JP4744617B2 - 二次電池用電極群およびこれを用いた二次電池 - Google Patents
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Description
図1(a)は、本発明の第1の実施形態における二次電池用電極群の構成を模式的に示した断面図、図1(b)は、扁平状に形成された電極群の長径方向の端部にある湾曲部近傍を拡大した部分断面図、図1(c)は、電極群を形成する前の正極板、負極板およびセパレータの構成を示した断面図である。
第1の実施形態では、扁平状の電極群の長径方向の端部にある湾曲部に、集電体上に合剤層が形成されていない未塗工部を設けることによって、電極群の構成時に加わる応力、若しくは充放電時の電極板の膨張収縮に伴う応力を緩和して、電極板の破断等を抑制する効果を奏するようにしたが、円筒状の電極群の場合でも、電極群の巻き始め側においては、曲率半径の小さい部位が生じるため、かかる部位に、合剤層が形成されていない未塗工部を設けることによって、同様の効果を奏することができる。
(a)正極板の作製
活物質としてコバルト酸リチウムを100重量部、導電材としてアセチレンブラックを活物質100重量部に対して2重量部、結着材としてポリフッ化ビニリデンを活物質100重量部に対して2重量部とを適量のN−メチル−2−ピロリドンと共に混練することで、正極合剤塗料を作製した。
活物質として人造黒鉛を100重量部、結着材としてスチレン−ブタジエン共重合体ゴム粒子分散体(固形分40重量%)を活物質100重量部に対して2.5重量部(結着材の固形分換算で1重量部)、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースを活物質100重量部に対して1重量部、および適量の水とともに攪拌し、負極合剤塗料を作製した。
以上のようにして作製した正極板14と負極板24とを用いて、図15に示すような角形二次電池30を作製した。
実施例1と同様の方法で、図3に示したような正極合剤層のない未塗工部を設けていない正極板14を作製した。
実施例1と同様の方法で、図4に示したような正極合剤層のない未塗工部を設けていない正極板14を作製した。
実施例1と同様の方法で、図5に示したような正極合剤層のない未塗工部を設けていない正極板14を作製した。
実施例1と同様の方法で、図6に示したような正極合剤層のない未塗工部を設けていない正極板14を作製した。
実施例1と同様の方法で、図7に示したような正極合剤層のない未塗工部を設けていない正極板14を作製した。
実施例1と同様の方法で、未塗工部を設けていない正極板14および、負極板24を作製し、これを用いて、実施例1と同様の方法で、図15に示すような角形二次電池30を作製した。
上記各実施例と比較例でそれぞれ作製した100個の電極群4の中から40個を抜き出し、電極群4を解体して、電極板の破断や合剤層の脱落の有無を観察した。
上記各実施例と比較例でそれぞれ作製した60個の角形二次電池のうち30個を抜き出して、充放電を500サイクル繰り返したときの初期容量に対する容量維持率と、500サイクル繰り返した後に、電極群を解体して、電極板の破断や合剤層の脱落の有無を観察した。
上記各実施例と比較例でそれぞれ作製した60個の角形二次電池のうち30個を抜き出して、上限電圧4.2V、電流2Aの条件で2時間充電を行った後に、1.5mの高さからコンクリート面上に、角形二次電池30の6面に対して各10回落下試験を行い、室温25℃にて10個の発熱温度を測定し、10個の平均値を求めた。
上述の角形二次電池を、上限電圧4.2V、電流2Aの条件で2時間充電を行った後、電池を寝かせた状態で長さ方向に対し垂直方向に、直径10mmの丸棒で圧壊試験を実施し、室温25℃にて10個の発熱温度を測定し、10個の平均値を求めた。
上述の角形二次電池を、上限電圧4.2V、電流2Aの条件で2時間充電を行った後、電池を恒温層に挿入し、常温から5℃/分の条件で恒温層の温度を150℃まで昇温させて、そのときの電池発熱温度を測定し10個の平均値を求めた。
上記実施例1〜6と同様の方法で、図2〜図8に示したような正極板14および負極板24を作製し、図15に示すような角形二次電池30を作製し、これを実施例7〜12とした。ただし、実施例7〜12では、実施例1〜6において形成した未塗工部の代わりに、合剤層の肉薄部を形成した。なお、肉薄部の厚みは9μmとした。なお、比較例2は、上記比較例1と同じ構成のものである。
上記実施例1〜6と同様の方法で、図2、図10、図4、図11〜13、図5、図14、図6、図7に示したような正極板14および負極板24を作製して、これを用いて図9に示すような円筒状の電極群を作製し、さらに、この電極群を用いて円筒形二次電池を作製し、これを実施例13〜22とした。ただし、未塗工部の形成に関しては、図2、4、5、6、7に示した正極板14および負極板24を、逆の構成とした。また、正極合剤層を覆うともに、正極合剤層のない未塗工部上にも多孔性絶縁層を形成した正極板14を用いて円筒状の電極群を作製し、これを実施例23とした。また、実施例1と同様の方法で、未塗工部を設けていない正極板14、負極板24を用いて円筒状の電極群を作製し、これを比較例3とした。
円筒形二次電池を、上限電圧4.25Vで充電を行った後、分解することなく60℃の恒温槽内に入れ、電池温度が60℃に達するまでキープした。加圧子に鉄製の釘(直径3mm)を用いて電極群に突き刺した。加圧条件は1mm/秒、最大圧力を30kNとした。
6a,6b 多孔性絶縁層
11 正極集電体
12a,12b 正極合剤層
13a,13b 正極合剤層の未塗工部
14 正極板
21 負極集電体
22a,22b 負極合剤層
23a,23b 負極合剤層の未塗工部
24 負極板
30 角形二次電池
31 セパレータ
32 正極リード
33 負極リード
36 電池ケース
37 絶縁板
38 封口板
39 ガスケット
40 端子
41 封栓口
42 封栓
Claims (2)
- 正極集電体上に正極合剤層が形成された正極板、および負極集電体上に負極合剤層が形成された負極板が、セパレータを介して捲回された二次電池用電極群であって、
前記電極群は、扁平状に形成されており、
前記正極板および前記負極板の少なくとも一方の極板は、前記電極群の長径方向の端部にある湾曲部において、前記集電体上に前記合剤層が形成されていない未塗工部を有しており、
前記未塗工部は、前記集電体の両面に形成されており、前記集電体の一方の面に形成された未塗工部と、前記集電体の他方の面に形成された未塗工部とは、位相をずらして形成されている、二次電池用電極群。 - 正極板、負極板、およびセパレータを備えた電極群が、電解液とともに電池ケース内に収納された二次電池であって、
前記電極群は、請求項1に記載された二次電池用電極群からなる、二次電池。
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