JP4546053B2 - 非水電解質二次電池用正極板および非水電解質二次電池 - Google Patents
非水電解質二次電池用正極板および非水電解質二次電池 Download PDFInfo
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Description
正極活物質であるLiCoO2に、導電性材料としてアセチレンブラック(以下、ABという)、結着材として重量平均分子量が80万であるポリフッ化ビニリデン(以下、PVDFという)および分散媒としてN−メチル−2−ピロリドン(以下、NMPという)を混合し、攪拌して、正極合剤ペーストを調製した。ただし、PVDFは予めNMPに溶解してから用いた。
この時、正極活物質LiCoO2と、導電性材料ABと、結着材PVDFとの混合比は、重量比で、100:2:2とした。
正極集電体箔には、JIS Z2241に準拠して求めた引張強度が185N/mm2であり、厚さ15μmのアルミニウム箔を用いた。正極集電体箔に担持させた正極合剤層の弾性係数は1.5×109N/mm2とした。
平均粒径が約20μmになるように粉砕、分級した鱗片状黒鉛に、結着剤としてスチレン−ブタジエンゴム(以下、SBRという)、増粘剤もしくは分散媒としてカルボキシメチルセルロース(以下、CMCという)の1重量%水溶液を混合し、攪拌して、負極合剤ペーストを調製した。
この時、鱗片状黒鉛と、結着剤SBRと、CMC水溶液との混合比は、重量比で、100:3:100とした。
角型電池用の極板群構成機を用いて、正極板と負極板とを、セパレータを介して、捲回し、断面の長径/短径比が63/5の薄型の極板群を作製した。ここで、セパレータには、厚さ25μmのポリエチレン樹脂製微多孔膜を用いた。
この極板群を、アルミニウムを主要構成材料とする電池ケースに挿入し、非水電解液を電池ケースに注液した後、ケースを密封した。ここで、非水電解液には、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを重量比1:3で混合した溶媒に、濃度1.0mol/LでLiPF 6 を溶解したものを用いた。このようにして作製した電池を、実施例1の電池1とした。
〈正極板の屈曲性〉
所定の正極板から、10mm×100mmの長方形の極板試料を、治具を用いて打ち抜いた。得られた極板試料を輪状にして、対峙させた長手方向における両端を治具で挟んで保持した。輪状に保持された状態の極板試料に、輪の短径が8mmφになるまで、中心方向への荷重を一定速度で印加した。荷重を印加する治具を過重測定機に当接して、輪の短径が8mmφになった時点の過重値を測定した。正極板の屈曲性は、この過重値で評価した。同様の操作を、各正極板について5個の正極板を用いて行い、平均値を求めた。
所定の極板群を作製した後、極板に余計なダメージを与えない様に注意しながら、巻き終わり部から巻き初め部に向けて極板群を分解した。分解後に得られた正極板のうち、巻き始め部に一番目および二番目に近く、屈曲性(加重値)が最も大きい第一および第二折り目部を、拡大鏡などを用いて観察し、直径1mm以上2mm未満のピンホールおよび2mm以上の亀裂の発生数を評価した。同様の操作を、各電池について100個の極板群を用いて行い、ピンホール発生率と亀裂発生率を求めた。
約25mm角に切りだした試料極板の合剤層に対し、島津製作所(株)製のダイナミック微小硬度計DUH−W201Sを用いて、精密圧子により負荷を精密に与え、合剤層のみの弾性係数を求めた。同様の操作を、各正極板について5個の正極板を用いて行い、平均値を求めた。
ピンホール発生率(%) 亀裂発生率(%) 屈曲性(mN)
実施例1 0 0 26.7
実施例2 0 0 22.1
実施例3 0 0 32.6
実施例4 0 0 23.1
実施例5 0 0 33.3
実施例6 0 0 23.3
実施例7 0 0 22.8
ピンホール発生率(%) 切れ発生率(%) 屈曲性(mN)
比較例1 0 0 15.9
比較例2 15 2 38.9
比較例3 5 0 16.3
比較例4 7 1 41.0
比較例5 6 0 14.8
比較例6 36 6 39.8
比較例7 8 2 29.3
比較例8 3 1 45.8
また、優れた特性が期待できる正極板の屈曲性は、20mN〜40mNと考えられる。正極板に過度の硬さや柔軟性があっては、極板もしくは極板群の製造装置上での取扱などが困難となる。この尺度に照らせば、実施例1〜7の正極板は、いずれも優れた特性が期待できる。
Claims (4)
- (a)正極活物質、導電性材料および結着材からなる合剤層ならびに(b)前記合剤層を担持する集電体箔からなり、
前記合剤層の弾性係数が、108N/mm2以上5×109N/mm2以下であり、
前記集電体箔の引張強度が、170N/mm2以上250N/mm2以下であり、
前記結着剤が、ポリフッ化ビニリデンからなり、
前記ポリフッ化ビニリデンの重量平均分子量が、50万〜110万である非水電解質二次電池用正極板。 - 前記集電体箔が、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる請求項1記載の非水電解質二次電池用正極板。
- 前記合剤層の弾性係数が、108N/mm2以上2×109N/mm2未満である請求項1記載の非水電解質二次電池用正極板。
- 正極板と負極板とをセパレータを介して捲回して得られる極板群と、非水電解質と、電池ケースとを備え、
前記極板群が、長径と短径を有する略楕円形の断面を有し、
前記正極板が、請求項1〜3のいずれかに記載の非水電解質二次電池用正極板である、非水電解質二次電池。
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