JP5786137B2 - 円筒形リチウムイオン二次電池 - Google Patents
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Landscapes
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Description
Δt1={(t13−t12)/t12}×100
Δt2={(t23−t22)/t22}×100
Δt=Δt1+Δt2
2≦Δt≦0.055T
の関係にあることを特徴とする非水電解質二次電池が提案されている(特許文献2参照)。
みは、80μm以上、180μm以下が好ましい。
れているAl,Sn,Siなどの化合物や酸化物などが挙げられる。
以下の手順に従って、図1に示すリチウムイオン二次電池10を作製した。
正極活物質としてコバルト酸リチウム100重量部、導電剤としてアセチレンブラック4重量部、および結着剤としてポリフッ化ビニリデン4重量部に、分散媒としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を加え、正極スラリーを調製した。この正極スラリーを正極集電体の両面に塗布し、乾燥後圧延して、正極を得た。厚みは、正極集電体が15μm、合剤層の一方(巻回の外側)の面が90μm、他方(巻回の内側)の面が36μmであった。なお、正極集電体の両面に形成された合剤層は、同密度であり、充填量を変えることにより、厚み差を生じる。したがって、正極集電体の形成された両面の合剤の厚みの比と、活物質の充填量の比は同じである。
負極活物質として人造黒鉛粉末100重量部、結着剤として日本ゼオン製スチレン−メタクリル酸−ブタジエン共重合体を1重量部、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース(CMC)1重量部を混合し、これらを脱イオン水に分散させてスラリーを作製した。負極集電体上の両面に塗布し、乾燥後、圧延して作製した。圧延後の厚みは、負極集電体が、10μm、合剤層がそれぞれ片面で87μmであった。なお、負極作製時に、負極の一方の端部(電極群の最内周における巻回の内側)の片面は、負極合剤層を有しない領域(負極集電体が露出する部分)を設けた。また、他方の端部は、負極集電体の両面に、負極活物質層を有しない領域(負極集電体が露出する部分)を設け、リードを接続した。さらに、電極群の最外周における巻回外側には、負極合剤層を有しない領域(負極集電体が露出する部分)を設けた。
巻芯を用い、巻芯のスリット部にセパレータを挟み込み、折り返して、2枚の構成とし
、正極、セパレータ、負極、セパレータが順次重なり、正極合剤形成部と負極合剤形成部が対向するようにして、巻芯を中心にして巻回し、電極群を構成した。巻き終わりは、テープを貼り付け、群を固定した。
構成した電極群の最大径を測定した。
エチレンカーボネート(EC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)の混合溶媒に、LiPF6を溶解させて、非水電解液を得た。ECおよびEMCの重量比は、1:1とした。非水電解液中のLiPF6の濃度は1.0mol/Lとした。
構成した電極群を電池缶に挿入し、負極リードとケースを接続した。続いて、正極リードと封口板を接続した。電池ケース内に、電解液を注液し、封口して電池とした。このようにして、公称容量32mAhの円筒形リチウムイオン二次電池(直径3.5mm、高さ35mm)を得た。
正極合剤層の一方(巻回の外側)の面の厚みを66μm、他方(巻回の内側)の面の厚みを30μmとし、負極合剤層の厚みをそれぞれ片面65μmとした以外は実施例1と同様にして作製した。
正極は、合剤層厚みが、一方(巻回の外側)の面は90μm、他方(巻回の内側)の面は41μmである極板を用いた以外は、実施例1と同様にして作製した。
正極は、合剤層厚みが、一方(巻回の外側)の面は90μm、他方(巻回の内側)の面は50μmである極板を用いた以外は、実施例1と同様にして作製した。
正極は、合剤層厚みが、一方(巻回の外側)の面は80μm、他方(巻回の内側)の面は60μmである極板を用いた。負極は、合剤層の厚みが、それぞれ片面91μmであった。その他は実施例1と同様にして作製した。
正極は、合剤層厚みが、一方(巻回の外側)の面は75μm、他方(巻回の内側)の面は60μmである極板を用いた以外は、実施例1と同様にして作製した。
正極は、合剤層厚みが、一方(巻回の外側)の面は66μm、他方(巻回の内側)の面は60μmである極板を用いた以外は実施例1と同様にして作製した。
正極合剤層の厚みをそれぞれ片面60μmとした以外は実施例1と同様にして作製した。
正極は、合剤層厚みが、一方(巻回の外側)の面は90μm、他方(巻回の内側)の面
は27μmである極板を用いた。負極は、合剤層の厚みが、それぞれ片面101μmであった。その他は実施例1と同様にして作製した。
以上のようにして構成した実施例1〜実施例6および比較例1の電極群について、それぞれ50個ずつ電極群の最大外径を測定し、電池ケースの内径未満の電極群を良品とした。
実施例および比較例の電池を3個ずつ作製し、これらの電池を、下記(1)〜(4)の順に充放電した。
(1)0.05Cの定電流で4時間充電した後、電池の閉路電圧が2.5Vに達するまで0.05Cの定電流で放電した。
(2)電池の閉路電圧が4.1Vに達するまで0.1Cの定電流で充電した後、電池の閉路電圧が2.5Vに達するまで0.1Cの定電流で放電した。
(3)電池の閉路電圧が4.1Vに達するまで0.1Cの定電流で充電した後、電池の閉路電圧が2.5Vに達するまで0.1Cの定電流で放電した。
(4)電池の閉路電圧が4.2Vに達するまで0.1Cの定電流で充電した後、電池の閉路電圧が2.5Vに達するまで0.1Cの定電流で放電した。
、正極は、巻回の内側に形成された合剤が、巻回の外側に形成された合剤の厚みに対し30%であるため、正極が内側に湾曲し易くなり、巻き緩みや巻きずれが起こらなかったと考えられる。一方、比較例1の電池では、正極は、巻回の内側と外側に形成された合剤が同じ厚みであるため、巻回時に極板が内側に湾曲し難くなり、巻き緩みや巻きずれが発生したと考えられる。
11 電池ケース
12 電極群
13 絶縁ガスケット
14 封口板
15 負極
16 正極
17 セパレータ
18 負極リード
19 正極リード
31 上部リング
61a 正極合剤層(巻回外側)
61b 正極合剤層(巻回内側)
62 正極集電体
63 正極リード
Claims (5)
- 集電体の表面に活物質を含む合剤を形成した正極と、集電体の表面に活物質を含む合剤を形成した負極と、前記正極と前記負極の間に配するセパレータと、を最内周部に負極が配置されるように巻回してなる電極群と、
非水電解液と、を有する円筒形リチウムイオン二次電池において、
前記電極群の最外周の曲率半径が2.0mm以下であり、
前記最内周部の負極の巻回内側は集電体が露出し、曲率半径が0.2mm以上、0.6mm以下であり、
前記正極は、巻回内側と巻回外側との合剤の厚みを変えることで、巻回内側に形成された合剤の活物質量が、巻回外側に形成された合剤の活物質量に対し40%以上、91%以下としたことを特徴とする円筒形リチウムイオン二次電池。 - 前記正極は、巻回内側と巻回外側との合剤の厚みを変えることで、巻回内側に形成された合剤の活物質量が、巻回外側に形成された合剤の活物質量に対し45%以上、80%以下としたことを特徴とする請求項1記載の円筒形リチウムイオン二次電池。
- 公称容量が5mAh以上、100mAh以下である請求項1または2記載の円筒形リチウムイオン二次電池。
- 前記正極には、正極リードが接続され、前記正極リードは、厚みが50μm以下、幅が0.5mm以上、1.5mm以下であることを特徴とする請求項1記載の円筒形リチウムイオン二次電池。
- 前記負極には、負極リードが接続され、前記負極リードは、厚みが70μm以下、幅が1.0mm以上、2.0mm以下であることを特徴とする請求項1記載の円筒形リチウムイオン二次電池。
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