JP5498386B2 - 非水電解質二次電池用正極の製造方法及び非水電解質二次電池の製造方法 - Google Patents

非水電解質二次電池用正極の製造方法及び非水電解質二次電池の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、非水電解質二次電池及びその製造方法に関し、特に、圧壊による短絡の発生を抑制することが可能な非水電解質二次電池及びその製造方法に関する。
近年、環境問題から自動車搭載用への要望、又は大型工具のDC化の要望に対して、急速充電及び大電流放電可能な小型・軽量な二次電池が要求されている。そのような要求を満たす典型的な二次電池として、特にリチウム金属若しくはリチウム合金等の活物質、又はリチウムイオンをホスト物質(ここで「ホスト物質」とは、リチウムイオンを吸蔵及び放出できる物質をいう。)である炭素に吸蔵させたリチウムインターカレーション化合物を負極材料とし、LiClO4又はLiPF6等のリチウム塩を溶解した非プロトン性の有機溶媒を電解液とする非水電解質二次電池が挙げられる。
この非水電解質二次電池は、一般的に、上記の負極材料がその支持体である負極集電体に保持されてなる負極、リチウムコバルト複合酸化物のようにリチウムイオンと可逆的に電気化学反応をする正極活物質がその支持体である正極集電体に保持されてなる正極、及び電解液を保持すると共に負極と正極との間に介在されて負極と正極との間に短絡が生じることを防止する多孔質絶縁層からなる。
そして、シート状又は箔状に形成された正極及び負極が、多孔質絶縁層を介して順に積層される、又は多孔質絶縁層を介して渦巻き状に捲回されて、発電要素となる。そして、その発電要素が、ステンレス製、ニッケルメッキを施した鉄製、又はアルミニウム製等の金属からなる電池ケースに収納される。そして、電解液を電池ケース内に注液した後、電池ケースの開口端部に蓋板を密封固着して、非水電解質二次電池が構成される。
特開平5−182692号公報
ところで、一般的に、非水電解質二次電池(以下、単に「電池」と称すこともある)内で短絡が起こると、この短絡により、電池内に大電流が流れ、その結果、電池内の温度が上昇する。電池内の温度が急激に上昇すると、電池が熱暴走に至る虞がある。そのため、非水電解質二次電池の安全性の向上が要求されている。特に、大型・高出力な非水電解質二次電池の場合、熱暴走に至る虞が高く、安全性の向上が強く要求されている。
ここで、非水電解質二次電池内で短絡が起こる原因としては、例えば圧壊によって電池が潰されること、又は電池内に異物が混入すること等が挙げられる。これらの中でも、満充電時における電池の圧壊による短絡が、最も瞬時に大きなエネルギーを放出するため、最も熱暴走に至る可能性が高い。実際、使用用途によっては電池が潰される可能性も考えられるため、電池の圧壊による短絡の有無は重要な安全評価項目である。
そこで、非水電解質二次電池が圧壊によって潰された場合に電池内で短絡が起こる要因について、本件発明者らが鋭意検討を重ねたところ、その要因は次の通りであることを見出した。
非水電解質二次電池が潰されて変形すると、電極群を構成する正極、負極、及び多孔質絶縁層のそれぞれには、引っ張り応力が働き、正極、負極、及び多孔質絶縁層は、電池ケースの変形と共に伸びる。そして、所定の深さまで電池が潰されると、正極、負極、及び多孔質絶縁層のうち、引っ張り伸び率が最も低い正極が優先的に破断する。そして、正極の破断部が多孔質絶縁層を突き破り、正極と負極とが短絡する、即ち、非水電解質二次電池内で短絡が起こる。
このことから、本件発明者らは、電池の圧壊による短絡を抑制するには、正極が優先的に破断することを抑制することが必要であり、正極の引っ張り伸び率を高めることが重要であることを見出した。
そこで、正極の引っ張り伸び率を高める手段について、本件発明者らがさらに鋭意検討を重ねたところ、圧延後に、正極に対し、所定温度の下・所定時間の間、熱処理を施す手段を採用することにより、正極の引っ張り伸び率を高めることができることを見出した。
なお、熱処理については、両電極を積層する又は捲き取る際の電極材料の集電体からの脱落、又は電極材料の集電体に対する接着性の低下を抑制することを目的に、例えば、正極及び負極とこれら両電極間に介装されるべき多孔質絶縁層とを積層する前又は捲き取る前に、結着剤の再結晶化温度より高い温度であってその分解温度より低い温度で、正極又は負極のいずれか一方の電極を熱処理する技術が開示されている(例えば特許文献1参照)。
ここで、正極集電体として、例えば純度の高いアルミニウムからなる集電体を用い、結着剤として、例えばポリフッ化ビニリデン(PolyVinylidine DiFluoride:PVDF)からなる結着剤を用いた非水電解質二次電池(以下、参照電池と称す)の場合、圧延後に正極に対し高温・長時間の熱処理を施すことにより、正極の引っ張り伸び率を高めることは可能なものの、非水電解質二次電池の容量が低下するという問題が新たに生じる。
前記に鑑み、本発明の目的は、非水電解質二次電池の容量の低下を抑えて、正極の引っ張り伸び率を高めることにより、圧壊によって非水電解質二次電池が潰されることがあっても、非水電解質二次電池内での短絡の発生を抑制することである。
前記の目的を達成するために、本発明の一側面に係る非水電解質二次電池は、正極集電体上に正極活物質と結着剤とを含む正極合剤層が設けられた正極と、負極と、正極と負極との間に配置された多孔質絶縁層と、非水電解液とを備えた非水電解質二次電池であって、正極の引っ張り伸び率は、3.0%以上であり、結着剤は、ポリフッ化ビニリデンからなり、正極集電体の軟化温度は、結着剤の結晶融点よりも低いことを特徴とし、正極集電体は、鉄を含有するアルミニウムからなることが好ましい。
本発明の一側面に係る非水電解質二次電池によると、正極の引っ張り伸び率が3%以上に高められていることにより、圧壊によって電池が潰されることがあっても、正極が優先的に破断されることがないため、電池内での短絡の発生を抑制できるので、電池の安全性を高めることができる。
加えて、正極集電体として、鉄を含有するアルミニウムからなり、1.40量%以上の鉄を含む集電体を採用すると共に、結着剤として、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)からなる結着剤を採用することにより、正極集電体の軟化温度を、結着剤の結晶融点よりも低い温度にし、正極集電体の軟化温度以上で結着剤の結晶融点未満の温度の熱処理(又は結着剤の結晶融点以上で結着剤の分解温度未満の温度の下・比較的短時間の熱処理)により、正極の引っ張り伸び率を3%以上に高めることができる。そのため、熱処理の際に、溶融された結着剤によって正極活物質が被覆されることを防止(又は抑制)できるため、電池容量の低下を確実に抑えて(又は最小限に抑えて)、放電性能に優れた電池を提供できる。
本発明の一側面に係る非水電解質二次電池において、正極集電体は、1.40量%以上の鉄を含むことが好ましい。
このようにすると、正極集電体の軟化温度を、結着剤の結晶融点よりも低くすることができる。
本発明の一側面に係る非水電解質二次電池において、正極の引っ張り伸び率は、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、該測定用正極の一端を固定する一方、そ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と、引っ張る前の測定用正極の長さとから算出されることが好ましい。
本発明の一側面に係る非水電解質二次電池において、正極集電体のダイナミック硬度は70以下であることが好ましい。
このようにすると、電極群内に異物が混入することがあっても、異物の形状に応じて正極が変形し、異物がセパレータを突き破ることを抑制できるため、電池内での短絡の発生を抑制できるので、電池の安全性をさらに高めることができる。
本発明の一側面に係る非水電解質二次電池において、正極を用いて作製され、真円状に一重に丸めた外周100mmの試験用正極において、該試験用正極の外周面を10mm/minで押圧し、押圧中に該試験用正極に発生する応力を測定すると、押圧されて潰された該試験用正極のギャップが3mm以下に到達するまで、応力の変曲点を有さないことが好ましい。
このようにすると、正極を厚膜化することがあっても、群構成時に正極が切れることを抑制できるため、生産性に優れた電池を提供できる。言い換えれば、群構成時に正極の切れを招くことなく、正極を厚膜化させて、電池容量を高めることができる。
本発明の一側面に係る非水電解質二次電池において、負極の引っ張り伸び率は、3.0%以上であり、多孔質絶縁層の引っ張り伸び率は、3.0%以上であることが好ましい。
前記の目的を達成するために、本発明の第1の側面に係る非水電解質二次電池の製造方法は、正極集電体上に正極活物質と結着剤とを含む正極合剤層が設けられた正極と、負極と、正極と負極との間に配置された多孔質絶縁層と、非水電解液とを備えた非水電解質二次電池の製造方法であって、正極を準備する工程(a)と、負極を準備する工程(b)と、工程(a)及び工程(b)の後に、正極及び負極を、該正極と該負極との間に多孔質絶縁層を介して捲回する、又は積層する工程(c)とを備え、工程(a)は、正極集電体上に、正極活物質と結着剤とを含む正極合剤スラリーを塗布乾燥させる工程(a1)と、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、所定の厚さを有する正極を作製する工程(a2)と、工程(a2)の後に、所定温度の下、正極に対し熱処理を施す工程(a3)とを含み、結着剤は、ポリフッ化ビニリデンからなり、所定温度は、正極集電体の軟化温度以上で結着剤の結晶融点未満であることを特徴とし、正極集電体は、鉄を含有するアルミニウムからなることが好ましく、さらに、正極集電体は、1.40量%以上の鉄を含むことが好ましい。
本発明の第1の側面に係る非水電解質二次電池の製造方法によると、圧延後に、正極に対し、正極集電体の軟化温度以上の温度の熱処理を施すことにより、正極の引っ張り伸び率を3%以上に高めることができるため、圧壊によって電池が潰されることがあっても、正極が優先的に破断されることがないため、電池内での短絡の発生を抑制できるので、電池の安全性を高めることができる。
加えて、正極集電体として、鉄を含有するアルミニウムからなり、1.40量%以上の鉄を含む集電体を採用すると共に、結着剤として、PVDFからなる結着剤を採用することにより、正極集電体の軟化温度を、結着剤の結晶融点よりも低い温度にし、正極集電体の軟化温度以上で結着剤の結晶融点未満の温度の熱処理により、正極の引っ張り伸び率を3%以上に高めることができる。そのため、熱処理の際に、結着剤が溶融することはなく、溶融された結着剤によって正極活物質が被覆されることを防止できるため、電池容量の低下を確実に抑えて、放電性能に優れた電池を提供できる。
さらに、正極集電体のダイナミック硬度を70以下にし、異物混入による短絡抑制の効果を発揮できると共に、スティッフネス試験において応力の変曲点が確認されるギャップが3mm以下の正極を用いて電極群を構成し、群構成時の正極切れ抑制の効果を発揮できる。
前記の目的を達成するために、本発明の第2の側面に係る非水電解質二次電池の製造方法は、正極集電体上に正極活物質と結着剤とを含む正極合剤層が設けられた正極と、負極と、正極と負極との間に配置された多孔質絶縁層と、非水電解液とを備えた非水電解質二次電池の製造方法であって、正極を準備する工程(a)と、負極を準備する工程(b)と、工程(a)及び工程(b)の後に、正極及び負極を、該正極と該負極との間に多孔質絶縁層を介して捲回する、又は積層する工程(c)とを備え、工程(a)は、正極集電体上に、正極活物質と結着剤とを含む正極合剤スラリーを塗布乾燥させる工程(a1)と、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、所定の厚さを有する正極を作製する工程(a2)と、工程(a2)の後に、所定温度の下、正極に対し熱処理を施す工程(a3)とを含み、結着剤は、ポリフッ化ビニリデンからなり、所定温度は、結着剤の結晶融点以上で結着剤の分解温度未満であることを特徴とし、正極集電体は、鉄を含有するアルミニウムからなることが好ましく、さらに、正極集電体は、1.40量%以上の鉄を含むことが好ましい。
本発明の第2の側面に係る非水電解質二次電池の製造方法によると、圧延後に、正極に対し、結着剤の結晶融点(結着剤の結晶融点>正極集電体の軟化温度)以上の温度の熱処理を施すことにより、正極の引っ張り伸び率を3%以上に高めることができるため、圧壊によって電池が潰されることがあっても、正極が優先的に破断されることがないため、電池内での短絡の発生を抑制できるので、電池の安全性を高めることができる。
加えて、正極集電体として、鉄を含有するアルミニウムからなり、1.40量%以上の鉄を含む集電体を採用すると共に、結着剤として、PVDFからなる結着剤を採用することにより、正極集電体の軟化温度を、結着剤の結晶融点よりも低い温度にし、結着剤の結晶融点以上で結着剤の分解温度未満の温度の下・比較的短時間の熱処理により、正極の引っ張り伸び率を3%以上に高めることができる。そのため、熱処理を短時間化させることにより、熱処理の際に溶融する結着剤量を減少させて、溶融された結着剤によって正極活物質が被覆されることを抑制し、電池容量の低下を最小限に抑えて、放電性能に優れた電池を提供できる。
さらに、正極集電体のダイナミック硬度を70以下にすると共に正極合剤層のダイナミック硬度を5以下にし、異物混入による短絡抑制の効果を発揮できると共に、スティッフネス試験において応力の変曲点が確認されるギャップが3mm以下の正極を用いて電極群を構成し、群構成時の正極切れ抑制の効果を発揮できる。
本発明の第1又は第2の側面に係る非水電解質二次電池の製造方法において、工程(a3)は、熱ロールと正極とを接触させることにより、正極に対し熱処理を施す工程であることが好ましい。
本発明に係る非水電解質二次電池及びその製造方法によると、正極集電体として、鉄を含有するアルミニウムからなり、1.40量%以上の鉄を含む集電体を採用すると共に、結着剤として、PVDFからなる結着剤を採用することにより、非水電解質二次電池の容量の低下を抑えて、正極の引っ張り伸び率を3%以上に高めることができる。
図1は、鉄を含有するアルミニウムからなる集電体の軟化温度、及びアルミニウムからなる集電体の軟化温度のそれぞれと、結着剤の結晶融点、及び結着剤の分解温度のそれぞれとを示す図である。 図2は、本発明の第1の実施形態に係る非水電解質二次電池の構成を示す縦断面図である。 図3は、電極群の構成を示す拡大断面図である。 図4(a) 〜(c) は、引っ張り伸び率の測定について示す模式図である。 図5(a) 〜(b) は、スティッフネス試験について示す模式図である。 図6(a) 〜(b) は、異物混入試験について示す図である。
以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、以下の各実施形態に限定されない。
初めに、参照電池(詳細には、正極集電体として、純度の高いアルミニウムからなる集電体を用いると共に、結着剤として、PVDFからなる結着剤を用いた非水電解質二次電池)において生じる新たな問題(電池容量低下の問題)について、本件発明者らが検討したところ、圧延後に施す高温・長時間の熱処理の際に、溶融された結着剤によって正極活物質が被覆されることによるものと判った。しかしながら、参照電池において、熱処理を低温化又は/及び短時間化させると、電池容量の低下を抑えることは可能なものの、正極の引っ張り伸び率を高めることができなかった。
そこで、熱処理を低温化又は/及び短時間化させても、引っ張り伸び率を高めることが可能な正極の構成について、本件発明者らがさらに鋭意検討を重ねたところ、正極集電体として、鉄を含有するアルミニウムからなる集電体を用いることにより、熱処理を低温化又は/及び短時間化させても、正極の引っ張り伸び率を充分に高めることができることを見出した。
さらに、正極集電体に含まれる鉄量を高めることにより、図1に示すように、正極集電体の軟化温度を結着剤の結晶融点よりも低くし、熱処理をさらに低温化又は/及び短時間化させることができることを見出した。
ここで、正極の引っ張り伸び率を高めることができる要因は、正極に対し、正極集電体の軟化温度以上の温度の熱処理を施すことによって、正極集電体を構成する結晶が成長して粗大化することによる。
また、熱処理を低温化又は/及び短時間化させることができる要因は、1)正極集電体が鉄を含むことによって、正極集電体の軟化温度が低下することによる,2)正極集電体が鉄を含むことによって、正極集電体を構成する結晶が成長する速度を速めることによるものと考えられる。
以上のように、本発明の目的を達成する為に、本件発明者らが鋭意検討を重ねた結果、正極集電体として、1.40量%以上の鉄を含む集電体を採用すると共に、結着剤として、PVDFからなる結着剤を採用し、
1)圧延後に、正極に対し、正極集電体の軟化温度以上で結着剤の結晶融点未満の温度(即ち、比較的低温,図1:温度範囲1参照)の下、熱処理を施す(後述の第1の実施形態参照),又は
2)圧延後に、正極に対し、結着剤の結晶融点以上で結着剤の分解温度未満の温度(即ち、比較的高温,図1:温度範囲2参照)の下、比較的短時間の熱処理を施す(後述の第2の実施形態参照),
ことにより、本発明の目的を達成できるという知見に到達した。
(第1の実施形態)
以下に、本発明の第1の実施形態に係る非水電解質二次電池としてリチウムイオン二次電池を具体例に挙げ、その構成について図2を参照しながら説明する。図2は、本発明の第1の実施形態に係る非水電解質二次電池の構成を示す縦断面図である。
本実施形態に係る非水電解質二次電池は、図2に示すように、例えばステンレス鋼製の電池ケース1と、電池ケース1内に収容された電極群8とを備えている。
電池ケース1の上面には開口1aが形成されている。開口1aにはガスケット3を介して封口板2がかしめつけられており、これにより、開口1aは封じられている。
電極群8は、正極4と、負極5と、例えばポリエチレン製の多孔質絶縁層(セパレータ)6とを有しており、正極4と負極5とがセパレータ6を介して渦巻状に捲回されて構成されている。電極群8の上方には上部絶縁板7aが配置されており、電極群8の下方には下部絶縁板7bが配置されている。
正極4にはアルミニウム製の正極リード4aの一端が取り付けられており、正極リード4aの他端は正極端子を兼ねる封口板2に接続されている。負極5にはニッケル製の負極リード5aの一端が取り付けられており、負極リード5aの他端は負極端子を兼ねる電池ケース1に接続されている。
以下に、本発明の第1の実施形態に係る非水電解質二次電池を構成する電極群8の構成について、図3を参照しながら説明する。図3は、電極群8の構成を示す拡大断面図である。
正極4は、図3に示すように、正極集電体4Aと、正極集電体4Aの表面に設けられた正極合剤層4Bとを有する。正極集電体4Aは、鉄を含有するアルミニウムからなり、1.40量%以上の鉄を含むことが好ましい。正極合剤層4Bは、正極活物質、PVDFからなる結着剤、及び導電剤等を含む。正極集電体4Aの軟化温度は、PVDFの結晶融点よりも低い。正極4の引っ張り伸び率は、3%以上である。
負極5は、図3に示すように、負極集電体5Aと、負極集電体5Aの表面に設けられた負極合剤層5Bとを有する。負極集電体5Aは、板状の導電性部材である。負極合剤層5Bは、負極活物質、及び結着剤等を含む。負極5の引っ張り伸び率は、3%以上である。
セパレータ6は、図3に示すように、正極4と負極5との間に介在されている。セパレータ6の引っ張り伸び率は、3%以上である。
以下に、本発明の第1の実施形態に係る非水電解質二次電池の製造方法について、図2を参照しながら説明する。
−正極の作製方法−
正極4の作製方法は次に示す通りである。例えば、まず、正極活物質、PVDFからなる結着剤、及び導電剤を液状成分に混合させて正極合剤スラリーを調製する。次に、得られた正極合剤スラリーを、鉄を含有するアルミニウムからなり、1.40量%以上の鉄を含む正極集電体の表面に塗布して乾燥させる。次に、表面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、所定の厚さを有する正極を作製する。次に、正極に対し、比較的低温の下、熱処理を施す。ここで、比較的低温とは、正極集電体4Aの軟化温度以上で結着剤の結晶融点未満の温度である。またここで、正極に対し熱処理を施す方法としては、第1に例えば、熱ロールと正極とを接触させることにより、正極に対し熱処理を施す方法、第2に例えば、低湿度処理を施した熱風により、正極に対し熱処理を施す方法等が挙げられる。
ここで、正極の引っ張り伸び率を高めることを目的に行う熱処理は、圧延後に施すことが必要である。圧延前に熱処理を施しても、熱処理の際に、正極の引っ張り伸び率を高めることは可能なものの、その後に行う圧延の際に、正極の引っ張り伸び率が低下するため、最終的には、正極の引っ張り伸び率を高めることはできない。
なお、正極の引っ張り伸び率を効果的に高めるには、正極の作製の際に、厚さの比較的厚い正極集電体を採用すればよい。例えば、正極の作製の際に厚さが15μmの正極集電体を用いた場合、正極の引っ張り伸び率を3%以上に高めることは容易なものの、6%以上にまで高めることは比較的困難である。これに対し、正極の作製の際に厚さが30μmの正極集電体を用いた場合、正極の引っ張り伸び率を13%にまで高めることが可能である。
−負極の作製方法−
負極5の作製方法は次に示す通りである。例えば、まず、負極活物質、及び結着剤を液状成分に混合させて負極合剤スラリーを調製する。次に、得られた負極合剤スラリーを、負極集電体の表面に塗布して乾燥させる。次に、表面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、所定の厚さを有する負極を作製する。なお、圧延後、負極に対し、所定温度の下・所定時間の間、熱処理を施してもよい。
<電池の製造方法>
電池の製造方法は次に示す通りである。例えば、まず、図2に示すように、正極集電体(図3:4A参照)にアルミニウム製の正極リード4aを取り付け、負極集電体(図3:5A参照)にニッケル製の負極リード5aを取り付ける。その後、正極4と負極5とを、それらの間にセパレータ6を介して捲回し、電極群8を構成する。次に、電極群8の上端に上部絶縁板7aを配置する一方、電極群8の下端に下部絶縁板7bを配置する。その後、負極リード5aを電池ケース1に溶接すると共に、正極リード4aを内圧作動型の安全弁を有する封口板2に溶接して、電極群8を電池ケース1内に収納する。その後、減圧方式により、電池ケース1内に非水電解液を注液する。最後に、電池ケース1の開口端部をガスケット3を介して封口板2にかしめることにより、電池を製造する。
本実施形態における正極4は、正極集電体4Aとして、鉄を含有するアルミニウムからなり、1.40量%以上の鉄を含む集電体が採用されると共に、結着剤として、PVDFからなる結着剤が採用された正極であり、圧延後に正極集電体の軟化温度以上で結着剤の結晶融点未満の温度の熱処理が施された正極である。
これにより、本実施形態における正極4は、下記1),2),3)に示す特性を有する。
1)引っ張り伸び率が3%以上である。
2)正極集電体4Aのダイナミック硬度が70以下である。
3)スティッフネス試験において応力の変曲点が確認されるギャップが3mm以下である。
上記1)〜3)に示す特性のそれぞれの測定方法A)〜C)について、以下に説明する。
A)引っ張り伸び率の測定
本明細書において、「正極の引っ張り伸び率」の測定方法は次の通りである。正極を、幅15mm,有効部長さ20mmに裁断し、図4(a) に示すように、測定用正極9を作製する。基台11に支持された下側チャック10bに測定用正極9の一端を設置すると共に、ロードセル(図示せず,なお「ロードセル」とは荷重を電気信号に変換する荷重変換器である)を介して荷重機構(図示せず)に接続された上側チャック10aに測定用正極9の他端を設置することにより、測定用正極9を把持する。そして、上側チャック10aを、測定用正極9の長さ方向に沿って20mm/minの速度で移動させて(図4(a) 中に示す矢印参照)、測定用正極9を引っ張る。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9の長さ(即ち、20mm)とから、正極の引っ張り伸び率が算出される。なお、測定用正極9に働く引っ張り荷重は、ロードセルからの情報により検出される。
ここで、「正極の引っ張り伸び率」の定義について、図4(b) 及び(c) を参照しながら説明する。図4(b) 及び(c) は、引っ張り伸び率の測定中の正極について示す模式断面図であり、具体的には、(b) は本発明の正極(即ち、圧延後に熱処理が施され、引っ張り伸び率が3%以上の正極)について示し、(c) は従来の正極(即ち、引っ張り伸び率が3%未満の正極)について示す。
本発明の正極12の引っ張り伸び率を測定すると、まず、図4(b) に示すように、正極合剤層12Bに微小なクラック13を発生させながら、正極集電体12Aが伸びる。そして、最終的には、正極集電体12Aが破断される。このように、本発明の正極12は、正極合剤層12Bに最初のクラックが発生すると同時に、正極集電体12Aが破断されるのではなく、最初のクラックが発生してからしばらくの間は、正極合剤層12Bにクラックを発生させながら、正極集電体12Aは破断されずに伸び続ける。
これに対し、従来の正極14の引っ張り伸び率を測定すると、正極合剤層14Bに微小なクラック(図4(b):13参照)ではなく、図4(c) に示すように、大きなクラック15が発生するため、正極合剤層14Bにクラック15が発生すると同時に、正極集電体14Aも破断される。
B)ダイナミック硬度の測定
本明細書において、「ダイナミック硬度」の測定方法は次の通りである。正極に対し、所定の試験力P(mN)で圧子を押し込んだときの、圧子の正極への進入量(押し込み深さ)D(μm)を測定し、この進入量Dを、下記に示す[式1]に導入し、ダイナミック硬度DHが算出される。ここで、圧子としては、ベルコビッチ圧子(即ち、115°の三角錐圧子)を用いた。
DH=3.8584×P/D2・・・[式1]
C)スティッフネス試験でのギャップの測定
本明細書において、「スティッフネス試験」とは、真円状に1重に丸めた外周が100mmの試験用正極の外周面を所定の速度で押圧する試験である。詳細には、正極を、幅10mm、長さ100mmに裁断し、その両端をそれぞれ重ね合わせて(図5(a) に示す重ね合わせ部分16a参照)、真円状に一重に丸めて外周が100mmの試験用正極16を作製する。そして、図5(a) に示すように、試験用正極16の重ね合わせ部分16aを、下側平板17bに設置された固定冶具(図示せず)にて固定し、上側平板17aと下側平板17bとの間に、試験用正極16を挟む。そして、上側平板17aを速度10mm/minで下方に移動させて、試験用正極16の外周面を押圧する。このとき、試験用正極16に発生する応力を測定し、応力の変曲点(図5(b):19a,19b参照)が確認される(即ち、上側平板17aが下方に移動するに従い潰されて変形する試験用正極16が変形できずに切れる)時点での、下方に移動された上側平板17aの位置の確認を行い、上側平板17aと下側平板17bとのギャップ(言い換えれば、試験用正極16のギャップ)18を測定した。なお、図5(b) に示す実線は本発明の正極について模式的に示し、破線は従来の正極について模式的に示す。本発明の正極(実線参照)は、従来の正極(破線参照)に比べて、上側平板17aがさらに下方に移動するまで、切れずに変形できる。
本実施形態では、以下に示す効果を得ることができる。
本実施形態によると、圧延後に、正極に対し、正極集電体の軟化温度以上の温度の熱処理を施すことにより、正極の引っ張り伸び率を3%以上に高めることができるため、圧壊によって電池が潰されることがあっても、正極が優先的に破断されることがないため、電池内での短絡の発生を抑制できるので、電池の安全性を高めることができる。
加えて、正極集電体として、鉄を含有するアルミニウムからなり、1.40量%以上の鉄を含む集電体を採用すると共に、結着剤として、PVDFからなる結着剤を採用することにより、正極集電体の軟化温度を、結着剤の結晶融点よりも低い温度にし、正極集電体の軟化温度以上で結着剤の結晶融点未満の温度の熱処理により、正極の引っ張り伸び率を3%以上に高めることができる。そのため、熱処理の際に、結着剤が溶融することはなく、溶融された結着剤によって正極活物質が被覆されることを防止できるため、電池容量の低下を確実に抑えて、放電性能に優れた電池を提供できる。
さらに、正極集電体のダイナミック硬度を70以下にすることにより、電極群内に異物が混入することがあっても、異物の形状に応じて正極が変形し、異物がセパレータを突き破ることを抑制できるため、電池内での短絡の発生を抑制できるので、電池の安全性をさらに高めることができる。
さらに、スティッフネス試験において応力の変曲点が確認されるギャップが3mm以下の正極を用いて電極群を構成することができるため、正極を厚膜化することがあっても、群構成時に正極が切れることを抑制できるので、生産性に優れた電池を提供できる。言い換えれば、群構成時に正極の切れを招くことなく、正極を厚膜化させて、電池容量を高めることができる。
以上のように、本実施形態における正極4は、正極集電体4Aとして、鉄を含有するアルミニウムからなり、1.40量%以上の鉄を含む集電体が採用されると共に、結着剤として、PVDFからなる結着剤が採用された正極であり、圧延後に正極集電体4Aの軟化温度以上で結着剤の結晶融点未満の温度の熱処理が施された正極である。本実施形態における正極4は、上記1),2),3)に示す特性を有する。これにより、本実施形態に係る非水電解質二次電池は、電池容量の低下を確実に抑えて圧壊による短絡抑制の効果を発揮できると共に、異物混入による短絡抑制の効果、及び群構成時の正極切れ抑制の効果を発揮できる。
ここで、圧壊による短絡抑制の効果を発揮するには、本実施形態における負極5及びセパレータ6の引っ張り伸び率も、3%以上であることが必要である。即ち、第1に例えば、正極及びセパレータの引っ張り伸び率が3%以上であっても、負極の引っ張り伸び率が3%未満であれば、圧壊によって電池が潰されると、負極が優先的に破断されて、電池内で短絡が発生する。第2に例えば、正極及び負極の引っ張り伸び率が3%以上であっても、セパレータの引っ張り伸び率が3%未満であれば、圧壊によって電池が潰されると、セパレータが優先的に破断されて、電池内で短絡が発生する。
一般に、セパレータは、その引っ張り伸び率が3%以上を満たすものであるのに対し、負極は、その大半が引っ張り伸び率が3%以上を満たすものの、3%以上を満たさないものもある。本実施形態では、当然ながら、負極として、その引っ張り伸び率が3%以上を満たすものを採用するが、負極の引っ張り伸び率が確実に3%以上を満たすように、例えば負極の作製の際に、圧延後に、負極に対し、所定温度の下・所定時間の間、熱処理を施してもよい。これにより、引っ張り伸び率が3%以上の負極を確実に実現できる。
なお、本実施形態では、正極集電体4Aに含まれる鉄量の範囲について、その下限値を1.40量%と規定したのに対し、その上限値を規定しないが、その上限値は、電池特性に何ら悪影響を及ぼすことなく、正極集電体4Aの軟化温度を、結着剤の結晶融点よりも低くすることが可能な値に規定されることは言うまでもない。ここで、正極集電体が多量に鉄を含む場合(具体的には例えば、正極集電体が1.70量%超の鉄を含む場合)、アルミニウムに鉄が固溶し難いため、正極集電体にAl3Feが形成されて、電池特性に悪影響を及ぼすことが予想される。
また、本実施形態では、正極に対して施される熱処理について、熱処理温度を正極集電体の軟化温度以上で結着剤の結晶融点未満の温度と規定したのに対し、熱処理時間については何ら規定しないが、熱処理時間は、生産性を考慮した時間(比較的短時間)に設定されることは言うまでもない。即ち、本実施形態では、熱処理温度が結着剤の結晶融点未満の温度であるため、熱処理時間が比較的長時間に設定されても、熱処理の際に結着剤が溶融することを効果的に防止できるが、生産性を考慮して、熱処理時間は比較的短時間に設定されることが好ましい。
また、本実施形態では、図2に示すような円筒型の電池に限定されるものではなく、角筒型又は高出力型の電池でもよい。また、本実施形態では、図2に示すような正極4と負極5とがセパレータ6を介して捲回された電極群8に限定されるものではなく、正極と負極とがセパレータを介して積層された電極群でもよい。
(第2の実施形態)
以下に、本発明の第2の実施形態に係る非水電解質二次電池の製造方法について説明する。なお、本実施形態では、前述の第1の実施形態と相違する点を主に説明し、第1の実施形態と共通する点の説明は適宜省略する。
−正極の作製方法−
第1の実施形態における−正極の作製方法−において、正極に対し、比較的低温の下、熱処理を施す,代わりに、正極に対し、比較的高温の下・比較的短時間の間、熱処理を施す以外は、第1の実施形態における−正極の作製方法−と同様の方法により、本実施形態における正極を作製する。ここで、比較的高温とは、結着剤の結晶融点以上で結着剤の分解温度未満の温度である。またここで、比較的短時間とは、0.1秒以上で1分以下の時間である。
−負極の作製方法−
第1の実施形態における−負極の作製方法−と同一の方法により、本実施形態における負極を作製する。
<電池の製造方法>
第1の実施形態における<電池の製造方法>と同一の方法により、本実施形態における電池を製造する。
このように、第1の実施形態と本実施形態とは、正極に対して施す熱処理の条件が異なる点以外は、同様である。
本実施形態における正極は、正極集電体として、鉄を含有するアルミニウムからなり、1.40量%以上の鉄を含む集電体が採用されると共に、結着剤として、PVDFからなる結着剤が採用された正極であり、圧延後に結着剤の結晶融点以上で結着剤の分解温度未満の温度の下・比較的短時間の熱処理が施された正極である。
これにより、本実施形態における正極は、下記4),5),6)に示す特性を有する。
4)引っ張り伸び率が3%以上である。
5)正極集電体のダイナミック硬度が70以下であると共に、正極合剤層のダイナミック硬度が5以下である。
6)スティッフネス試験において応力の変曲点が確認されるギャップが3mm以下である。
本実施形態では、以下に示す効果を得ることができる。
本実施形態によると、圧延後に、正極に対し、結着剤の結晶融点(結着剤の結晶融点>正極集電体の軟化温度)以上の温度の熱処理を施すことにより、正極の引っ張り伸び率を3%以上に高めることができるため、圧壊によって電池が潰されることがあっても、正極が優先的に破断されることがないため、電池内での短絡の発生を抑制できるので、電池の安全性を高めることができる。
加えて、正極集電体として、鉄を含有するアルミニウムからなり、1.40量%以上の鉄を含む集電体を採用すると共に、結着剤として、PVDFからなる結着剤を採用することにより、正極集電体の軟化温度を、結着剤の結晶融点よりも低い温度にし、結着剤の結晶融点以上で結着剤の分解温度未満の温度の下・比較的短時間の熱処理により、正極の引っ張り伸び率を3%以上に高めることができる。ここで、一般に、結着剤の溶融量は、結着剤に施される熱処理時間が短くなるに従い、減少する。そのため、熱処理を短時間化させることにより、熱処理の際に溶融する結着剤量を減少させて、溶融された結着剤によって正極活物質が被覆されることを抑制し、電池容量の低下を最小限に抑えて、放電性能に優れた電池を提供できる。
さらに、正極集電体のダイナミック硬度を70以下にすると共に、正極合剤層のダイナミック硬度を5以下にすることにより、電極群内に異物が混入することがあっても、異物の形状に応じて正極が変形し、異物がセパレータを突き破ることを抑制できるため、電池内での短絡の発生を抑制できるので、電池の安全性をさらに高めることができる。
さらに、スティッフネス試験において応力の変曲点が確認されるギャップが3mm以下の正極を用いて電極群を構成することができるため、正極を厚膜化することがあっても、群構成時に正極が切れることを抑制できるので、生産性に優れた電池を提供できる。言い換えれば、群構成時に正極の切れを招くことなく、正極を厚膜化させて、電池容量を高めることができる。
以上のように、本実施形態における正極は、正極集電体として、鉄を含有するアルミニウムからなり、1.40量%以上の鉄を含む集電体が採用されると共に、結着剤として、PVDFからなる結着剤が採用された正極であり、圧延後に結着剤の結晶融点以上で結着剤の分解温度未満の温度の下・比較的短時間の熱処理が施された正極である。本実施形態における正極は、上記4),5),6)に示す特性を有する。これにより、本実施形態に係る非水電解質二次電池は、電池容量の低下を最小限に抑えて圧壊による短絡抑制の効果を発揮できると共に、異物混入による短絡抑制の効果、及び群構成時の正極切れ抑制の効果を発揮できる。
以下に、本発明の第1,第2の実施形態に係る非水電解質二次電池を構成する正極、負極、セパレータ、及び非水電解液のそれぞれについて、詳細に説明する。
まず、正極について詳細に説明する。
−正極−
1.40量%以上の鉄を含み、鉄を含有するアルミニウムからなる正極集電体は、多孔性構造又は無孔性構造である。正極集電体の厚さは、特に限定されないが、1μm以上500μm以下であることが好ましく、10μm以上20μm以下であればさらに好ましい。このように正極集電体の厚さを上記範囲内とすることによって、正極の強度を保持しながら正極の重量を軽量化できる。
結着剤としてPVDFからなる結着剤が採用された正極合剤層に含まれる正極活物質、及び導電剤のそれぞれについて順に説明する。
<正極活物質>
正極活物質としては、例えばLiCoO2,LiNiO2,LiMnO2,LiCoNiO2,LiCoMOz,LiNiMOz,LiMn24,LiMnMO4,LiMePO4,Li2MePO4F(但し、M=Na,Mg,Sc,Y,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Al,Cr,Pb,Sb及びBのうちの少なくとも1つ)が挙げられる、又はこれら含リチウム化合物の一部元素が異種元素で置換されたものが挙げられる。また、正極活物質として、金属酸化物、リチウム酸化物又は導電剤等で表面処理された正極活物質を用いても良く、表面処理としては例えば疎水化処理が挙げられる。
<導電剤>
導電剤としては、例えば天然黒鉛若しくは人造黒鉛等のグラファイト類、アセチレンブラック(AB:acetylene black)、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック若しくはサーマルブラック等のカーボンブラック類、炭素繊維若しくは金属繊維等の導電性繊維類、フッ化カーボン、アルミニウム等の金属粉末類、酸化亜鉛若しくはチタン酸カリウム等の導電性ウィスカー類、酸化チタン等の導電性金属酸化物、又はフェニレン誘導体等の有機導電性材料等が挙げられる。
次に、負極について詳細に説明する。
−負極−
負極集電体は、多孔性構造又は無孔性構造であり、例えばステンレス鋼、ニッケル、又は銅等からなる。負極集電体の厚さは、特に限定されないが、1μm以上500μm以下であることが好ましく、10μm以上20μm以下であればさらに好ましい。このように負極集電体の厚さを上記範囲内とすることによって、負極の強度を保持しながら負極の重量を軽量化できる。
負極合剤層に含まれる負極活物質について説明する。
<負極活物質>
負極活物質としては、例えば金属、金属繊維、炭素材料、酸化物、窒化物、珪素化合物、錫化合物、又は各種合金材料等が挙げられる。これらのうち炭素材料の具体例としては、例えば各種天然黒鉛、コークス、黒鉛化途上炭素、炭素繊維、球状炭素、各種人造黒鉛、又は非晶質炭素等が挙げられる。
ここで、珪素(Si)若しくは錫(Sn)等の単体、又は珪素化合物若しくは錫化合物は容量密度が大きいため、負極活物質として、例えば珪素、錫、珪素化合物、又は錫化合物を用いることが好ましい。これらのうち珪素化合物の具体例としては、例えばSiOx(但し0.05<x<1.95)、又はSiOxを構成するSiの一部をB,Mg,Ni,Ti,Mo,Co,Ca,Cr,Cu,Fe,Mn,Nb,Ta,V,W,Zn,C,N及びSnからなる元素群から選択された少なくとも1種以上の元素で置換した珪素合金、若しくは珪素固溶体等が挙げられる。また錫化合物の具体例としては、例えばNi2Sn4、Mg2Sn、SnOx(但し0<x<2)、SnO2、又はSnSiO3等が挙げられる。なお、負極活物質は、上記に列挙された負極活物質のうち1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
次に、セパレータについて詳細に説明する。
−セパレータ−
セパレータとしては、大きなイオン透過度を持ち、所定の機械的強度と絶縁性とを兼ね備えた微多孔薄膜、織布、又は不織布等が挙げられる。特に、セパレータとして、例えばポリプロピレン、又はポリエチレン等のポリオレフィンを用いることが好ましい。ポリオレフィンは耐久性に優れ且つシャットダウン機能を有するため、リチウムイオン二次電池の安全性を向上させることができる。セパレータの厚さは、一般的に10μm以上300μm以下であるが、10μm以上40μm以下であることが好ましい。また、セパレータの厚さは、15μm以上30μm以下であることがより好ましく、10μm以上25μm以下であればさらに好ましい。また、セパレータとして微多孔薄膜を用いる場合には、微多孔薄膜は、1種の材料からなる単層膜であってもよく、1種又は2種以上の材料からなる複合膜又は多層膜であってもよい。また、セパレータの空孔率は、30%以上70%以下であることが好ましく、35%以上60%以下であればさらに好ましい。ここで空孔率とは、セパレータの全体積に対する孔部の体積の比率を示す。
次に、非水電解液について詳細に説明する。
−非水電解液−
非水電解液は、電解質と、電解質を溶解させる非水溶媒とを含む。
非水溶媒としては、公知の非水溶媒を使用できる。この非水溶媒の種類は特に限定されないが、例えば、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、又は環状カルボン酸エステル等が用いられる。ここで環状炭酸エステルの具体的としては、例えばプロピレンカーボネート(PC;propylene carbonate)、又はエチレンカーボネート(EC;ethylene carbonate)等が挙げられる。また、鎖状炭酸エステルの具体的としては、例えばジエチルカーボネート(DEC;diethyl carbonate)、エチルメチルカーボネート(EMC;ethylmethyl carbonate)、又はジメチルカーボネート(DMC;dimethyl carbonate)等が挙げられる。また、環状カルボン酸エステルの具体例としては、例えばγ−ブチロラクトン(GBL;gamma-butyrolactone)、又はγ−バレロラクトン(GVL;gamma-valerolactone)等が挙げられる。非水溶媒は、上記に列挙された非水溶媒のうち1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
電解質としては、例えばLiClO4、LiBF4、LiPF6、LiAlCl4、LiSbF6、LiSCN、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiB10Cl10、低級脂肪族カルボン酸リチウム、LiCl、LiBr、LiI、クロロボランリチウム、ホウ酸塩類、又はイミド塩類等が用いられる。ここでホウ酸塩類の具体例としては、例えばビス(1,2−ベンゼンジオレート(2−)−O,O’)ホウ酸リチウム、ビス(2,3−ナフタレンジオレート(2−)−O,O’)ホウ酸リチウム、ビス(2,2’−ビフェニルジオレート(2−)−O,O’)ホウ酸リチウム、又はビス(5−フルオロ−2−オレート−1−ベンゼンスルホン酸−O,O’)ホウ酸リチウム等が挙げられる。またイミド塩類の具体例としては、例えばビストリフルオロメタンスルホン酸イミドリチウム((CF3SO22NLi)、トリフルオロメタンスルホン酸ノナフルオロブタンスルホン酸イミドリチウム(LiN(CF3SO2)(C49SO2))、又はビスペンタフルオロエタンスルホン酸イミドリチウム((C25SO22NLi)等が挙げられる。電解質は、上記に列挙された電解質のうち1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
電解質の非水溶媒に対する溶解量は、0.5mol/m3以上2mol/m3以下であることが好ましい。
非水電解液は、電解質及び非水溶媒以外に、例えば負極上で分解してリチウムイオン伝導性の高い被膜を形成し、電池の充放電効率を高める添加剤を含んでいてもよい。このような機能を持つ添加剤としては、例えばビニレンカーボネート(VC;vinylene carbonate)、4−メチルビニレンカーボネート、4,5−ジメチルビニレンカーボネート、4−エチルビニレンカーボネート、4,5−ジエチルビニレンカーボネート、4−プロピルビニレンカーボネート、4,5−ジプロピルビニレンカーボネート、4−フェニルビニレンカーボネート、4,5−ジフェニルビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート(VEC;vinyl ethylene carbonate)、又はジビニルエチレンカーボネート等が挙げられる。添加剤は、上記に列挙された添加剤のうち1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。特に、上記に列挙された添加剤のうち、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート及びジビニルエチレンカーボネートよりなる群から選択された少なくとも1種が好ましい。なお、添加剤としては、上記に列挙された添加剤の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたものであってもよい。
さらに、非水電解液は、電解質及び非水溶媒以外に、例えば過充電時に分解して電極上に被膜を形成し、電池を不活性化させる公知のベンゼン誘導体を含んでいてもよい。このような機能を持つベンゼン誘導体としては、フェニル基及び該フェニル基に隣接する環状化合物基を有するものが好ましい。ここでベンゼン誘導体の具体例としては、例えばシクロヘキシルベンゼン、ビフェニル、又はジフェニルエーテル等が挙げられる。また、ベンゼン誘導体に含まれる環状化合物基の具体例としては、例えばフェニル基、環状エーテル基、環状エステル基、シクロアルキル基、又はフェノキシ基等が挙げられる。ベンゼン誘導体は、上記に列挙されたベンゼン誘導体のうち1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。但し、ベンゼン誘導体の非水溶媒に対する含有量は、非水溶媒全体の10vol%以下であることが好ましい。
以下に、実施例1,2、及び比較例について、詳細に説明する。
<実施例1>
(電池1)
(正極の作製)
まず、平均粒子径が10μmのLiNi0.82Co0.15Al0.032を準備した。
次に、導電剤として4.5vol%のアセチレンブラックと、N−メチルピロリドン(NMP)の溶剤に結着剤として4.7vol%のPVDF(詳細には、結晶融点が172℃のクレハ化学製PVDF7200)を溶解させた溶液と、正極活物質として100重量部のLiNi0.82Co0.15Al0.032とを混合し、正極合剤スラリーを得た。この正極合剤スラリーを、正極集電体として厚さ15μmの鉄を含有するアルミニウムからなるアルミニウム箔(詳細には、1.44量%の鉄を含み、軟化温度が160℃の住軽アルミ箔株式会社製アルミニウム合金箔べスパFS115(A8021H−H18))の両面に塗布し、乾燥させた。その後、両面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、厚さ0.178mmの板状の正極用板を得た。その後、熱ロールとしてトクデン株式会社製熱ロールを用いて、165℃の熱ロールに、60秒間、正極用板を接触させることにより、正極用板に対し熱処理を施した。次に、この正極用板を幅57.5mm、長さ503mmに裁断して、厚さ0.178mm、幅57.5mm、長さ503mmの正極を得た。
(負極の作製)
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。
次に、負極活物質として100重量部の鱗片状人造黒鉛に、結着剤としてスチレンブタジエンゴムを1重量部とカルボキシメチルセルロースを1重量%含む水溶液100重量部とを加えて混合し、負極合剤スラリーを得た。この負極合剤スラリーを、負極集電体として厚さ8μmの銅箔の両面に塗布し、乾燥させた。その後、両面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、厚さ0.210mmの板状の負極用板を得た。その後、負極用板に対し、窒素雰囲気中、190℃の下5時間の熱処理を施した。次に、この負極用板を、幅58.5mm、長さ510mmに裁断して、厚さ0.210mm、幅58.5mm、長さ510mmの負極を得た。得られた負極の引っ張り伸び率は5%(即ち、3%以上)である。
(非水電解液の調製)
非水溶媒として体積比が1:1:8となるように混合されたエチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとジメチルカーボネートとからなる混合溶媒に、電池の充放電効率を高める添加剤として3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溶解量が1.4mol/m3となるようにLiPF6を溶解し、非水電解液を得た。
(円筒型電池の作製)
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。その後、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(詳細には、引っ張り伸び率が8%(即ち、3%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と共にその下端に下部絶縁板を配置した。その後、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納した。その後、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、電池ケースの開口端部をガスケットを介して封口板にかしめることにより、電池を作製した。
このように、165℃(即ち、正極集電体の軟化温度(即ち、160℃)以上で結着剤の結晶融点(即ち、172℃)未満の温度)の熱ロールによる熱処理が施された正極を有する電池を電池1と称する。
(電池2)
(正極の作製)において、165℃の熱ロールに、5時間、正極用板を接触させることにより、正極用板に対し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。
(電池3)
(正極の作製)において、170℃の熱ロールに、20秒間、正極用板を接触させることにより、正極用板に対し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。
(電池4)
(正極の作製)において、170℃の熱ロールに、5時間、正極用板を接触させることにより、正極用板に対し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。
<実施例2>
(電池5)
(正極の作製)において、175℃の熱ロールに、10秒間、正極用板を接触させることにより、正極用板に対し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5と称する。
(電池6)
(正極の作製)において、190℃の熱ロールに、5秒間、正極用板を接触させることにより、正極用板に対し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6と称する。
(電池7)
(正極の作製)において、190℃の熱ロールに、10秒間、正極用板を接触させることにより、正極用板に対し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7と称する。
(電池8)
(正極の作製)において、200℃の熱ロールに、3秒間、正極用板を接触させることにより、正極用板に対し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8と称する。
(電池9)
(正極の作製)において、200℃の熱ロールに、5秒間、正極用板を接触させることにより、正極用板に対し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9と称する。
(電池10)
(正極の作製)において、220℃の熱ロールに、1秒間、正極用板を接触させることにより、正極用板に対し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10と称する。
(電池11)
(正極の作製)において、250℃の熱ロールに、0.7秒間、正極用板を接触させることにより、正極用板に対し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11と称する。
(電池12)
(正極の作製)において、280℃の熱ロールに、0.4秒間、正極用板を接触させることにより、正極用板に対し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12と称する。
(電池13)
(正極の作製)において、175℃の熱ロールに、5時間、正極用板を接触させることにより、正極用板に対し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13と称する。
(電池14)
(正極の作製)において、190℃の熱ロールに、5時間、正極用板を接触させることにより、正極用板に対し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14と称する。
(電池15)
(正極の作製)において、200℃の熱ロールに、5時間、正極用板を接触させることにより、正極用板に対し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15と称する。
(電池16)
(正極の作製)において、220℃の熱ロールに、5時間、正極用板を接触させることにより、正極用板に対し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16と称する。
(電池17)
(正極の作製)において、250℃の熱ロールに、5時間、正極用板を接触させることにより、正極用板に対し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17と称する。
(電池18)
(正極の作製)において、280℃の熱ロールに、5時間、正極用板を接触させることにより、正極用板に対し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18と称する。
<比較例>
(電池19)
(正極の作製)において、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19と称する。
(電池20)
(正極の作製)において、150℃の熱ロールに、5時間、正極用板を接触させることにより、正極用板に対し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20と称する。
(電池21)
(正極の作製)において、165℃の熱ロールに、20秒間、正極用板を接触させることにより、正極用板に対し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21と称する。
(電池22)
(正極の作製)において、170℃の熱ロールに、10秒間、正極用板を接触させることにより、正極用板に対し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22と称する。
(電池23)
(正極の作製)において、175℃の熱ロールに、5秒間、正極用板を接触させることにより、正極用板に対し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23と称する。
(電池24)
(正極の作製)において、190℃の熱ロールに、3秒間、正極用板を接触させることにより、正極用板に対し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24と称する。
(電池25)
(正極の作製)において、200℃の熱ロールに、1秒間、正極用板を接触させることにより、正極用板に対し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25と称する。
(電池26)
(正極の作製)において、220℃の熱ロールに、0.7秒間、正極用板を接触させることにより、正極用板に対し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26と称する。
(電池27)
(正極の作製)において、250℃の熱ロールに、0.4秒間、正極用板を接触させることにより、正極用板に対し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27と称する。
(電池28)
(正極の作製)において、280℃の熱ロールに、0.2秒間、正極用板を接触させることにより、正極用板に対し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28と称する。
(電池29)
(正極の作製)において、正極集電体として厚さ15μmの純度の高いアルミニウムからなるアルミニウム箔(詳細には、鉄を含まず、軟化温度が250℃の住軽アルミ箔株式会社製A1085−H18)を用いて、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29と称する。
(電池30)
(正極の作製)において、正極集電体として厚さ15μmの住軽アルミ箔株式会社製A1085−H18(以下、「A1085」と称す)を用いて、190℃の熱ロールに、5秒間、正極用板を接触させることにより、正極用板に対し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30と称する。
以上のようにして、電池1〜30を作製した。ここで、比較例の電池19〜30については、群構成時に、正極の一部に破断に至らない程度の切れが確認されたが、その状態のまま電池を作製し、後述の測定、試験、及び評価を行った。
電池1〜30のそれぞれにおいて、正極の引っ張り伸び率、正極集電体のダイナミック硬度、及び正極のスティッフネス試験でのギャップのそれぞれを測定した。各測定方法は以下に示す通りである。
<正極の引っ張り伸び率の測定>
まず、各電池1〜30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1〜30を分解し、正極を取り出した。取り出した正極を、幅15mm,有効部長さ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、そ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算出した。ここで、実施例1の電池1〜4、及び実施例2の電池5〜18のそれぞれにおける正極の引っ張り伸び率は、3%以上であった。これに対し、比較例の電池19〜30のそれぞれにおける正極の引っ張り伸び率は、3%未満であった。
<正極集電体のダイナミック硬度の測定>
まず、各電池1〜30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1〜30を分解し、正極を取り出した。取り出した正極に対し、島津ダイナミック超微小硬度計DUH−W201を用いて、正極集電体のダイナミック硬度を測定した。ここで、実施例1の電池1〜4、及び実施例2の電池5〜18のそれぞれにおける正極集電体のダイナミック硬度は、70以下であった。これに対し、比較例の電池19〜30のそれぞれにおける正極集電体のダイナミック硬度は、70超であった。
<正極のスティッフネス試験でのギャップの測定>
まず、各電池1〜30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1〜30を分解し、正極を取り出した。取り出した正極を、幅10mm,長さ100mmに裁断し、その両端をそれぞれ重ね合わせて、真円状に一重に丸めて試験用正極を作製した。試験用正極の重ね合わせ部分を、下側平板に設置された固定冶具にて固定し、下側平板と、下側平板の上方に配置された上側平板との間に、外周が100mmの断面形状が真円形状の試験用正極を挟んだ。そして、上側平板を速度10mm/minで下方に移動させて、試験用正極の外周面を押圧した。このとき、試験用正極に発生する応力を測定し、応力の変曲点が確認された時点での試験用正極のギャップを測定した。ここで、実施例1の電池1〜4、及び実施例2の電池5〜18のそれぞれにおける正極のスティッフネス試験でのギャップは、3mm以下であった。これに対し、比較例の電池19〜30のそれぞれにおける正極のスティッフネス試験でのギャップは、3mm超であった。
電池1〜30のそれぞれにおいて、電池容量の測定を行った。電池容量の測定方法は以下に示す通りである。
<電池容量の測定>
各電池1〜30を、25℃の環境下、1.5Aの定電流で電圧が4.2Vに至るまで充電を行い、4.2Vの定電圧で電流が50mAになるまで充電を行った後、0.6Aの定電流で電圧が2.5Vに至るまで放電を行った時の容量を測定した。実施例1の電池1〜4のそれぞれにおける「電池容量[Ah]」を以下に示す表1に記す。実施例2の電池5〜18のそれぞれにおける「電池容量[Ah]」を以下に示す表2に記す。比較例の電池19〜30のそれぞれにおける「電池容量[Ah]」を以下に示す表3に記す。
電池1〜30のそれぞれについて、圧壊試験、異物混入試験、及び正極切れ評価のそれぞれを行った。各試験方法及び評価方法は以下に示す通りである。
<圧壊試験>
まず、各電池1〜30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、各電池1〜30に直径が6mmの丸棒を接触させて、該丸棒を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1〜30を圧壊した。そして、電池内で短絡が起こった時点での電池の深さ方向の変形量を変位量測定センサーで測定した。実施例1の電池1〜4のそれぞれにおける圧壊試験の結果(即ち、「短絡深さ[mm]」)を以下に示す表1に記す。実施例2の電池5〜18のそれぞれにおける「短絡深さ[mm]」を以下に示す表2に記す。比較例の電池19〜30のそれぞれにおける「短絡深さ[mm]」を以下に示す表3に記す。
<異物混入試験>
まず、電池1〜30のそれぞれを、20セルずつ準備した。そして、各電池1〜30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、電池ケース内から電極群を取り出した。そして、厚さ0.1mm(図6(a):a参照)、長さ2mm(図6(a):b参照)、幅0.2mm(図6(a):c参照)のニッケル板20を、長さ2mmのうち任意の点で折り曲げて、厚さ0.1mm(図6(b):A参照)、高さ0.2mm(図6(b):C参照)の断面形状がL字状のニッケル板21を得た。このニッケル板21を、電極群の最外周に位置する正極とセパレータとの間に、ニッケル板21の高さ方向が正極及びセパレータの面に対し垂直になるように(言い換えれば、ニッケル板21の厚さ方向が正極及びセパレータの面に対し平行になるように)介在させた。そして、ニッケル板21を介在させた電極群を、電池ケース内に再度収納した。そして、各電池1〜30を、800N/cm2の圧力で押圧した。そして、各電池1〜30において、20セルのうち短絡したセル数(短絡したセル数/20セル)を確認した。実施例1の電池1〜4のそれぞれにおける異物混入試験の結果(即ち、「短絡数」)を以下に示す表1に記す。実施例2の電池5〜18のそれぞれにおける「短絡数」を以下に示す表2に記す。比較例の電池19〜30のそれぞれにおける「短絡数」を以下に示す表3に記す。
<正極切れ評価>
直径が3mmの巻芯を用いて、1.2kgのテンションを負荷しながら、正極と負極とを、それらの間にセパレータを介して捲回し、電池1〜30のそれぞれを、50セルずつ準備した。そして、各電池1〜30において、50セルのうち正極が切れた数(正極が切れた数/50セル)を確認した。実施例1の電池1〜4のそれぞれにおける正極切れ評価の結果(即ち、「切れ数」)を以下に示す表1に記す。実施例2の電池5〜18のそれぞれにおける「切れ数」を以下に示す表2に記す。比較例の電池19〜30のそれぞれにおける「切れ数」を以下に示す表3に記す。
Figure 0005498386
Figure 0005498386
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−実施例1の比較−
以下に、実施例1の電池1〜4と、比較例の電池19〜22とを、表1(電池1〜4)及び表3(電池19〜22)に基づいて比較する。ここで、実施例1の電池1〜4とは、正極集電体の軟化温度以上で結着剤の結晶融点未満の温度の熱処理が施された正極を有する電池である。
熱処理が施されなかった正極を有する電池19では、圧壊による短絡抑制の効果A)、異物混入による短絡抑制の効果B)、及び群構成時の正極切れ抑制の効果C)(以下、「効果A)〜C)」と称す)を発揮できないことが判る。
150℃の熱ロールによる熱処理が施された正極を有する電池20では、熱ロールの温度が正極集電体の軟化温度(即ち、160℃)未満の温度であるため、効果A)〜C)を発揮できないことが判る。
165℃の熱ロールによる熱処理が施された正極を有する電池1,2,21のうち、電池1,2では、電池容量の低下を確実に抑えて効果A)〜C)を発揮できることが判る。これに対し、電池21では、効果A)〜C)を発揮できないことが判る。また、電池2は、電池1に比べて、熱ロールとの接触時間が長いものの、電池容量が高いことが判る。即ち、電池1,2,21の結果から、165℃の熱ロールによる熱処理が施された正極を有する電池において、熱ロールとの接触時間は、20秒を超えることが好ましいことが判る。また、熱ロールとの接触時間が5時間であっても、電池容量の低下を確実に抑えて効果A)〜C)を発揮できることが判る。
同様に、電池3,4,22の結果から、170℃の熱ロールによる熱処理が施された正極を有する電池において、熱ロールとの接触時間は、10秒を超えることが好ましいことが判る。また、熱ロールとの接触時間が5時間であっても、電池容量の低下を確実に抑えて効果A)〜C)を発揮できることが判る。
以上のように、正極集電体として、鉄を含有するアルミニウムからなり、1.40量%以上の鉄を含む集電体を採用すると共に、結着剤として、PVDFからなる結着剤を採用することにより、正極集電体の軟化温度を、結着剤の結晶融点よりも低くし、正極集電体の軟化温度以上で結着剤の結晶融点未満の温度の熱処理により、電池容量の低下を確実に抑えて、正極の引っ張り伸び率を3%以上に高めて、圧壊による短絡抑制の効果を発揮できる。それと共に、正極集電体のダイナミック硬度を70以下にして、異物混入による短絡抑制の効果を発揮できると共に、正極のスティッフネス試験でのギャップを3mm以下にし、群構成時の正極切れ抑制の効果を発揮できる。
−実施例2の比較−
以下に、実施例2の電池5〜18と、比較例の電池23〜28とを、表2(電池5〜18)及び表3(電池23〜28)に基づいて比較する。ここで、実施例2の電池5〜18とは、結着剤の結晶融点以上で結着剤の分解温度未満の温度の熱処理が施された正極を有する電池である。
175℃の熱ロールによる熱処理が施された正極を有する電池5,13,23のうち、電池5,13では、効果A)〜C)を発揮できることが判る。これに対し、電池23では、効果A)〜C)を発揮できないことが判る。また、電池5は、電池13に比べて、熱ロールとの接触時間が短いため、電池容量が高いことが判る。即ち、電池5,13,23の結果から、175℃の熱ロールによる熱処理が施された正極を有する電池において、熱ロールとの接触時間は、5秒を超えることが好ましいことが判る。また、電池容量の低下を最小限に抑えるには、熱ロールとの接触時間は、5時間未満であることが好ましいことが判る。
同様に、電池6,7,14,24の結果から、190℃の熱ロールによる熱処理が施された正極を有する電池において、熱ロールとの接触時間は、3秒を超えることが好ましいことが判る。また、電池容量の低下を最小限に抑えるには、熱ロールとの接触時間は、5時間未満であることが好ましいことが判る。
同様に、電池8,9,15,25の結果から、200℃の熱ロールによる熱処理が施された正極を有する電池において、熱ロールとの接触時間は、1秒を超えることが好ましいことが判る。また、電池容量の低下を最小限に抑えるには、熱ロールとの接触時間は、5時間未満であることが好ましいことが判る。
同様に、電池10,16,26の結果から、220℃の熱ロールによる熱処理が施された正極を有する電池において、熱ロールとの接触時間は、0.7秒を超えることが好ましいことが判る。また、電池容量の低下を最小限に抑えるには、熱ロールとの接触時間は、5時間未満であることが好ましいことが判る。
同様に、電池11,17,27の結果から、250℃の熱ロールによる熱処理が施された正極を有する電池において、熱ロールとの接触時間は、0.4秒を超えることが好ましいことが判る。また、電池容量の低下を最小限に抑えるには、熱ロールとの接触時間は、5時間未満であることが好ましいことが判る。
同様に、電池12,18,28の結果から、280℃の熱ロールによる熱処理が施された正極を有する電池において、熱ロールとの接触時間は、0.2秒を超えることが好ましいことが判る。また、電池容量の低下を最小限に抑えるには、熱ロールとの接触時間は、5時間未満であることが好ましいことが判る。
以上のように、正極集電体として、鉄を含有するアルミニウムからなり、1.40量%以上の鉄を含む集電体を採用すると共に、結着剤として、PVDFからなる結着剤を採用することにより、正極集電体の軟化温度を、結着剤の結晶融点よりも低くし、結着剤の結晶融点以上で結着剤の分解温度未満の温度の下・比較的短時間の熱処理により、電池容量の低下を最小限に抑えて、正極の引っ張り伸び率を3%以上に高めて、圧壊による短絡抑制の効果を発揮できる。それと共に、正極集電体のダイナミック硬度を70以下にすると共に正極合剤層のダイナミック硬度を5以下にして、異物混入による短絡抑制の効果を発揮できると共に、正極のスティッフネス試験でのギャップを3mm以下にし、群構成時の正極切れ抑制の効果を発揮できる。
なお、正極集電体としてA1085を用いた電池29,30において、熱処理が施されなかった正極を有する電池29では、効果A)〜C)を発揮できないことが判る。また、190℃の熱ロールによる熱処理が施された正極を有する電池30では、熱ロールの温度が正極集電体の軟化温度(即ち、250℃)未満の温度であるため、効果A)〜C)を発揮できないことが判る。
以上説明したように、本発明は、例えば高エネルギー密度化された民生用電源、自動車搭載用電源、又は大型工具用電源等に有用である。
1 電池ケース
2 封口板
3 ガスケット
4 正極
4a 正極リード
5 負極
5a 負極リード
6 セパレータ(多孔質絶縁層)
7a 上部絶縁板
7b 下部絶縁板
8 電極群
4A 正極集電体
4B 正極合剤層
5A 負極集電体
5B 負極合剤層
9 測定用正極
10a 上側チャック
10b 下側チャック
11 基台
12 本発明の正極
12A 正極集電体
12B 正極合剤層
13 クラック
14 従来の正極
14A 正極集電体
14B 正極合剤層
15 クラック
16 試験用正極
16a 重ね合わせ部分
17a 上側平板
17b 下側平板
18 ギャップ
19a,19b 変曲点
20 ニッケル板
21 ニッケル板
a 厚さ
b 長さ
c 幅
A 厚さ
C 高さ

Claims (5)

  1. 正極集電体上に正極活物質と結着剤とを含む正極合剤層が設けられた非水電解質二次電池用正極の製造方法であって、
    前記正極集電体上に、前記正極活物質と前記結着剤と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し、所定の厚さを有する前記正極を作製する工程(a2)と、
    前記工程(a2)の後に、所定温度の下、前記正極に対し熱処理を施す工程(a3)とを備え、
    前記工程(a3)において、前記正極の引っ張り伸び率は、3.0%以上に高められ、
    前記結着剤は、ポリフッ化ビニリデンからなり、
    前記所定温度は、前記正極集電体の軟化温度以上で前記結着剤の結晶融点未満であり、
    前記正極集電体は、1.40質量%以上の鉄を含有するアルミニウムからなることを特徴とする非水電解質二次電池用正極の製造方法。
  2. 正極集電体上に正極活物質と結着剤とを含む正極合剤層が設けられた非水電解質二次電池用正極の製造方法であって、
    前記正極集電体上に、前記正極活物質と前記結着剤と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し、所定の厚さを有する前記正極を作製する工程(a2)と、
    前記工程(a2)の後に、所定温度の下、前記正極に対し熱処理を施す工程(a3)とを備え、
    前記工程(a3)において、前記正極の引っ張り伸び率は、3.0%以上に高められ、
    前記結着剤は、ポリフッ化ビニリデンからなり、
    前記所定温度は、前記結着剤の結晶融点以上で前記結着剤の分解温度未満であり、
    前記正極集電体は、1.40質量%以上の鉄を含有するアルミニウムからなることを特徴とする非水電解質二次電池用正極の製造方法。
  3. 請求項又はに記載の非水電解質二次電池用正極の製造方法において、
    前記工程(a3)は、熱ロールと前記正極とを接触させることにより、前記正極に対し熱処理を施す工程であることを特徴とする非水電解質二次電池用正極の製造方法。
  4. 請求項またはに記載された非水電解質二次電池用正極の製造方法により製造された非水電解質二次電池用正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に配置された多孔質絶縁層と、非水電解液とを備えた非水電解質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、該正極と該負極との間に前記多孔質絶縁層を介して捲回する、又は積層する工程(c)とを備え、
    前記工程(a)は、
    前記正極集電体上に、前記正極活物質と前記結着剤と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し、所定の厚さを有する前記正極を作製する工程(a2)と、
    前記工程(a2)の後に、所定温度の下、前記正極に対し熱処理を施す工程(a3)とを含み、
    前記工程(a3)において、前記正極の引っ張り伸び率は、3.0%以上に高められ、
    前記結着剤は、ポリフッ化ビニリデンからなり、
    前記所定温度は、前記正極集電体の軟化温度以上で前記結着剤の結晶融点未満であり、
    前記正極集電体は、1.40質量%以上の鉄を含有するアルミニウムからなることを特徴とする非水電解質二次電池の製造方法。
  5. 請求項またはに記載された非水電解質二次電池用正極の製造方法により製造された非水電解質二次電池用正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に配置された多孔質絶縁層と、非水電解液とを備えた非水電解質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、該正極と該負極との間に前記多孔質絶縁層を介して捲回する、又は積層する工程(c)とを備え、
    前記工程(a)は、
    前記正極集電体上に、前記正極活物質と前記結着剤と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し、所定の厚さを有する前記正極を作製する工程(a2)と、
    前記工程(a2)の後に、所定温度の下、前記正極に対し熱処理を施す工程(a3)とを含み、
    前記工程(a3)において、前記正極の引っ張り伸び率は、3.0%以上に高められ、
    前記結着剤は、ポリフッ化ビニリデンからなり、
    前記所定温度は、前記結着剤の結晶融点以上で前記結着剤の分解温度未満であり、
    前記正極集電体は、1.40質量%以上の鉄を含有するアルミニウムからなることを特徴とする非水電解質二次電池の製造方法。
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