JP5626170B2 - 電池 - Google Patents
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Description
となるため、正極の巻き終端部が湾曲しやすくなって、跳ね上がりがなくなり、電極群の群径を安定させることができる。
の材質は、正極、負極、セパレータおよび非水電解質に対して安定であれば問題なく、プロピレン製の粘着テープ等が用いられる。固定手段としては粘着テープ以外に、粘着剤で正極集電体58とセパレータ6を固定することも可能である。粘着剤としては、正極合剤62に含まれる粘着剤を使用することが好ましい。
正極4を構成する正極集電体58及び正極合剤62のそれぞれについて順に説明する。
正極活物質としてはリチウム含有複合酸化物が好ましく、例えばLiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiCoxNi1−xO2、LiCoxM1−xO2、LiNixM1−xO2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiMn2O4、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、xは0<x<1であり、Me=Fe、Mn、Co、Niから選択される少なくとも1種を含む金属元素)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。
結着剤としては、例えばPVDF、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、アラミド樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアクリルニトリル、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸メチルエステル、ポリアクリル酸エチルエステル、ポリアクリル酸ヘキシルエステル、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチルエステル、ポリメタクリル酸エチルエステル、ポリメタクリル酸ヘキシルエステル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルピロリドン、ポリエーテル、ポリエーテルサルフォン、ヘキサフルオロポリプロピレン、スチレンブタジエンゴム又はカルボキシメチルセルロース等が挙げられる。または、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、フッ化ビニリデン、クロロトリフルオロエチレン、エチレン、プロピレン、ペンタフルオロプロピレン、フルオロメチルビニルエーテル、アクリル酸及びヘキサジエンから選択された2種以上の材料を共重合させた共重合体、又は選択された2種以上の材料を混合した混合物が挙げられる。
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、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。
負極2を構成する負極集電体20及び負極合剤60のそれぞれについて順に説明する。
負極活物質としてはリチウムイオンを吸蔵及び放出可能な物質が用いられ、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。
正極4と負極2との間に介在されるセパレータ6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6として、例えばポリプロピレン、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。
非水電解質としては、液状、ゲル状又は固体状の非水電解質を使用できる。
この高分子材料としては、例えばポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンオキサイド、ポリ塩化ビニル、ポリアクリレート、又はポリビニリデンフルオライドヘキサフルオロプロピレン等が挙げられる。
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。
−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。まず正極活物質としてLiNiO2を、結着剤としてPVDFを、導電剤としてアセチレンブラックをN−メチル−2ピロリドン(NMP)に混合させて正極合剤スラリーを調製した。ここで、正極活物質と結着剤と導電剤の配合比は体積比率で100:3:10である。次に、得られた正極合剤スラリーを、アルミニウム箔からなる正極集電体58の表面に塗布して乾燥させた。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58を圧延(圧縮)し、0.119mmの厚さを有する正極(正極板)を作製した。
負極2の作製方法は次に示す通りである。まず負極活物質として天然黒鉛を、結着剤としてスチレンブタジエン系ゴムを純水に混合させて負極合剤スラリーを調製した。次に、得られた負極合剤スラリーを、負極集電体20の表面に塗布して乾燥させた。次に、表裏面に負極合剤スラリーが塗布乾燥された負極集電体20を圧延し、0.145mmの厚さを有する負極を作製した。
電池の製造方法は次に示す通りである。まず、正極上部の正極集電体58にアルミニウム製の正極集電リード24を取り付け、負極集電体20にニッケル製の負極集電リード22を取り付けた。その後、正極4と負極2とを、それらの間にセパレータ6を介して巻芯50を中心として捲回し、電極群を作製した。正極の巻き終端部の巻き外側には最外周の負極が配置されている。そして負極の巻き終わりの部分は固定テープ54でずれないように固定した。
図6に示すように、巻き終端部の未塗工部63の中央部に粘着テープ56を接着し、セパレータ6に固定した以外は実施例1と同様の構成の電極群を作製し、この電極群を用いてリチウムイオン二次電池を作製した。この電池を実施例2の電池とする。
図7に示すように、巻き終端部の未塗工部全面に粘着テープ56を接着し、セパレータ6に固定した以外は実施例1と同様の構成の電極群を作製し、この電極群を用いてリチウムイオン二次電池を作製した。この電池を実施例3の電池とする。
図4に示すように、巻き終端部に未塗工部を設けなかった以外は実施例1と同様の構成の電極群を作製し、この電極群を用いてリチウムイオン二次電池を作製した。この電池を比較例1の電池とする。
4 正極
6 セパレータ
8 金属ケース
10 負極端子
12 封口部材
14 正極端子
16 シール部材
20 負極集電体
22 負極集電リード
24 正極集電リード
26 溶接点
28 絶縁部材
30 有孔円板
50 巻芯
54 固定テープ
56 粘着テープ
58 正極集電体
60 負極合剤
62 正極合剤
63 未塗工部
Claims (4)
- 帯状の正極集電体に正極合剤を塗布してなる正極と、帯状の負極集電体に負極合剤を塗布してなる負極と、前記正極及び負極の間に存するセパレータと、を積層し捲回されてなる電極群を金属ケース内部に収納した電池において、前記電極群の最外周の曲率半径が2.0mm以下であり、前記正極の巻き終端部が、前記正極合剤が正極集電体に塗布されていない未塗工部を有し、前記未塗工部の幅が正極の最外周長の5%以上50%以下であることを特徴とする電池。
- 前記正極の未塗工部がセパレータに固定されていることを特徴とする請求項1に記載の電池。
- 前記正極の未塗工部とセパレータとを固定する手段が粘着テープであることを特徴とする請求項2記載の電池。
- 前記正極の未塗工部とセパレータとを固定している粘着テープが前記正極の未塗工部の全面を覆う構成としたことを特徴とする請求項3記載の電池。
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