JP5076464B2 - リチウムイオン二次電池 - Google Patents
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Description
まず、本発明のリチウムイオン二次電池の実施形態について詳細に説明する。
3層カソード電極140は、正極集電体16と、正極集電体16の両面上に形成された活物質層20,20とを有する。3層カソード電極140は、活物質層20がセパレータ40と接触するように積層されている。
活物質層10と活物質層20との間に配置されるセパレータ40は、電気絶縁性の多孔体から形成されている。セパレータの材料は特に限定されず、公知のセパレータ材料を使用することができる。例えば、電気絶縁性の多孔体としては、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリオレフィンからなるフィルムの単層体、積層体や上記樹脂の混合物の延伸膜、或いは、セルロース、ポリエステル及びポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも1種の構成材料からなる繊維不織布が挙げられる。
電解質溶液は、活物質層10、活物質層20、及び、セパレータ40の内部に含有されている。電解質溶液は、特に限定されず、公知のリチウムイオン二次電池要素に用いられている、リチウム塩を含む電解質溶液(電解質水溶液、有機溶媒を使用する電解質溶液)を使用することができる。ただし、電解質水溶液は電気化学的に分解電圧が低いことにより、充電時の耐用電圧が低く制限されるので、有機溶媒を使用する電解質溶液(非水電解質溶液)であることが好ましい。二次電池要素の電解質溶液としては、リチウム塩を非水溶媒(有機溶媒)に溶解したものが好適に使用される。リチウム塩としては、例えば、LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiCF3、CF2SO3、LiC(CF3SO2)3、LiN(CF3SO2)2、LiN(CF3CF2SO2)2、LiN(CF3SO2)(C4F9SO2)、LiN(CF3CF2CO)2、LiBOB等の塩が使用される。なお、これらの塩は1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
リード線22及びリード線12は、図1に示すように、リボン状の外形を呈してケース50内からシール部50bを通って外部に突出している。
ケース50は、積層構造体85を密封し、ケース内部へ空気や水分が進入するのを防止できるものであれば特に限定されず、公知の二次電池要素に用いられているケースを使用することができる。例えば、エポキシ樹脂等の合成樹脂や、アルミニウム等の金属シートを樹脂ラミネートしたものを使用することができる。ケース50は図1に示すように、矩形状の可撓性のシート51Cを長手方向の略中央部で2つ折りにして形成したものであり、積層構造体85を積層方向(上下方向)の両側から挟み込んでいる。2つ折りにされたシート51Cの端部のうち、折り返し部分50aを除く3辺のシール部50bがヒートシール又は接着剤により接着されており、積層構造体85が内部に密封されている。また、ケース50は、シール部50bにおいて絶縁体14と接着することによりリード線22,12をシールしている。
次に、上述したリチウムイオン二次電池100の作製方法の一例について説明する。
まず、カソード積層体を以下の手順により作製した。まず、正極活物質としてLiMn0.33Ni0.33Co0.34O2(下付き数字は原子比)、導電助剤としてアセチレンブラック、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)を用意し、これらの重量比が正極活物質:導電助剤:結着剤=90:6:4となるようにプラネタリーミキサで混合分散した後、これに溶媒としてのNMPを適量混合して粘度調整し、スラリー状のカソード用塗布液(スラリー)を調整した。
セパレータとして、単層ポリエチレン多孔膜(厚み18μm、突刺強度1.67N)を用いた以外は、実施例1と同様にした。
セパレータとして、2層ポリエチレン多孔膜(厚み25μm、突刺強度2.35N)を用いた以外は、実施例1と同様にした。
セパレータとして、単層ポリエチレン多孔膜(厚み27μm、突刺強度2.65N)を用いた以外は、実施例1と同様にした。
セパレータとして、単層ポリエチレン多孔膜(厚み27μm、突刺強度2.94N)を用いた以外は、実施例1と同様にした。
正極集電体として、表面処理をしていないアルミプレーン箔(厚み17μm、突刺強度0.59N)を用いた以外は、実施例4と同様にした。
正極集電体として、表面処理をしていないアルミプレーン箔(厚み12μm、突刺強度0.29N)を用い、セパレータとして、単層ポリエチレン多孔膜(厚み16μm、突刺強度1.37N)を用いた以外は、実施例1と同様にした。
セパレータとして、単層ポリエチレン多孔膜(厚み16μm、突刺強度1.76N)を用いた以外は、実施例7と同様にした。
セパレータとして、単層ポリエチレン多孔膜(厚み20μm、突刺強度1.96N)を用いた以外は、実施例7と同様にした。
セパレータとして、単層ポリエチレン多孔膜(厚み16μm、突刺強度2.16N)を用いた以外は、実施例7と同様にした。
セパレータとして、2層ポリエチレン多孔膜(厚み18μm、突刺強度0.69N)を用いた以外は、実施例1と同様にした。
正極集電体として、表面処理をしていないアルミプレーン箔(厚み20μm、突刺強度0.81N)を用いた以外は、比較例1と同様にした。
正極の集電体として、表面をエッチング処理したアルミ箔(厚み40μm、突刺強度1.67N)を用いた以外は、比較例1と同様にした。
正極の集電体として、表面をエッチングしていないアルミ箔(厚み20μm、突刺強度0.81N)を用いた以外は、実施例3と同様にした。
正極の集電体として、表面をエッチング処理したアルミ箔(厚み40μm、突刺強度1.67N)を用いた以外は、実施例3と同様にした。
正極集電体として、表面処理をしていないアルミプレーン箔(厚み17μm、突刺強度0.59N)を用い、セパレータとして、単層ポリエチレン多孔膜(厚み20μm、突刺強度1.96N)を用いた以外は、比較例1と同様にした。
セパレータとして、単層ポリエチレン多孔膜(厚み9μm、突刺強度0.98N)を用いた以外は、実施例7と同様にした。
Claims (5)
- 正極と、負極と、前記正極及び前記負極間に設けられたセパレータと、を備え、
前記正極及び前記負極は集電体及び前記集電体上に設けられた活物質層をそれぞれ有し、
前記セパレータの突刺強度をTsとし、前記正極及び前記負極の少なくとも一方の集電体の突刺強度をTcとした時に、
Ts≧4Tcを満たし、
前記突刺強度は、直径3mmの軸部の先端に高さ2.6mmの円錐部が形成され、該円錐部の先端の曲率半径が40μmとされた針を、速度200mm/minで前記セパレータ又は前記集電体に対して突刺したときの最大荷重である、リチウムイオン二次電池。 - Tc≦0.5NかつTs≧1.5Nである請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記正極及び前記負極の少なくとも一方の集電体はアルミ箔である請求項1又は2のいずれか記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記負極/前記セパレータ/(前記正極/前記セパレータ/前記負極)nの積層構造を有し(ここで、nは1以上の整数であり繰返し数を示す)、最外層がいずれも負極とされた請求項1〜3のいずれか記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記負極は、いずれも前記集電体の両面に前記活物質層を有する請求項4に記載のリチウムイオン二次電池。
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