JP5776948B2 - リチウム二次電池およびその製造方法 - Google Patents
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Description
正極活物質としては、LiFePO4粉末を用いた。まず、正極活物質粉末と導電材としてのアセチレンブラックと結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)とを、これらの材料の質量比が90:7:3となり且つ固形分濃度が約50質量%となるようにN−メチルピロリドン(NMP)中で混合して、正極活物質層用ペーストを調製した。この正極活物質層用ペーストを長尺シート状のアルミニウム箔(正極集電体12、厚み15μm)の両面に帯状に塗布して乾燥(乾燥温度80℃)することにより、正極集電体12の両面に正極活物質層14が設けられた正極シート10を作製した。正極活物質層用ペーストの塗布量は、両面合わせて約20mg/cm2(固形分基準)となるように調節した。また、乾燥後、正極活物質層14の充填率が59%となるようにロールプレスを行った。なお、充填率は、正極活物質層の見かけの体積と、空隙を含まない正極活物質層の構成材料自体が占める体積との比から算出した。具体的には、充填率は、{(正極活物質層全体の体積)−(空隙の体積)}/(正極活物質層全体の体積)×100から算出した。
上記得られた正極シートの電気抵抗率を四端子法で測定したところ、10Ω・cmであった。四端子法を用いた電気抵抗率の測定は次のようにして行った。まず、正極シート10の図6に示す形状(直径29mmの円部分91及び端子部分92)に打ち抜いて、測定用サンプル電極90を3枚用意した。次いで、各サンプル電極90の端子部分92の両面に塗工された正極活物質層14を剥がして下地のアルミニウム箔(正極集電体)を露出させ、次いで、図7に示すように、3枚のサンプル電極の円部分91の正極活物質層を重ね合わせた。なお、図7では見やすくするために便宜上ずらして配置しているが、実際には各サンプル電極の円部分91を完全に重ね合わせた。そして、図8に示すように、重ね合わせたサンプル電極の一端側の端子部分92に電流印加端子95を接続し、反対側の端子部分92に電圧測定端子96を接続した。そして、各サンプル電極の円部分91に押圧部材94(押圧面積2.0cm2)で荷重を加えながら、重ね合わせた各サンプル電極90の端子部分A−B間に一定の電流を印加し(矢印参照)、C−D間に生じる電位差を測定した。なお、サンプル電極90に加える荷重は、ハンドプレスとロードセルにて50kg/cm2,25kg/cm2,10kg/cm2,5kg/cm2の4水準となるように調整した。そして、各荷重条件で測定した電位差の平均値から電気抵抗率を算出した。
次に、このようにして作製した正極シートを用いて試験用のリチウムイオン電池を作製した。試験用リチウムイオン電池は、以下のようにして作製した。
以上のようにして作製した実施例1〜8及び比較例1,2の試験用リチウムイオン電池に対し、下記の(1)及び(2)の条件で放電容量を測定し、それらの結果から放電容量比を算出した。放電容量比は[5Cの放電容量密度/0.5Cの放電容量密度]×100から算出した。
(2)1Cで上限電圧を4.2Vとして定電流定電圧充電を行い、次いで、5Cの定電流で下限電圧が2.5Vになるまで放電を行った。
また、実施例1〜8及び比較例1,2の試験用リチウムイオン電池に対し、室温にて釘刺し試験を実施した。具体的には、各試験用電池を電圧が4.1Vになるまで充電を行った後、試験用電池の中央部分を厚み方向に貫通するように鋼鉄製の釘(直径3mm)を突き刺し、その後の電池温度を測定するとともに電解液の漏液の有無を確認した。その結果を表1に示す。
10 正極
12 正極集電体
14 正極活物質層
20 負極
22 負極集電体
24 負極活物質層
40 セパレータシート
50 電池ケース
52 電池ケース本体
54 蓋体
70 正極端子
72 負極端子
74 正極リード端子
76 負極リード端子
80 捲回電極体
82 捲回コア部分
90 測定用サンプル電極
91 円部分
92 端子部分
94 押圧部材
95 電流印加端子
96 電圧測定端子
100 電池
Claims (4)
- 正極集電体の表面に正極活物質を含む正極活物質層を有する正極と、負極集電体の表面に負極活物質を含む負極活物質層を有する負極と、該正極及び負極間に配置されたセパレータとから構成された電極体と、
前記電極体を電解液とともに収容する電池ケースと
を備え、
前記電池ケースの表面積と電池の満充電時におけるエネルギー容量との比の値が4.5cm2/Wh以上35cm2/Wh以下であり、かつ、前記正極の電気抵抗率が21Ω・cm以上450Ω・cm以下である、リチウム二次電池。 - 正極集電体の表面に正極活物質を含む正極活物質層を有する正極と、負極集電体の表面に負極活物質を含む負極活物質層を有する負極と、該正極及び負極間に配置されたセパレータとから構成された電極体と、
前記電極体を電解液とともに収容する電池ケースと
を備え、
前記電池ケースの表面積と電池の満充電時におけるエネルギー容量との比の値が4.5cm2/Wh以上5cm2/Wh以下であり、かつ、前記正極の電気抵抗率が10Ω・cm以上450Ω・cm以下である、リチウム二次電池。 - 正極集電体の表面に正極活物質を含む正極活物質層を有する正極と、負極集電体の表面に負極活物質を含む負極活物質層を有する負極と、該正極及び負極間に配置されたセパレータとから構成された電極体を作製する工程と、
前記作製した電極体を電解液とともに電池ケースに収容する工程と
を包含し、
ここで前記正極は、該正極の電気抵抗率が21Ω・cm以上450Ω・cm以下となるように調整されるとともに
前記電池ケースの表面積と電池の満充電時におけるエネルギー容量との比の値が4.5cm2/Wh以上35cm2/Wh以下となるように前記電池ケースの1Wh当たりの表面積を設定する、リチウム二次電池の製造方法。 - 正極集電体の表面に正極活物質を含む正極活物質層を有する正極と、負極集電体の表面に負極活物質を含む負極活物質層を有する負極と、該正極及び負極間に配置されたセパレータとから構成された電極体を作製する工程と、
前記作製した電極体を電解液とともに電池ケースに収容する工程と
を包含し、
ここで前記正極は、該正極の電気抵抗率が10Ω・cm以上450Ω・cm以下となるように調整されるとともに
前記電池ケースの表面積と電池の満充電時におけるエネルギー容量との比の値が4.5cm2/Wh以上5cm2/Wh以下となるように前記電池ケースの1Wh当たりの表面積を設定する、リチウム二次電池の製造方法。
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