JP5232875B2 - 二次電池及び二次電池を備えた電池パック、並びに二次電池の製造方法 - Google Patents
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Description
以下に、本発明の第1の実施形態に係る二次電池について、図1〜図3を参照しながら説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る二次電池の構成を示す斜視図である。図2は、本発明の第1の実施形態に係る二次電池の構成を示す断面図であり、具体的には、図1に示すII-II線における断面図である。
引っ張り伸び率の測定方法は、具体的には例えば、次に示す通りである。正極を用いて作製された幅15mm,長さ20mmの測定用正極において、測定用正極の一端を固定する一方、測定用正極の他端を長さ方向に沿って20mm/minの速度で引っ張り、破断される直前の測定用正極の長さを測定し、引っ張る前の測定用正極の長さ(即ち、20mm)と、破断される直前の測定用正極の長さとから、引っ張り伸び率を求める。
まず、正極活物質、結着剤、及び導電剤等を含む正極合剤スラリーを調製する。次に、正極合剤スラリーを、正極集電体上に塗布し、乾燥させる。次に、正極合剤スラリーが塗布乾燥された正極集電体を圧延し、所定厚さの正極用板を得る。次に、正極用板(即ち、圧延され、且つ正極合剤スラリーが塗布乾燥された正極集電体)に対し、所定温度で熱処理を施す。次に、正極用板を、所定幅、所定長さに裁断し、所定厚さ、所定幅、所定長さの正極を作製する。
まず、負極活物質、及び結着剤等を含む負極合剤スラリーを調製する。次に、負極合剤スラリーを、負極集電体上に塗布し、乾燥させる。次に、負極合剤スラリーが塗布乾燥された負極集電体を圧延し、所定厚さの負極用板を得る。次に、負極用板を、所定幅、所定長さに裁断し、所定厚さ、所定幅、所定長さの負極を作製する。
まず、図4に示すように、例えば、PP(Polypropylene)からなるタブフィルム5,6が取り付けられた正極,負極リード2a,3aを準備する。次に、正極集電体(図3:2A参照)に正極リード2aを取り付け、負極集電体(図3:3A参照)に負極リード3aを取り付ける。次に、正極(図3:2参照)と負極(図3:3参照)とを、それらの間にセパレータ(図3:4参照)を介して捲回し、電極群1を構成する。
長さL=正極の引っ張り伸び率 × 電極群の幅
である。
以下に、本発明の第2の実施形態に係る電池パックについて、図8を参照しながら説明する。図8は、本発明の第2の実施形態に係る電池パックの構成を示す断面図である。本実施形態に係る電池パックは、第1の実施形態に係る二次電池が、パックケース内に収容された電池パックである。
(正極の作製)
まず、平均粒子径が10μmのLiNi0.82Co0.15Al0.03O2を準備した。
まず、平均粒子径が約20μmになるように、鱗片状人造黒鉛を粉砕及び分級した。
非水溶媒として体積比が1:3となるようにエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとを混合した混合溶媒に、電池の充放電効率を高める添加剤として5重量%のビニレンカーボネートを添加すると共に、電解質として非水溶媒に対するモル濃度が1.4mol/m3となるようにLiPF6を溶解し、非水電解液を調製した。
まず、正極集電体にアルミニウム製の正極リードを取り付け、負極集電体にニッケル製の負極リードを取り付けた。次に、正極と負極とを、それらの間にポリエチレン製のセパレータ(引っ張り伸び率が8%(即ち、3.0%以上)のセパレータ)を介して捲回し、電極群を構成した。次に、電極群の上端に上部絶縁板を配置する一方、電極群の下端に下部絶縁板を配置した。次に、負極リードを電池ケースに溶接すると共に、正極リードを内圧作動型の安全弁を有する封口板に溶接して、電極群を電池ケース内に収容した。次に、減圧方式により、電池ケース内に非水電解液を注液した。最後に、電池ケースの開口を、ガスケットを介して、封口板によって封口することにより、電池を作製した。
(正極の作製)において、正極用板に対し、280℃の下、20秒間、熱処理を施したこと以外は、電池1と同様に電池を作製し、作製した電池を電池2と称する。
(正極の作製)において、正極用板に対し、280℃の下、120秒間、熱処理を施したこと以外は、電池1と同様に電池を作製し、作製した電池を電池3と称する。
(正極の作製)において、正極用板に対し、280℃の下、180秒間、熱処理を施したこと以外は、電池1と同様に電池を作製し、作製した電池を電池4と称する。
(正極の作製)において、圧延後に正極用板に対し熱処理を施さなかったこと以外は、電池1と同様に電池を作製し、作製した電池を電池5と称する。
まず、各電池1〜5を、1.45Aの定電流で電圧が4.25Vに至るまで充電を行い、定電圧で電流が50mAになるまで充電を行った後、各電池1〜5を分解し、正極を取り出した。取り出した正極を、幅15mm,長さ20mmに裁断し、測定用正極を作製した。測定用正極の一端を固定する一方、測定用正極の他端を長さ方向に沿って20mm/minの速度で引っ張った。そして、破断される直前の測定用正極の長さを測定し、この長さと、引っ張る前の測定用正極の長さ(即ち、20mm)とから、正極の引っ張り伸び率を求めた。
まず、各電池1〜5を、1.45Aの定電流で電圧が4.25Vに至るまで充電を行い、定電圧で電流が50mAになるまで充電を行った。次に、電池温度が30℃の下、直径が6mmの丸棒を各電池1〜5に接触させて、丸棒を0.1mm/secの速度で電池の深さ方向に沿って移動させて、各電池1〜5を圧壊した。そして、圧壊によって潰された各電池1〜5の内部で短絡が発生した時の深さ方向の変形量(即ち、短絡深さ)を求めた。
2 正極
2A 正極集電体
2B 正極合剤層
2a 正極リード
3 負極
3A 負極集電体
3B 負極合剤層
3a 負極リード
4 セパレータ
5 タブフィルム
6 タブフィルム
7 ラミネートフィルム
7a 凸部
7x 樹脂薄膜
7y 金属薄膜
7z 樹脂薄膜
8 ラミネートフィルム
8a 凹部
8x 樹脂薄膜
8y 金属薄膜
8z 樹脂薄膜
9 ラミネートケース
9a 収容部
9b 溶着部
9c 非溶着部
10 二次電池
11,11x パックケース
11A ケース部
11a,11ax 押圧部
11B ケース部
11b,11bx 押圧部
12,12x 空間部
13,13x 電池パック
H ヒータ
Claims (9)
- ラミネートフィルムからなるラミネートケース内に、正極集電体上に正極活物質及び結着剤を含む正極合剤層が形成された正極、負極、及び多孔質絶縁層を有する電極群が封入された扁平型の二次電池であって、
前記ラミネートケースは、
前記電極群を収容する収容部と、
前記ラミネートフィルム同士が互いに溶着された溶着部と、
前記収容部と前記溶着部との間に設けられ、前記電極群が幅方向に膨張することを可能とする、前記ラミネートフィルム同士が互いに溶着されていない非溶着部と、
を有し、
前記正極の引っ張り伸び率は、3.0%以上であることを特徴とする二次電池。 - 請求項1に記載の二次電池において、
前記負極の引っ張り伸び率は、3.0%以上であり、
前記多孔質絶縁層の引っ張り伸び率は、3.0%以上であることを特徴とする二次電池。 - 請求項1に記載の二次電池において、
前記正極は、前記正極活物質を含む正極合剤スラリーが塗布乾燥された前記正極集電体を圧延した後、前記正極合剤スラリーが塗布乾燥された前記正極集電体に対し、所定温度で熱処理が施された正極であることを特徴とする二次電池。 - 請求項1に記載の二次電池において、
前記正極集電体は、鉄を含有しアルミニウムを主に含むことを特徴とする二次電池。 - 請求項4に記載の二次電池において、
前記正極集電体中に含有される鉄量は、1.20質量%以上1.70質量%以下であることを特徴とする二次電池。 - 請求項1に記載の二次電池と、
前記二次電池が収容されるパックケースとを備え、
前記パックケースは、前記ラミネートケースの厚さ方向の側面と前記パックケースとの間に設けられ、前記ラミネートケースの中央部を厚さ方向に押圧する押圧部を有し、
前記パックケースの幅方向の側面と前記ラミネートケースとの間に、空間部が設けられていることを特徴とする電池パック。 - ラミネートフィルムからなるラミネートケース内に、正極集電体上に正極活物質及び結着剤を含む正極合剤層が形成された正極、負極、及び多孔質絶縁層を有する電極群が封入された扁平型の二次電池の製造方法であって、
前記正極を準備する工程(a)と、
前記負極を準備する工程(b)と、
前記工程(a)及び前記工程(b)の後に、前記正極及び前記負極を、前記正極と前記負極との間に前記多孔質絶縁層を介して捲回する、又は積層することにより、前記電極群を構成する工程(c)と、
前記工程(c)の後に、前記電極群を、前記ラミネートケース内に封入する工程(d)とを備え、
前記工程(a)は、
前記正極集電体上に、前記正極活物質を含む正極合剤スラリーを塗布乾燥させる工程(a1)と、
前記正極合剤スラリーが塗布乾燥された前記正極集電体を圧延する工程(a2)と、
前記工程(a2)の後に、前記正極合剤スラリーが塗布乾燥された前記正極集電体に対し、所定温度で熱処理を施すことにより、前記正極の引っ張り伸び率を、3.0%以上に高める工程(a3)とを含み、
前記工程(d)は、
収容部内に前記電極群が収容されるように、ラミネートフィルム同士を互いに重ね合わせる工程(d1)と、
前記ラミネートフィルム同士が互いに重なり合う部分の周縁部を加熱して溶着し溶着部を形成すると共に、前記収容部と前記溶着部との間に非溶着部を形成する工程(d2)とを含むことを特徴とする二次電池の製造方法。 - 請求項7に記載の二次電池の製造方法において、
前記所定温度は、前記正極集電体の軟化温度よりも高いことを特徴とする二次電池の製造方法。 - 請求項7に記載の二次電池の製造方法において、
前記正極集電体は、鉄を含有しアルミニウムを主に含むことを特徴とする二次電池の製造方法。
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