JP5203632B2 - Non-aqueous electrolyte battery - Google Patents

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Description

本発明は、非水電解質電池に関するものである。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte battery.

非水電解質を具備し、リチウムイオンを介して充放電を行う非水電解質電池は、高エネルギー密度などの特徴を有し、携帯電話等に代表される小型携帯機器に広く採用されている。近年、携帯機器の小型化や利便性の向上を目的とした急速充放電への要求、さらに、環境問題への関心の高まりから、電気自動車やハイブリット自動車、電力貯蔵用等への非水電解質電池の適用を目指して、エネルギー密度や入出力特性、サイクル特性の向上への要求が高まっている。   Nonaqueous electrolyte batteries that include a nonaqueous electrolyte and are charged and discharged via lithium ions have characteristics such as high energy density and are widely used in small portable devices typified by mobile phones and the like. In recent years, non-aqueous electrolyte batteries for electric vehicles, hybrid vehicles, power storage, etc. due to the demand for rapid charging / discharging for the purpose of miniaturization and improvement of convenience of portable devices and the increasing interest in environmental issues. There are increasing demands for improving energy density, input / output characteristics, and cycle characteristics.

非水電解質電池において、エネルギー密度や急速充放電特性、入出力特性を向上する手法としては、活物質の比表面積の拡大、電極の箔肉化、高密度化等が挙げられる。   In a nonaqueous electrolyte battery, methods for improving energy density, rapid charge / discharge characteristics, and input / output characteristics include increasing the specific surface area of the active material, increasing the foil thickness of the electrode, and increasing the density.

これに対して、特許文献1に記載されているように、アルミニウムまたはアルミニウム合金箔からなる負極集電体と、一次粒子径1μm以下となるような微細な粒度分布をもつ負極活物質とを有する非水電解質電池が提案されている。これによると、負極活物質として、微細な粒度分布をもつ粉体を使用できるため、エネルギー密度や入出力特性を向上することができる。   On the other hand, as described in Patent Document 1, a negative electrode current collector made of aluminum or an aluminum alloy foil and a negative electrode active material having a fine particle size distribution such that the primary particle diameter is 1 μm or less are included. Nonaqueous electrolyte batteries have been proposed. According to this, since a powder having a fine particle size distribution can be used as the negative electrode active material, energy density and input / output characteristics can be improved.

特許文献1記載の電池の特徴を活かし、電気自動車やハイブリット自動車、電力貯蔵用等への非水電解質電池への適用を鑑みると、より大型で大出力を得られる電極群構造を有する電池の開発が望まれる。特許文献1では厚さ3.8mm、幅63mm、高さ95mmの電池の実施例が記載されている。これより大きな電池を製作するには、電池の外部端子から電極群へ通電する集電部の電気抵抗を下げる必要があり、また、電極の大面積化や電極の薄化に伴うセパレータ占有体積の増加を伴う。その結果、電極群の周辺に注液した電解液が電極やセパレータの内部まで浸透せずに電極内部に電解液の未含浸部が残るなどが生じた。これにより、電池の急速充電性能が不安定になったり、また、ばらつきが見られた。   Taking advantage of the characteristics of the battery described in Patent Document 1, development of a battery having an electrode group structure that is larger and that can obtain a large output in consideration of application to non-aqueous electrolyte batteries for electric vehicles, hybrid vehicles, power storage, etc. Is desired. Patent Document 1 describes an example of a battery having a thickness of 3.8 mm, a width of 63 mm, and a height of 95 mm. In order to manufacture a battery larger than this, it is necessary to lower the electrical resistance of the current collector that conducts electricity from the external terminal of the battery to the electrode group, and the separator occupied volume accompanying the increase in the area of the electrode or the thinning of the electrode. Accompanied by an increase. As a result, the electrolyte solution injected into the periphery of the electrode group did not penetrate into the electrodes and separators, leaving an unimpregnated portion of the electrolyte solution inside the electrodes. As a result, the rapid charging performance of the battery became unstable and variations were observed.

特許文献2は、正極と負極とをセパレータを介して対向させた電極体層を九十九折状に折り畳んで積層してなる電極体を用いる電池に関するものである。電極体層の折り畳み部分に相当する位置毎に、一定程度の幅(電極体層の2層分程度、つまり約560μm)で正極活物質及び負極活物質を塗工せずに活物質非存在領域を形成し、正極の活物質非存在領域と負極の活物質非存在領域とが一致するように重ねることにより、電極体層を均一な肉厚で積層した電極体を作製している。   Patent Document 2 relates to a battery using an electrode body in which an electrode body layer in which a positive electrode and a negative electrode are opposed to each other via a separator is folded into ninety-nine folds. For each position corresponding to the folded part of the electrode body layer, the active material absence region without applying the positive electrode active material and the negative electrode active material with a certain width (about two layers of the electrode body layer, that is, about 560 μm). Are formed so that the active material non-existing region of the positive electrode and the active material non-existing region of the negative electrode coincide with each other, thereby producing an electrode body in which the electrode body layers are laminated with a uniform thickness.

一方、特許文献3は、セパレータ又は固体電解質層を、正極シートと負極シートの間を縫うようにジクザグに折り曲げて用いることを開示している。セパレータ3の、最上段及び最下段の負極シート2,2をそれぞれ上下からを被う部分は、負極シート2の幅と実質的に同じ幅にしている。また、セパレータ3の、正極シート1と負極シート2との間に存する部分は、正極シート1の幅Wpと負極シート2の幅Wnの中間の幅Wsとしている。このような構成にすることにより、正極シート、負極シート、セパレータ又は固体電解質層の三者の積層体の幅を負極シートの幅と同じにし、電池の小型化を図っている。
特開2005−123183 特開平9−7610 特開2002−329530
On the other hand, Patent Document 3 discloses that a separator or a solid electrolyte layer is used by being bent zigzag so as to sew between a positive electrode sheet and a negative electrode sheet. The portion of the separator 3 that covers the uppermost and lowermost negative electrode sheets 2, 2 from above and below has substantially the same width as the width of the negative electrode sheet 2. Further, the separator 3, portion present between the positive electrode sheet 1 and the negative electrode sheet 2 is in the middle of the width W s of the width W p and the width W n of the negative electrode sheet 2 of the positive electrode sheet 1. By adopting such a configuration, the width of the three layers of the positive electrode sheet, the negative electrode sheet, the separator, or the solid electrolyte layer is made the same as the width of the negative electrode sheet, thereby reducing the size of the battery.
JP-A-2005-123183 JP-A-9-7610 JP 2002-329530 A

本発明はこのような事情に鑑み、ばらつきの少ない安定した急速充放電性能を有する非水電解質電池を提供することを目的とする。   In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a nonaqueous electrolyte battery having stable rapid charge / discharge performance with little variation.

本発明に係る非水電解質電池は、セパレータが九十九状に折り返され、前記セパレータが二重になっている部分に正極と負極が交互に挿入された構造の電極群と、前記セパレータの折り返し端部に対して垂直に位置する前記正極の辺から引き出された正極リードと、前記セパレータの折り返し端部に対して垂直に位置する前記負極の辺から引き出された負極リードとを具備する非水電解質電池であって、
前記負極は、アルミニウム箔の負極集電体と、前記負極集電体に担持された、平均粒径が1μm以下のリチウムチタン酸化物粒子、炭素粉末およびポリフッ化ビニリデンを含む負極活物質含有層とを有し、厚さが40μm以上、95μm以下であり、
前記正極は、アルミニウム箔の正極集電体と、前記正極集電体に担持された、リチウムコバルト酸化物、黒鉛粉末およびポリフッ化ビニリデンを含む負極活物質含有層とを有し、厚さが35μm以上、90μm以下であり、
前記セパレータは、ポリエチレン製多孔質フィルムからなり、
前記セパレータの折り返し幅をX、前記セパレータの折り返し端部に対して垂直に位置する前記正極の辺の長さをW 、前記セパレータの折り返し端部に対して垂直に位置する前記負極の辺の長さをW としたとき、Xが68〜70mmの範囲、W が67〜68mmの範囲、W が67〜88mmの範囲であり、下記(1)式
The nonaqueous electrolyte battery according to the present invention includes an electrode group having a structure in which a separator is folded back into a ninety-nine shape, and a positive electrode and a negative electrode are alternately inserted in a portion where the separator is doubled, and the separator is folded back. Non-aqueous water comprising: a positive electrode lead drawn out from the side of the positive electrode positioned perpendicular to the end portion; and a negative electrode lead drawn out from the side of the negative electrode positioned perpendicular to the folded end portion of the separator. An electrolyte battery,
The negative electrode includes a negative electrode current collector made of aluminum foil, and a negative electrode active material-containing layer comprising lithium titanium oxide particles having an average particle size of 1 μm or less, carbon powder, and polyvinylidene fluoride carried on the negative electrode current collector. Having a thickness of 40 μm or more and 95 μm or less,
The positive electrode has a positive electrode current collector made of aluminum foil, and a negative electrode active material-containing layer containing lithium cobalt oxide, graphite powder and polyvinylidene fluoride supported on the positive electrode current collector and having a thickness of 35 μm. Above, 90 μm or less,
The separator is made of a polyethylene porous film,
The separator folding width is X, the length of the positive electrode side that is perpendicular to the folding end of the separator is W 1 , and the length of the negative electrode side that is perpendicular to the folding end of the separator. when the length and W 2, X is in the range range of 68~70mm, W 1 in the range of 67~68mm, W 2 is 67~88Mm, the following formula (1)

1mm≦{2X−(W+W)}≦6mm (1)
を満足し、
前記セパレータの折り返し端部に対して垂直に位置する前記正極の二辺間の距離で示される正極長さをL、前記セパレータの折り返し端部に対して垂直に位置する前記負極の二辺間の距離で示される負極長さをL、前記セパレータの前記折り返し端部の長さをLとしたとき、Lが84〜87mmの範囲、Lが83〜87mmの範囲、Lが89〜94mmの範囲であり、前記正極長さLおよび前記負極長さLのうちいずれか長い方に比して、前記セパレータの前記折り返し端部の長さLが2mm以上、10mm以下長い。
1 mm ≦ {2X− (W 1 + W 2 )} ≦ 6 mm (1)
Satisfied,
The positive electrode length indicated by the distance between two sides of the positive electrode positioned perpendicular to the folded end of the separator is L 1 , and between the two sides of the negative electrode positioned perpendicular to the folded end of the separator When the length of the negative electrode indicated by the distance is L 2 and the length of the folded end portion of the separator is L 3 , L 1 is in the range of 84 to 87 mm, L 2 is in the range of 83 to 87 mm, and L 3 is in the range of 89~94Mm, the positive very long of L 1 and of the negative very long of L 2 than the longer one, the length L 3 of the folded end portion of the separator is 2mm or more, 10 mm or less long.

本発明によれば、ばらつきの少ない安定した急速充放電性能を有する非水電解質電池を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the nonaqueous electrolyte battery which has the stable rapid charge / discharge performance with few dispersion | variations can be provided.

電極群を大型化し、かつ、大電流で充放電を行うには、電池の外部端子から電極群内の電極に複数の経路で電流を流す集電方式をとることが望ましく、集電部を設けた複数の単電極を積層し電極群を形成する積層方式が、従来の捲回方式よりも好ましい。また、電極を積層する電極群の積層方式に関しても種々の方法が考えられるが、電極板を袋状にしたセパレータに挿入し、個別に積層する一般的な積層方式に比べ、セパレータの開口部が大きく、非水電解液を電極に含浸させる上で有利となる点で、集電部としての正負極リードが設けられた正極及び負極の間に、九十九状に折り返されたセパレータを介在させ、正極と負極を交互に積層するセパレータ九十九折り方式による電極の積層がより好ましい。   In order to increase the size of the electrode group and charge and discharge with a large current, it is desirable to adopt a current collection method in which current is passed from the external terminals of the battery to the electrodes in the electrode group through multiple paths, and a current collector is provided. In addition, a lamination method in which a plurality of single electrodes are laminated to form an electrode group is preferable to the conventional winding method. In addition, various methods can be considered for the electrode stacking method for stacking the electrodes, but the separator opening is larger than the general stacking method in which the electrode plate is inserted into a bag-shaped separator and stacked individually. Large, advantageous in impregnating the electrode with a non-aqueous electrolyte, with a separator folded in a ninety-nine shape between the positive and negative electrodes provided with positive and negative electrode leads as a current collector. Further, it is more preferable to stack electrodes by a separator 99-fold method in which positive and negative electrodes are alternately stacked.

九十九状に折り返されたセパレータを用いる電極群の一例を図1〜図6に示す。   An example of an electrode group using a separator folded back into a ninety-nine shape is shown in FIGS.

図1に示すように、電極群1は、負極2と、正極3と、負極2と正極3との間に配置されたセパレータ4とを有する。図2及び図3に示す通りに、負極2は、短冊状の負極集電体2aと、負極集電体2aの短辺の中央付近から延び出た負極リード5と、負極集電体2aの両面に担持された負極活物質含有層2bとを備えている。また、図4及び図5に示す通りに、正極3は、短冊状の正極集電体3aと、正極集電体3aの短辺の中央付近から延び出た正極リード6と、正極集電体3aの両面に担持された正極活物質含有層3bとを備えている。負極リード5が一体になっている負極集電体2aと、正極リード6が一体になっている正極集電体3aは、例えば、アルミニウム板やアルミニウム合金板などに打ち抜き加工を施すことにより得られる。   As shown in FIG. 1, the electrode group 1 includes a negative electrode 2, a positive electrode 3, and a separator 4 disposed between the negative electrode 2 and the positive electrode 3. 2 and 3, the negative electrode 2 includes a strip-shaped negative electrode current collector 2a, a negative electrode lead 5 extending from the vicinity of the center of the short side of the negative electrode current collector 2a, and the negative electrode current collector 2a. And a negative electrode active material-containing layer 2b supported on both sides. 4 and 5, the positive electrode 3 includes a strip-shaped positive electrode current collector 3a, a positive electrode lead 6 extending from the vicinity of the center of the short side of the positive electrode current collector 3a, and a positive electrode current collector. And a positive electrode active material-containing layer 3b supported on both surfaces of 3a. The negative electrode current collector 2a in which the negative electrode lead 5 is integrated and the positive electrode current collector 3a in which the positive electrode lead 6 is integrated are obtained by punching an aluminum plate or an aluminum alloy plate, for example. .

図6に示すように、セパレータ4は、帯状で、九十九状に折り返されている。二重になっているセパレータの間に、正極3と負極2が交互に挿入されている。負極2は、負極リード5が延び出ている短辺が、セパレータ4の折り返し端部7に対して垂直に位置するように二重のセパレータ4間に挿入されている。負極リード5の先端は、セパレータ4から突出している。一方、正極3は、正極リード6が延び出ている短辺が、セパレータ4の折り返し端部7に対して垂直に位置するように二重のセパレータ4間に挿入されている。正極リード6の先端もセパレータ4から突出しているが、正極リード6がセパレータ4から引き出されている方向は、負極リード5がセパレータ4から引き出されている方向と反対向きになっている。   As shown in FIG. 6, the separator 4 has a belt shape and is folded back into a ninety nine shape. The positive electrode 3 and the negative electrode 2 are alternately inserted between the double separators. The negative electrode 2 is inserted between the double separators 4 so that the short side from which the negative electrode lead 5 extends is positioned perpendicular to the folded end 7 of the separator 4. The tip of the negative electrode lead 5 protrudes from the separator 4. On the other hand, the positive electrode 3 is inserted between the double separators 4 so that the short side from which the positive electrode lead 6 extends is positioned perpendicular to the folded end 7 of the separator 4. The tip of the positive electrode lead 6 also protrudes from the separator 4, but the direction in which the positive electrode lead 6 is drawn from the separator 4 is opposite to the direction in which the negative electrode lead 5 is drawn from the separator 4.

本発明者らは、上記九十九折り方式の電極積層方式のもつ利点を更に発展させるため、電解液の含浸性向上に関して詳細な検討を行った。その結果、正極3、負極2及びセパレータ4が下記(1)式を満足した際に、非水電解液の含浸性が優れ、急速充放電時の充放電容量が高く、また、ばらつきの小さな電池が得られることを見出した。   In order to further develop the advantages of the 99-fold type electrode stacking method, the present inventors have conducted detailed studies on improving the impregnation property of the electrolytic solution. As a result, when the positive electrode 3, the negative electrode 2, and the separator 4 satisfy the following formula (1), the battery has excellent non-aqueous electrolyte impregnation properties, high charge / discharge capacity during rapid charge / discharge, and small variations. It was found that can be obtained.

1mm≦{2X−(W1+W2)}≦6mm (1)
Xはセパレータ4の折り返し幅(mm)で、折り返し端部と次の折り返し端部との距離である。W1はセパレータ4の折り返し端部7に対して垂直に位置する正極3の辺の長さ(mm)で、図4の場合、正極3の短辺の長さと等しい。W2はセパレータ4の折り返し端部7に対して垂直に位置する負極2の辺の長さ(mm)で、図2の場合、負極2の短辺の長さと等しい。
1 mm ≦ {2X− (W 1 + W 2 )} ≦ 6 mm (1)
X is the folding width (mm) of the separator 4 and is the distance between the folding end and the next folding end. W 1 is the length (mm) of the side of the positive electrode 3 positioned perpendicular to the folded end 7 of the separator 4, and is equal to the length of the short side of the positive electrode 3 in FIG. W 2 is the length (mm) of the side of the negative electrode 2 positioned perpendicular to the folded end 7 of the separator 4, and is equal to the length of the short side of the negative electrode 2 in FIG.

{2X−(W1+W2)}を1mm以上にすることによって、正極及び負極の端面が、セパレータの折り返し部でその間に隙間を開けて囲まれ、その隙間から電解液注液時に電極内部に残る空気の排出がスムーズに成され、電解液の含浸を円滑に進行させることができる。また、{2X−(W1+W2)}を6mm以下にすることによって、正極及び負極の端面とセパレータの折返し部との間に隙間を設けることによるエネルギー密度の低下を抑えることができる。{2X−(W1+W2)}のより好ましい範囲は、2mm以上、4mm以下である。 By making {2X− (W 1 + W 2 )} 1 mm or more, the end faces of the positive electrode and the negative electrode are surrounded by a gap between the folded portions of the separator. The remaining air is discharged smoothly, and the impregnation with the electrolyte can proceed smoothly. Further, by setting {2X− (W 1 + W 2 )} to 6 mm or less, it is possible to suppress a decrease in energy density caused by providing a gap between the end faces of the positive electrode and the negative electrode and the folded portion of the separator. A more preferable range of {2X− (W 1 + W 2 )} is 2 mm or more and 4 mm or less.

上記(1)式による効果を十分に得るためには、Xが60mm以上、120mm以下で、前記W1が59.5mm以上、119.5mm以下で、前記W2が59.5mm以上、119.5mm以下であることが望ましい。 In order to sufficiently obtain the effect of the above expression (1), X is 60 mm or more and 120 mm or less, W 1 is 59.5 mm or more and 119.5 mm or less, and W 2 is 59.5 mm or more and 119. It is desirable that it is 5 mm or less.

また、九十九折り方式の電極群を大型電池に適用するに当り、安全性試験を行い確認した。その結果、正極リード6が引き出されている辺と向かい合う辺とで示される正極長さL1(図1,4に示す)及び負極リード5が引き出されている辺と向かい合う辺とで示される負極長さL2(図1,2に示す)のうち、いずれか長い方に比して、セパレータ4の折り返し端部の長さL3(図1に示す)を、2mm以上、10mm以下長くすることによって、異常な高温下においてもセパレータの収縮により発生する正負極リードの短絡を防止できる。また、正極長さL1と負極長さL2の長さが等しい場合には、正極長さL1と負極長さL2の双方よりも、セパレータ4の折り返し端部の長さL3を、2mm以上、10mm以下長くすることによって、異常な高温下においてもセパレータの収縮により発生する正負極リードの短絡を防止できる。なお、いずれの場合においても、セパレータの折り返し端部の長さL3を10mmを超えて長くすると、電池の容積効率を低下させる恐れがある。より好ましい範囲は、3mm以上、7mm以下である。上記関係を満足する限りにおいては、正極の一辺からセパレータの折り返し端部までの距離と、正極の他辺からセパレータの折り返し端部までの距離が、同じ場合にも異なる場合にも、短絡防止効果を得ることができる。負極の場合も同様である。 In addition, in applying the 99-fold type electrode group to a large battery, a safety test was conducted and confirmed. As a result, the positive electrode length L 1 (shown in FIGS. 1 and 4) indicated by the side opposite to the side from which the positive electrode lead 6 is drawn and the negative side indicated by the side opposite to the side from which the negative electrode lead 5 is drawn. The length L 3 (shown in FIG. 1) of the folded end portion of the separator 4 is increased by 2 mm or more and 10 mm or less compared to the longer one of the length L 2 (shown in FIGS. 1 and 2). Accordingly, it is possible to prevent a short circuit between the positive and negative electrode leads that occurs due to the shrinkage of the separator even under an abnormally high temperature. Further, when the positive electrode length L 1 and the negative electrode length L 2 are equal, the length L 3 of the folded end of the separator 4 is set to be longer than both the positive electrode length L 1 and the negative electrode length L 2. By increasing the length by 2 mm or more and 10 mm or less, it is possible to prevent a short circuit between the positive and negative electrode leads caused by the shrinkage of the separator even under an abnormally high temperature. In any case, if the length L 3 of the folded end of the separator is made longer than 10 mm, the volumetric efficiency of the battery may be reduced. A more preferable range is 3 mm or more and 7 mm or less. As long as the above relationship is satisfied, the distance from one side of the positive electrode to the folded end of the separator and the distance from the other side of the positive electrode to the folded end of the separator are the same or different, and the short circuit prevention effect Can be obtained. The same applies to the negative electrode.

前述した(1)式を満たす非水電解質電池において、正極の厚さt1が35μm以上、90μm以下で、かつ負極の厚さt2が40μm以上、95μm以下であることが望ましい。正極及び負極の厚さが薄い方が非水電解液の含浸には有利であるものの、正極及び負極の活物質含有層の厚さのばらつきが大きくなる。正極の厚さを35μm以上、90μm以下にし、かつ負極の厚さを40μm以上、95μm以下にすることによって、正負極の活物質含有層の厚さばらつきの問題を招くことなく、正極及び負極の非水電解液の含浸性をより向上することができる。 In the non-aqueous electrolyte battery satisfying the above-described formula (1), it is desirable that the positive electrode thickness t 1 is 35 μm or more and 90 μm or less, and the negative electrode thickness t 2 is 40 μm or more and 95 μm or less. Although a thinner positive electrode and negative electrode are advantageous for impregnation with the non-aqueous electrolyte, variations in the thickness of the active material-containing layer of the positive electrode and the negative electrode are increased. By making the thickness of the positive electrode 35 μm or more and 90 μm or less and the thickness of the negative electrode 40 μm or more and 95 μm or less, there is no problem of variation in the thickness of the active material containing layer of the positive and negative electrodes. The impregnation property of the nonaqueous electrolytic solution can be further improved.

なお、正極及び負極の厚さは、マイクロメータで測定される。   In addition, the thickness of a positive electrode and a negative electrode is measured with a micrometer.

図1の電極群1が収納される容器を図7に示す。図7に示すように、容器8は、ラミネートフィルムに例えば深絞り加工あるいはプレス加工を施すことにより形成された矩形状の凹部からなる電極群収納部9と、ラミネートフィルムのうちの加工が施されていない平板部からなる矩形状の蓋体10とを有する。ラミネートフィルムを点線に沿って容器側に折り返すと、電極群収納部9に蓋体10を被せることができる。蓋体10の内面は、電極群収納部9の開口部周縁の三辺11a〜11cと例えば熱融着により接合される。図8は、蓋体10が電極群収納部9の開口部周縁の三辺11a〜11cに接合され、蓋体10を下にして配置された状態を示している。ラミネートフィルムには、例えば、熱可塑性樹脂層と樹脂層との間に金属層が配置されたラミネートフィルムを使用することができる。熱可塑性樹脂層が電極群収納部9及び蓋体10の内面に位置することによって、電極群収納部9に蓋体10を熱融着により接合することができる。熱可塑性樹脂層は、例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)等から形成される。金属層は、アルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔であることが好ましい。また、樹脂層は、金属層を補強するためのものであり、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート(PET)などの高分子から形成することができる。   A container in which the electrode group 1 of FIG. 1 is housed is shown in FIG. As shown in FIG. 7, the container 8 is formed by subjecting the laminate film to an electrode group housing portion 9 composed of a rectangular recess formed by, for example, deep drawing or pressing, and processing of the laminate film. And a rectangular lid 10 formed of a flat plate portion that is not formed. When the laminate film is folded back along the dotted line toward the container, the electrode group storage unit 9 can be covered with the lid 10. The inner surface of the lid body 10 is bonded to the three sides 11a to 11c at the periphery of the opening of the electrode group storage portion 9 by, for example, heat sealing. FIG. 8 shows a state in which the lid body 10 is joined to the three sides 11 a to 11 c at the periphery of the opening of the electrode group storage portion 9 and arranged with the lid body 10 facing down. As the laminate film, for example, a laminate film in which a metal layer is disposed between a thermoplastic resin layer and a resin layer can be used. Since the thermoplastic resin layer is positioned on the inner surfaces of the electrode group housing portion 9 and the lid body 10, the lid body 10 can be joined to the electrode group housing portion 9 by thermal fusion. The thermoplastic resin layer is made of, for example, polypropylene (PP) or polyethylene (PE). The metal layer is preferably an aluminum foil or an aluminum alloy foil. The resin layer is used to reinforce the metal layer and can be formed from a polymer such as nylon or polyethylene terephthalate (PET).

電極群1は非水電解液を保持した状態で容器8の電極群収納部9に収納される。正極リード6は、一つに束ねられた状態で正極タブ12に溶接されている。また、負極リード5は、一つに束ねられた状態で負極タブ13に溶接されている。正極タブ12及び負極タブ13は、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金などの導電性材料から形成される。図8に示すように、正極タブ12は、電極群収納部9の開口部周縁の短辺11aと蓋体10との間から外部に引き出されている。負極タブ13は、電極群収納部9の開口部周縁の反対側の短辺11bと蓋体10との間から外部に引き出される。電極群収納部9の開口部周縁の長辺11cと蓋体10は、熱融着により接合された後、ほぼ垂直に折り曲げられている。なお、図8では、正負極リードに正負極タブを溶接し、正負極タブを容器から引き出したが、正負極リードをそのまま容器から引き出すことも可能である。   The electrode group 1 is stored in the electrode group storage portion 9 of the container 8 while holding the nonaqueous electrolyte. The positive electrode lead 6 is welded to the positive electrode tab 12 in a bundled state. The negative electrode lead 5 is welded to the negative electrode tab 13 in a bundled state. The positive electrode tab 12 and the negative electrode tab 13 are made of a conductive material such as aluminum or an aluminum alloy, for example. As shown in FIG. 8, the positive electrode tab 12 is drawn to the outside from between the short side 11 a around the opening of the electrode group housing portion 9 and the lid 10. The negative electrode tab 13 is drawn out from between the short side 11 b on the opposite side of the periphery of the opening of the electrode group storage unit 9 and the lid 10. The long side 11c at the periphery of the opening of the electrode group storage unit 9 and the lid 10 are joined by heat fusion and then bent substantially vertically. In FIG. 8, the positive and negative electrode tabs are welded to the positive and negative electrode leads, and the positive and negative electrode tabs are pulled out from the container. However, the positive and negative electrode leads can be pulled out from the container as they are.

前述した図1では、正極リードを引き出す方向と負極リードを引き出す方向を互いに反対向きとしたが、正極リードを引き出す方向と負極リードを引き出す方向を同じ方向、つまり、電極群の同じ端面から正極リード及び負極リードを引き出しても良い。   In FIG. 1 described above, the direction in which the positive electrode lead is drawn out and the direction in which the negative electrode lead is drawn are opposite to each other, but the direction in which the positive electrode lead is drawn out and the direction in which the negative electrode lead is drawn out are the same direction, that is, the positive electrode lead from the same end face of the electrode group. In addition, the negative electrode lead may be pulled out.

以下、負極、正極、セパレータ及び非水電解質について説明する。   Hereinafter, the negative electrode, the positive electrode, the separator, and the nonaqueous electrolyte will be described.

1)負極
この負極は、負極集電体と、負極集電体の片面もしくは両面に担持され、負極活物質、導電剤および結着剤を含む負極活物質含有層とを含む。
1) Negative electrode The negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative electrode active material-containing layer that is supported on one or both surfaces of the negative electrode current collector and includes a negative electrode active material, a conductive agent, and a binder.

負極集電体には、アルミニウム箔またはアルミニウム合金箔を使用することができる。アルミニウム箔及びアルミニウム合金箔の平均結晶粒径は50μm以下にすることが望ましい。平均結晶粒径の範囲が50μm以下であることにより、アルミニウム箔またはアルミニウム合金箔の強度を飛躍的に増大させることができる。この負極集電体強度の増大により、物理的および化学的安定性が向上し、負極集電体の断絶が生じにくくなる。特に、40℃以上の高温環境下での過放電長期サイクルにおいて顕著であった、負極集電体の溶解による劣化を防ぐことができ、電極抵抗の増大を抑制できる。さらに、電極抵抗の増大を抑制することによりジュール熱が低下し、電極の発熱を抑制することができる。また、負極集電体強度の増大により、負極集電体を断絶させずに負極を高密度化することが可能となり、容量密度が向上する。また、負極の高密度化により、熱伝導率が増加し、電極の放熱性を向上できる。さらに、電池の発熱の抑制と電極の放熱性向上の相乗効果により、電池温度の上昇を抑制することが可能になる。なお、より好ましい平均結晶粒径は、3μm以下である。これにより上述した効果がさらに高まる。平均結晶粒径が小さいほど、負極集電体の化学的及び物理的強度が高くなるものの、優れた導電性を得るためには微細組織が結晶質であることが望ましいことから、平均結晶粒径の下限値は0.01μmにすることが望ましい。   An aluminum foil or an aluminum alloy foil can be used for the negative electrode current collector. The average crystal grain size of the aluminum foil and the aluminum alloy foil is desirably 50 μm or less. When the range of the average crystal grain size is 50 μm or less, the strength of the aluminum foil or aluminum alloy foil can be dramatically increased. This increase in the strength of the negative electrode current collector improves physical and chemical stability and makes it difficult for the negative electrode current collector to break. In particular, it is possible to prevent deterioration due to dissolution of the negative electrode current collector, which is remarkable in an overdischarge long-term cycle under a high temperature environment of 40 ° C. or higher, and it is possible to suppress an increase in electrode resistance. Furthermore, by suppressing an increase in electrode resistance, Joule heat is reduced, and heat generation of the electrode can be suppressed. Further, the increase in the strength of the negative electrode current collector makes it possible to increase the density of the negative electrode without interrupting the negative electrode current collector, thereby improving the capacity density. In addition, increasing the density of the negative electrode increases the thermal conductivity and improves the heat dissipation of the electrode. Furthermore, the rise in battery temperature can be suppressed by the synergistic effect of suppressing the heat generation of the battery and improving the heat dissipation of the electrode. A more preferable average crystal grain size is 3 μm or less. This further increases the above-described effect. The smaller the average grain size, the higher the chemical and physical strength of the negative electrode current collector. The lower limit of is desirably 0.01 μm.

平均結晶粒径の範囲が50μm以下のアルミニウム箔またはアルミニウム合金箔は、材料組成、加工条件、加熱条件および冷却条件などの因子に複雑に影響され、平均結晶粒径は、製造工程の中で、諸因子を有機的に組み合わせて調整される。なお、負極集電体のアルミニウム箔として、日本製箔製の高性能アルミ箔PACAL21(商品名)を用いてもよい。具体的には、平均結晶粒径が50μm以下のアルミニウム箔は、平均結晶粒径が90μmのアルミニウム箔を50〜250℃で焼鈍処理後、室温に冷却することにより作製することができる。一方、平均結晶粒径が50μm以下のアルミニウム合金箔は、平均結晶粒径が90μmのアルミニウム合金箔を50〜250℃で焼鈍処理後、室温に冷却することにより作製することができる。あるいは、平均結晶粒径が50μm以下のアルミニウム合金箔は、Feを0.8〜2重量%含む合金を焼鈍処理することによっても作製可能である。   Aluminum foil or aluminum alloy foil having an average crystal grain size range of 50 μm or less is affected by factors such as material composition, processing conditions, heating conditions, and cooling conditions in a complicated manner. It is adjusted by organically combining various factors. In addition, you may use the high performance aluminum foil PACAL21 (brand name) made from Japanese foil as an aluminum foil of a negative electrode collector. Specifically, an aluminum foil with an average crystal grain size of 50 μm or less can be produced by annealing an aluminum foil with an average crystal grain size of 90 μm at 50 to 250 ° C. and then cooling to room temperature. On the other hand, an aluminum alloy foil having an average crystal grain size of 50 μm or less can be produced by annealing an aluminum alloy foil having an average crystal grain size of 90 μm at 50 to 250 ° C. and then cooling to room temperature. Alternatively, an aluminum alloy foil having an average crystal grain size of 50 μm or less can also be produced by annealing an alloy containing 0.8 to 2% by weight of Fe.

アルミニウムおよびアルミニウム合金の平均結晶粒径は、以下に説明する方法で測定される。集電体表面の組織を金属顕微鏡観察し、1mm×1mmの視野内に存在する結晶粒子数nを測定し、下記(A)式より平均結晶粒子面積S(μm2)を算出する。 The average crystal grain size of aluminum and aluminum alloy is measured by the method described below. The structure of the current collector surface is observed with a metal microscope, the number n of crystal grains existing in a 1 mm × 1 mm visual field is measured, and the average crystal grain area S (μm 2 ) is calculated from the following formula (A).

S=(1×106)/n (A)
ここで、(1×106)で表わされる値は1mm×1mmの視野面積(μm2)で、nは結晶粒子数である。得られた平均結晶粒子面積Sを用いて下記(B)式から平均結晶粒径d(μm)を算出した。このような平均結晶粒径dの算出を5箇所(5視野)について行ない、その平均値を平均結晶粒径とした。なお、想定誤差は約5%である。
S = (1 × 10 6 ) / n (A)
Here, the value represented by (1 × 10 6 ) is a visual field area (μm 2 ) of 1 mm × 1 mm, and n is the number of crystal grains. The average crystal grain size d (μm) was calculated from the following formula (B) using the obtained average crystal grain area S. Such calculation of the average crystal grain size d was performed for five locations (five fields of view), and the average value was defined as the average crystal grain size. Note that the assumed error is about 5%.

d=2(S/π)1/2 (B)
負極集電体の厚さは、高容量化のため、20μm以下が好ましい。より好ましい範囲は12μm以下である。また、負極集電体の厚さの下限値は、3μmにすることが望ましい。
d = 2 (S / π) 1/2 (B)
The thickness of the negative electrode current collector is preferably 20 μm or less in order to increase the capacity. A more preferable range is 12 μm or less. Further, the lower limit value of the thickness of the negative electrode current collector is desirably 3 μm.

負極集電体に用いられるアルミニウムの純度は、耐食性の向上および高強度化のため、99.99%以上が好ましい。アルミニウム合金としては、アルミニウムの他に、鉄、マグネシウム、亜鉛、マンガン及びケイ素よりなる群から選択される1種類以上の元素を含む合金が好ましい。例えば、Al−Fe合金、Al−Mn系合金およびAl−Mg系合金は、アルミニウムよりさらに高い強度を得ることが可能である。一方、アルミニウムおよびアルミニウム合金中のニッケル、クロムなどの遷移金属の含有量は100ppm以下(0ppmを含む)にすることが好ましい。例えば、Al−Cu系合金では、強度は高まるが、耐食性は悪化するので、集電体としては不適である。アルミニウム合金中のアルミニウム含有量は、95重量%以上、99.5重量%以下にすることが望ましい。この範囲を外れると、平均結晶粒径を50μm以下にしても十分な強度を得られない恐れがあるからである。より好ましいアルミニウム含有量は、98重量%以上、99.5重量%以下である。   The purity of aluminum used for the negative electrode current collector is preferably 99.99% or more for improving corrosion resistance and increasing strength. The aluminum alloy is preferably an alloy containing one or more elements selected from the group consisting of iron, magnesium, zinc, manganese and silicon in addition to aluminum. For example, an Al-Fe alloy, an Al-Mn alloy, and an Al-Mg alloy can obtain higher strength than aluminum. On the other hand, the content of transition metals such as nickel and chromium in aluminum and aluminum alloys is preferably 100 ppm or less (including 0 ppm). For example, an Al—Cu-based alloy increases strength but deteriorates corrosion resistance, and is not suitable as a current collector. The aluminum content in the aluminum alloy is desirably 95% by weight or more and 99.5% by weight or less. If it is out of this range, sufficient strength may not be obtained even if the average crystal grain size is 50 μm or less. A more preferable aluminum content is 98% by weight or more and 99.5% by weight or less.

負極活物質の平均粒径は1μm以下とすることが望ましい。これにより、急速充電性能をさらに向上させることができる。なお、より好ましい平均粒径は、0.3μm以下である。但し、平均粒径が小さいと、一次粒子の凝集が起こりやすくなったり、非水電解質の分布が負極に偏って正極での電解質の枯渇を招く恐れがあることから、下限値は0.001μmにすることが望ましい。一般に、電極のプレス工程の際には、活物質の平均粒径が小さくなるほど、集電体への負荷は大きくなる。この負極活物質は平均粒径1μm以下なので、負極集電体に与える負荷も大きい。けれども、負極集電体として平均結晶粒径の範囲が50μm以下のアルミニウム箔またはアルミニウム合金箔は、強度が高いために、平均粒径1μm以下の粒子に起因する強い負荷にも耐えることができる。   The average particle size of the negative electrode active material is desirably 1 μm or less. Thereby, quick charge performance can further be improved. A more preferable average particle diameter is 0.3 μm or less. However, if the average particle size is small, the aggregation of primary particles tends to occur, or the nonaqueous electrolyte distribution may be biased toward the negative electrode, leading to depletion of the electrolyte at the positive electrode, so the lower limit is set to 0.001 μm. It is desirable to do. In general, during the electrode pressing step, the smaller the average particle size of the active material, the greater the load on the current collector. Since this negative electrode active material has an average particle size of 1 μm or less, the load applied to the negative electrode current collector is also large. However, since the aluminum foil or aluminum alloy foil having an average crystal grain size in the range of 50 μm or less as the negative electrode current collector has high strength, it can withstand a strong load caused by particles having an average grain size of 1 μm or less.

平均粒径1μm以下である負極活物質は、活物質原料を反応合成して活物質プリカーサーを作製した後、焼成処理を行い、ボールミルやジェトミルなどの粉砕機を用いて粉砕処理を施すことにより得られる。なお、焼成処理において、活物質プリカーサーの一部は凝集し粒子径の大きい二次粒子に成長することがある。このため、負極活物質に二次粒子を含むことを許容する。粒子径の小さい物質の方が粉砕処理は簡便であるので、活物質プリカーサーは1μm以下の粉末であることが好ましい。   A negative electrode active material having an average particle size of 1 μm or less is obtained by reacting and synthesizing active material raw materials to produce an active material precursor, followed by firing treatment and grinding treatment using a grinding machine such as a ball mill or a jet mill. It is done. In the baking treatment, a part of the active material precursor may be aggregated to grow into secondary particles having a large particle size. For this reason, it is permitted that the negative electrode active material contains secondary particles. Since a substance having a smaller particle diameter is easier to grind, the active material precursor is preferably a powder of 1 μm or less.

負極活物質としては、リチウムを吸蔵放出する物質を使用することができ、例えば、炭素質物、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、合金などが挙げられる。   As the negative electrode active material, a material that absorbs and releases lithium can be used, and examples thereof include carbonaceous materials, metal oxides, metal sulfides, metal nitrides, and alloys.

炭素質物としては、例えば、黒鉛質材料もしくは炭素質材料(例えば、黒鉛、コークス、炭素繊維、球状炭素、熱分解気相炭素質物、樹脂焼成体など)を挙げることができる。   Examples of the carbonaceous material include a graphite material or a carbonaceous material (for example, graphite, coke, carbon fiber, spherical carbon, pyrolytic gas phase carbonaceous material, resin fired body, and the like).

負極活物質のリチウム吸蔵電位は、リチウム金属の開回路電位に対して開回路電位で0.4V以上であることが好ましい。これにより、負極集電体のアルミニウム成分とリチウムとの合金化反応の進行および負極集電体の微紛化を抑制できる。さらに、リチウム吸蔵電位は、リチウム金属の開回路電位に対して開回路電位で0.4V以上、3V以下の範囲であることが好ましい。これにより、電池電圧を向上させることができる。さらに好ましい電位範囲は、0.4V以上、2V以下である。   The lithium occlusion potential of the negative electrode active material is preferably 0.4 V or more in terms of open circuit potential relative to the open circuit potential of lithium metal. Thereby, the progress of the alloying reaction between the aluminum component of the negative electrode current collector and lithium and the pulverization of the negative electrode current collector can be suppressed. Furthermore, the lithium occlusion potential is preferably in the range of 0.4 V or more and 3 V or less as an open circuit potential with respect to the open circuit potential of lithium metal. Thereby, a battery voltage can be improved. A more preferable potential range is 0.4 V or more and 2 V or less.

0.4V以上、3V以下の範囲でリチウムを吸蔵することが可能な金属酸化物としては、例えばTiO2などのチタン酸化物、例えばLi4+xTi512(xは−1≦x≦3)やLi2Ti37などのリチウムチタン酸化物、例えばWO3などのタングステン酸化物、例えばSnB0.40.63.1などのアモルファススズ酸化物、例えばSnSiO3などのスズ珪素酸化物、例えばSiOなどの酸化珪素などが挙げられる。 As a metal oxide capable of occluding lithium in the range of 0.4 V or more and 3 V or less, for example, a titanium oxide such as TiO 2 , for example, Li 4 + x Ti 5 O 12 (x is −1 ≦ x ≦ 3) and lithium titanium oxides such as Li 2 Ti 3 O 7 , tungsten oxides such as WO 3 , amorphous tin oxides such as SnB 0.4 P 0.6 O 3.1 , tin silicon oxides such as SnSiO 3, etc. Examples thereof include silicon oxide such as SiO.

0.4V以上、3V以下の範囲でリチウムを吸蔵することが可能な金属硫化物としては、例えばTiS2などの硫化リチウム、例えばMoS2などの硫化モリブデン、例えばFeS、FeS2、LixFeS2などの硫化鉄等が挙げられる。 Examples of the metal sulfide capable of occluding lithium in the range of 0.4 V or more and 3 V or less include lithium sulfide such as TiS 2 , molybdenum sulfide such as MoS 2 , such as FeS, FeS 2 , and Li x FeS 2. And iron sulfide.

0.4V以上、3V以下の範囲でリチウムを吸蔵することが可能な金属窒化物としては、例えばLixCoyN(0<x<4,0<y<0.5)などのリチウムコバルト窒化物等が挙げられる。 Examples of the metal nitride capable of occluding lithium in the range of 0.4 V or more and 3 V or less include lithium cobalt nitride such as Li x Co y N (0 <x <4, 0 <y <0.5). Thing etc. are mentioned.

負極活物質としては、チタン酸リチウムが好ましい。これにより、急速充電性能をさらに改善することができる。   As the negative electrode active material, lithium titanate is preferable. Thereby, the quick charge performance can be further improved.

電子伝導性を高め、集電体との接触抵抗を抑えるための導電剤として、炭素材料を用いることができる。例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、コークス、炭素繊維、黒鉛等を挙げることができる。   A carbon material can be used as a conductive agent for increasing electron conductivity and suppressing contact resistance with the current collector. Examples thereof include acetylene black, carbon black, coke, carbon fiber, and graphite.

活物質と導電剤を結着させるための結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ素系ゴム、スチレンブタジェンゴムなどが挙げられる。   Examples of the binder for binding the active material and the conductive agent include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), fluorine-based rubber, and styrene butadiene rubber.

負極の活物質、導電剤及び結着剤の配合比については、負極活物質は80重量%以上95重量%以下、導電剤は3重量%以上18重量%以下、結着剤は2重量%以上7重量%以下の範囲にすることが好ましい。   Regarding the mixing ratio of the negative electrode active material, the conductive agent, and the binder, the negative electrode active material is 80% by weight to 95% by weight, the conductive agent is 3% by weight to 18% by weight, and the binder is 2% by weight or more. It is preferable to make it into the range of 7 weight% or less.

負極の密度は、1.5g/cm3以上、5g/cm3以下にすることが望ましい。これにより、高い電池容量を得ることができる。さらに好ましい範囲は、2g/cm3以上、4g/cm3以下である。 The density of the negative electrode is desirably 1.5 g / cm 3 or more and 5 g / cm 3 or less. Thereby, a high battery capacity can be obtained. A more preferable range is 2 g / cm 3 or more and 4 g / cm 3 or less.

負極は、例えば、負極活物質、導電剤及び結着剤を適当な溶媒に懸濁し、この懸濁物を集電体に塗布した後に乾燥して集電体上に負極活物質含有層を形成し、これらにプレスを施すことにより作製される。   For example, a negative electrode active material, a conductive agent, and a binder are suspended in an appropriate solvent, and the suspension is applied to a current collector and then dried to form a negative electrode active material-containing layer on the current collector. These are produced by pressing them.

2)正極
この正極は、正極集電体と、正極集電体の片面もしくは両面に担持され、正極活物質、導電剤および結着剤を含む正極活物質含有層とを含む。
2) Positive electrode The positive electrode includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material-containing layer that is supported on one or both surfaces of the positive electrode current collector and includes a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder.

正極集電体としては、例えば、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔を挙げることができる。アルミニウム箔及びアルミニウム合金箔は、それぞれ、平均結晶粒径が50μm以下であることが好ましい。より好ましくは、3μm以下である。これにより、正極集電体の強度が増大し、正極集電体を断絶させずに正極を高密度化することが可能となり、容量密度を向上することができる。平均結晶粒径が小さいほど、ピンポール及びクラックの発生を少なくすることが可能になると共に、正極集電体の化学的強度及び物理的強度を高くすることができる。集電体の微細組織を結晶質を有するものとして適度な硬さを確保するために、平均結晶粒径の下限値は0.01μmにすることが望ましい。   Examples of the positive electrode current collector include an aluminum foil and an aluminum alloy foil. Each of the aluminum foil and the aluminum alloy foil preferably has an average crystal grain size of 50 μm or less. More preferably, it is 3 μm or less. As a result, the strength of the positive electrode current collector is increased, the positive electrode can be densified without breaking the positive electrode current collector, and the capacity density can be improved. As the average crystal grain size is smaller, the occurrence of pin poles and cracks can be reduced, and the chemical strength and physical strength of the positive electrode current collector can be increased. In order to secure an appropriate hardness by setting the microstructure of the current collector to be crystalline, the lower limit value of the average crystal grain size is desirably 0.01 μm.

正極集電体の厚さは、高容量化のため、20μm以下が好ましい。より好ましい範囲は15μm以下である。また、正極集電体の厚さの下限値は、3μmにすることが望ましい。   The thickness of the positive electrode current collector is preferably 20 μm or less in order to increase the capacity. A more preferable range is 15 μm or less. Moreover, it is desirable that the lower limit value of the thickness of the positive electrode current collector be 3 μm.

正極活物質としては、酸化物、硫化物、ポリマーなどが挙げられる。酸化物として、例えば、二酸化マンガン(MnO2)、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、例えばLixMn24またはLixMnO2などのリチウムマンガン複合酸化物、例えばLixNiO2などのリチウムニッケル複合酸化物、例えばLixCoO2などのリチウムコバルト複合酸化物、例えばLiNi1-yCoy2などのリチウムニッケルコバルト複合酸化物、例えばLiMnyCo1-y2などのリチウムマンガンコバルト複合酸化物、例えばLixMn2-yNiy4などのスピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物、例えばLixFePO4、LixFe1-yMnyPO4、LixCoPO4などのオリピン構造を有するリチウムリン酸化物、例えばFe2(SO43などの硫酸鉄、例えばV25などのバナジウム酸化物などが挙げられる。なお、x、yは0〜1の範囲であることが好ましい。 Examples of the positive electrode active material include oxides, sulfides, and polymers. As the oxide, for example, manganese dioxide (MnO 2 ), iron oxide, copper oxide, nickel oxide, lithium manganese composite oxide such as Li x Mn 2 O 4 or Li x MnO 2 , lithium such as Li x NiO 2, etc. nickel composite oxide, for example, Li x lithium-cobalt composite oxides such as CoO 2, for example, LiNi 1-y Co y O 2 lithium-nickel-cobalt composite oxide such as, for example, lithium manganese cobalt such as LiMn y Co 1-y O 2 composite oxides, for example olivine, such as Li x Mn 2-y Ni y O 4 spinel-type lithium-manganese-nickel composite oxide such as, for example, Li x FePO 4, Li x Fe 1-y Mn y PO 4, Li x CoPO 4 Lithium phosphorus oxide having a structure, for example, iron sulfate such as Fe 2 (SO 4 ) 3 , for example, vanadium oxide such as V 2 O 5 And so on. In addition, it is preferable that x and y are the range of 0-1.

例えば、ポリマーとしては、ポリアニリンやポリピロールなどの導電性ポリマー材料、ジスルフィド系ポリマー材料などが挙げられる。その他に、イオウ(S)、フッ化カーボンなども使用できる。好ましい正極活物質としては、リチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物、リチウムマンガンコバルト複合酸化物、リチウムリン酸鉄などが挙げられる。これら活物質によると、高い正極電圧が得られる。   Examples of the polymer include conductive polymer materials such as polyaniline and polypyrrole, and disulfide polymer materials. In addition, sulfur (S), carbon fluoride, and the like can be used. Preferred positive electrode active materials include lithium manganese composite oxide, lithium nickel composite oxide, lithium cobalt composite oxide, lithium nickel cobalt composite oxide, spinel type lithium manganese nickel composite oxide, lithium manganese cobalt composite oxide, lithium phosphorus Examples include acid iron. According to these active materials, a high positive electrode voltage can be obtained.

電子伝導性を高め、集電体との接触抵抗を抑えるための導電剤としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛等を挙げることができる。   Examples of the conductive agent for increasing the electron conductivity and suppressing the contact resistance with the current collector include acetylene black, carbon black, and graphite.

活物質と導電剤を結着させるための結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ素系ゴムなどが挙げられる。   Examples of the binder for binding the active material and the conductive agent include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), and fluorine-based rubber.

正極活物質、導電剤及び結着剤の配合比については、正極活物質は80重量%以上95重量%以下、導電剤は3重量%以上18重量%以下、結着剤は2重量%以上7重量%以下の範囲にすることが好ましい。   Regarding the mixing ratio of the positive electrode active material, the conductive agent and the binder, the positive electrode active material is 80% by weight to 95% by weight, the conductive agent is 3% by weight to 18% by weight, and the binder is 2% by weight to 7%. It is preferable to make it into the range below weight%.

正極は、例えば、正極活物質、導電剤及び結着剤を適当な溶媒に懸濁し、この懸濁物を正極集電体に塗布した後に乾燥して集電体上に正極活物質含有層を形成し、これらにプレスを施すことにより作製される。   In the positive electrode, for example, the positive electrode active material, the conductive agent and the binder are suspended in an appropriate solvent, and the suspension is applied to the positive electrode current collector and then dried to form a positive electrode active material-containing layer on the current collector. It is produced by forming and pressing them.

3)非水電解液
非水電解液は、例えば、電解質を有機溶媒に溶解することにより調製される。また、リチウムイオンを含有した常温溶融塩(イオン性融体)を非水電解液として使用してもよい。
3) Nonaqueous electrolyte The nonaqueous electrolyte is prepared, for example, by dissolving an electrolyte in an organic solvent. Moreover, you may use the normal temperature molten salt (ionic melt) containing lithium ion as a non-aqueous electrolyte.

電解質としては、例えば、LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiN(C25SO22、Li(CF3SO23C、LiB[(OCO)22などが挙げられる。使用する電解質の種類は、1種類または2種類以上にすることができる。 Examples of the electrolyte include LiBF 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , Li (CF 3 SO 2 ). 3 C, LiB [(OCO) 2 ] 2 and the like. The type of electrolyte used can be one type or two or more types.

有機溶媒中の電解質濃度は、0.5〜2mol/Lの範囲にすることが望ましい。   The electrolyte concentration in the organic solvent is desirably in the range of 0.5 to 2 mol / L.

有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート(PC)やエチレンカーボネート(EC)などの環状カーボネート、ジエチルカーボネート(DEC)やジメチルカーボネート(DMC)あるいはメチルエチルカーボネート(MEC)などの鎖状カーボネート、ジメトキシエタン(DME)やジエトエタン(DEE)などの鎖状エーテル、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキソラン(DOX)などの環状エーテル、γ−ブチロラクトン(GBL)、アセトニトリル(AN)、スルホラン(SL)などを挙げることができる。これらの有機溶媒は、単独または2種以上の混合物の形態で用いることができる。   Examples of the organic solvent include cyclic carbonates such as propylene carbonate (PC) and ethylene carbonate (EC), chain carbonates such as diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), and methyl ethyl carbonate (MEC), dimethoxyethane ( Examples thereof include chain ethers such as DME) and dietoethane (DEE), cyclic ethers such as tetrahydrofuran (THF) and dioxolane (DOX), γ-butyrolactone (GBL), acetonitrile (AN) and sulfolane (SL). These organic solvents can be used alone or in the form of a mixture of two or more.

また、常温溶融塩(イオン性融体)は、リチウムイオン、有機物カチオンおよび有機物アニオンから構成されることが好ましい。また、常温溶融塩は、100℃以下、好ましくは室温以下で液体状であることが望ましい。   The room temperature molten salt (ionic melt) is preferably composed of lithium ions, organic cations and organic anions. The room temperature molten salt is desirably in a liquid state at 100 ° C. or less, preferably at room temperature or less.

4)セパレータ
セパレータとしては、例えば、合成樹脂製不織布、ポリエチレン多孔質フィルム、ポリプロピレン多孔質フィルムなどを用いることができる。
4) Separator As the separator, for example, a synthetic resin nonwoven fabric, a polyethylene porous film, a polypropylene porous film, or the like can be used.

5)容器
ラミネートフィルム製容器を構成するラミネートフィルムの厚さは、0.5mm以下にすることが望ましい。また、ラミネートフィルムの厚さの下限値は、0.01mmにすることが望ましい。
5) Container It is desirable that the thickness of the laminate film constituting the laminate film container is 0.5 mm or less. Moreover, it is desirable that the lower limit value of the thickness of the laminate film be 0.01 mm.

容器には、前述した図7に例示されるラミネートフィルム製容器の代りに、金属製容器を使用しても良い。金属製容器の厚さは、0.5mm以下にすることが望ましい。金属製容器の下限値は、0.05mmにすることが望ましい。   As the container, a metal container may be used instead of the laminate film container illustrated in FIG. 7 described above. The thickness of the metal container is desirably 0.5 mm or less. The lower limit of the metal container is desirably 0.05 mm.

金属製容器は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成されていることが望ましい。アルミニウム及びアルミニウム合金それぞれの平均結晶粒径は50μm以下であることが好ましい。平均結晶粒径を50μm以下にすることにより、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属製容器の強度が増大し、容器の肉厚を薄くしても十分な機械的強度を確保することができる。なお、より好ましくは、10μm以下である。また、平均結晶粒径の下限値は0.01μmにすることが望ましい。これらの特徴は、高温条件、高エネルギー密度等が求められる電池、例えば、車載用二次電池に好適である。負極集電体と同様の理由で、アルミニウムの純度は99.99%以上が好ましい。アルミニウム合金としては、マグネシウム、亜鉛、ケイ素などの元素を含む合金が好ましい。一方、アルミニウム及びアルミニウム合金は、それぞれ、鉄、銅、ニッケル、クロムなどの遷移金属の含有量を100ppm以下にすることが好ましい。金属製容器の封口は、レーザーにより行うことができる。   The metal container is preferably made of aluminum or an aluminum alloy. The average crystal grain size of each of aluminum and aluminum alloy is preferably 50 μm or less. By setting the average crystal grain size to 50 μm or less, the strength of a metal container made of aluminum or an aluminum alloy is increased, and sufficient mechanical strength can be ensured even if the thickness of the container is reduced. In addition, More preferably, it is 10 micrometers or less. Further, it is desirable that the lower limit value of the average crystal grain size is 0.01 μm. These features are suitable for batteries that require high temperature conditions, high energy density, etc., for example, in-vehicle secondary batteries. For the same reason as the negative electrode current collector, the purity of aluminum is preferably 99.99% or more. As the aluminum alloy, an alloy containing elements such as magnesium, zinc, and silicon is preferable. On the other hand, it is preferable that the content of transition metals such as iron, copper, nickel, and chromium in aluminum and aluminum alloy is 100 ppm or less. The metal container can be sealed with a laser.

容器の形状は非水電解質電池の形態に応じたものにする。非水電解質電池の形態としては、扁平型、角型、シート型、電気自動車等に積載される大型電池等が挙げられる。   The shape of the container depends on the form of the nonaqueous electrolyte battery. Examples of the nonaqueous electrolyte battery include a flat battery, a square battery, a sheet battery, a large battery mounted on an electric vehicle, and the like.

[実施例]
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明の主旨を超えない限り、本発明は以下に掲載される実施例に限定されるものではない。
[Example]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the following examples as long as the gist of the present invention is not exceeded.

(実施例1)
<負極の作製>
活物質として、平均粒径1μmでLi吸蔵電位が1.55V(vs.Li/Li+)のチタン酸リチウム(Li4Ti512)粉末と、導電剤として平均粒径0.4μmの炭素粉末と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)とを重量比で90:7:3となるように配合し、これらをn−メチルピロリドン(NMP)溶媒に分散してスラリーを調製した。一方、厚さ10μmで平均結晶粒径50μmのアルミニウム箔(純度99.99%)を負極集電体として用意した。得られた負極集電体の両端部を除いて両面にスラリーを塗布し、乾燥した後、プレスを施すことにより、負極を作製した。得られた負極に打ち抜き加工を施すことにより、短辺に負極リードを有する短冊状の負極を得た。得られた負極の厚さが70μmで、電極密度は2.4g/cm3であった。
Example 1
<Production of negative electrode>
As an active material, lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ) powder having an average particle diameter of 1 μm and a Li occlusion potential of 1.55 V (vs. Li / Li + ), and carbon having an average particle diameter of 0.4 μm as a conductive agent. The powder and polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder were blended in a weight ratio of 90: 7: 3, and these were dispersed in an n-methylpyrrolidone (NMP) solvent to prepare a slurry. On the other hand, an aluminum foil (purity 99.99%) having a thickness of 10 μm and an average crystal grain size of 50 μm was prepared as a negative electrode current collector. The slurry was applied to both sides except for both ends of the obtained negative electrode current collector, dried, and then pressed to produce a negative electrode. By punching the obtained negative electrode, a strip-shaped negative electrode having a negative electrode lead on the short side was obtained. The obtained negative electrode had a thickness of 70 μm and an electrode density of 2.4 g / cm 3 .

なお、負極活物質の粒子径の測定には、レーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作所 型番SALD−300)を用いた。まず、ビーカー等に試料約0.1gを入れた後、界面活性剤と1〜2mLの蒸留水を添加して十分に攪拌し、攪拌水槽に注入した。2秒間隔で、64回光強度分布を測定し、粒度分布データを解析し、累積度数分布が50%の粒径(D50)を平均粒径とした。   In addition, the laser diffraction type particle size distribution measuring apparatus (Shimadzu Corporation model number SALD-300) was used for the measurement of the particle diameter of a negative electrode active material. First, about 0.1 g of a sample was put in a beaker or the like, and then a surfactant and 1 to 2 mL of distilled water were added and stirred sufficiently, and poured into a stirred water tank. The light intensity distribution was measured 64 times at intervals of 2 seconds, the particle size distribution data was analyzed, and the particle size (D50) having a cumulative frequency distribution of 50% was defined as the average particle size.

<正極の作製>
活物質としてリチウムコバルト酸化物(LiCoO2)と、導電材として黒鉛粉末と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)とを重量比で87:8:5となるように配合し、これらをn−メチルピロリドン(NMP)溶媒に分散させてスラリーを調製した。厚さ15μmの平均結晶粒径10μmのアルミニウム箔(純度99.99%)の両端部を除いて両面にスラリーを塗布し、乾燥した後、プレスすることにより、正極を作製した。得られた正極に打ち抜き加工を施すことにより、短辺に正極リードを有する短冊状の正極を得た。正極の厚さは60μm、電極密度は3.5g/cm3であった。
<Preparation of positive electrode>
Lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) as an active material, graphite powder as a conductive material, and polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder are blended so that the weight ratio is 87: 8: 5, and these are n -A slurry was prepared by dispersing in a methylpyrrolidone (NMP) solvent. A slurry was applied to both surfaces except for both ends of an aluminum foil (purity 99.99%) having an average crystal grain size of 10 μm with a thickness of 15 μm, dried, and then pressed to prepare a positive electrode. By punching the obtained positive electrode, a strip-shaped positive electrode having a positive electrode lead on the short side was obtained. The thickness of the positive electrode was 60 μm, and the electrode density was 3.5 g / cm 3 .

容器(外装部材)の形成材料として、厚さが0.1mmのアルミニウム含有ラミネートフィルムを用意した。このアルミニウム含有ラミネートフィルムのアルミニウム層は、膜厚約0.03mmであり、平均結晶粒径は約100μmであった。アルミニウム層を補強する樹脂には、ポリエチレンを使用した。このラミネートフィルムに矩形の凹部を形成することにより、図7に示すような容器(外装部材)を得た。   As a forming material for the container (exterior member), an aluminum-containing laminate film having a thickness of 0.1 mm was prepared. The aluminum layer of this aluminum-containing laminate film had a film thickness of about 0.03 mm and an average crystal grain size of about 100 μm. Polyethylene was used as the resin for reinforcing the aluminum layer. By forming a rectangular recess in this laminate film, a container (exterior member) as shown in FIG. 7 was obtained.

次いで、図6に示すように、厚さ25μmのポリエチレン製多孔質フィルムからなる連続したセパレータの一方の面に正極を配置した後、このセパレータを折り返すことで正極を被覆し、正極に重ねられたセパレータ上に負極を配置した。セパレータをさらに折り返すことで負極を被覆し、負極に重ねられたセパレータ上に正極を配置した。このようにセパレータを九十九状に折り返すことによって、積層構造の電極群を得た。この際、正極リードと負極リードは、セパレータの折り返し端部と垂直な辺から突出させ、正極リードの突出方向と負極リードの突出方向を互いに反対向きとした。また、正極リードを一つに束ねた状態で正極タブに溶接すると共に、負極リードを一つに束ねた状態で負極タブに溶接した。   Next, as shown in FIG. 6, after placing the positive electrode on one side of a continuous separator made of a polyethylene porous film having a thickness of 25 μm, the positive electrode was covered by folding the separator, and was superimposed on the positive electrode. A negative electrode was placed on the separator. The separator was further folded to cover the negative electrode, and the positive electrode was placed on the separator superimposed on the negative electrode. In this way, the separator was folded back into a ninety-nine shape to obtain a stacked electrode group. At this time, the positive electrode lead and the negative electrode lead protruded from the side perpendicular to the folded end portion of the separator, and the protruding direction of the positive electrode lead and the protruding direction of the negative electrode lead were opposite to each other. Further, the positive electrode lead was welded to the positive electrode tab in a bundled state, and the negative electrode lead was welded to the negative electrode tab in a bundled state.

得られた電極群におけるセパレータ4の折り返し幅X(mm)、正極3の短辺の長さW1(mm)、負極2の短辺の長さW2(mm)、{2X−(W1+W2)}を下記表1に示す。また、正極リード6が引き出されている辺と向かい合う辺とで示される正極長さL1が87mmであった。負極リード5が引き出されている辺と向かい合う辺とで示される負極長さL2が87mmであった。セパレータ4の折り返し端部の長さ(セパレータ4の長辺の長さ)L3が92mmであった。正極長さL1と負極長さL2が等しいため、セパレータ4の折り返し端部の長さL3との差は、いずれも5mmとなる。便宜上、正極長さL1とセパレータ4の折り返し端部の長さL3との差を表1に示す。 Wrap width of the separator 4 in the obtained electrode group X (mm), the length of the short side of the positive electrode 3 W 1 (mm), the length of the short side of the negative electrode 2 W 2 (mm), { 2X- (W 1 + W 2 )} is shown in Table 1 below. Further, the positive electrode length L 1 indicated by the side where the positive electrode lead 6 was drawn out and the side facing each other was 87 mm. The negative electrode length L 2 indicated by the side from which the negative electrode lead 5 was drawn out and the side opposite to the side was 87 mm. The length of the folded end portion of the separator 4 (the length of the long side of the separator 4) L 3 was 92 mm. Since the positive electrode length L 1 and the negative electrode length L 2 are equal, the difference between the length L 3 of the folded end portion of the separator 4 is 5 mm. For convenience, the difference between the positive electrode length L 1 and the length L 3 of the folded end of the separator 4 is shown in Table 1.

容器(外装部材)の凹部内に電極群を挿入した。ECとGBLが体積比(EC:GBL)で1:2の割合で混合された有機溶媒に、リチウム塩のLiBF4を1.5mol/L溶解させ、非水電解液を調製した。得られた非水電解液を容器内に注液し、前述した図1〜8に示す構造を有し、厚さ6mm、長さ120mm(リード部は除く)、幅76mmの扁平型の非水電解質電池を作製した。 The electrode group was inserted into the recess of the container (exterior member). Lithium salt LiBF 4 was dissolved in an organic solvent in which EC and GBL were mixed at a volume ratio (EC: GBL) of 1: 2 to prepare a nonaqueous electrolytic solution. The obtained non-aqueous electrolyte was poured into a container, and had the structure shown in FIGS. 1 to 8 described above, a flat type non-water having a thickness of 6 mm, a length of 120 mm (excluding the lead portion), and a width of 76 mm. An electrolyte battery was produced.

(実施例2〜8及び比較例3〜6)
X、W1、W2、{2X−(W1+W2)}を下記表1に示す値に設定すること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様にして非水電解質電池を作製した。
(Examples 2-8 and Comparative Examples 3-6)
A non-aqueous electrolyte battery is formed in the same manner as described in Example 1 except that X, W 1 , W 2 , {2X− (W 1 + W 2 )} are set to the values shown in Table 1 below. Produced.

(比較例1)
実施例1で説明したのと同様にして調製した負極スラリーを、実施例1で説明したのと同様な負極集電体に塗布し、乾燥した後、プレスを施すことにより、負極を作製した。また、実施例1で説明したのと同様にして調製した正極スラリーを、実施例1で説明したのと同様な正極集電体に塗布し、乾燥した後、プレスを施すことにより、正極を作製した。
(Comparative Example 1)
A negative electrode slurry prepared in the same manner as described in Example 1 was applied to a negative electrode current collector similar to that described in Example 1, dried, and then pressed to prepare a negative electrode. Further, a positive electrode slurry prepared in the same manner as described in Example 1 was applied to a positive electrode current collector similar to that described in Example 1, dried, and then pressed to produce a positive electrode. did.

作製した正極と負極の間に厚さ25μmのポリエチレン製多孔質フィルムからなるセパレータを介在させ、これらを扁平型の渦巻き形状に捲回し、電極群を得た。得られた電極群の一方の端面から正極リードを引き出し、かつ他方の端面から負極リードを引き出した。このような電極群を用いること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様にして非水電解質電池を作製した。   A separator made of a polyethylene porous film having a thickness of 25 μm was interposed between the produced positive electrode and negative electrode, and these were wound into a flat spiral shape to obtain an electrode group. The positive electrode lead was drawn out from one end face of the obtained electrode group, and the negative electrode lead was drawn out from the other end face. A nonaqueous electrolyte battery was produced in the same manner as described in Example 1 except that such an electrode group was used.

(比較例2)
ポリエチレン多孔質フィルムからなる袋状のセパレータに、実施例1で説明したのと同様にして作製した負極を負極リードがセパレータの開口部から突出するように収納した。このセパレータに収納済みの負極と、実施例1で説明したのと同様にして作製した正極とを交互に積層した。その際、積層物の一方の短辺において負極リードを正極よりも突出させ、反対側の短辺において正極リードを負極よりも突出させた。得られた電極群における正極の短辺の長さW1、負極の短辺の長さW2、X(袋状セパレータの短辺方向の幅をXとみなす)、{2X−(W1+W2)}を下記表1に示す。
(Comparative Example 2)
A negative electrode produced in the same manner as described in Example 1 was stored in a bag-like separator made of a polyethylene porous film so that the negative electrode lead protruded from the opening of the separator. The negative electrode accommodated in this separator and the positive electrode produced in the same manner as described in Example 1 were alternately laminated. At that time, the negative electrode lead protruded from the positive electrode on one short side of the laminate, and the positive electrode lead protruded from the negative electrode on the other short side. In the obtained electrode group, the short side length W 1 of the positive electrode, the short side length W 2 of the negative electrode, X (the width in the short side direction of the bag separator is regarded as X), {2X− (W 1 + W 2 )} is shown in Table 1 below.

得られた電極群を用いること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様にして非水電解質電池を作製した。   A nonaqueous electrolyte battery was produced in the same manner as described in Example 1 except that the obtained electrode group was used.

得られた電池において、電池の電極群内部に電解液を十分に含浸させるために電池を0.5MPaの高圧下に12h間保存し、その後、以下に説明する方法で急速充放電性能、セパレータ未含浸部面積比を測定し、その結果を下記表1に示す。また、図9に、{2X−(W1+W2)}と15A放電容量との関係を示す。 In the obtained battery, the battery was stored under a high pressure of 0.5 MPa for 12 hours so that the electrolyte solution was sufficiently impregnated in the battery electrode group. The impregnated area ratio was measured and the results are shown in Table 1 below. FIG. 9 shows the relationship between {2X− (W 1 + W 2 )} and 15 A discharge capacity.

<15A放電容量の測定>
得られた電池について充電電圧2.8V、充電電流3Aの条件で3h定電流定電圧充電を行い、その後、15Aの電流で放電試験を行い、終止電圧1.5Vに達するまでの放電容量を求めた。
<Measurement of 15A discharge capacity>
The obtained battery was charged at a constant voltage and a constant voltage for 3 hours under the conditions of a charging voltage of 2.8 V and a charging current of 3 A, and then subjected to a discharge test at a current of 15 A to obtain a discharge capacity until reaching a final voltage of 1.5 V It was.

<急速充電性能の評価>
上記電池を再度3Aの電流で1.5Vまで放電した後、充電電圧2.8V、充電電流30Aの条件で20分間の急速充電を行った。その後、15Aの電流で1.5Vに達するまでの放電容量を測定し、先に実施した15A放電容量との比率を求めた。
<Evaluation of quick charge performance>
The battery was again discharged to 1.5 V with a current of 3 A, and then rapidly charged for 20 minutes under the conditions of a charging voltage of 2.8 V and a charging current of 30 A. Thereafter, the discharge capacity until reaching 1.5 V with a current of 15 A was measured, and the ratio with the previously implemented 15 A discharge capacity was determined.

<セパレータへの電解液含浸率の測定>
ここまでの試験を終了後に電池を分解し、電極群からセパレータを取り出し、セパレータへの電解液の含浸率を調査した。オムロン製マイクロスコープにてセパレータの画像を取り込み、未含浸部を選択して面積を計算した。残りの面積を含浸部とみなし、これをセパレータの総面積で除して含浸率を求めた。

Figure 0005203632
<Measurement of electrolyte impregnation rate into separator>
After finishing the test so far, the battery was disassembled, the separator was taken out from the electrode group, and the impregnation rate of the electrolyte into the separator was investigated. The image of the separator was captured with an OMRON microscope, the unimpregnated portion was selected, and the area was calculated. The remaining area was regarded as the impregnation part, and this was divided by the total area of the separator to obtain the impregnation rate.
Figure 0005203632

表1から明らかなように、前述した(1)式を満たす実施例1〜8の電池では、15A放電容量が、比較例1〜6に比して高いことがわかる。また、図9に示す通りに、実施例1〜8の電池の放電容量は、3000〜3100mAhの範囲に集中しており、ばらつきが少なくなっている。また急速充電後の放電でも放電容量比の低下が少なく、優れた急速充電性能を持つことが判る。   As can be seen from Table 1, in the batteries of Examples 1 to 8 that satisfy the above-described formula (1), the 15A discharge capacity is higher than that of Comparative Examples 1 to 6. Moreover, as shown in FIG. 9, the discharge capacities of the batteries of Examples 1 to 8 are concentrated in the range of 3000 to 3100 mAh, and variation is small. In addition, it can be seen that the discharge capacity ratio does not decrease much even after discharge after rapid charge, and has excellent rapid charge performance.

一方、捲回構造の電極群を用いる比較例1、袋状のセパレータを用いる比較例2、{2X−(W1+W2)}の値が0mmの比較例3,4では、セパレータの電解液含浸率、15A放電容量、急速充電後の放電容量比のいずれもが低くなっている。また、{2X−(W1+W2)}の値が6mmを超えている比較例5,6によると、セパレータの電解液含浸率が高いものの、15A放電容量が低くなった。 On the other hand, in Comparative Example 1 using a wound electrode group, Comparative Example 2 using a bag-shaped separator, and Comparative Examples 3 and 4 where {2X− (W 1 + W 2 )} is 0 mm, the separator electrolyte solution The impregnation rate, 15A discharge capacity, and discharge capacity ratio after rapid charging are all low. Further, according to Comparative Examples 5 and 6 in which the value of {2X− (W 1 + W 2 )} exceeds 6 mm, the 15 A discharge capacity was lowered although the electrolyte solution impregnation rate of the separator was high.

(実施例9〜13)
正極長さL1、負極長さL2、セパレータ4の折り返し端部の長さL3を下記表2に示すように設定すること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様にして非水電解質電池を作製した。実施例9〜12については、正極長さL1と負極長さL2が等しいため、便宜上、正極長さL1とセパレータ4の折り返し端部の長さL3との差を表1に示す。また、実施例13については、正極長さL1が負極長さL2に比して長いため、正極長さL1とセパレータ4の折り返し端部の長さL3との差を表1に示す。
(Examples 9 to 13)
Except that the positive electrode length L 1 , the negative electrode length L 2 , and the length L 3 of the folded end of the separator 4 are set as shown in Table 2 below, the same as described in Example 1 above. A nonaqueous electrolyte battery was produced. Regarding Examples 9 to 12, since the positive electrode length L 1 and the negative electrode length L 2 are equal, the difference between the positive electrode length L 1 and the length L 3 of the folded end portion of the separator 4 is shown in Table 1 for convenience. . In Example 13, since the positive electrode length L 1 is longer than the negative electrode length L 2 , the difference between the positive electrode length L 1 and the length L 3 of the folded end of the separator 4 is shown in Table 1. Show.

得られた電池の安全性を以下に説明する方法で評価し、その結果を下記表2に示す。なお、表2には、前述した実施例1の結果を併記する。   The safety of the obtained battery was evaluated by the method described below, and the results are shown in Table 2 below. Table 2 also shows the results of Example 1 described above.

<安全性試験>
実施例1及び実施例9〜13の電池各10個について、室温から150℃まで5℃/minの昇温速度で昇温し、その後150℃の温度下で10分間保持する高温過熱試験を実施した。その時の電池の破裂/発火の有無と短絡の発生個数を表2に示す。いずれの電池についても破裂、発火は起こらず安全であった。但し実施例9の電池では10個中1個の電池に電圧の低下が見られた。電池の分解調査を実施した結果、正負極のリード部でセパレータの収縮が見られ、特に正極のリード部で負極端がセパレータから露出し、正負極の電極が短絡しているのを確認した。実施例9以外の他の電池では同様にセパレータの収縮が見られたが電極端がセパレータから露出するまでには至らなかった。
<Safety test>
For each of the 10 batteries of Example 1 and Examples 9 to 13, a high temperature overheating test was performed in which the temperature was increased from room temperature to 150 ° C. at a rate of 5 ° C./min, and then maintained at 150 ° C. for 10 minutes. did. Table 2 shows the presence / absence of battery rupture / ignition and the number of short circuits. All batteries were safe without rupture or ignition. However, in the battery of Example 9, a voltage drop was observed in 1 of 10 batteries. As a result of disassembling the battery, it was confirmed that the separator contracted at the lead portions of the positive and negative electrodes, and in particular, the negative electrode end was exposed from the separator at the positive electrode lead portion and the positive and negative electrodes were short-circuited. In other batteries than Example 9, the separator was similarly contracted, but the electrode end was not exposed from the separator.

表2から明らかなとおり、本実施例の電池は高温下に置かれても破裂や発火は起こらず安全である。特にセパレータの折り返し端部の長さL3を電極長に対し3mm以上とした実施例1及び10〜13の電池では短絡も発生せず、更に安全であると言える。

Figure 0005203632
As is apparent from Table 2, the battery of this example is safe without being ruptured or ignited even when placed at a high temperature. In particular short circuit in the batteries of Examples 1 and 10 to 13 the length L 3 of the folded end portion of the separator with respect to the electrode length is not less than 3mm does not occur, it can be said to be more secure.
Figure 0005203632

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

本発明の実施形態に係る非水電解質電池に用いられる電極群を示す平面図。The top view which shows the electrode group used for the nonaqueous electrolyte battery which concerns on embodiment of this invention. 図1の電極群に用いられる負極の平面図。The top view of the negative electrode used for the electrode group of FIG. 図2の負極を厚さ方向に切断した際に得られる断面図。Sectional drawing obtained when the negative electrode of FIG. 2 is cut | disconnected in the thickness direction. 図1の電極群に用いられる正極の平面図。The top view of the positive electrode used for the electrode group of FIG. 図4の正極を厚さ方向に切断した際に得られる断面図。Sectional drawing obtained when the positive electrode of FIG. 4 is cut | disconnected in the thickness direction. 図1の電極群の作製方法を説明するための斜視図。The perspective view for demonstrating the preparation methods of the electrode group of FIG. 図1の電極群が収納される容器を示す斜視図。The perspective view which shows the container in which the electrode group of FIG. 1 is accommodated. 本発明の実施形態に係る非水電解質電池を示す斜視図。The perspective view which shows the nonaqueous electrolyte battery which concerns on embodiment of this invention. 実施例1〜8及び比較例1〜6についての{2X−(W1+W2)}と15A放電容量との関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between {2X- (W < 1 > + W < 2 >)} and 15A discharge capacity about Examples 1-8 and Comparative Examples 1-6.

符号の説明Explanation of symbols

1…電極群、2…負極、2a…負極集電体、2b…負極活物質含有層、3…正極、3a…正極集電体、3b…正極活物質含有層、4…セパレータ、5…負極リード、6…正極リード、7…折り返し端部、8…容器、9…電極群収納部、10…蓋体、12…正極タブ、13…負極タブ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electrode group, 2 ... Negative electrode, 2a ... Negative electrode collector, 2b ... Negative electrode active material containing layer, 3 ... Positive electrode, 3a ... Positive electrode collector, 3b ... Positive electrode active material containing layer, 4 ... Separator, 5 ... Negative electrode Lead, 6 ... Positive electrode lead, 7 ... Folded end, 8 ... Container, 9 ... Electrode group housing part, 10 ... Lid, 12 ... Positive electrode tab, 13 ... Negative electrode tab.

Claims (1)

セパレータが九十九状に折り返され、前記セパレータが二重になっている部分に正極と負極が交互に挿入された構造の電極群と、前記セパレータの折り返し端部に対して垂直に位置する前記正極の辺から引き出された正極リードと、前記セパレータの折り返し端部に対して垂直に位置する前記負極の辺から引き出された負極リードとを具備する非水電解質電池であって、
前記負極は、アルミニウム箔の負極集電体と、前記負極集電体に担持された、平均粒径が1μm以下のリチウムチタン酸化物粒子、炭素粉末およびポリフッ化ビニリデンを含む負極活物質含有層とを有し、厚さが40μm以上、95μm以下であり、
前記正極は、アルミニウム箔の正極集電体と、前記正極集電体に担持された、リチウムコバルト酸化物、黒鉛粉末およびポリフッ化ビニリデンを含む負極活物質含有層とを有し、厚さが35μm以上、90μm以下であり、
前記セパレータは、ポリエチレン製多孔質フィルムからなり、
前記セパレータの折り返し幅をX、前記セパレータの折り返し端部に対して垂直に位置する前記正極の辺の長さをW、前記セパレータの折り返し端部に対して垂直に位置する前記負極の辺の長さをWとしたとき、Xが68〜70mmの範囲、Wが67〜68mmの範囲、Wが67〜88mmの範囲であり、下記(1)式
1mm≦{2X−(W+W)}≦6mm (1)
を満足し、
前記セパレータの折り返し端部に対して垂直に位置する前記正極の二辺間の距離で示される正極長さをL、前記セパレータの折り返し端部に対して垂直に位置する前記負極の二辺間の距離で示される負極長さをL、前記セパレータの前記折り返し端部の長さをLとしたとき、Lが84〜87mmの範囲、Lが83〜87mmの範囲、Lが89〜94mmの範囲であり、前記正極長さLおよび前記負極長さLのうちいずれか長い方に比して、前記セパレータの前記折り返し端部の長さLが2mm以上、10mm以下長い
ことを特徴とする非水電解質電池。
The separator is folded into a ninety-nine shape, and a positive electrode and a negative electrode are alternately inserted into a portion where the separator is doubled, and the separator is positioned perpendicular to the folded end of the separator. A non-aqueous electrolyte battery comprising a positive electrode lead drawn from the side of the positive electrode and a negative electrode lead drawn from the side of the negative electrode positioned perpendicular to the folded end of the separator,
The negative electrode includes a negative electrode current collector made of aluminum foil, and a negative electrode active material-containing layer comprising lithium titanium oxide particles having an average particle size of 1 μm or less, carbon powder, and polyvinylidene fluoride carried on the negative electrode current collector. Having a thickness of 40 μm or more and 95 μm or less,
The positive electrode has a positive electrode current collector made of aluminum foil, and a negative electrode active material-containing layer containing lithium cobalt oxide, graphite powder and polyvinylidene fluoride supported on the positive electrode current collector and having a thickness of 35 μm. Above, 90 μm or less,
The separator is made of a polyethylene porous film,
The separator folding width is X, the length of the positive electrode side that is perpendicular to the folding end of the separator is W 1 , and the length of the negative electrode side that is perpendicular to the folding end of the separator. When the length is W 2 , X is in the range of 68 to 70 mm, W 1 is in the range of 67 to 68 mm, and W 2 is in the range of 67 to 88 mm. The following formula (1) 1 mm ≦ {2X− (W 1 + W 2 )} ≦ 6 mm (1)
Satisfied,
The positive electrode length indicated by the distance between two sides of the positive electrode positioned perpendicular to the folded end of the separator is L 1 , and between the two sides of the negative electrode positioned perpendicular to the folded end of the separator When the length of the negative electrode indicated by the distance is L 2 and the length of the folded end portion of the separator is L 3 , L 1 is in the range of 84 to 87 mm, L 2 is in the range of 83 to 87 mm, and L 3 is in the range of 89~94Mm, the positive very long of L 1 and of the negative very long of L 2 than the longer one, the length L 3 of the folded end portion of the separator is 2mm or more, 10 mm or less A nonaqueous electrolyte battery characterized by its long length.
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