JP6003929B2 - 非水電解質二次電池 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1の実施形態の非水電解質二次電池の内部構造を示す平面図である。図2は、本実施形態の電極体の要部断面図である。図1に示す「電極体の軸方向」は、電極体の製造時に用いた巻回軸の長手方向を意味し、正極の幅方向、セパレータの幅方向及び負極の幅方向のそれぞれに対して平行である。
(セパレータ15の厚さの変化量)(%)=(厚さt1−厚さt2)÷厚さt1×100 ・・・式1。
図5は、本発明の第2の実施形態の電極体の要部断面図である。なお、図5では、本実施形態におけるセパレータ15の特徴を図示するために、セパレータ15の厚さを正極13及び負極17の各厚さよりも大きく記している。以下では、上記第1の実施形態とは異なる点を主に示す。
(セパレータ15の残余部の厚さの変化量)(%)=(10MPaでの拘束前におけるセパレータ15の残余部の厚さ−10MPaでの拘束時におけるセパレータ15の残余部の厚さ)÷(10MPaでの拘束前におけるセパレータ15の残余部の厚さ)×100 ・・・式2。
本発明の第3の実施形態では、セパレータが第1セパレータと第2セパレータとを有する。図6は、本実施形態の電極体の要部断面図である。図7、図8は、電極体への異物の混入時におけるセパレータの模式側面図である。以下では、上記第1の実施形態とは異なる点を主に示す。
(第1セパレータ14の厚さの変化量)(%)=(厚さt11−厚さt12)÷厚さt11×100 ・・・式3。
(第2セパレータ16の厚さの変化量)(%)=(厚さt21−厚さt22)÷厚さt21×100 ・・・式4。
本発明の第4の実施形態は、上記第3の実施形態において上記第2の実施形態を適用したものである。図9は、本発明の第4の実施形態の電極体の要部断面図である。なお、図9では、本実施形態における第1セパレータ14の特徴を図示するために、第1セパレータ14及び第2セパレータ16の各厚さを正極13及び負極17の各厚さよりも大きく記している。以下では、上記第3の実施形態とは異なる点を主に示す。
<実施例1>
(正極の作製)
正極活物質として、Liと3種の遷移金属元素(Co、NiおよびMn)とを含むリチウム含有遷移金属複合酸化物からなる粉末を準備した。正極活物質とアセチレンブラック(導電剤)とCMC(carboxymethylcellulose)のナトリウム塩(増粘剤)とを水に混ぜて正極合剤ペーストを得た。
負極活物質として、鱗片状黒鉛を準備した。負極活物質とSBR(スチレンブタジエンゴム(Styrene-butadiene rubber))(結着剤)とCMCのナトリウム塩(増粘剤)とを混ぜて、負極合剤ペーストを得た。
二軸延伸法によりPP製の第1セパレータ(厚さが5μm)を形成した。膜厚計を用いて10MPaでの拘束時における第1セパレータの厚さの変化量を測定すると、その変化量は50%であった。第1セパレータの空孔率を算出すると、40%であった。
第1セパレータが正極合剤層に対向するとともにPP層が負極合剤層に対向するように、正極合剤層と負極合剤層との間にセパレータを配置した。また、正極露出部と負極露出部とがAl箔(又はCu箔)の幅方向においてセパレータから逆向きに突出するように、正極と負極とセパレータとを配置した。
体積比で30:40:30となるようにエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネートとを混合して、混合溶媒を得た。この混合溶媒に、濃度が1.0mol/LとなるようにLiPF6を入れた。このようにして電解液を得た。得られた電解液をラミネートフィルムに注入したのち、そのラミネートフィルムを封止した。このようにして実施例1の非水電解質二次電池を得た。
実施例2〜11及び比較例1では、10MPaでの拘束時における第1セパレータの厚さの変化量が表1に示す値であることを除いては上記実施例1に記載の方法にしたがって非水電解質二次電池を製造した。
非水電解質二次電池の電池電圧が4.1Vである状態を5時間保持した後に、その非水電解質二次電池を恒温槽(25℃)に放置して電池電圧測定を1日行った。電池電圧測定は、デジタルマルチメータ(株式会社アドバンテスト製)を用いて非水電解質二次電池の開回路電圧を測定するというものであった。
0℃環境下で電池電圧が3.7Vとなるように10Cの電流を流して、非水電解質二次電池を充電した。その後、電圧変化分(ΔV)を求め、求められたΔVを電流で除してI−V抵抗とした。結果を表1及び表2の「I−V抵抗」に示す。
表1及び表2に示すように、実施例1〜16では、異物が正極とセパレータとの間に混入しているにもかかわらず、内部短絡の発生を防止できた。一方、比較例1では、内部短絡の発生を防止できなかった。この結果から、10MPaでの拘束時における第1セパレータの厚さの変化量が50%以上であれば電極体への異物の混入に起因する内部短絡の発生を防止できることが分かった。
Claims (5)
- 正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたセパレータとを有する電極体を備え、
前記セパレータは、樹脂膜を含み、
少なくとも前記樹脂膜には、非水電解質が保持されており、
前記セパレータの少なくとも一部では、前記樹脂膜が10MPaの圧力で拘束された時における前記樹脂膜の厚さの変化量が50%以上である非水電解質二次電池。 - 前記樹脂膜が10MPaの圧力で拘束された時における前記樹脂膜の厚さの変化量は、90%以下である請求項1に記載の非水電解質二次電池。
- 前記電極体は、前記正極と前記負極とが前記セパレータを挟んだ状態で巻回されて構成され、
前記セパレータの外周部では、前記樹脂膜が10MPaの圧力で拘束された時における前記樹脂膜の厚さの変化量が50%以上である請求項1又は2に記載の非水電解質二次電池。 - 前記セパレータは、前記正極に対向する第1樹脂膜を有し、
前記樹脂膜が10MPaの圧力で拘束された時における前記樹脂膜の厚さの変化量は、前記第1樹脂膜が10MPaの圧力で拘束された時における前記第1樹脂膜の厚さの変化量である請求項1〜3のいずれかに記載の非水電解質二次電池。 - 前記セパレータは、前記負極に対向する第2樹脂膜を有し、
前記第2樹脂膜が10MPaの圧力で拘束された時における前記第2樹脂膜の厚さの変化量が5%以下である請求項4に記載の非水電解質二次電池。
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