 2 , 2mA / cm 2 , 4mA / cm
Corresponds to 2 . The discharge capacity of the lithium ion secondary battery B1 is 1850mAh, 1300mAh, 890mAh for each current, and the discharge capacity of the lithium ion secondary battery B2 is 1680mAh, 1580
It was estimated to be mAh and 1480mAh.
【００４３】次に、リチウムイオン二次電池Ｂ１とリチ
ウムイオン二次電池Ｂ２を並列接続し、組電池を作製し
た。この組電池に0.2A、 0.75A、1.5Aの外部電流をそれ
ぞれ図４の電流Ｉとして流して放電容量を測定したとこ
ろ、1800mAh 、1500mAh 、1460mAh となった。0.2Aの低
電流で高容量を持ち、しかも電流の増加に伴う著しい容
量低下も見られないことが確認された。Next, a lithium-ion secondary battery B1 and a lithium-ion secondary battery B2 were connected in parallel to produce an assembled battery. An external current of 0.2 A, 0.75 A, and 1.5 A was applied to the battery pack as the current I shown in FIG. 4, and the discharge capacity was measured and found to be 1800 mAh, 1500 mAh, and 1460 mAh. It was confirmed that it has a high capacity at a low current of 0.2 A, and that it does not show a marked decrease in capacity with increasing current.
【００４４】また、図６に示すように、 0.52Aで30分放
電して30分休止するというサイクルを、 3回繰り返した
ときの充放電特性を測定した。図７に、リチウムイオン
二次電池Ｂ１、Ｂ２、および上記した組電池の測定結果
を示す。図７から、休止させたときの組電池の起電力回
復は、非常に早いことが確認された。よって、この実施
例１の組電池は、0.2Aから1.5Aの広範囲の電流に対して
高容量を持つだけでなく、休止することにより著しく起
電力が回復することが確認された。Further, as shown in FIG. 6, charge / discharge characteristics were measured when a cycle of discharging at 0.52 A for 30 minutes and resting for 30 minutes was repeated three times. FIG. 7 shows the measurement results of the lithium ion secondary batteries B1 and B2 and the above-mentioned assembled battery. From FIG. 7, it was confirmed that the electromotive force recovery of the assembled battery when stopped was very fast. Therefore, it was confirmed that the assembled battery of Example 1 not only has a high capacity for a wide range of current from 0.2 A to 1.5 A, but also remarkably recovers the electromotive force by being stopped.
【００４５】実施例２
実施例１と同様に、ＬｉＣｏＯ2 粒子および窒素置換グ
ラファイトを作製し、図５に示した電極シートを作製し
た。領域Ｒ１では正極および負極共に70μm に活物質を
塗布し、領域Ｒ２では 160μm に活物質を塗布した。ま
た、ｌ1 は40cm、ｌ2 は20cmになるようにし、全体で60
cmの電極シートを作製した。この電極シートに電解質を
注入し、実施例１と同じ缶に詰めて、リチウムイオン二
次電池を作製した。このリチウムイオン二次電池を以後
Ｂ３と呼ぶ。Example 2 LiCoO 2 particles and nitrogen-substituted graphite were produced in the same manner as in Example 1 to produce the electrode sheet shown in FIG. In the region R1, both the positive electrode and the negative electrode were coated with the active material at 70 μm, and in the region R2, the active material was coated at 160 μm. Also, l 1 should be 40 cm and l 2 should be 20 cm, for a total of 60
A cm electrode sheet was prepared. An electrolyte was injected into this electrode sheet and packed in the same can as in Example 1 to prepare a lithium ion secondary battery. This lithium ion secondary battery is hereinafter referred to as B3.
【００４６】リチウムイオン二次電池Ｂ３は、リチウム
イオン二次電池Ｂ１、Ｂ２と同じ内容積を持つので、放
電容量を比較することにした。0.2A、 0.75A、1.5Aの電
流について、リチウムイオン二次電池Ｂ３の放電容量を
測定すると、 1750mAh、1450mAh 、 1300mAhとなった。
組電池の場合と同様に、0.2A、 0.75A程度の電流では高
容量を維持した。なお、1.5Aの電流では組電池より大き
い容量低下が見られたが、一様なカソード厚を持つリチ
ウムイオン二次電池Ｂ１、Ｂ２に比較すると、高い放電
容量を維持できることが確認された。Since the lithium ion secondary battery B3 has the same internal volume as the lithium ion secondary batteries B1 and B2, it was decided to compare the discharge capacities. When the discharge capacity of the lithium ion secondary battery B3 was measured for currents of 0.2 A, 0.75 A and 1.5 A, it was 1750 mAh, 1450 mAh and 1300 mAh.
As with the assembled battery, it maintained a high capacity at currents of 0.2A and 0.75A. It should be noted that although a capacity decrease was observed at a current of 1.5 A, which was larger than that of the assembled battery, it was confirmed that a higher discharge capacity could be maintained as compared with the lithium ion secondary batteries B1 and B2 having a uniform cathode thickness.
【００４７】次に、このリチウムイオン二次電池Ｂ３に
対して、図６に示すように 0.25Aの電流で30分放電して
30分休止するサイクルを、 3回行ったときの充放電特性
を測定した。測定結果を図８に示す。図８から分かるよ
うに、リチウムイオン二次電池Ｂ３は休止により著しく
起電力を回復することが分かった。これにより、リチウ
ムイオン二次電池Ｂ３は、0.2Aから0.5Aの電流で高容量
を維持するだけでなく、休止させることにより起電力が
著しく回復することが確認された。Next, the lithium ion secondary battery B3 was discharged at a current of 0.25 A for 30 minutes as shown in FIG.
The charge / discharge characteristics were measured when the cycle of resting for 30 minutes was repeated three times. The measurement result is shown in FIG. As can be seen from FIG. 8, it was found that the lithium-ion secondary battery B3 remarkably recovers the electromotive force by rest. From this, it was confirmed that the lithium-ion secondary battery B3 not only maintains a high capacity at a current of 0.2 A to 0.5 A but also remarkably recovers the electromotive force by being stopped.
【００４８】実施例３
図９に示すように、リチウムイオン二次電池Ｂ３を両面
塗布することにより、リチウムイオン二次電池Ｂ４を作
製した。ただし、ｌ1、ｌ2共に15cmとした。図９のよう
に両面塗布を行えば、電極シー卜のどの断面においても
カソード厚を等しくすることが可能であり、電極シート
をコイル状に巻くことが技術的に容易となった。0.2A、
0.75A、1.5Aの外部電流に対して、リチウムイオン二次
電池Ｂ４の放電特性を測定したところ、1800mAh、1490m
Ah、1380mAhとなった。この結果より、片面塗布のリチ
ウムイオン二次電池Ｂ３より高容量になることが確認さ
れた。[0048] As shown in Example 3 Fig. 9, the lithium ion secondary battery B3 by duplex <br/> coated fabric, thereby producing a lithium ion secondary battery B4. However, both l 1 and l 2 were 15 cm. By performing the double-sided coated fabric as in FIG. 9, at any cross section of the electrode Sea Bok it is possible to equalize the cathode thickness, winding the electrode sheet in a coil shape it becomes technically easy. 0.2A,
When the discharge characteristics of the lithium-ion secondary battery B4 were measured against external currents of 0.75A and 1.5A, it was 1800mAh, 1490m
It became Ah and 1380mAh. From this result, it was confirmed that the capacity was higher than that of the lithium-ion secondary battery B3 coated on one side.
【００４９】[0049]
【００５０】[0050]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、広
範囲の外部電流に対して容量の低下が小さいリチウムイ
オン二次電池および組電池を提供することが可能とな
る。As described above, according to the present invention, it is possible to provide a lithium ion secondary battery and an assembled battery that have a small decrease in capacity with respect to a wide range of external current.
【図１】 リチウムイオン二次電池の電極シート縦方向
のリチウムイオン伝導を表す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing lithium ion conduction in the vertical direction of an electrode sheet of a lithium ion secondary battery.
【図２】 ＬｉxＣｏ1-xＯ2の化学拡散係数および開回
路電位の組成比（ｘ）依存性の測定結果を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing measurement results of compositional ratio (x) dependence of a chemical diffusion coefficient and an open circuit potential of Li x Co 1-x O 2 .
【図３】 種々の平均外部電流密度に対する放電容量の
カソード厚依存性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the cathode thickness dependence of the discharge capacity for various average external current densities.
【図４】 本発明のリチウムイオン二次電池の組電池の
一実施形態の構成を概略的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of an embodiment of an assembled battery of a lithium ion secondary battery of the present invention.
【図５】 本発明の単体リチウムイオン二次電池の一実
施形態による電極シートの概略構成を模式的に示す図で
ある。FIG. 5 is a diagram schematically showing a schematic configuration of an electrode sheet according to an embodiment of a single lithium ion secondary battery of the present invention.
【図６】 本発明の実施例１、２で起電力の回復状態を
試験したときの外部電流の時間変化を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a time change of an external current when an electromotive force recovery state is tested in Examples 1 and 2 of the present invention.
【図７】 本発明の実施例１による組電池の充放電特性
を単体リチウムイオン二次電池Ｂ１、Ｂ２と比較して示
す図である。FIG. 7 is a view showing charge / discharge characteristics of the assembled battery according to Example 1 of the present invention in comparison with single lithium ion secondary batteries B1 and B2.
【図８】 本発明の実施例２によるリチウムイオン二次
電池Ｂ３の充放電特性をリチウムイオン二次電池Ｂ１、
Ｂ２と比較して示す図である。FIG. 8 shows the charge / discharge characteristics of a lithium ion secondary battery B3 according to Example 2 of the present invention.
It is a figure shown in comparison with B2.
【図９】 本発明の実施例３で作製したリチウムイオン
二次電池の電極シートの概略構成を模式的に示す図であ
る。 FIG. 9 is a diagram schematically showing a schematic configuration of an electrode sheet of a lithium ion secondary battery produced in Example 3 of the present invention .
Ｅ１……アノード電極 Ｅ２……カソード電極 Ｅ３……電解質（セパレータ） Ｓ１……アノード集電体 Ｓ２……カソード集電体 Ｃ１……アノードコンタクト Ｃ２……カソードコンタクト E1 ... Anode electrode E2 ... Cathode electrode E3 ... Electrolyte (separator) S1 ... Anode current collector S2 ... Cathode current collector C1 ... Anode contact C2: Cathode contact
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 修司 神奈川県川崎市幸区堀川町72 株式会社 東芝 川崎事業所内 (72)発明者 金井 秀之 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会 社東芝 柳町工場内 (72)発明者 江草 俊 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝 研究開発センター内 (56)参考文献 特開 平10−255767（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−135105（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 10/40 H01M 4/02 - 4/04 H01M 2/10 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shuji Yamada 72 Horikawa-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Toshiba Kawasaki Plant (72) Inventor Hideyuki Kanai 70 Yanagi-cho, Sai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Stock company Toshiba Yanagi-cho, Toshiba Inside the factory (72) Inventor Shun Egusa 1 Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside Toshiba Research & Development Center (56) Reference JP-A-10-255767 (JP, A) JP-A-11-135105 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01M 10/40 H01M 4/02-4/04 H01M 2/10
Claims (4)
ソード電極とセパレータとアノード電極とを有するリチ
ウムイオン二次電池を、2個以上並列接続して構成され
た組電池において、 前記2個以上のリチウムイオン二次電池は、前記カソー
ド電極の前記活物質層の厚さが2種類以上であることを
特徴とするリチウムイオン二次電池の組電池。1. A month obtained by forming an active material layer on a support conductor
The Ruri Chi <br/>-ion secondary battery having a a cathode electrode and the separator and the anode electrode is configured by parallel connection of two or more
In the assembled battery, the two or more lithium ion secondary battery, the cathode
An assembled battery of a lithium ion secondary battery , wherein the active material layer of the cathode electrode has two or more thicknesses.
の組電池において、 前記2個以上のリチウムイオン二次電池の一方の前記活
物質層の厚さが50〜80μmの範囲であり、他方の前記活
物質層の厚さが100〜200μmの範囲であることを特徴と
するリチウムイオン二次電池の組電池。2. The assembled battery of the lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the thickness of the active material layer of one of the two or more lithium ion secondary batteries is in the range of 50 to 80 μm, and the other is 2. A battery pack for a lithium ion secondary battery, wherein the thickness of the active material layer is in the range of 100 to 200 μm.
ソード電極とセパレータとアノード電極とにより構成さ
れる電極シートを具備するリチウムイオン二次電池にお
いて、前記カソード電極の 前記支持導体上には、電極シート方
向に厚さが異なる2種類以上の前記活物質層が形成され
ていることを特徴とするリチウムイオン二次電池。3. A mosquito obtained by forming an active material layer on a support conductor
It consists of a sword electrode, a separator, and an anode electrode.
In the lithium ion secondary battery including the electrode sheet, the active material layer having two or more types of different thicknesses in the electrode sheet direction is formed on the supporting conductor of the cathode electrode. Lithium-ion secondary battery.
において、 前記2種類以上の活物質層の一方の厚さが50〜80μmの範
囲であり、他方の厚さが100〜200μmの範囲であること
を特徴とするリチウムイオン二次電池。4. The lithium ion secondary battery according to claim 3, wherein one of the two or more active material layers has a thickness of 50 to 80 μm and the other has a thickness of 100 to 200 μm. A lithium-ion secondary battery characterized by being present.
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