JP5381588B2 - Lithium ion secondary battery, vehicle and battery-equipped equipment - Google Patents
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Description
本発明は、正極活物質層を有する正電極板と、負極活物質層を有する負電極板と、セパレータとを備えるリチウムイオン二次電池、このリチウムイオン二次電池を搭載した車両及び電池搭載機器に関する。 The present invention relates to a lithium ion secondary battery comprising a positive electrode plate having a positive electrode active material layer, a negative electrode plate having a negative electrode active material layer, and a separator, a vehicle equipped with this lithium ion secondary battery, and a battery-equipped device. About.
近年、ハイブリッド自動車やノート型パソコン、ビデオカムコーダなどのポータブル電子機器の駆動用電源に、リチウムイオン二次電池(以下、単に電池ともいう)が利用されている。
特許文献1には、負極板(負電極板)の活物質塗着部(負極活物質層)の幅を、正極板(正電極板)の活物質塗着部(正極活物質層)の幅よりも大きく設定した捲回型のリチウムイオン二次電池が開示されている。
In recent years, lithium ion secondary batteries (hereinafter also simply referred to as batteries) have been used as power sources for driving portable electronic devices such as hybrid cars, notebook computers, and video camcorders.
In
ところで、特許文献1の電池では、負極活物質層は、セパレータを介して、正極活物質層と対向する対向部と、この負極活物質層の幅方向両端側に位置し、セパレータを介して対向する正極活物質層が存在しない非対向部とに分けられる。
この電池では、負極活物質層の対向部と負極集電板との間のほか、非対向部と負極集電板との間でも、電子のやりとりが可能である。このため、この電池を充電すると、正極活物質層から放出されたリチウムイオンが、対向する負極活物質層の対向部内に挿入されるほか、正極活物質層の端部から外側に拡がるようにリチウムイオンが移動して、非対向部の内部にも挿入される。
しかしながら、この非対向部は、対向する正極活物質層が存在しないので、放電の際には、この非対向部からその内部にあるリチウムイオンを放出させ難い。つまり、この非対向部は、負極活物質層でありながら、リチウムイオンを吸蔵するだけで、放電に関与し難い。このため、充電の際に非対向部に挿入されたリチウムイオンの分だけ、放電の際に負極活物質層から放出しうるリチウムイオンの量が減少してしまう、即ち、電池容量が低下してしまう。
By the way, in the battery of
In this battery, electrons can be exchanged not only between the opposing portion of the negative electrode active material layer and the negative electrode current collector plate but also between the non-opposing portion and the negative electrode current collector plate. Therefore, when this battery is charged, lithium ions released from the positive electrode active material layer are inserted into the opposing portion of the opposing negative electrode active material layer, and the lithium ions spread from the end of the positive electrode active material layer to the outside. The ions move and are inserted into the non-opposing portion.
However, since this non-opposing portion does not have an opposing positive electrode active material layer, it is difficult to release lithium ions in the non-opposing portion from the non-opposing portion during discharge. That is, this non-opposing portion is a negative electrode active material layer, but only occludes lithium ions and hardly participates in discharge. For this reason, the amount of lithium ions that can be released from the negative electrode active material layer during discharge is reduced by the amount of lithium ions inserted into the non-opposing portion during charging, that is, the battery capacity is reduced. End up.
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、充電の際に、負極活物質層の非対向部内へのリチウムイオンの挿入を抑制して、電池容量の低下を抑制可能なリチウムイオン二次電池、このリチウムイオン二次電池を搭載した車両及び電池搭載機器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and is capable of suppressing lithium ion insertion into the non-opposing portion of the negative electrode active material layer during charging, thereby suppressing reduction in battery capacity. An object is to provide an ion secondary battery, a vehicle equipped with the lithium ion secondary battery, and a battery-equipped device.
本発明の一態様は、導電性を有する正極集電板、及び、正極活物質粒子を含み上記正極集電板上に配置された正極活物質層を有する正電極板と、導電性を有する負極集電板、及び、負極活物質粒子を含み上記負極集電板上に配置された負極活物質層を有する負電極板と、上記正電極板と上記負電極板との間に介在してなるセパレータと、を備え、セパレータを介して、上記正極活物質層と上記負極活物質層とが対向するリチウムイオン二次電池であって、上記負極活物質層は、上記セパレータを介して、上記正極活物質層と対向する対向部と、上記セパレータを介して対向する上記正極活物質層が存在しない非対向部と、からなり、上記負電極板は、上記負極活物質層の上記非対向部と上記負極集電板との間の少なくとも一部に介在する絶縁性の絶縁部材を有するリチウムイオン二次電池である。 One embodiment of the present invention is a positive electrode current collector plate having conductivity, a positive electrode plate including positive electrode active material particles and including a positive electrode active material layer disposed on the positive electrode current collector plate, and a negative electrode having conductivity. A current collector plate, a negative electrode plate having a negative electrode active material layer that includes negative electrode active material particles and is disposed on the negative electrode current collector plate, and is interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate A positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer facing each other through the separator, wherein the negative electrode active material layer is interposed between the positive electrode and the positive electrode active material layer. The negative electrode plate includes an opposing portion that faces the active material layer, and a non-opposing portion that does not have the positive electrode active material layer that faces through the separator, and the negative electrode plate includes the non-facing portion of the negative electrode active material layer. Insulation interposed at least in part between the negative electrode current collector plate A lithium ion secondary battery having the insulating member.
上述の電池では、上述のように、負電極板は、負極活物質層の非対向部と負極集電板との間の少なくとも一部に介在する絶縁部材を有している。このため、負極活物質層のうち絶縁部材が介在している部位では、この部位と負極集電板との間での電子のやりとりを抑制することができる。従って、絶縁部材を介在させた分、電池の充電の際にリチウムイオンが挿入される非対向部の領域を減少させることができ、電池容量の低下を抑制することができる。 In the above-described battery, as described above, the negative electrode plate has an insulating member interposed at least in part between the non-facing portion of the negative electrode active material layer and the negative electrode current collector plate. For this reason, in the part where the insulating member is interposed in the negative electrode active material layer, exchange of electrons between this part and the negative electrode current collector plate can be suppressed. Therefore, since the insulating member is interposed, the region of the non-opposing portion into which lithium ions are inserted when the battery is charged can be reduced, and the reduction in battery capacity can be suppressed.
なお、電池としては、いずれも帯状の正電極板と負電極板との間にセパレータを介して捲回してなる捲回型発電要素を有する捲回型電池や、複数の正電極板と複数の負電極板とを、セパレータを介して交互に積層してなる積層型発電要素を有する積層型電池が挙げられる。
また、絶縁部材の材質としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系で、絶縁性で透孔を有さない中実(稠密)の樹脂や、酸化アルミニウム等の金属酸化物が挙げられる。
In addition, as a battery, the winding type battery which has a wound type electric power generation element which all winds through a separator between a strip-like positive electrode plate and a negative electrode plate, a plurality of positive electrode plates, and a plurality of Examples include a stacked battery having a stacked power generation element in which negative electrode plates are alternately stacked via separators.
In addition, examples of the material of the insulating member include a solid (dense) resin that is insulative and does not have through holes, and a metal oxide such as aluminum oxide.
さらに、上述のリチウムイオン二次電池であって、いずれも長手方向に延びる帯状の前記正電極板、前記負電極板及び前記セパレータは、上記長手方向に捲回されて捲回型発電要素をなし、上記長手方向に延びる帯状の前記負極活物質層のうち、前記非対向部は、上記長手方向と直交する幅方向の両端側にそれぞれ位置する幅方向端側非対向部を含み、前記絶縁部材は、上記長手方向に延びる帯状で、上記幅方向端側非対向部と前記負極集電板との間に介在してなるリチウムイオン二次電池とすると良い。 Furthermore, in the lithium ion secondary battery described above, the positive electrode plate, the negative electrode plate, and the separator each having a strip shape extending in the longitudinal direction are wound in the longitudinal direction to form a wound power generation element. Of the strip-like negative electrode active material layer extending in the longitudinal direction, the non-facing portion includes width-direction end-side non-facing portions that are located on both ends in the width direction orthogonal to the longitudinal direction, and the insulating member Is preferably a lithium ion secondary battery having a strip shape extending in the longitudinal direction and interposed between the width direction end side non-opposing portion and the negative electrode current collector plate.
上述の電池は、捲回型発電要素を備え、絶縁部材が、幅方向端側非対向部と負極集電板との間に介在してなる。長手方向に延びる帯状の負極活物質層において、幅方向端側非対向部は非対向部の大半を占める。従って、ここに絶縁部材を介在させたことで、電池の充電の際に、非対向部に挿入されるリチウムイオンを大幅に減少させることができ、これによる電池容量の低下を十分に抑制することができる。 The above-described battery includes a wound power generation element, and an insulating member is interposed between the width direction end side non-opposing portion and the negative electrode current collector plate. In the strip-shaped negative electrode active material layer extending in the longitudinal direction, the width direction end side non-facing portion occupies most of the non-facing portion. Therefore, by interposing the insulating member here, when the battery is charged, the lithium ions inserted into the non-opposing portion can be greatly reduced, and the decrease in the battery capacity due to this can be sufficiently suppressed. Can do.
或いは、本発明の他の態様は、前述のいずれかのリチウムイオン二次電池を搭載し、このリチウムイオン二次電池に蓄えた電気エネルギを動力源の全部又は一部に使用する車両である。 Or the other aspect of this invention is a vehicle which mounts one of the above-mentioned lithium ion secondary batteries, and uses the electrical energy stored in this lithium ion secondary battery for all or one part of a motive power source.
上述の車両は、電池容量の低下を抑制した電池を搭載しているので、安定した性能の動力源を有する車両とすることができる。 Since the above-mentioned vehicle is equipped with a battery that suppresses a decrease in battery capacity, it can be a vehicle having a power source with stable performance.
なお、車両としては、電池による電気エネルギを動力源の全部又は一部に使用する車両であれば良く、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド鉄道車両、フォークリフト、電気車いす、電動アシスト自転車、電動スクータが挙げられる。 The vehicle may be a vehicle that uses electric energy from a battery as a whole or a part of a power source. For example, an electric vehicle, a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle, a hybrid railway vehicle, a forklift, an electric wheelchair, an electric vehicle Examples include assist bicycles and electric scooters.
或いは、本発明の他の態様は、前述のいずれかのリチウムイオン二次電池を搭載し、このリチウムイオン二次電池に蓄えた電気エネルギを駆動エネルギ源の全部又は一部に使用する電池搭載機器である。 Alternatively, according to another aspect of the present invention, a battery-mounted device in which any one of the above-described lithium ion secondary batteries is mounted and the electric energy stored in the lithium ion secondary battery is used for all or part of the driving energy source. It is.
上述の電池搭載機器は、電池容量の低下を抑制した電池を搭載しているので、安定した性能の駆動エネルギ源を有する電池搭載機器とすることができる。 Since the battery-mounted device described above is mounted with a battery in which a decrease in battery capacity is suppressed, it can be a battery-mounted device having a drive energy source with stable performance.
なお、電池搭載機器としては、電池を搭載し、これをエネルギ源の全部又は一部に使用する機器であれば良く、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話、電池駆動の電動工具、無停電電源装置など、電池で駆動される各種の家電製品、オフィス機器、産業機器が挙げられる。 In addition, as a battery mounting apparatus, what is necessary is just an apparatus which mounts a battery and uses this for all or one part of an energy source, for example, a personal computer, a mobile telephone, a battery-powered electric tool, an uninterruptible power supply, etc. And various home appliances driven by batteries, office equipment, and industrial equipment.
(実施形態1)
次に、本発明の実施形態1について、図面を参照しつつ説明する。
まず、本実施形態1にかかる電池1について、図1を参照して説明する。
この電池1は、いずれも長手方向DAに延びる帯状の正電極板30、負電極板20及びセパレータ50を備え、これらを長手方向DAに捲回して捲回型の発電要素10をなし、セパレータ50にリチウムイオンを含む電解液60を含浸させてなるリチウムイオン二次電池である(図1参照)。なお、電池1は、図1に示すように、発電要素10を電池ケース80に収容してなる。
(Embodiment 1)
Next,
First, the
The
この電池ケース80は、共にアルミニウム製の電池ケース本体81及び封口蓋82を有する。このうち電池ケース本体81は有底矩形箱形であり、この電池ケース80と発電要素10との間には、樹脂からなり、箱状に折り曲げた絶縁フィルム(図示しない)が介在させてある。また、封口蓋82は矩形板状であり、電池ケース本体81の開口を閉塞して、この電池ケース本体81に溶接されている。この封口蓋82には、発電要素10と接続している正極集電部材91及び負極集電部材92のうち、それぞれ先端に位置する正極端子部91A及び負極端子部92Aが貫通しており、図1中、上方に向く蓋表面82aから突出している。これら正極端子部91A及び負極端子部92Aと封口蓋82との間には、それぞれ絶縁性の樹脂からなる絶縁部材95が介在し、互いを絶縁している。さらに、この封口蓋82には矩形板状の安全弁97も封着されている。
The
また、電解液60は、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを、体積比でEC:EMC=3:7に調整した混合有機溶媒に、溶質としてLiPF6を添加し、リチウムイオンを1mol/lの濃度とした非水電解液である。
In addition, the
また、発電要素10は、帯状の正電極板30及び負電極板20が、帯状のセパレータ50を介して扁平形状に捲回されてなる捲回型である(図1参照)。なお、この発電要素10では、図4(後述する負電極板20の拡大断面図)に示すように、セパレータ50を介して、正電極板30の正極活物質層31(次述)と負電極板20の負極活物質層21(後述)とが対向している。また、この発電要素10の正電極板30及び負電極板20はそれぞれ、クランク状に屈曲した板状の正極集電部材91又は負極集電部材92と接合している(図1参照)。このうち、ポリエチレンからなる帯状のセパレータ50は、正電極板30と負電極板20との間に介在して、これらを離間させている。このセパレータ50には、全体に上述した電解液60が含浸させてある。
The
また、正電極板30は、図2の斜視図に示すように、長手方向DAに延びる帯状で、アルミニウム製のアルミ箔38と、このアルミ箔38の両主面上に、それぞれ長手方向DAに延びる帯状に配置された2つの正極活物質層31,31とを有している。
この正極活物質層31は、LiCoO2からなる正極活物質粒子37と、アセチレンブラックからなる導電材(図示しない)と、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)からなる結着材(図示しない)とを含む。
Further, as shown in the perspective view of FIG. 2, the
The positive electrode
また、負電極板20は、図3の斜視図に示すように、長手方向DAに延びる帯状で銅製の銅箔28と、この銅箔28の両主面28F,28F上に、それぞれ長手方向DAに延びる帯状に配置された2つの負極活物質層21,21とを有している。また、これらのほかに、負極活物質層21の後述する非対向部23(第1非対向部24)と銅箔28との間に介在する、絶縁性のポリプロピレンからなるフィルム状の絶縁部材26を有している(図5参照)。
このうち負極活物質層21は、いずれもグラファイトからなる負極活物質粒子27、及び、PVDFからなる結着材(図示しない)を含む。
Further, as shown in the perspective view of FIG. 3, the
Of these, the negative electrode
この負極活物質層21は、図3、及び、図3のA−A部における拡大断面図の図4に示すように、セパレータ50を介して正極活物質層31と対向する対向部22と、セパレータ50を介して対向する正極活物質層31が存在しない非対向部23(次述する第1非対向部24及び第2非対向部25)とからなる。
具体的には、負極活物質層21の面積が、対向する正極活物質層31の面積に比して大きく、対向部22は、負極活物質層21の、長手方向DA及び幅方向DBのそれぞれ中央に位置する一方、非対向部23は、対向部22に隣接した周囲に位置している。このため、電池1を充電した際、負極活物質層21の周縁に位置する銅箔28に金属リチウムが析出するのを防止できる。
As shown in FIG. 3 and FIG. 4 of an enlarged cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 3, the negative electrode
Specifically, the area of the negative electrode
非対向部23は、負極活物質層21の長手方向DAの両端側に位置する2つの第2非対向部25,25と、負極活物質層21の幅方向DBの両端側にそれぞれ位置する2つの第1非対向部24,24とからなる。なお、負極活物質層21における非対向部23(第1非対向部24及び第2非対向部25)と対向部22との境界の位置は、負電極板20、セパレータ50及び正電極板30を捲回して発電要素10を形成したときに決まる。
The
また、長手方向DAに延びる帯状の絶縁部材26,26は、図4に示すように、それぞれ銅箔28の主面28F,28F上に配置されて、第1非対向部24と銅箔28との間に介在している。
Further, as shown in FIG. 4, the strip-shaped insulating
このように、本実施形態1にかかる電池1では、負電極板20は、負極活物質層21の非対向部23と銅箔28との間の少なくとも一部に介在する絶縁部材26を有している。このため、負極活物質層21のうち、絶縁部材26が介在している第1非対向部24では、この第1非対向部24と銅箔28との間での電子のやりとりを抑制することができる。従って、絶縁部材26を介在させた分、電池1の充電の際にリチウムイオンが挿入される非対向部23の領域を減少させることができ、電池容量の低下を抑制することができる。
As described above, in the
また、電池1では、捲回型の発電要素10を備え、絶縁部材26が、第1非対向部24と銅箔28との間に介在してなる。このため、長手方向DAに延びる帯状の負極活物質層21において、第1非対向部24は非対向部23の大半を占める。従って、ここに絶縁部材26を介在させたことで、電池1の充電の際に、非対向部23に挿入されるリチウムイオンを大幅に減少させることができ、これによる電池容量の低下を十分に抑制することができる。
Further, the
次に、本実施形態1にかかる電池1の製造方法について説明する。
まず、負電極板20の銅箔28の主面28F上に絶縁部材26を塗布により形成した。具体的には、図5に示す、軟化したポリプロピレンを自身の内部に貯留した第1ダイコータDC1を2つ用いて、銅箔28の主面28F上のうち、負極活物質層21の第1非対向部24,24が形成される位置に、絶縁部材26をなすポリプロピレンを長手方向DAに延びる帯状に二条塗布し、乾燥させた。
Next, a method for manufacturing the
First, the insulating
次いで、図5に示す、第2ダイコータDC2を用いて、銅箔28に負極活物質層21をなすペースト21Pを塗布した。
この第2ダイコータDC2は、ペースト21Pを内部に貯留するペースト貯留部DCTと、このペースト貯留部DCTのペースト21Pを銅箔28に向けて連続的に吐出する吐出口DCSとを有する。
このうち、ペースト貯留部DCTは、この内部に、結着材を溶解したN−メチル−2−ピロリドン(NMP)中に前述したグラファイトからなる負極活物質粒子を投入し、混練してできたペースト21Pを自身の内部に貯留している。また、吐出口DCSは、スリット状で幅方向DBに平行に開口している。但し、吐出口DCSのうち、幅方向DBの中央の中央吐出口DS1が、幅方向DBの両端側の端側吐出口DS2に比して、長手方向DAに広く開口している。即ち、中央吐出口DS1の長手方向DAの第1寸法S1が、端側吐出口DS2の第2寸法S2よりも大きい(S1>S2)。このため、予め塗布された絶縁部材26の有無にかかわらず、銅箔28上の塗布後のペースト21Pの高さを幅方向DAに同じにすることができる。
このような第2ダイコータDC2を用いて、絶縁部材26を塗布した銅箔28上に、ペースト21Pを長手方向DAに延びる帯状に塗布した(図5参照)。
Next, a
The second die coater DC2 includes a paste storage part DCT that stores the
Among these, the paste storage part DCT is a paste made by mixing and kneading the negative electrode active material particles made of graphite described above into N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) in which the binder is dissolved. 21P is stored inside itself. Further, the discharge port DCS is slit-shaped and opens in parallel with the width direction DB. However, among the discharge ports DCS, the central discharge port DS1 at the center in the width direction DB is wider in the longitudinal direction DA than the end-side discharge ports DS2 at both ends in the width direction DB. That is, the first dimension S1 in the longitudinal direction DA of the central discharge port DS1 is larger than the second dimension S2 of the end-side discharge port DS2 (S1> S2). For this reason, the height of the
Using such a second die coater DC2, the
銅箔28上に塗布したペースト21Pを乾燥させた後、銅箔28の他方の主面28Fについても同様に絶縁部材26及びペースト21Pを塗布し、乾燥させた。
その後、図示しないロールプレスで高密度化して、負極活物質層21と、この負極活物質層21のうち、セパレータ50を介して正電極板30と対向させた際に第1非対向部24となる部位、及び、銅箔28の間に介在する絶縁部材26とを有する負電極板20を作製した(図3参照)。
After the
Thereafter, the density is increased by a roll press (not shown), and when the negative electrode
一方、結着材を溶解したNMP中に、正極活物質粒子37及び導電材をそれぞれ投入し混練してできたペースト(図示しない)を、長手方向DAに延びる帯状のアルミ箔38に塗布した。塗布後、アルミ箔38上のペーストを乾燥させた。アルミ箔38の裏側についても、同様にペーストを塗布し、乾燥させた。その後、図示しないロールプレスで、アルミ箔38の両主面上で乾燥させたペーストを圧縮した正電極板30を作製した(図2参照)。
On the other hand, a paste (not shown) formed by adding and kneading the positive electrode
上述のように作製した負電極板20と正電極板30との間に、セパレータ50を介在させて捲回し、発電要素10とする。なお、負電極板20の負極活物質層21における対向部22に、セパレータ50を介して正電極板30の正極活物質層31が対向するように、セパレータ50、負電極板20、セパレータ50、正電極板30の順に重ねて捲回する。
A
その後は、負電極板20(銅箔28)及び正電極板30(アルミ箔38)にそれぞれ負極集電部材92及び正極集電部材91を溶接し、電池ケース本体81に挿入し、前述した電解液60を注入後、封口蓋82で電池ケース本体81を溶接で封口する。かくして、電池1が完成する(図1参照)。
Thereafter, the negative
(変形形態1)
次に、本発明の変形形態1にかかる電池101について、図6〜8を参照しつつ説明する。
この電池101は、複数の正電極板と複数の負電極板とを、セパレータを介して交互に積層してなる積層型発電要素を有する点で、前述の実施形態1にかかる電池1と異なり、それ以外は同様である。
そこで、実施形態1にかかる電池1と異なる点を中心に説明し、同様の部分の説明は省略、又は、簡略化する。なお、同様の部分については同様の作用効果を生じる。また、同内容のものには同番号を付して説明する。
(Modification 1)
Next, the
This
Therefore, the description will be focused on differences from the
この電池101は、いずれも矩形板状の正電極板130、負電極板120及びセパレータ150を備え、これらを交互に積層してなる積層型の発電要素110をなし、セパレータ150に、実施形態1と同様の電解液60を含浸させてなるリチウムイオン二次電池である(図6参照)。なお、電池101は、図6に示すように、発電要素110を、実施形態1と同様の電池ケース80に収容してなる。
The
このうち、発電要素110は、正電極板130及び負電極板120が、帯状のセパレータ150を介して交互に積層してなる積層型である(図6参照)。なお、この発電要素110の正電極板130及び負電極板120はそれぞれ、クランク状に屈曲した板状の正極集電部材91又は負極集電部材92と接合している(図6参照)。このうち、ポリエチレンからなる帯状のセパレータ150は、正電極板130と負電極板120との間に介在して、これらを離間させている。
Among them, the
また、正電極板130は、図7の斜視図に示すように、矩形板状でアルミニウム製のアルミ箔138と、このアルミ箔138の両主面上にそれぞれ配置された2つの正極活物質層131,131とを有している。
この正極活物質層131は、いずれも実施形態1と同様の正極活物質粒子37、導電材(図示しない)及び結着材(図示しない)を含む。
Further, as shown in the perspective view of FIG. 7, the
The positive electrode
一方、負電極板120は、図8の斜視図に示すように、矩形板状で銅製の銅箔128と、この銅箔128の両主面128F,128F上にそれぞれ配置された2つの負極活物質層121,121とを有している。また、これらのほかに、負極活物質層121の後述する非対向部123と銅箔128との間に介在する、絶縁性のポリプロピレンからなるフィルム状の2つの絶縁部材126,126を有している。
このうち負極活物質層121は、いずれも実施形態1と同様の負極活物質粒子27及び結着材(図示しない)を含む。
On the other hand, as shown in the perspective view of FIG. 8, the
Among these, the negative electrode
この負極活物質層121は、図8に示すように、セパレータ150を介して正極活物質層131と対向する対向部122と、セパレータ150を介して対向する正極活物質層131が存在しない非対向部123とからなる。
具体的には、負極活物質層121の面積が、対向する正極活物質層131の面積に比して大きく、負極活物質層121の周縁には非対向部123が位置する一方、この非対向部123に隣接しつつ、負極活物質層121の中央には対向部122が位置している。このため、電池101を充電した際、負極活物質層121の周縁に位置する銅箔128に金属リチウムが析出するのを防止できる。
As shown in FIG. 8, the negative electrode
Specifically, the area of the negative electrode
また、矩形環状の絶縁部材126は、それぞれ銅箔128の両主面128F,128F上に配置されて、非対向部123と銅箔128との間に介在している(図8参照)。このため、負極活物質層121のうち絶縁部材126が介在している部位、即ち非対向部123では、この非対向部123と銅箔128との間での電子のやりとりを抑制することができる。従って、絶縁部材126を介在させた分、電池101の充電の際にリチウムイオンが挿入される非対向部123の領域をなくすことができ、電池容量の低下を抑制することができる。
Further, the rectangular annular insulating member 126 is disposed on both
次に、本変形形態1にかかる電池101の製造方法について説明する。
まず、負電極板120の銅箔128の主面128F上に絶縁部材126を塗布により形成した。具体的には、銅箔128の主面128F上のうち、負極活物質層121の非対向部123,123が形成される位置(図8参照)に、絶縁部材126をなすポリプロピレンを矩形環状に塗布し、乾燥させた。
Next, a method for manufacturing the
First, the insulating member 126 was formed on the
次いで、絶縁部材126を塗布した銅箔128上に、実施形態1と同様のペースト21Pを塗布した。具体的には、銅箔128に塗布した絶縁部材126の表面上、及び、銅箔128のうち、絶縁部材126に囲まれた内側に露出した主面上に、塗布後のペースト21Pの表面が平坦かつ銅箔128に平行になるよう、ペースト21Pを塗布した。
Next, the
銅箔128上に塗布したペースト21Pを乾燥させた後、銅箔128の他方の主面128Fについても同様に絶縁部材126及びペースト21Pを塗布し、乾燥させた。
その後、図示しないロールプレスで高密度化して、負極活物質層121と、この負極活物質層121のうち、セパレータ150を介して正電極板130と対向させた際に非対向部123となる部位、及び、銅箔128の間に介在する絶縁部材126とを有する負電極板120を作製した(図8参照)。
After the
Thereafter, the density is increased by a roll press (not shown), and a portion of the negative electrode
一方、結着材を溶解したNMP中に正極活物質粒子37及び導電材をそれぞれ投入し混練してできたペースト(図示しない)を、アルミ箔138に塗布した。塗布後、アルミ箔138上のペーストを乾燥させた。アルミ箔138の裏側についても、同様にペーストを塗布し、乾燥させた。その後、図示しないロールプレスで、アルミ箔138の両主面上で乾燥させたペーストを圧縮した正電極板130を作製した(図7参照)。
On the other hand, a paste (not shown) formed by adding and kneading the positive electrode
上述のように作製した負電極板120と正電極板130との間に、セパレータ150を介在させて積層し、発電要素110とする。具体的には、負極活物質層121の対向部122に、セパレータ150を介して正極活物質層131が対向するように、負電極板120、セパレータ150、正電極板130、セパレータ150の順に繰り返し積層する。
さらに、積層方向の最外側に位置する負電極板120のうち、外側に露出している負極活物質層121の外側に、セパレータ150を介して、アルミ箔138の一方の主面にのみ正極活物質層131を形成した正電極板(図示しない)を配置、積層する。一方、積層方向の他方の最外側に位置するセパレータ150の外側に、銅箔128の一方の主面にのみ負極活物質層121を形成した負電極板(図示しない)を配置、積層する。
これにより、複数の負電極板120の全てにおいて、負極活物質層121の対向部122に、セパレータ150を介して正極活物質層131が対向する積層型の発電要素110ができあがる(図6参照)。
The
Further, of the
As a result, in all of the plurality of
その後は、負電極板120(銅箔128)及び正電極板130(アルミ箔138)にそれぞれ負極集電部材92及び正極集電部材91を溶接し、電池ケース本体81に挿入し、前述した電解液60を注入後、封口蓋82で電池ケース本体81を溶接で封口する。かくして、電池101が完成する(図6参照)。
Thereafter, the negative electrode current collecting
(実施形態2)
本実施形態2にかかる車両200は、前述した電池1,101を複数含むバッテリパック210を搭載したものである。具体的には、図9に示すように、車両200は、エンジン240、フロントモータ220及びリアモータ230を併用して駆動するハイブリッド自動車である。この車両200は、車体290、エンジン240、これに取り付けられたフロントモータ220、リアモータ230、ケーブル250、インバータ260、及び、矩形箱形状のバッテリパック210を有している。このうちバッテリパック210は、前述した電池1,101を複数収容してなる。
(Embodiment 2)
A
本実施形態2にかかる車両200は、電池容量の低下を抑制した電池1,101を搭載しているので、安定した性能の動力源を有する車両200とすることができる。
Since the
(実施形態3)
また、本実施形態3のハンマードリル300は、前述した電池1,101を含むバッテリパック310を搭載したものであり、図10に示すように、バッテリパック310、本体320を有する電池搭載機器である。なお、バッテリパック310はハンマードリル300の本体320のうち底部321に可能に収容されている。
(Embodiment 3)
Further, the
本実施形態3にかかるハンマードリル300は、電池容量の低下を抑制した電池1,101を搭載しているので、安定した性能の駆動エネルギ源を有する電池搭載機器とすることができる。
Since the
以上において、本発明を実施形態1〜3及び変形形態1に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、実施形態1,変形形態1では、ポリプロピレン製の絶縁部材を用いたが、例えば、ポリエチレン等のポリオレフィン系で、絶縁性で透孔を有さない中実の樹脂や、酸化アルミニウム等の金属酸化物としても良い。また、実施形態1では、非対向部23のうち、第1非対向部24にのみ絶縁部材を介在させたが、例えば、第1非対向部24と共に、第2非対向部25についても絶縁部材を介在させても良い。この場合には、電池の充電の際にリチウムイオンが挿入される非対向部23の領域をなくすことができる。
In the above, the present invention has been described with reference to the first to third embodiments and the first modified embodiment, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately modified and applied without departing from the gist thereof. Needless to say, you can.
For example, in
1,101 電池(リチウムイオン二次電池)
10,110 発電要素(捲回型発電要素)
20,120 負電極板
21,121 負極活物質層
22,122 対向部
23,123 非対向部
24 第1非対向部(幅方向端側非対向部)
26,126 絶縁部材
27 負極活物質粒子
28,128 銅箔(負極集電板)
30,130 正電極板
31,131 正極活物質層
37 正極活物質粒子
38,138 アルミ箔(正極集電板)
50 セパレータ
200 車両
300 ハンマードリル(電池搭載機器)
DA 長手方向
DB 幅方向
1,101 battery (lithium ion secondary battery)
10,110 Power generation element (winding power generation element)
20, 120
26, 126 Insulating
30, 130
50
DA Longitudinal direction DB Width direction
Claims (4)
導電性を有する負極集電板、及び、負極活物質粒子を含み上記負極集電板上に配置された負極活物質層を有する負電極板と、
上記正電極板と上記負電極板との間に介在してなるセパレータと、を備え、
上記セパレータを介して、上記正極活物質層と上記負極活物質層とが対向する
リチウムイオン二次電池であって、
上記負極活物質層は、
上記セパレータを介して、上記正極活物質層と対向する対向部と、
上記セパレータを介して対向する上記正極活物質層が存在しない非対向部と、からなり、
上記負電極板は、
上記負極活物質層の上記非対向部と上記負極集電板との間の少なくとも一部に介在する絶縁性の絶縁部材を有する
リチウムイオン二次電池。 A positive electrode current collector plate having conductivity, and a positive electrode plate having a positive electrode active material layer including positive electrode active material particles and disposed on the positive electrode current collector plate;
A negative electrode current collector plate having conductivity, and a negative electrode plate having a negative electrode active material layer including negative electrode active material particles and disposed on the negative electrode current collector plate;
A separator formed between the positive electrode plate and the negative electrode plate,
A lithium ion secondary battery in which the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer face each other through the separator,
The negative electrode active material layer is
A facing portion facing the positive electrode active material layer via the separator;
A non-facing portion where the positive electrode active material layer facing through the separator does not exist,
The negative electrode plate is
The lithium ion secondary battery which has an insulating insulating member interposed in at least one part between the said non-opposing part of the said negative electrode active material layer, and the said negative electrode current collecting plate.
いずれも長手方向に延びる帯状の前記正電極板、前記負電極板及び前記セパレータは、
上記長手方向に捲回されて捲回型発電要素をなし、
上記長手方向に延びる帯状の前記負極活物質層のうち、前記非対向部は、
上記長手方向と直交する幅方向の両端側にそれぞれ位置する幅方向端側非対向部を含み、
前記絶縁部材は、
上記長手方向に延びる帯状で、上記幅方向端側非対向部と前記負極集電板との間に介在してなる
リチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 1,
The strip-like positive electrode plate, the negative electrode plate, and the separator, all extending in the longitudinal direction,
Wound in the longitudinal direction to form a wound power generation element,
Of the strip-shaped negative electrode active material layer extending in the longitudinal direction, the non-facing portion is
Including width direction end side non-opposing portions respectively positioned on both ends of the width direction orthogonal to the longitudinal direction,
The insulating member is
A lithium ion secondary battery having a strip shape extending in the longitudinal direction and interposed between the width direction end side non-opposing portion and the negative electrode current collector plate.
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