JP4478687B2 - リチウムイオン2次電池 - Google Patents
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Description
(1)電池ケースの内部空間を効率的に使用することによって、電池の容量密度を増加させる。
(2)リチウムイオン2次電池の大電流放電特性、自己放電性能、安全特性、サイクル特性、および電池容量を改善する。
本発明のリチウムイオン電池の製造は、以下の通りである。先行技術を使用して、図1に示すようなモデル型LP063450の積層型リチウムイオン2次電池を得る。先行技術との違いは、図3および4に示すように、正および負極が板形状であることである。正および負極は、帯形状のセパレータ3の2つの側に交互に配置され、セパレータ3は、図2に示すように、螺旋形状であって、正および負極を分離して、電極芯4を形成する。
比較目的のために、以下の比較実施例を提供する。モデル型LP063450のリチウムイオン2次電池を製造するための先行技術を使用して、正および負極ならびにセパレータは、全て帯形状であり、丸められて、図6に示す電極芯を形成する。
1.電池容量試験
本実施例の電池と比較実施例の電池との容量試験を、以下のステップを使用して行う。
(1)摂氏20度の環境において、1000mAの定電圧で充電し、電圧の上限を4.2Vとし、カットオフ電流を50mAとし、5分間放置する。
(2)1000mAの定放電率で3.0Vまで放電し、5分間放置し、本実施例および比較実施例について1Cの放電容量を得る。これを表1に示す。
本実施例の電池と比較実施例の電池との容量試験を、以下のステップを使用して行う。
(1)摂氏20度の環境において、1000mAの定電圧で充電し、電圧の上限を4.2Vとし、カットオフ電流を50mAとし、5分間放置する。
(2)1000mAの定放電率で3.0Vまで放電し、5分間放置する。
(3)上述のステップを500回繰り返し、本実施例および比較実施例について容量維持率を得る。これを、表2に示す。
本実施例の電池と比較実施例の電池との自己放電試験を、以下のステップを使用して行う。
(1)摂氏20度の環境において、500mAの定電圧で充電し、電圧の上限を3.8Vとし、カットオフ電流を50mAとし、5分間放置して、電池電圧を正確に測定する。
(2)摂氏20度の環境において、28日間放置して、再び電池電圧を正確に測定する。その結果を、表3に示す。
本実施例の電池と比較実施例の電池との安全試験を、以下のステップを使用して行う。
(1)摂氏20度の環境において、1000mAの定電圧で充電し、電圧の上限を4.2Vとし、カットオフ電流を50mAとし、5分間放置する。
(2)摂氏150度で高温試験を行う。その結果を、表4に示す。
大電流放電C3C/C0.5Cで、4.2Vから3.0Vへ3Cで放電する場合と、4.2Vから3.0Vへ0.5Cで放電する場合との放電容量率を比較する。
大電流放電C2C/C0.5Cで、4.2Vから3.0Vへ2Cで放電する場合と、4.2Vから3.0Vへ0.5Cで放電する場合との放電容量率を比較する。
大電流放電C1C/C0.5Cで、4.2Vから3.0Vへ1Cで放電する場合と、4.2Vから3.0Vへ0.5Cで放電する場合との放電容量率を比較する。
互いに異なる電流放電率を使用すると、以下の結果が得られ、これを表5に列挙する。
図6は、好ましい実施形態の電池と比較実施例の電池との電池内部抵抗を示す。
Claims (21)
- リチウムイオン2次電池であって、
1つ以上の正極と、
セパレータ条片と、
1つそれ以上の負極と、
電解質と、
電池ケースとを備え、
前記正極および前記負極は板形状であり、
前記正極のうちの1つを前記セパレータ条片によって分離された前記負極のうちの1つとともに交互に積層することによって電極芯が形成され、前記セパレータ条片は、反対の極性の2つの電極が前記電極芯に追加される度に、前記電極芯に巻きつき、
前記電極芯および前記電解質は、前記電池ケース内に配置される、電池。 - 前記電極芯は、最初に前記正極のうちの1つまたは前記負極のうちの1つを前記セパレータ条片で巻いて前記電極芯を形成し、前記電極芯の各側に反対の極性の電極を積層して前記積層された芯を前記セパレータ条片で巻き、所定の数の電極が使用されるまで、積層および巻きつけを繰り返すことによって形成される、請求項1に記載の電池。
- 前記電極芯は、最初に前記正極のうちの1つおよび前記負極のうちの1つを前記セパレータ条片で巻いて前記電極芯を形成し、前記電極芯の各側に反対の極性の電極を積層して前記積層された芯を前記セパレータ条片で巻き、所定の数の電極が使用されるまで、積層および巻きつけを繰り返すことによって形成される、請求項1に記載の電池。
- 前記正極および前記負極は、形状が矩形であり、同一の寸法を有する、請求項1に記載の電池。
- 前記電池ケースは、第1の長さと、第1の幅と、第1の厚みとを有する内部寸法を有し、各前記正極および負極は、第2の長さと、第2の幅と、第2の厚みとを有し、第1の長さは、第2の長さと比較的同一であり、第1の幅は第2の幅と比較的同一である、請求項4に記載の電池。
- 1より多い数の前記電極芯が、前記電池ケース内に配置される、請求項1に記載の電池。
- 前記セパレータ条片の層数と、前記正極および負極の数との差は、2以上であり、8以下である、請求項2に記載の電池。
- 前記セパレータは、条片であって、当該条片が最初の2つの電極板から滑り落ちることを防止するための止め部として用意された端を有する条片である、請求項3に記載の電池。
- 電池を製造する方法であって、
正極を負極とともに配置して、セパレータ条片を使用して前記正極を前記負極から分離して電極芯を形成し、前記セパレータ条片を使用して前記電極芯を巻くステップと、
前記電極芯の負極を有する側に正極を積層し、前記電極芯の正極を有する側に負極を積層し、前記セパレータ条片を前記電極芯に巻きつけるステップと、
前記積層ステップを所定回数繰り返すステップと、
前記電極芯を電池ケースに挿入するステップと、
電解質を前記電池ケースに付加するステップと、
前記電池ケースを電池カバーで封止するステップと、
を備え、かつ前記正極および前記負極は板形状である、方法。 - 前記正極および前記負極は、形状が矩形であり、同一の寸法を有する、請求項9に記載の方法。
- 前記電池ケースは、第1の長さと、第1の幅と、第1の厚みとを有する内部寸法を有し、各前記正極および負極は、第2の長さと、第2の幅と、第2の厚みとを有し、第1の長さは、第2の長さと比較的同一であり、第1の幅は第2の幅と比較的同一である、請求項10に記載の方法。
- 1より多い数の前記電極芯が、前記電池ケース内に配置される、請求項9に記載の方法。
- 前記電極芯内の前記正極および負極の数は、12を超えない、請求項9に記載の方法。
- 前記配置ステップの前に、前記セパレータ条片の一端に止め部を用意するための追加のステップが挿入され、前記止め部は、前記条片が前記電極から滑り落ちることを防止する、請求項9に記載の方法。
- 前記セパレータ条片の層数と、前記正極および負極の数との差は、2以上であり、8以下である、請求項9に記載の電池。
- 電池を製造する方法であって、
正極または負極をセパレータ条片で巻いて、電極芯を形成するステップと、
前記電極芯の各側に反対の極性の電極を積層し、前記セパレータ条片を前記電極芯に巻きつけるステップと、
前記積層ステップを所定回数繰り返すステップと、
前記電極芯を電池ケースに挿入するステップと、
電解質を前記電池ケースに付加するステップと、
前記電池ケースを電池カバーで封止するステップと、
を備え、かつ前記正極および前記負極は板形状である、方法。 - 前記正極および前記負極は、形状が矩形であり、同一の寸法を有する、請求項16に記載の方法。
- 前記電池ケースは、第1の長さと、第1の幅と、第1の厚みとを有する内部寸法を有し、各前記正極および負極は、第2の長さと、第2の幅と、第2の厚みとを有し、第1の長さは、第2の長さと比較的同一であり、第1の幅は第2の幅と比較的同一である、請求項17に記載の方法。
- 1より多い数の前記電極芯が、前記電池ケース内に配置される、請求項16に記載の方法。
- 前記電極芯内の前記正極および負極の数は、12を超えない、請求項16に記載の方法。
- 前記セパレータ条片の層数と、前記正極および負極の数との差は、2以上であり、8以下である、請求項16に記載の電池。
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