JP4017376B2 - Lithium secondary battery - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非水電解液を用いたリチウム二次電池に関し、特に正極リードを被覆する為の粘着テープに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、携帯電話、携帯情報端末等の携帯電子機器の性能は、搭載される半導体素子、電子回路だけでなく、充放電可能な二次電池の性能に大きく依存しており、搭載される二次電池の容量アップと共に、軽量・コンパクト化をも同時に実現することが望まれている。これらの要望に答える二次電池として、ニッケルカドミウム蓄電池の約2倍のエネルギー密度を有する、ニッケル水素蓄電池が開発され、次いで、これを上回るリチウム二次電池が開発され、脚光を浴びている。
【0003】
このリチウム二次電池は、非水電解液中に、正極及び負極を配設し、各々の極板には、集電体表面に正極活物質が結着され、或いは集電体表面に負極活物質が結着された構成となっている。この電池に用いられる電池用極板は、一般的に活物質(正極活物質または負極活物質)、導電材、結着材(バインダー)等を溶剤に混練分散したペースト状合剤を、集電体の片面もしくは両面に塗着、乾燥し、圧延して所定の厚みにしたものを、所定の形状に切断することにより作製されている。
【0004】
これらの正極板と負極板とをセパレータを介して渦巻状に巻回されている極板群をケースに収納し、非水電解液を注液した後、封口板にて封口することによって、リチウム二次電池が作製されている。そのため、この極板群がケースに収納されるまでの群圧の低下に伴う極板群径の増大、それによってケースに収納できなくなるのを回避するために、極板群の巻き終端部を粘着テープで貼着することによって群を固定する方法が採用されている。
【0005】
また、リチウム二次電池の正極板は、図4(a)に示すように正極板1の正極活物質無地部11に正極リード2の一端側が接続され、他端側が正極端子に接続されており、負極板は、図4(b)に示すように負極板3の負極活物質無地部13に負極リード4の一端側が接続され、他端側が負極端子に接続されている。そして、正極リード2、負極リード4には、それぞれ正極粘着テープ12、負極粘着テープ14が貼着されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
極板群やリード端子に貼着される粘着テープは、そのままケース内に収納されるため、非水電解液に浸漬された状態となる。この粘着テープが長期間非水電解液に浸漬されると粘着テープの基材および/または粘着剤が非水電解液中に溶出し、非水電解液のイオン伝導度を低下させ、電池容量の低下を引き起こすという課題があった。この課題を生じる要因は、粘着テープの基材および/または粘着剤が非水電解液中の有機溶媒に溶出しやすい材料を用いた場合、有機溶媒が不適切であった場合、これら両方に起因する場合が考えられる。そこで、粘着テープの基材にポリイミドまたはポリオレフィンを主体とし、粘着剤がアクリル系粘着剤を用い、特定の有機溶剤を用いる方法が特開平7−142089号公報、特開平10−12277号公報に、特定の不飽和度を有する粘着剤を用いる方法が特開平10−247489号公報に提案されている。
【0007】
しかしながら、これらの基材および/または粘着剤を用いた粘着テープを極板群および負極リードに貼着した場合には問題がないが、正極リードに貼着した場合には、正極活物質、粘着テープ、セパレータが接触する部分において、正極板と粘着テープとの電位差が生じ、粘着テープと正極活物質との反応により、正極活物質中に含まれるコバルトをはじめとする金属還元体が溶出して、セパレータに目詰まりを生じさせ、微小ショートによる電圧不良を発生させる。
【0008】
正極板と粘着テープとの間に電位差が生じる理由は、リチウムイオンを放出する正極活物質領域に対向する負極活物質領域中に不可逆容量としてリチウム量が残存するのに対して、正極無地部領域に対向する負極活物質領域では存在しない為に、リチウムイオンを放出する正極活物質領域に対向する負極活物質領域の方が対リチウム酸化還元電位で約0.1V低くなるからである。
【0009】
特に、電池の高容量化を図るために正極活物質の充填密度を増加させ、極板群の緊縛率を増加させた場合には、より顕著となり、電池の高容量化や小型化の進展を阻害する課題となっていた。
【0010】
本発明は、上記の課題に鑑み、充放電サイクルや高温保存をしても、微小ショートによる電圧不良や電池容量の低下を引き起こさないリチウム二次電池を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
これらの課題を解決するための本発明は、正極板と負極板とがセパレータを介して渦巻状に巻回されている極板群をケースに収納してなる電池において、前記正極板の正極リードが粘着テープで被覆されており、この粘着テープがフッ素系の樹脂からなる基材と、天然ゴム、イソブチルゴム、スチレンブタジエンゴムから選ばれた少なくとも一種からなる粘着剤と、フタロシアニンを成分とする有機物、チタン及びアルミニウムの金属粉や酸化物から選ばれた一種からなる顔料から構成されていることを特徴とするリチウム二次電池であり、前記粘着テープが、前記正極板の活物質層と接触しないようにして正極リードを被覆していることが好ましく、前記顔料が、チタン及びアルミニウムの金属粉や酸化物であり、その平均粒径が0.5μm〜5μmであることが好ましい。そして、前記負極板の負極リードおよび/または前記極板群の巻き終端部も前記粘着テープで被覆されていることがより好ましい。
【0012】
フッ素系の樹脂からなる基材と、天然ゴム、イソブチルゴム、スチレンブタジエンゴムから選ばれた少なくとも一種からなる粘着剤、及びフタロシアニンを成分とする有機物、チタン及びアルミニウムの金属粉や酸化物から選ばれた一種である顔料によって着色されている粘着テープを用いることにより、電位差のある正極板の正極リードに用いても粘着テープの基材、粘着剤及び顔料の成分中にハロゲンまたはアゾ基などの二重結合を有する官能基がないので、正極活物質との反応による金属還元体の生成を抑制することができる。
【0013】
チタン及びアルミニウムの金属粉や酸化物は、電気伝導性はあるが、対リチウム酸化還元電位4.5Vまで電位走査させてもチタンは安定挙動を示し、アルミニウムは不動態膜が形成され、安定化するので顔料として使用するのに適する。
【0014】
そして、正極板の正極活物質の無い無地部に溶接した正極リードを被覆するための粘着テープを正極活物質層と接触しないように貼着することにより、粘着テープの基材や粘着剤の成分と正極活物質との反応による金属還元体の生成をさらに抑制することができる。従って、正極活物質層の充填密度や極板群の緊縛率を増加させて電池の高容量化を図った電池を充放電サイクルや高温保存をしても、微小ショートによる電圧不良や電池容量の低下を引き起こさないリチウム二次電池が得られる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【0016】
図2は、円筒型リチウム二次電池の断面図である。
【0017】
上部が開口している有底の電池ケース8内に正極板1と負極板3とをセパレータ5を介して絶縁された状態で渦巻状に巻回された極板群が収容され、正極板1に接続された正極リード2の他端部が、電池ケース8の開口部をガスケット9を介して封口する封口板に接続され、負極板に接続された負極リード4の他端部が、電池ケース8の底部に接続されており、極板群上下部にはそれぞれ絶縁板6、7が配設されている。
【0018】
前記正極板1の平面図を図1(a)に示す。
【0019】
アルミニウム製の箔やラス加工やエッチング処理された厚み10μm〜60μmの箔からなる集電体の片側または両面に正極活物質と結着剤、必要に応じて導電剤、増粘剤を溶剤に混練分散させたペーストを塗着、乾燥、圧延して活物質層を作製し、この活物質層に無地部を設け、正極リードを溶接したものである。
【0020】
正極活物質としては、特に限定されるものではないが、例えば、リチウムイオンをゲストとして受け入れ得るリチウム含有遷移金属化合物が使用される。例えば、コバルト、マンガン、ニッケル、クロム、鉄およびバナジウムから選ばれる少なくとも一種類の金属とリチウムとの複合金属酸化物、LiCoO2、LiMnO2、LiNiO2、LiCoxNi(1-x)2(0<x<1)、LiCrO2、αLiFeO2、LiVO2等が好ましい。
【0021】
結着剤としては、溶剤に混練分散できるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、フッ素系結着材やアクリルゴム、変性アクリルゴム、スチレンーブタジエンゴム(SBR)、アクリル系重合体、ビニル系重合体等を単独、或いは二種類以上の混合物または共重合体として用いることができる。フッ素系結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンと六フッ化プロピレンの共重合体やポリテトラフルオロエチレン樹脂のディスパージョンが好ましい。
【0022】
必要に応じて導電剤、増粘剤を加えることができ、導電剤としてはアセチレンブラック、グラファイト、炭素繊維等を単独、或いは二種類以上の混合物が好ましく、増粘剤としてはエチレン−ビニルアルコール共重合体、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロースなどが好ましい。
【0023】
溶剤としては、結着剤が溶解可能な溶剤が適切で、有機系結着剤の場合は、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルスルホルアミド、テトラメチル尿素、アセトン、メチルエチルケトン等の有機溶剤を単独またはこれらを混合した混合溶剤が好ましく、水系結着剤の場合は水や温水が好ましい。
【0024】
ところで、本発明における活物質、結着剤、必要に応じて加える導電剤を溶剤に混練分散させてペースト状合剤を作製する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、プラネタリーミキサー、ホモミキサー、ピンミキサー、ニーダー、ホモジナイザー等を用いることができる。これらを単独、或いは組み合わせて使用することも可能である。
【0025】
また、上記ペースト状合剤の混練分散時に、各種分散剤、界面活性剤、安定剤等を必要に応じて添加することも可能である。
【0026】
塗着乾燥は、特に限定されるものではなく、上記のように混錬分散させたペースト状合剤を、例えば、スリットダイコーター、リバースロールコーター、リップコーター、ブレードコーター、ナイフコーター、グラビアコーター、ディップコーター等を用いて、容易に塗着することができ、自然乾燥に近い乾燥が好ましいが、生産性を考慮すると70℃〜300℃の温度で5時間〜1分間乾燥させるのが好ましい。
【0027】
圧延は、ロールプレス機によって所定の厚みになるまで、線圧1000〜2000kg/cmで数回圧延を行うか、線圧を変えて圧延するのが好ましい。
【0028】
この正極板1の正極リード2を接続する位置には、図1(a)に示すように、正極活物質層を剥離、除去した正極活物質無地部11が形成され、この無地部の寸法は、幅方向の寸法が5mm〜全幅いっぱいで、長手方向の寸法は正極リード2の幅寸法より2mm〜3mm広い範囲がスポット溶接や抵抗溶接等の溶接性の観点から好ましく、この無地部11には、正極リード2の一端側が溶接され、この正極リード2を覆い正極活物質層18と接触しないように正極粘着テープ12が貼着される。
【0029】
正極粘着テープ12は、基材、粘着層および着色するための顔料から構成され、基材は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体(FEP)、四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体(PFA)などのフッ素系の樹脂、粘着層は、天然ゴム、イソブチルゴム、スチレンブタジエンゴムから選ばれた少なくとも一種からなる粘着層、顔料は、フタロシアニンを成分とするフタロシアニンブルー(銅フタロシアニン錯体)の有機系顔料、チタン及びアルミニウムの金属粉や酸化物から選ばれた一種の顔料を用いて着色する。チタン及びアルミニウムの金属粉や酸化物の粒径は特に限定されるものではないが、0.5μm〜5μmの範囲が好ましい。このような構成からなる正極粘着テープ12を用いることにより、電位差のある正極板1の正極リード2に用いても正極粘着テープ12の基材や粘着剤の成分中にハロゲンまたはアゾ基などの二重結合を有する官能基がないので、正極活物質との反応による金属還元体の生成を抑制することができる。
【0030】
そして、正極板1の正極活物質の無い無地部11に溶接した正極リード2を被覆するための正極粘着テープ12の寸法を正極リード2と同じ幅〜無地部11より1mm〜2mm狭く、基材の厚みを20μm〜60μm、粘着剤の厚みを20μm〜80μmの範囲で、活物質層の厚みより薄い粘着テープを用いることにより、正極リード2の絶縁被覆性と粘着強度を確保し、正極活物質層と接触しないように貼着することができるので、正極粘着テープ12の基材や粘着剤の成分と正極活物質との反応による金属還元体の生成をさらに抑制することができると共に、均一な巻き状態の極板群が得られる。従って、正極活物質層の充填密度や極板群の緊縛率を増加させて電池の高容量化を図っても、微小ショートによる電圧不良や電池容量の低下を引き起こさないリチウム二次電池が得られる。
【0031】
負極板3は、集電体の一面に、負極活物質、結着剤、必要に応じて導電助剤を有機溶剤に混練分散させたペースト状の合剤を塗着、乾燥し、集電体の他面にも塗着、乾燥した後、圧延して作製される。
【0032】
負極の集電体としては、銅製の箔、ラス加工を施した箔、またはエッチング加工を施した箔からなり、厚みは10μm〜50μmの範囲が好ましい。
【0033】
負極活物質としては、特に限定されるものではないが、例えば、有機高分子化合物(フェノール樹脂、ポリアクリロニトリル、セルロース等)を焼成することにより得られる炭素材料、コークスやピッチを焼成することにより得られる炭素材料、或いは人造グラファイト、天然グラファイト等を、その形状としては、球状、鱗片状、塊状のものを用いることができる。
【0034】
結着剤、必要に応じて添加できる増粘剤としては、正極板と同様の結着剤を用いることができる。
【0035】
セパレータ5としては、厚さ15μm〜30μmポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などの微多孔性ポリオレフイン系樹脂が好ましい。
【0036】
このようにして得られた正極板1と負極板3とをセパレータ5を介して渦巻き状に巻回して極板群を作製するには、極板フープに一定のテンションを維持しつつ正極リード2を溶接して取付け、粘着テープを貼着した後、正極板1の正極リード2の位置が対向する負極板3の負極活物質層領域内に配設されるように、渦巻状に巻回し、負極板3の活物質無地部13に溶接して取付けられている負極リード4が前記正極活物質層19の領域外に配設されるように正極板1と負極板3を同時に巻き始め極板群の巻き終わり部に負極リード4を配設するか、負極板3を先行して巻きはじめ極板群の巻き始め部に負極リード4を配設して、極板群を構成することにより、極板群の巻き状態が均一になり、正極粘着テープ12が剥れる危険性がなくなり、充放電サイクルや高温保存をしても、微小ショートによる電圧不良や電池容量の低下を生じることがない。
【0037】
なお、負極リード4を被覆する負極粘着テープ14と負極活物質とが反応して悪影響を及ぼす危険性が無いので、負極粘着テープ14が負極活物質層と接触しても良いが、負極活物質層と接触するとその部分の厚みが厚くなり、極板群が不均一になるので好ましくない。
【0038】
さらに電池ケース8内には、非水電解液が注液され、続いて安全機構を設けた封口板10が絶縁パッキン9を介して電池ケース8の開口部の周縁部を内方にかしめ加工することにより密閉されている。
【0039】
電解液としては、非水溶媒に電解質を溶解することにより、調整される。前記非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジクロロエタン、1,3−ジメトキシプロパン、4−メチル−2−ペンタノン、1,4−ジオキサン、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、バレロニトリル、ベンゾニトリル、スルホラン、3−メチル−スルホラン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル等を用いることができ、これらの非水溶媒は、単独或いは二種類以上の混合溶媒として、使用することができる。
【0040】
非水電解液に含まれる電解質としては、例えば、電子吸引性の強いリチウム塩を使用し、例えば、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(SO2CF32、LiN(SO2252、LiC(SO2CF33等が挙げられる。これらの電解質は、一種類で使用しても良く、二種類以上組み合わせて使用しても良い。これらの電解質は、前記非水溶媒に対して0.5〜1.5Mの濃度で溶解させることが好ましい。
【0041】
【実施例】
本発明を実施例および比較例を用いて、詳細に説明するが、これらは本発明を何ら限定するものではない。
【0042】
(実施例1)
まず、図1(a)に平面図を示す正極板1の作製方法について説明する。
【0043】
正極活物質としてコバルト酸リチウムを100重量部、導電剤としてアセチレンブラックを3重量部、結着剤としてポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂を固形分で4重量部とカルボキシメチルセルロースを0.8重量部を加え、水を溶剤として混練分散させてペーストを作製した。このペーストを、厚さ20μmの帯状のアルミニウム箔からなる集電体に連続的に間欠塗着を行い乾燥した後、250℃で10時間熱処理を行い、厚み290μmの正極板を作製し、線圧1000Kg/cmで3回圧延を行うことにより、正極板厚みを180μmに圧延した。
【0044】
図1(a)に示すように、この正極板1の中央部に正極リード2を溶接する為の無地部11を、超音波ホーンを有する活物質剥離装置を用いて正極活物質を剥離し、真ちゅう製の回転ブラシにて正極活物質を除去することにより、幅7.0mm、長さ38.0mmの寸法にて作製した。
この無地部11にアルミニウム製で幅4.5mm、長さ38.0mmのものをスポット溶接して取付け、さらに基材がPTFEからなるフッ素樹脂製で厚みが30μm、粘着剤がスチレンブタジエンゴム(SBR)製で厚みが30μmで、顔料がフタロシアニンブルーの顔料からなり、寸法が幅5.5mm、長さ34.0mmの正極粘着テープ12にて、前記正極リード2を被覆し、正極活物質層と接触しないように貼着した。
【0045】
次に、図1(b)に平面図を示す負極板3の作製方法について説明する。
【0046】
負極活物質としてリチウムを吸蔵、放出可能な鱗片状黒鉛を100重量部、結着剤としてスチレンブタジエンゴム(SBR)の水溶性デイスパージョンを固形分として4重量部、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースを0.8重量部、溶剤として水を加え、混練分散させてペースト状合剤を作製した。
【0047】
このペーストを、厚さ14μmの帯状の銅箔からなる集電体に連続的に間欠塗着を行い乾燥した後、110℃で10時間熱処理を行い、厚さ300μmの負極板を作製し、線圧110Kg/cmで3回圧延を行うことにより、負極板厚みを196μmに圧延した。
【0048】
図1(b)に示すように、この負極板3の右端部に負極リード4を溶接する為の無地部13を、正極板1と同様にして幅6.0mm、長さ38.0mmの寸法にて作製した。
【0049】
この無地部13にニッケル製で幅4.0mm、長さ38mmの負極リード4をスポット溶接して取付け、さらに基材がPTFEからなるフッ素樹脂で厚みが30μm、粘着剤がイソブチルゴムで厚みが30μmで、顔料が平均粒径3.0μmの二酸化チタン粉からなり、寸法が幅5.0mm、長さ34.0mmの負極粘着テープ14を、前記負極リード4を被覆し、負極活物質層19と接触しないように貼着した。
【0050】
このようにして作製した図1(a)に示すような正極板1と図1(b)に示すような負極板3とが厚さ25μmの微多孔性のポリエチレン樹脂製のセパレータ5を介して絶縁され、正極板1の正極リード2の位置が対向する負極板3の負極活物質層領域内に配設され、かつ負極板3の負極リード4の位置が対向する正極板1の正極活物質層領域外の外側に配設されるように渦巻状に巻回されている極板群の巻き終端部を正極板1で用いた正極粘着テープ12にて群固定した後、図2に示すような上部が開口している有底の電池ケース8内に収容し、正極板1に接続された正極リード2の他端部を封口板10に接続し、負極板3に接続された負極リード4の他端部を、電池ケース8の底部に接続した。
【0051】
この極板群の上下それぞれに上部絶縁板6、下部絶縁板7を配した。
【0052】
さらに、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネートの混合溶媒中に、電解質としてヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)を1.3モル溶かした電解液を所定量注液した後、ポリプロピレン樹脂製のガスケット9を介して電池ケース8を封口板10で密封してJIS C8711に記載されているICR17500サイズで電池容量が800mAhの電池を作製し、実施例1の電池とした。
【0053】
(実施例2)
実施例1の正極板1で用いた正極粘着テープ12を用い、その寸法が幅8.0mm、長さ34.0mmで、正極リード2を被覆し、正極活物質層と接触する幅が1.0mmになるように貼着した以外は、実施例1と同様にして電池を作製し、実施例2の電池とした。
【0054】
(実施例3)
基材がFEPからなるフッ素樹脂で厚みが40μm、粘着剤が天然ゴム製で厚みが20μm、顔料が平均粒径2.5μmの二酸化チタン粉で構成される正極粘着テープ12を用いた以外は実施例1と同様にして作製した図3(a)に示すような正極板1と、負極リード4の位置を左端に配設した以外は実施例1と同様にして作製した図3(b)に示すような負極板3とを、厚さ20μmの微多孔性ポリプロピレン樹脂製のセパレータ5を介して、負極板3を先行して巻きはじめ極板群の巻き始め部に負極リード4が配設され、かつ正極板1の正極リード2の位置が対向する負極板3の負極活物質層領域内に配設されるように渦巻状に巻回した以外は、実施例1と同様にして電池を作製し、実施例3の電池とした。
【0055】
(実施例4)
実施例3の正極板1で用いた正極粘着テープ12を用い、その寸法が幅8.0mm、長さ34.0mmで、正極リード2を被覆し、正極活物質層と接触する幅が1.0mmになるように貼着した以外は、実施例3と同様にして電池を作製し、実施例4の電池とした。
【0056】
(実施例5)
基材がポリプロピレン樹脂製で厚みが30μm、粘着剤がブチルアクリレートを主成分とするアクリル樹脂製で厚みが30μm、顔料がジスアゾイエローで構成される負極粘着テープ14を用い、その寸法が幅8.0mm、長さ34.0mmで、負極リード4を被覆し、負極活物質層と接触する幅が2.0mmになるように貼着して作製した負極板3を用いた以外は実施例4と同様にして極板群を作製し、この群の巻き終端部を前記正極板1で用いた正極粘着テープ12にて群固定した以外は、実施例1と同様にして電池を作製し、実施例5の電池とした。
【0057】
(実施例6)
実施例5の負極板3で用いた負極粘着テープ14を用いた以外は、実施例2と同様にして電池を作製し、実施例6の電池とした。
【0058】
(実施例7)
基材がPFAからなるフッ素樹脂で厚みが30μm、粘着剤がイソブチルゴム製で厚みが30μm、顔料がフタロシアニンブルーで構成される正極粘着テープ15を用い、実施例5の負極板3で用いた負極粘着テープ14を用いた以外は、実施例5と同様にして電池を作製し、実施例7の電池とした。
【0059】
(比較例1)
基材がポリイミド樹脂製で厚みが30μm、粘着剤がシリコン樹脂製で厚みが30μm、顔料がフタロシアニンブルーで構成される正極粘着テープ12を用いた以外は、実施例1と同様にして電池を作製し、比較例1の電池とした。
【0060】
(比較例2)
基材がポリプロピレン樹脂製で厚みが30μm、粘着剤がブチルアクリレートを主成分とするアクリル樹脂製で厚みが30μm、顔料がフタロシアニンブルーで構成される正極粘着テープ12を用いた以外は、実施例1と同様にして電池を作製し、比較例2の電池とした。
【0061】
(比較例3)
正極粘着テープ12の顔料にジスアゾイエローを用いた以外は、実施例1と同様にして電池を作製し、比較例3の電池とした。
【0062】
(比較例4)
粘着剤がシリコン樹脂製で厚みが30μmで構成される正極粘着テープ12を用いた以外は、実施例1と同様にして電池を作製し、比較例4の電池とした。
【0063】
このようにして作製した実施例1〜実施例7、比較例1〜比較例4の電池について、充放電サイクル試験と高温保存試験を各20のサンプルを用意して実施した。
【0064】
充放電サイクル試験は、充電は4.2Vで2時間の定電流−定電圧充電を行った。電池電圧が4.2Vに達するまでは800mA(1CmA)の定電流充電を行い、その後、電流値が減衰して40mA(0.05CmA)になるまで充電した後、800mAの定電流で3.0Vの放電終止電圧まで放電する充放電サイクルを20℃の環境下で、500サイクル繰り返し、3サイクル目を100%とした場合の500サイクル目の容量維持率を求めた平均値の結果を表1に示す。
【0065】
高温保存特性はこの充放電サイクルを3サイクル繰り返した後、前記充電条件で充電状態にし、80℃の環境下で168時間放置後、20℃に冷却し、前記と同様の充放電条件で3サイクル繰り返した。この60℃保存前と保存後の容量比を高温保存後の容量回復率として求めた平均値の結果を表1に示す。
【0066】
【表1】

Figure 0004017376
【0067】
表1から明らかなように、フッ素系の樹脂からなる基材と、天然ゴム、イソブチルゴム、スチレンブタジエンゴムから選ばれた少なくとも一種からなる粘着剤と、フタロシアニンを成分とする有機物、チタン及びアルミニウムの金属粉や酸化物から選ばれた一種からなる顔料から構成される粘着テープにて、正極リードを被覆することにより、正極活物質との反応による金属還元体の生成を抑制することができ、充放電サイクルや高温保存をしても、微小ショートによる電圧不良や電池容量の低下を引き起こさないリチウム二次電池が得られることがわかった。
【0068】
そして、粘着テープを正極板の活物質層と接触しないように正極リードを被覆ることにより、さらに充放電サイクルや高温保存特性に優れたリチウム二次電池が得られることがわかった
【0069】
【発明の効果】
以上の説明の通り本発明による粘着テープを正極板の活物質層と接触しないように正極リードを被覆することにより、正極活物質との反応による金属還元体の生成を抑制することができ、充放電サイクルや高温保存をしても、微小ショートによる電圧不良や電池容量の低下を引き起こさないリチウム二次電池が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る(a)は正極板、(b)は負極板の平面図
【図2】本発明の実施形態に係る電池の断面図
【図3】本発明の別の実施形態に係る(a)は正極板、(b)は負極板の平面図
【図4】従来例に係る(a)は正極板、(b)は負極板の平面図
【符号の説明】
1 正極板
2 正極リード
3 負極板
4 負極リード
5 セパレータ
6 上部絶縁板
7 下部絶縁板
8 電池ケース
9 ガスケット
10 封口板
11 正極活物質無地部
12 正極粘着テープ
13 負極活物質無地部
14 負極粘着テープ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a lithium secondary battery using a non-aqueous electrolyte, and more particularly to an adhesive tape for covering a positive electrode lead.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the performance of portable electronic devices such as mobile phones and personal digital assistants largely depends on the performance of not only the semiconductor elements and electronic circuits that are mounted, but also the chargeable / dischargeable secondary batteries. It is desired to realize light weight and compactness simultaneously with the increase in battery capacity. As a secondary battery that meets these demands, a nickel-metal hydride storage battery having an energy density about twice that of a nickel cadmium storage battery has been developed, and then a lithium secondary battery exceeding this has been developed and is in the limelight.
[0003]
In this lithium secondary battery, a positive electrode and a negative electrode are disposed in a non-aqueous electrolyte, and a positive electrode active material is bound to the surface of the current collector or a negative electrode active material is formed on the surface of the current collector. It has a structure in which substances are bound. A battery electrode plate used in this battery generally collects a paste mixture obtained by kneading and dispersing an active material (positive electrode active material or negative electrode active material), a conductive material, a binder (binder), etc. in a solvent. It is produced by applying a material to one or both sides of the body, drying it, rolling it to a predetermined thickness, and cutting it into a predetermined shape.
[0004]
The positive electrode plate and the negative electrode plate are accommodated in a case with a group of electrode plates wound in a spiral shape through a separator, and after pouring a non-aqueous electrolyte, the positive electrode plate and the negative electrode plate are sealed with a sealing plate, thereby lithium. A secondary battery is manufactured. Therefore, in order to avoid an increase in the diameter of the electrode group due to a decrease in the group pressure until the electrode group is accommodated in the case, and thereby preventing the electrode group from being accommodated in the case, the winding end portion of the electrode group is adhered to A method of fixing the group by sticking with a tape is employed.
[0005]
Further, as shown in FIG. 4A, the positive electrode plate of the lithium secondary battery has one end side of the positive electrode lead 2 connected to the positive electrode active material plain portion 11 of the positive electrode plate 1 and the other end side connected to the positive electrode terminal. In the negative electrode plate, as shown in FIG. 4B, one end side of the negative electrode lead 4 is connected to the negative electrode active material plain portion 13 of the negative electrode plate 3, and the other end side is connected to the negative electrode terminal. A positive electrode adhesive tape 12 and a negative electrode adhesive tape 14 are attached to the positive electrode lead 2 and the negative electrode lead 4, respectively.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Since the pressure-sensitive adhesive tape attached to the electrode plate group and the lead terminal is stored in the case as it is, it is immersed in the non-aqueous electrolyte. When this adhesive tape is immersed in the non-aqueous electrolyte for a long period of time, the base material and / or the adhesive of the adhesive tape will elute into the non-aqueous electrolyte, reducing the ionic conductivity of the non-aqueous electrolyte and reducing the battery capacity. There was a problem of causing a decrease. The cause of this problem is due to both the base material of the adhesive tape and / or the material used when the adhesive is likely to elute into the organic solvent in the non-aqueous electrolyte and the inappropriate organic solvent. If you want to. Therefore, a method using a polyimide or polyolefin as a main component of the adhesive tape, an acrylic adhesive as the adhesive, and a specific organic solvent is disclosed in JP-A-7-142089 and JP-A-10-12277. A method using a pressure-sensitive adhesive having a specific degree of unsaturation is proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-247489.
[0007]
However, there is no problem when an adhesive tape using these base materials and / or adhesives is attached to the electrode plate group and the negative electrode lead, but when the adhesive tape is attached to the positive electrode lead, the positive electrode active material, the adhesive The potential difference between the positive electrode plate and the adhesive tape occurs at the part where the tape and separator come into contact, and the reaction between the adhesive tape and the positive electrode active material elutes metal reductants such as cobalt contained in the positive electrode active material. The separator is clogged and a voltage failure due to a micro short circuit occurs.
[0008]
The reason why the potential difference occurs between the positive electrode plate and the adhesive tape is that the amount of lithium remains as an irreversible capacity in the negative electrode active material region facing the positive electrode active material region that releases lithium ions, whereas the positive electrode uncoated region This is because the negative electrode active material region opposite to the positive electrode active material region from which lithium ions are released is about 0.1 V lower than the lithium redox potential.
[0009]
In particular, when the packing density of the positive electrode active material is increased to increase the capacity of the battery and the binding rate of the electrode plate group is increased, this becomes more conspicuous. It was a problem to inhibit.
[0010]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a lithium secondary battery that does not cause a voltage failure or a decrease in battery capacity due to a micro short-circuit even when it is charged and discharged or stored at a high temperature.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve these problems, the present invention provides a positive electrode lead of the positive electrode plate in a battery in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are housed in a case in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are spirally wound via a separator. Is coated with a pressure-sensitive adhesive tape, and the pressure-sensitive adhesive tape is made of a fluorine-based resin, and a pressure-sensitive adhesive made of at least one selected from natural rubber, isobutyl rubber, and styrene-butadiene rubber.And a pigment composed of one kind selected from organic materials containing phthalocyanine, titanium and aluminum metal powders and oxidesThe lithium secondary battery is characterized in that the adhesive tape covers the positive electrode lead so as not to contact the active material layer of the positive electrode plate,The pigment is a metal powder or oxide of titanium and aluminum, and the average particle diameter is 0.5 μm to 5 μm.It is preferable. It is more preferable that the negative electrode lead of the negative electrode plate and / or the winding terminal portion of the electrode plate group is also covered with the adhesive tape.
[0012]
A base material made of a fluororesin, an adhesive made of at least one selected from natural rubber, isobutyl rubber and styrene butadiene rubber, an organic substance containing phthalocyanine as a component, and metal powders and oxides of titanium and aluminum. By using an adhesive tape colored with a pigment, which is a kind of pigment, even if it is used for a positive electrode lead of a positive electrode plate having a potential difference, a component such as a halogen or an azo group is contained in the adhesive tape substrate, adhesive and pigment components. Since there is no functional group having a heavy bond, generation of a metal reductant due to reaction with the positive electrode active material can be suppressed.
[0013]
Titanium and aluminum metal powders and oxides have electrical conductivity, but titanium shows stable behavior even when the potential is scanned to a lithium redox potential of 4.5 V, and aluminum forms a passive film and stabilizes. Therefore, it is suitable for use as a pigment.
[0014]
Then, by sticking the adhesive tape for covering the positive electrode lead welded to the plain part without the positive electrode active material of the positive electrode plate so as not to come into contact with the positive electrode active material layer, the base material of the adhesive tape and the component of the adhesive It is possible to further suppress the formation of a metal reductant due to the reaction between the cathode and the positive electrode active material. Therefore, even if charging / discharging cycles or high-temperature storage of a battery with a higher capacity of the battery by increasing the packing density of the positive electrode active material layer or the tightness ratio of the electrode plate group, the voltage failure or battery capacity due to micro short-circuiting A lithium secondary battery that does not cause a decrease is obtained.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 2 is a cross-sectional view of a cylindrical lithium secondary battery.
[0017]
A positive electrode plate 1 is housed in a bottomed battery case 8 having an open top and is wound in a spiral shape with the positive electrode plate 1 and the negative electrode plate 3 insulated via a separator 5. The other end of the positive electrode lead 2 connected to the battery is connected to a sealing plate that seals the opening of the battery case 8 via a gasket 9, and the other end of the negative electrode lead 4 connected to the negative electrode plate is connected to the battery case. 8, insulating plates 6 and 7 are disposed on the upper and lower parts of the electrode plate group, respectively.
[0018]
A plan view of the positive electrode plate 1 is shown in FIG.
[0019]
A positive electrode active material and a binder, and if necessary, a conductive agent and a thickener are kneaded in a solvent on one or both sides of a current collector made of aluminum foil, lath processed or etched foil having a thickness of 10 μm to 60 μm The dispersed paste is applied, dried, and rolled to produce an active material layer, a solid portion is provided on the active material layer, and a positive electrode lead is welded.
[0020]
Although it does not specifically limit as a positive electrode active material, For example, the lithium containing transition metal compound which can accept a lithium ion as a guest is used. For example, a composite metal oxide of at least one metal selected from cobalt, manganese, nickel, chromium, iron and vanadium and lithium, LiCoO2LiMnO2, LiNiO2LiCoxNi(1-x)O2(0 <x <1), LiCrO2, ΑLiFeO2, LiVO2Etc. are preferred.
[0021]
The binder is not particularly limited as long as it can be kneaded and dispersed in a solvent. For example, a fluorine binder, acrylic rubber, modified acrylic rubber, styrene-butadiene rubber (SBR), acrylic heavy A polymer, a vinyl polymer or the like can be used alone or as a mixture or copolymer of two or more. As the fluorine-based binder, for example, polyvinylidene fluoride, a copolymer of vinylidene fluoride and propylene hexafluoride, and a dispersion of polytetrafluoroethylene resin are preferable.
[0022]
A conductive agent and a thickener can be added as necessary. As the conductive agent, acetylene black, graphite, carbon fiber, etc. are used alone or as a mixture of two or more kinds. As the thickener, ethylene-vinyl alcohol is used. A polymer, carboxymethylcellulose, methylcellulose and the like are preferable.
[0023]
As the solvent, a solvent capable of dissolving the binder is suitable. In the case of an organic binder, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, tetrahydrofuran, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, hexamethyl Organic solvents such as sulforamide, tetramethylurea, acetone, and methyl ethyl ketone are preferably used alone or as a mixed solvent thereof. In the case of an aqueous binder, water or warm water is preferred.
[0024]
By the way, the method of preparing a paste-like mixture by kneading and dispersing an active material, a binder, and a conductive agent added as necessary in a solvent in the present invention is not particularly limited. For example, a planetary mixer, A homomixer, a pin mixer, a kneader, a homogenizer, or the like can be used. These can be used alone or in combination.
[0025]
In addition, various dispersants, surfactants, stabilizers, and the like can be added as needed during the kneading and dispersing of the paste mixture.
[0026]
The coating and drying is not particularly limited, and the paste-like mixture kneaded and dispersed as described above, for example, slit die coater, reverse roll coater, lip coater, blade coater, knife coater, gravure coater, It can be easily applied using a dip coater or the like, and drying close to natural drying is preferable. However, considering productivity, it is preferable to dry at a temperature of 70 ° C. to 300 ° C. for 5 hours to 1 minute.
[0027]
The rolling is preferably performed several times at a linear pressure of 1000 to 2000 kg / cm, or by changing the linear pressure until a predetermined thickness is reached by a roll press.
[0028]
As shown in FIG. 1 (a), a positive electrode active material plain portion 11 from which the positive electrode active material layer has been peeled and removed is formed at the position where the positive electrode lead 2 of the positive electrode plate 1 is connected. From the viewpoint of weldability such as spot welding or resistance welding, the dimension in the width direction is preferably 5 mm to the full width and the dimension in the longitudinal direction is 2 mm to 3 mm wider than the width dimension of the positive electrode lead 2. One end side of the positive electrode lead 2 is welded, and the positive electrode adhesive tape 12 is attached so as to cover the positive electrode lead 2 and not to contact the positive electrode active material layer 18.
[0029]
The positive electrode adhesive tape 12 is composed of a base material, an adhesive layer, and a pigment for coloring. The base material is polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP), four Fluorine resin such as fluorinated ethylene / perfluoroalkoxyethylene copolymer (PFA), the adhesive layer is an adhesive layer made of at least one selected from natural rubber, isobutyl rubber and styrene butadiene rubber, and the pigment is phthalocyanine. Coloring is performed using an organic pigment of phthalocyanine blue (copper phthalocyanine complex) as a component, and a kind of pigment selected from metal powders and oxides of titanium and aluminum. The particle diameters of titanium and aluminum metal powders and oxides are not particularly limited, but are preferably in the range of 0.5 μm to 5 μm. By using the positive electrode pressure-sensitive adhesive tape 12 having such a structure, even if it is used for the positive electrode lead 2 of the positive electrode plate 1 having a potential difference, the base material of the positive electrode pressure-sensitive adhesive tape 12 and the components of the pressure-sensitive adhesive include two components such as halogen or azo group. Since there is no functional group having a heavy bond, generation of a metal reductant due to reaction with the positive electrode active material can be suppressed.
[0030]
The dimensions of the positive electrode adhesive tape 12 for covering the positive electrode lead 2 welded to the plain portion 11 without the positive electrode active material of the positive electrode plate 1 are the same width as the positive electrode lead 2 to 1 mm to 2 mm narrower than the plain portion 11, By using an adhesive tape having a thickness of 20 μm to 60 μm and an adhesive thickness of 20 μm to 80 μm, which is thinner than the thickness of the active material layer, the insulation covering property and adhesive strength of the positive electrode lead 2 are ensured, and the positive electrode active material Since it can stick so that it may not contact a layer, while being able to further suppress generation of a metal reductant by reaction with a base material of a positive electrode adhesive tape 12, an ingredient of an adhesive, and a positive electrode active material, it is uniform. A wound electrode group is obtained. Therefore, even if the packing density of the positive electrode active material layer or the tightness ratio of the electrode plate group is increased to increase the capacity of the battery, a lithium secondary battery that does not cause a voltage failure or a decrease in battery capacity due to a micro short circuit can be obtained. .
[0031]
The negative electrode plate 3 is coated on one surface of a current collector with a negative electrode active material, a binder, and, if necessary, a paste-like mixture in which a conductive additive is kneaded and dispersed in an organic solvent, and then dried. The other surface is coated, dried and then rolled.
[0032]
The negative electrode current collector is made of a copper foil, a lathed foil, or an etched foil, and the thickness is preferably in the range of 10 μm to 50 μm.
[0033]
Although it does not specifically limit as a negative electrode active material, For example, it obtains by baking the carbon material obtained by baking organic polymer compounds (Phenol resin, polyacrylonitrile, cellulose, etc.), coke, and pitch. As the shape of the carbon material to be obtained, or artificial graphite, natural graphite or the like, a spherical shape, a scale shape or a lump shape can be used.
[0034]
As the binder and the thickener that can be added as necessary, the same binder as that of the positive electrode plate can be used.
[0035]
As the separator 5, a microporous polyolefin resin such as a polyethylene resin or a polypropylene resin having a thickness of 15 μm to 30 μm is preferable.
[0036]
In order to produce the electrode plate group by winding the positive electrode plate 1 and the negative electrode plate 3 thus obtained in a spiral manner via the separator 5, the positive electrode lead 2 while maintaining a constant tension in the electrode plate hoop. After attaching and adhering the adhesive tape, it is wound in a spiral shape so that the position of the positive electrode lead 2 of the positive electrode plate 1 is disposed in the negative electrode active material layer region of the negative electrode plate 3 facing it. The positive electrode plate 1 and the negative electrode plate 3 are simultaneously wound so that the negative electrode lead 4 welded and attached to the active material plain portion 13 of the negative electrode plate 3 is disposed outside the region of the positive electrode active material layer 19. By disposing the negative electrode lead 4 at the end of winding of the group, or by first winding the negative electrode plate 3 and disposing the negative electrode lead 4 at the winding start portion of the electrode plate group, The winding state of the electrode plate group becomes uniform, and there is no risk of peeling of the positive electrode adhesive tape 12 Even if the charge-discharge cycle and high-temperature storage, does not occur a lowering of the voltage failure and battery capacity due to micro-short circuit.
[0037]
Since there is no risk that the negative electrode adhesive tape 14 covering the negative electrode lead 4 reacts with the negative electrode active material, the negative electrode adhesive tape 14 may contact the negative electrode active material layer. Contact with the layer is not preferable because the thickness of the portion increases and the electrode plate group becomes non-uniform.
[0038]
Further, a non-aqueous electrolyte is injected into the battery case 8, and then a sealing plate 10 provided with a safety mechanism caulks the peripheral edge of the opening of the battery case 8 through the insulating packing 9. It is hermetically sealed.
[0039]
The electrolyte is adjusted by dissolving the electrolyte in a non-aqueous solvent. Examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-dichloroethane, 1,3-dimethoxypropane, 4- Methyl-2-pentanone, 1,4-dioxane, acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, valeronitrile, benzonitrile, sulfolane, 3-methyl-sulfolane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, dimethylformamide, Trimethyl phosphate, triethyl phosphate and the like can be used, and these nonaqueous solvents can be used alone or as a mixed solvent of two or more kinds.
[0040]
As the electrolyte contained in the non-aqueous electrolyte, for example, a lithium salt having a strong electron withdrawing property is used, for example, LiPF.6, LiBFFourLiClOFour, LiAsF6, LiCFThreeSOThree, LiN (SO2CFThree)2, LiN (SO2C2FFive)2, LiC (SO2CFThree)ThreeEtc. These electrolytes may be used alone or in combination of two or more. These electrolytes are preferably dissolved at a concentration of 0.5 to 1.5 M in the non-aqueous solvent.
[0041]
【Example】
The present invention will be described in detail using examples and comparative examples, but these do not limit the present invention in any way.
[0042]
Example 1
First, a manufacturing method of the positive electrode plate 1 whose plan view is shown in FIG.
[0043]
100 parts by weight of lithium cobaltate as a positive electrode active material, 3 parts by weight of acetylene black as a conductive agent, 4 parts by weight of polytetrafluoroethylene (PTFE) resin as a binder and 0.8 parts by weight of carboxymethyl cellulose And kneaded and dispersed with water as a solvent to prepare a paste. The paste is continuously applied intermittently to a current collector made of a strip-shaped aluminum foil having a thickness of 20 μm and dried, followed by heat treatment at 250 ° C. for 10 hours to produce a positive electrode plate having a thickness of 290 μm. The positive electrode plate was rolled to 180 μm by rolling three times at 1000 kg / cm.
[0044]
As shown in FIG. 1 (a), the solid state part 11 for welding the positive electrode lead 2 to the central part of the positive electrode plate 1 is peeled off by using an active material peeling apparatus having an ultrasonic horn, The positive electrode active material was removed with a brass rotating brush to produce a width of 7.0 mm and a length of 38.0 mm.
This plain part 11 is made of aluminum and is 4.5 mm wide and 38.0 mm long by spot welding, and the base material is made of fluororesin made of PTFE. The thickness is 30 μm, and the adhesive is styrene butadiene rubber (SBR). The positive electrode lead 2 is covered with a positive electrode adhesive tape 12 having a thickness of 30 μm, a pigment made of phthalocyanine blue pigment, a width of 5.5 mm, and a length of 34.0 mm. It stuck so that it might not contact.
[0045]
Next, a manufacturing method of the negative electrode plate 3 whose plan view is shown in FIG.
[0046]
100 parts by weight of scaly graphite capable of occluding and releasing lithium as a negative electrode active material, 4 parts by weight of a water-soluble dispersion of styrene butadiene rubber (SBR) as a binder, and carboxymethyl cellulose as a thickener 0.8 parts by weight of water as a solvent was added and kneaded and dispersed to prepare a paste mixture.
[0047]
The paste was continuously applied intermittently to a current collector made of a strip-shaped copper foil having a thickness of 14 μm and dried, followed by heat treatment at 110 ° C. for 10 hours to produce a negative electrode plate having a thickness of 300 μm, The negative electrode plate thickness was rolled to 196 μm by rolling three times at a pressure of 110 kg / cm.
[0048]
As shown in FIG. 1B, the plain portion 13 for welding the negative electrode lead 4 to the right end portion of the negative electrode plate 3 has a width of 6.0 mm and a length of 38.0 mm in the same manner as the positive electrode plate 1. It was produced in.
[0049]
A negative electrode lead 4 made of nickel, having a width of 4.0 mm and a length of 38 mm, is spot-welded to the plain portion 13, and the base material is a fluororesin made of PTFE with a thickness of 30 μm, and the adhesive is isobutyl rubber and the thickness is 30 μm. The negative electrode adhesive tape 14 having a width of 5.0 mm and a length of 34.0 mm is coated with the negative electrode lead 4, and the negative electrode active material layer 19 and the pigment are made of titanium dioxide powder having an average particle diameter of 3.0 μm. It stuck so that it might not contact.
[0050]
The positive electrode plate 1 as shown in FIG. 1 (a) and the negative electrode plate 3 as shown in FIG. 1 (b) thus produced are interposed via a separator 5 made of a microporous polyethylene resin having a thickness of 25 μm. The positive electrode active material of the positive electrode plate 1 which is insulated and is disposed in the negative electrode active material layer region of the negative electrode plate 3 where the position of the positive electrode lead 2 of the positive electrode plate 1 faces and the position of the negative electrode lead 4 of the negative electrode plate 3 faces. As shown in FIG. 2, after the winding terminal portion of the electrode group wound in a spiral shape so as to be disposed outside the layer region is fixed with the positive electrode adhesive tape 12 used in the positive electrode plate 1. The other end of the positive electrode lead 2 connected to the positive electrode plate 1 is connected to the sealing plate 10 and the negative electrode lead 4 connected to the negative electrode plate 3. The other end of the battery was connected to the bottom of the battery case 8.
[0051]
An upper insulating plate 6 and a lower insulating plate 7 are arranged above and below the electrode plate group, respectively.
[0052]
Furthermore, lithium hexafluorophosphate (LiPF) is used as an electrolyte in a mixed solvent of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate.6After a predetermined amount of an electrolytic solution in which 1.3 moles of an electrolyte is dissolved, the battery case 8 is sealed with a sealing plate 10 through a gasket 9 made of polypropylene resin, and the battery capacity is ICR17500 size described in JIS C8711. Produced a battery of 800 mAh to obtain a battery of Example 1.
[0053]
(Example 2)
The positive electrode pressure-sensitive adhesive tape 12 used in the positive electrode plate 1 of Example 1 was used. The dimensions were 8.0 mm in width and 34.0 mm in length, the positive electrode lead 2 was covered, and the width in contact with the positive electrode active material layer was 1. A battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness was 0 mm, so that a battery of Example 2 was obtained.
[0054]
(Example 3)
Implemented except that the base material is a fluororesin made of FEP, the thickness is 40 μm, the pressure-sensitive adhesive is made of natural rubber, the thickness is 20 μm, and the pigment is made of titanium dioxide powder with an average particle size of 2.5 μm. 3B produced in the same manner as in Example 1, except that the position of the positive electrode plate 1 and the negative electrode lead 4 as shown in FIG. The negative electrode plate 3 as shown in the drawing is wound around the separator 5 made of a microporous polypropylene resin having a thickness of 20 μm, and the negative electrode lead 4 is disposed at the winding start portion of the electrode plate group. A battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the positive electrode lead 2 of the positive electrode plate 1 was wound in a spiral shape so that the positive electrode lead 2 was disposed in the negative electrode active material layer region of the negative electrode plate 3. Thus, a battery of Example 3 was obtained.
[0055]
Example 4
The positive electrode adhesive tape 12 used in the positive electrode plate 1 of Example 3 was used. The dimensions were 8.0 mm in width and 34.0 mm in length, the positive electrode lead 2 was covered, and the width in contact with the positive electrode active material layer was 1. A battery was produced in the same manner as in Example 3 except that the thickness was 0 mm, so that a battery of Example 4 was obtained.
[0056]
(Example 5)
A negative electrode adhesive tape 14 having a base material made of polypropylene resin and a thickness of 30 μm, an adhesive made of an acrylic resin mainly composed of butyl acrylate, a thickness of 30 μm, and a pigment made of disazo yellow, having a width of 8. Example 4 is the same as Example 4 except that the negative electrode plate 3 was used which was 0 mm in length and 34.0 mm in length, covered with the negative electrode lead 4 and pasted so that the width in contact with the negative electrode active material layer was 2.0 mm. In the same manner, a battery was produced in the same manner as in Example 1, except that a group of electrode plates was prepared and the winding end portion of this group was group-fixed with the positive electrode adhesive tape 12 used in the positive electrode plate 1. 5 batteries were obtained.
[0057]
(Example 6)
A battery was produced in the same manner as in Example 2 except that the negative electrode adhesive tape 14 used in the negative electrode plate 3 of Example 5 was used.
[0058]
(Example 7)
A negative electrode used in the negative electrode plate 3 of Example 5 using a positive electrode adhesive tape 15 having a thickness of 30 μm as a base material made of PFA, an adhesive made of isobutyl rubber, a thickness of 30 μm, and a pigment made of phthalocyanine blue. A battery was prepared in the same manner as in Example 5 except that the adhesive tape 14 was used, and the battery of Example 7 was obtained.
[0059]
(Comparative Example 1)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the positive electrode adhesive tape 12 was used which was made of polyimide resin and had a thickness of 30 μm, the adhesive was made of silicon resin and had a thickness of 30 μm, and the pigment was made of phthalocyanine blue. Thus, a battery of Comparative Example 1 was obtained.
[0060]
(Comparative Example 2)
Example 1 except that the substrate was made of polypropylene resin and had a thickness of 30 μm, the pressure-sensitive adhesive was made of an acrylic resin mainly composed of butyl acrylate, the thickness was 30 μm, and the positive electrode pressure-sensitive adhesive tape 12 was made of phthalocyanine blue. A battery was produced in the same manner as described above to obtain a battery of Comparative Example 2.
[0061]
(Comparative Example 3)
A battery was produced in the same manner as in Example 1 except that disazo yellow was used as the pigment of the positive electrode adhesive tape 12 to obtain a battery of Comparative Example 3.
[0062]
(Comparative Example 4)
A battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode adhesive tape 12 made of silicon resin and having a thickness of 30 μm was used.
[0063]
For the batteries of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 4 thus produced, 20 samples were prepared and subjected to a charge / discharge cycle test and a high temperature storage test.
[0064]
In the charge / discharge cycle test, charging was performed at 4.2 V for 2 hours with constant current-constant voltage charging. Until the battery voltage reaches 4.2V, the battery is charged with a constant current of 800mA (1CmA). After that, the battery is charged until the current value decreases to 40mA (0.05CmA), and then the constant current of 800mA is 3.0V. Table 1 shows the results of the average values obtained for the capacity retention rate of the 500th cycle when the charge / discharge cycle for discharging to the final discharge voltage is repeated 500 cycles in an environment of 20 ° C. and the third cycle is taken as 100%. Show.
[0065]
The high-temperature storage characteristic is that after repeating this charge / discharge cycle for 3 cycles, the battery is charged under the above charging conditions, left in an environment of 80 ° C. for 168 hours, then cooled to 20 ° C. Repeated. Table 1 shows the results of average values obtained by determining the capacity ratio before and after storage at 60 ° C as the capacity recovery rate after storage at high temperature.
[0066]
[Table 1]
Figure 0004017376
[0067]
  As is clear from Table 1, a base material made of a fluorine-based resin, and an adhesive comprising at least one selected from natural rubber, isobutyl rubber, and styrene butadiene rubberAnd a pigment composed of one kind selected from organic materials containing phthalocyanine, titanium and aluminum metal powders and oxidesBy covering the positive electrode lead with the adhesive tape composed of, it is possible to suppress the formation of a metal reductant due to the reaction with the positive electrode active material, and even with charge / discharge cycles and high temperature storage, It was found that a lithium secondary battery that does not cause voltage failure or battery capacity reduction can be obtained.
[0068]
  Cover the positive lead so that the adhesive tape does not come into contact with the active material layer of the positive plate.YouAs a result, it was found that a lithium secondary battery excellent in charge / discharge cycle and high-temperature storage characteristics can be obtained..
[0069]
【The invention's effect】
As described above, by covering the positive electrode lead so that the pressure-sensitive adhesive tape according to the present invention does not come into contact with the active material layer of the positive electrode plate, the formation of a metal reductant due to the reaction with the positive electrode active material can be suppressed. A lithium secondary battery that does not cause a voltage failure or a reduction in battery capacity due to a short-circuit even if it is discharged or stored at a high temperature can be obtained.
[Brief description of the drawings]
1A is a plan view of a positive electrode plate, and FIG. 1B is a plan view of a negative electrode plate according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a battery according to an embodiment of the present invention.
3A is a plan view of a positive electrode plate, and FIG. 3B is a plan view of a negative electrode plate according to another embodiment of the present invention.
4A is a plan view of a positive electrode plate, and FIG. 4B is a plan view of a negative electrode plate according to a conventional example.
[Explanation of symbols]
1 Positive electrode plate
2 Positive lead
3 Negative electrode plate
4 Negative lead
5 Separator
6 Upper insulation plate
7 Lower insulation plate
8 Battery case
9 Gasket
10 Sealing plate
11 Positive active material plain part
12 Positive electrode adhesive tape
13 Negative electrode active material plain part
14 Negative electrode adhesive tape

Claims (4)

正極板と負極板とがセパレータを介して渦巻状に巻回されている極板群をケースに収納してなる電池において、前記正極板の正極リードが粘着テープで被覆されており、この粘着テープがフッ素系の樹脂からなる基材と、天然ゴム、イソブチルゴム、スチレンブタジエンゴムから選ばれた少なくとも一種からなる粘着剤と、フタロシアニンを成分とする有機物、チタン及びアルミニウムの金属粉や酸化物から選ばれた一種からなる顔料から構成されていることを特徴とするリチウム二次電池。In a battery in which an electrode plate group in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are spirally wound via a separator is housed in a case, the positive electrode lead of the positive electrode plate is covered with an adhesive tape. Selected from a base material made of a fluorine-based resin, an adhesive composed of at least one selected from natural rubber, isobutyl rubber and styrene butadiene rubber , an organic substance containing phthalocyanine, titanium and aluminum metal powders and oxides A lithium secondary battery comprising a kind of pigment . 前記粘着テープが、前記正極板の活物質層と接触しないようにして正極リードを被覆していることを特徴とする請求項1に記載のリチウム二次電池。The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the adhesive tape covers the positive electrode lead so as not to contact the active material layer of the positive electrode plate. 前記顔料が、チタン及びアルミニウムの金属粉や酸化物であり、その平均粒径が0.5μm〜5μmであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のリチウム二次電池。 Wherein the pigment is a metal powder or oxides of titanium and aluminum, a lithium secondary battery according to claim 1 or claim 2, characterized in that the average particle diameter of 0.5 m to 5 m. 前記負極板の負極リードおよび/または前記極板群の巻き終端部が請求項1〜請求項3のいずれかに記載の粘着テープで被覆されていることを特徴とするリチウム二次電池。The lithium secondary battery, wherein the negative electrode lead of the negative electrode plate and / or the winding end portion of the electrode plate group is covered with the adhesive tape according to any one of claims 1 to 3.
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