JP4839746B2 - 円筒形非水電解質二次電池 - Google Patents
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Description
正極21は、正極活物質を含有する正極活物質層21bが、正極集電体21aの両面上に形成されたものである。正極集電体21aは、例えばアルミニウム(Al)箔,ニッケル(Ni)箔あるいはステンレス(SUS)箔などの金属箔により構成されている。
負極22は、負極活物質を含有する負極活物質層22bが、負極集電体22aの両面上に形成されたものである。負極集電体22aは、例えば銅箔,ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。
電解液は、非水溶媒に電解質塩が溶解されたものであり、リチウムイオン電池に一般的に使用される材料が使用可能である。非水溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、2−ジメトキシエタン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリルあるいはプロピオニトリル等が好ましく、これらのうちのいずれか1種または2種以上を混合して用いることができる。
セパレータは、例えばポリプロピレン(PP)あるいはポリエチレン(PE)などのポリオレフィン系の材料よりなる多孔質膜、またはセラミック製の不織布などの無機材料よりなる多孔質膜により構成されており、これら2種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。中でも、ポリエチレン、ポリプロピレンの多孔質フィルムが最も有効である。
上述のようにして作製した正極21および負極22を、正極21、セパレータ25a、負極22、セパレータ25bの順に積層して巻回し、最外周の巻き端部をテープで固定して、図6に示すような巻回型の電池素子を作製した。なお、図6は、電池素子の巻回内周側の一部分についての断面図である。
活物質層塗布部に絶縁テープを被せず、活物質層と集電体との境界部から集電体上にかけて絶縁テープを貼着して作製した試験用電池と、活物質層塗布部に絶縁テープを被せて作製した試験用電池とを用い、それぞれについて電極切れ頻度[%]とサイクル特性[%]を測定した。
[正極の作製]
正極活物質としてLiNiO2とLiMn2O4との複合材料を用いて正極を作製する。まず、LiNiO2とLiMn2O4とを6:4の割合で混合し、焼成してリチウム複合材料とする。このリチウム複合材料94重量部と、導電剤としてグラファイト3重量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン3重量部とを混合して調製し、さらにこれをN−メチル−2−ピロリドンに分散させてスラリー状の正極合剤とした。
粉砕した人造黒鉛粉末90重量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン10重量部とを混合して調製し、さらにこれをN−メチル−2−ピロリドンに分散させてスラリー状の負極合剤とした。
エチレンカーボネート(EC)50重量部とプロピレンカーボネート(PC)50重量部とを混合し、電解質塩としてLiPF6を0.7mol/kgを溶解させて電解液を作製した。
上述のようにして作製した正極、および負極を、正極、セパレータ、負極、セパレータの順に積層し、直径3.6mmの巻き芯にて巻回して電池素子とする。次いで、この電池素子を電池缶に収容し、負極端子を電池缶に接続した後、内側に安全弁機構およびPTC素子を設けた正極端子板に正極端子を接続し、正極端子板を電池缶に取り付けて直径26mm、高さ650mmの試験用電池とした。なお、試験用電池は100個作製した。
正極の巻回内周側の両面に位置する活物質層塗布端部に貼着する絶縁テープとして、厚さ30μm、引張強度50N/mm2、テープ端部凹凸度0.5mm、50mm当たり凸部数(ピッチ数)を10とした絶縁テープを用い、それ以外は参考例1−1と同様にして試験用電池を作製した。
正極の巻回内周側の両面に位置する活物質層塗布端部に貼着する絶縁テープとして、厚さ30μm、引張強度50N/mm2、テープ端部凹凸度1.0mm、50mm当たり凸部数(ピッチ数)を10とした絶縁テープを用い、それ以外は参考例1−1と同様にして試験用電池を作製した。
正極の巻回内周側の両面に位置する活物質層塗布端部に貼着する絶縁テープとして、厚さ30μm、引張強度50N/mm2、テープ端部凹凸度を0mm(直線状)とした絶縁テープを用い、活物質層に対するテープ被せ量を0.5mmとした以外は参考例1−1と同様にして試験用電池を作製した。
正極の巻回内周側の両面に位置する活物質層塗布端部に貼着する絶縁テープとして、厚さ30μm、引張強度50N/mm2、テープ端部凹凸度0mm(直線状)とした絶縁テープを用い、活物質層に対するテープ被せ量を1.0mmとした以外は参考例1−1と同様にして試験用電池を作製した。
引張強度の異なる絶縁テープを用いて試験用電池を作製し、それぞれについて電極切れ頻度[%]とサイクル特性[%]を測定した。
正極の巻回内周側の両面に位置する活物質層塗布端部に貼着する絶縁テープとして、厚さ30μm、引張強度20N/mm2、テープ端部凹凸度0mm(直線状)としたポリエチレン製の絶縁テープを用い、活物質層に対するテープ被せ量を1.0mmとした以外は参考例1−1と同様にして試験用電池を作製した。
正極の巻回内周側の両面に位置する活物質層塗布端部に貼着する絶縁テープとして、厚さ50μm、引張強度25N/mm2、テープ端部凹凸度0.5mm、50mm当たり凸部数(ピッチ数)を10としたポリオレフィン製の絶縁テープを用い、活物質層に対するテープ被せ量を1.0mmとした以外は参考例1−1と同様にして試験用電池を作製した。
正極の巻回内周側の両面に位置する活物質層塗布端部に貼着する絶縁テープとして、厚さ30μm、引張強度50N/mm2、テープ端部凹凸度0mm(直線状)としたポリプロピレン製の絶縁テープを用い、活物質層に対するテープ被せ量を1.0mmとした以外は参考例1−1と同様にして試験用電池を作製した。
テープ被せ量およびテープ端部凹凸度をそれぞれ変化させて試験用電池を作製し、それぞれについて電極切れ頻度[%]とサイクル特性[%]を測定した。
正極の巻回内周側の両面に位置する活物質層塗布端部に貼着する絶縁テープとして、厚さ30μm、引張強度50N/mm2、テープ端部凹凸度0.5mm、50mm当たり凸部数(ピッチ数)を10としたポリエチレン製の絶縁テープを用い、活物質層に対するテープ被せ量を0.5mmとした以外は参考例1−1と同様にして試験用電池を作製した。
正極の巻回内周側の両面に位置する活物質層塗布端部に貼着する絶縁テープとして、厚さ30μm、引張強度50N/mm2、テープ端部凹凸度1.0mm、50mm当たり凸部数(ピッチ数)を10としたポリエチレン製の絶縁テープを用い、活物質層に対するテープ被せ量を0.5mmとした以外は参考例1−1と同様にして試験用電池を作製した。
正極の巻回内周側の両面に位置する活物質層塗布端部に貼着する絶縁テープとして、厚さ30μm、引張強度50N/mm2、テープ端部凹凸度0.5mm、50mm当たり凸部数(ピッチ数)を10としたポリエチレン製の絶縁テープを用い、活物質層に対するテープ被せ量を1.0mmとした以外は参考例1−1と同様にして試験用電池を作製した。
正極の巻回内周側の両面に位置する活物質層塗布端部に貼着する絶縁テープとして、厚さ30μm、引張強度50N/mm2、テープ端部凹凸度1.0mm、50mm当たり凸部数(ピッチ数)を10としたポリエチレン製の絶縁テープを用い、活物質層に対するテープ被せ量を1.0mmとした以外は参考例1−1と同様にして試験用電池を作製した。
正極の巻回内周側の両面に位置する活物質層塗布端部に貼着する絶縁テープとして、厚さ30μm、引張強度50N/mm2、テープ端部凹凸度0mm(直線状)としたポリエチレン製の絶縁テープを用い、活物質層に対するテープ被せ量を0.5mmとした以外は参考例1−1と同様にして試験用電池を作製した。
正極の巻回内周側の両面に位置する活物質層塗布端部に貼着する絶縁テープとして、厚さ30μm、引張強度50N/mm2、テープ端部凹凸度0mm(直線状)としたポリエチレン製の絶縁テープを用い、活物質層に対するテープ被せ量を1.0mmとした以外は参考例1−1と同様にして試験用電池を作製した。
絶縁テープの切断端部の凸部の数(ピッチ数)を変えた絶縁テープをそれぞれ用いて正極を作製し、直径3.6mmの巻き芯にて巻回する。このとき、絶縁テープ端部付近に対向する電極に亀裂が生じているかを確認する。
正極集電体上に正極活物質層を形成した後、テープ端部凹凸度を1.0mm、テープ被せ量を1.0mmとして端部に50個の凸部が形成されるようにして切断した幅50mmの絶縁テープを貼着し、直径3.6mmの巻き芯にて巻回する。次いで、正極を広げ、絶縁テープ端部付近に対向する電極部分の状態を確認した。
端部に25個の凸部が形成されるようにして切断した幅50mmの絶縁テープを用いる以外は実施例4−1と同様にして、絶縁テープ端部付近に対向する電極部分の状態を確認した。
端部に10個の凸部が形成されるようにして切断した幅50mmの絶縁テープを用いる以外は実施例4−1と同様にして、絶縁テープ端部付近に対向する電極部分の状態を確認した。
端部に5個の凸部が形成されるようにして切断した幅50mmの絶縁テープを用いる以外は実施例4−1と同様にして、絶縁テープ端部付近に対向する電極部分の状態を確認した。
端部に4個の凸部が形成されるようにして切断した幅50mmの絶縁テープを用いる以外は実施例4−1と同様にして、絶縁テープ端部付近に対向する電極部分の状態を確認した。
端部に2個の凸部が形成されるようにして切断した幅50mmの絶縁テープを用いる以外は実施例4−1と同様にして、絶縁テープ端部付近に対向する電極部分の状態を確認した。
端部に1個の凸部が形成されるようにして切断した幅50mmの絶縁テープを用いる以外は実施例4−1と同様にして、絶縁テープ端部付近に対向する電極部分の状態を確認した。
2・・・集電体
3・・・活物質層形成部
3a・・・活物質層形成端部
4・・・電極端子
10・・・電池素子
11・・・電池缶
12a,12b・・・絶縁板
13・・・正極端子板
14・・・安全弁機構
14a・・・ディスク板
15・・・PTC素子
16・・・絶縁封口ガスケット
21・・・正極
21a・・・正極集電体
21b・・・正極活物質層
22・・・負極
22a・・・負極集電体
22b・・・負極活物質層
23・・・正極端子
24・・・負極端子
25,25a、25b・・・セパレータ
26・・・センターピン
27・・・絶縁テープ
Claims (5)
- 正極集電体上に正極活物質層が形成された帯状の正極と、負極集電体上に負極活物質層が形成された帯状の負極とが、セパレータを介して積層して巻回された電池素子が、電池缶に収容された円筒形非水電解質二次電池であって、
上記電池素子の巻回内周側に位置する上記正極活物質層の形成端部近傍を覆うように絶縁性被覆材が設けられ、
上記絶縁性被覆材の端部が凹凸形状に形成され、上記凹凸形状の凸部の高さが0.5mm以上とされ、かつ上記絶縁性被覆材の厚さが50μm未満である
円筒形非水電解質二次電池。 - 上記凸部は、50mmあたり5以上50以下設けられる
請求項1に記載の円筒形非水電解質二次電池。 - 上記絶縁性被覆材は、上記正極活物質層に0.5mm以上重なる
請求項1に記載の円筒形非水電解質二次電池。 - 上記絶縁性被覆材の厚さが30μm以上である
請求項1に記載の円筒形非水電解質二次電池。 - 上記絶縁性被覆材の引張強度が30N/mm2以上である
請求項1に記載の円筒形非水電解質二次電池。
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