JP5361940B2 - 非水電解質電池および電池パック - Google Patents
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Description
発明者らは、鋭意研究した結果、アルミニウム−バリウム合金が、純アルミニウムより耐腐食性、特にフッ酸耐性の高い材料であることを見出した。アルミニウム−バリウム合金を、水分系とフッ素含有非水溶媒系の双方に接しかつ高電位となる正極端子に用いることで、非水電解質電池の長期信頼性を向上することができる。
第一の実施の形態に係る電池単体の一例について、図1、図2を参照してその構造を説明する。図1に、第一の実施の形態に係わる扁平型非水電解質二次電池の断面模式図を示す。図2は、図1のAで示した円で囲われた部分を詳細に表す部分断面模式図を示す。
負極は、負極集電体と、負極集電体の片面若しくは両面に担持され、負極活物質、負極導電剤および結着剤を含む負極層とを有する。
非水電解質としては、電解質を有機溶媒に溶解することにより調整される液状非水電解質、液状電解質と高分子材料を複合化したゲル状非水電解質等が挙げられる。
正極は、正極集電体と、正極集電体の片面若しくは両面に担持され、正極活物質、正極導電剤及び結着剤を含む正極活物質含有層とを有する。
セパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、またはポリフッ化ビニリデン(PVdF)を含む多孔質フィルム、合成樹脂製不織布等を挙げることができる。中でも、ポリエチレン又はポリプロピレンからなる多孔質フィルムは、一定温度において溶融し、電流を遮断することが可能であり、安全性向上の観点から好ましい。
外装部材としては、肉厚0.2mm以下のラミネートフィルムや、肉厚0.5mm以下の金属製容器が挙げられる。金属製容器の肉厚は、0.2mm以下であるとより好ましい。
負極端子は、上述の負極活物質のLi吸蔵放出電位にて電気化学的に安定であり、かつ導電性を備える材料から形成することができる。具体的には、銅、ニッケル、ステンレスが挙げられる。接触抵抗を低減するために、負極集電体と同様の材料が好ましい。
正極端子は、リチウムイオン金属に対する電位が3V以上5V以下の範囲における電気的安定性と導電性とを備える材料から形成することができる。上述したように、正極端子は、アルミニウム−バリウム合金で形成されることが好ましい。その他、Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu、Si等の元素を含むアルミニウム合金、アルミニウムが挙げられる。接触抵抗を低減するために、正極集電体と同様の材料が好ましい。
第二の実施の形態に係る電池パックは、第一の実施の形態に係る電池単体を複数有する。各々の電池単体は電気的に直列もしくは並列に配置され、組電池を為している。
<正極の作製>
まず、正極活物質としてリチウムコバルト酸化物(LiCoO2)粉末90重量%、アセチレンブラック3重量%、グラファイト3重量%及びポリフッ化ビニリデン(PVdF)4重量%をN−メチルピロリドン(NMP)に加えて混合してスラリーとし、このスラリーを15μmのアルミニウム−0.01重量%バリウム合金箔からなる集電体の両面に塗布し後、乾燥し、プレスすることにより電極密度が3.0g/cm3の正極を作製した。正極端子にはアルミニウム−0.01重量%バリウム合金の100ミクロン厚さの箔を用いた。
負極活物質としてメソフェーズピッチカーボンファイバー(MCF)と、導電材として、コークスと、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)とを重量比90:5:5になるようにN−メチルピロリドン(NMP)溶液に加えて混合し、得られたスラリーを厚さが15μmの銅箔に塗布し、乾燥した後、プレスすることにより負極を作製した。負極端子にはアルミニウムの100ミクロン厚さの箔を用いた。
正極、厚さ25μmのポリエチレン製の多孔質フィルムからなるセパレータ、前記負極、前記セパレータの順番に積層した後、渦巻き状に捲回した。これを90℃で加熱プレスすることにより、幅が30mmで、厚さが3.0mmの偏平状電極群を作製した。得られた電極群を、厚さが40μmのアルミニウム−バリウム0.01重量%合金箔とその両面に形成されたポリプロピレン層とから構成された厚さが0.1mmのラミネートフィルムからなるパックに収納し、80℃で24時間真空乾燥を施した。
エチレンカーボネート(EC)、γ−ブチロラクトン(BL)の混合溶媒(体積比率25:75)に、電解質としての四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)を1.5mol/L溶解することにより液状非水電解質(非水電解液)を調製した。
正極端子、ラミネート外装材金属層、負極端子について、表1に示すように材質を違えた他は、実施例1と同様の非水電解質二次電池を作製した。
実施例1と同様の正極、負極、電極群、電解液を用意し、図8に示すような直径18mm、高さ650mmの円筒型非水電解質二次電池を作成した。
正極端子、負極端子について、表2に示すように材質を違えた他は、実施例17と同様の非水電解質二次電池を作製した。
Claims (4)
- 非水電解質と、
正極と、
負極と、
前記非水電解質、正極および負極が収納され、バリウムの添加濃度が0.01重量%以上10重量%以下であるアルミニウム−バリウム合金で形成された金属層と前記金属層を挟む樹脂層とで形成されたラミネート外装材と、を具備することを特徴とする非水電解質電池。 - 前記アルミニウム−バリウム合金は、Cu、Mg、Mn、Si,Cr及びZnよりなる群から選択される元素を含むことを特徴とする請求項1に記載の非水電解質電池。
- 前記アルミニウム−バリウム合金中の前記元素の含有量は、0.01重量%以上10重量%以下であることを特徴とする請求項2に記載の非水電解質電池。
- 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の非水電解質電池の組電池を具備することを特徴とする電池パック。
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