JP6105226B2 - 非水電解質二次電池 - Google Patents

非水電解質二次電池 Download PDF

Info

Publication number
JP6105226B2
JP6105226B2 JP2012177491A JP2012177491A JP6105226B2 JP 6105226 B2 JP6105226 B2 JP 6105226B2 JP 2012177491 A JP2012177491 A JP 2012177491A JP 2012177491 A JP2012177491 A JP 2012177491A JP 6105226 B2 JP6105226 B2 JP 6105226B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
separator
electrode plate
negative electrode
positive electrode
adhesive layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012177491A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2014035950A (ja
Inventor
近藤 智
智 近藤
将博 井寄
将博 井寄
圭亮 南
圭亮 南
藤原 豊樹
豊樹 藤原
能間 俊之
俊之 能間
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2012177491A priority Critical patent/JP6105226B2/ja
Priority to US13/962,057 priority patent/US20140045034A1/en
Publication of JP2014035950A publication Critical patent/JP2014035950A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6105226B2 publication Critical patent/JP6105226B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0585Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566Liquid materials
    • H01M10/0567Liquid materials characterised by the additives
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0459Cells or batteries with folded separator between plate-like electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566Liquid materials
    • H01M10/0568Liquid materials characterised by the solutes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • H01M50/461Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes with adhesive layers between electrodes and separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/463Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
    • H01M50/466U-shaped, bag-shaped or folded
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Cell Separators (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Description

本発明は、非水電解質二次電池に関するものである。
近年、環境保護運動が高まり、二酸化炭素ガス等の温暖化の原因となる排ガスの排出規制が強化されている。そのため、自動車業界では、ガソリン、ディーゼル油、天然ガス等の化石燃料を使用する自動車に換えて、電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)の開発が活発に行われている。このようなEV、HEV用電池としては、ニッケル−水素二次電池やリチウムイオン二次電池が使用されているが、近年は軽量で、かつ高容量の電池が得られるということから、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池が多く用いられるようになってきている。当該非水電解質二次電池では、大型化が容易であり、材料費を低減できるということから、外装体にアルミニウムラミネートフィルムを用いたものが提案されている。
ここで、EV、HEV用途の電池は、環境対応だけでなく、自動車としての基本性能、即ち、加速性能や登坂性能等の走行性能の向上も必要とされ、しかも、過酷な使用環境(極寒地や酷暑地での使用)下においても走行性能の低下を抑制する必要がある。
従来、非水電解質二次電池の低温放電特性を向上させるために、非水系電解液にジフルオロリン酸塩を添加するような提案がされている(下記特許文献1参照)。
特開2007−141830号公報
しかしながら、EV、HEV用途の電池は様々な環境で使用されるため、改良の余地がある。
本発明の非水電解質二次電池は、正極板と、負極板とが、セパレータを介して複数積層された積層型電極体と、上記積層型電極体が非水電解質と共に収納される外装体と、を備え、上記外装体はラミネートフィルムから成ると共に、上記非水電解質中にはLiBOB(リチウムビスオキサレートボラート)及び/又はLiBOBに由来するホウ素含有物質が存在し、且つ、上記各正極板の面積と上記各負極板の面積とが、それぞれ100cm以上であり、しかも、上記積層型電極体における積層方向の厚みが10mm以下であることを特徴とする。
本発明によれば、EV、HEV用途に適した非水電解質二次電池を得ることができるといった優れた効果を奏する。
実施の形態に係る非水電解質二次電池の斜視図。 積層型の電極体の変形例を示す断面図。 積層型の電極体の変形例を示す断面図。 積層型の電極体の変形例を示す断面図。 積層型の電極体の変形例を示す断面図。 積層型の電極体の変形例を示す断面図。 積層型の電極体の変形例を示す断面図。 積層型の電極体の変形例を示す断面図。 積層型の電極体の変形例を示す断面図。 別体型構造のラミネート外装体を示す斜視図。 一体型構造のラミネート外装体を示す斜視図。
本発明の非水電解質二次電池は、正極板と、負極板とが、セパレータを介して複数積層された積層型電極体と、上記積層型電極体が非水電解質と共に収納される外装体と、を備え、上記外装体はラミネートフィルムから成ると共に、上記非水電解質中にはLiBOB及び/又はLiBOBに由来するホウ素含有物質が存在し、且つ、上記各正極板の面積と上記各負極板の面積とが、それぞれ100cm以上であり、しかも、上記積層型電極体における積層方向の厚みが10mm以下であることを特徴とする。
非水電解質にLiBOBを添加した場合には、その分解生成物の被膜が負極活物質の表面に形成される。常温では、該被膜は負極活物質の保護膜としての役割を発揮するので有用である。しかしながら、高温(約200℃以上)になると、該被膜と電解質とが反応して発熱するため、電池温度が更に上昇するという問題がある。したがって、放熱性に劣る偏平巻回型の電極体(1枚の正極板と1枚の負極板とをセパレータを介して渦巻き状に巻回した後、加圧して作製した電極体)を有する電池に、LiBOBを添加すると、電池温度が上昇しやすくなる。本発明者らが鋭意検討したところ、積層型電極体を有する電池は、偏平巻回型の電極体を有する電池に比べて放熱性に優れているが、単に積層型電極体を有する電池であるだけでは不十分であり、以下の条件を満たしている必要があることを見出した。
即ち、各正極板の面積と各負極板の面積とが、それぞれ1枚あたり100cm以上であり、しかも、積層型電極体における積層方向の厚みが10mm以下であり、且つ、外装体がラミネートフィルムから成ることが必要となる。各正極板の面積や各負極板の面積が100cm未満であれば、表面積が不十分となって放熱性が低化するからである。また、積層型電極体における積層方向の厚みが10mmを超えている場合には、積層方向における中央部に配置された負極板等と外装体との距離が長くなって、該極板における放熱性が低下するからである。更に、柔軟性を有する(変形し易い)ラミネートフィルムで外装体が構成されていれば、外装体と積層型電極体との接触面積が大きくなるので、放熱性が向上するからである。ここでラミネートフィルムとは、金属層の両面に樹脂フィルム層が積層・接着(ラミネート)されたフィルムであり、金属層にはアルミニウムやニッケルなどが好ましく用いられる。
尚、LiBOBのみならず、LiBOBに由来するホウ素含有物質をも含むのは、以下の理由による。電池作製直後(最初の充放電前)には、非水電解質中にLiBOBが存在しているが、最初の充放電を行った後は、LiBOBは分解して負極活物質の表面に被膜を形成する。このため、非水電解質中にLiBOBが必ずしも存在しない場合があるからである。
上記正極板と上記セパレータとが貼着され、且つ、上記負極板とセパレータとが貼着されているのが好ましい。このような構成であれば、両極板とセパレータとの熱伝導性が向上するので、電池の放熱性(特に、電池内部における放熱性)がより向上するからである。また、電池容量は10Ah以上の大容量のものであるのが好ましい。大容量のものは、一般的に、正極板や負極板の面積が大きくなるからである。
また、後述の理由により、上記非水電解質にはLiPF(ジフルオロリン酸リチウム)が添加されていることが望ましい。また、積層型電極体と外装体とがより密着している真空封止された電池であれば、積層型電極体と外装体との熱伝導性が向上するので、放熱性が一層向上する。したがって、当該構造であることが望ましい。
一方、本発明の非水電解質二次電池は、正極板と、負極板とが、セパレータを介して複数積層された積層型電極体と、上記積層型電極体が非水電解質と共に封入される外装体と、を備え、上記外装体はラミネートフィルムから成ると共に、上記非水電解質にはLiPFが添加され、且つ、上記各正極板の面積と上記各負極板の面積とが、それぞれ100cm以上であり、しかも、上記積層型電極体における積層方向の厚みが10mm以下であることを特徴とする。
各正極板の面積と各負極板の面積とが、それぞれ100cm以上であり、しかも、積層型電極体における積層方向の厚みが10mm以下であり、且つ、外装体がラミネートフィルムから構成されていれば、上述の如く電池の放熱性は向上する。但し、このように放熱性に優れるということは、電池温度と外部温度との差が小さいということである。このため、例えば、寒冷地で本発明の非水電解質二次電池を用いた場合には、電池の温度が低下し易くなる。したがって、積層型電極体を備える非水電解質二次電池では、低温特性を向上させることが必要となる。そこで、非水電解質にはLiPFを添加して、低温特性の向上を図っている。
また、上記正極板と上記セパレータとが貼着され、且つ、上記負極板とセパレータとが貼着されていることが望ましく、また、電池容量は10Ah以上であることが望ましい。
また、上記非水電解質中にはLiBOB及び/又はLiBOBに由来するホウ素含有物質が存在していることが望ましく、更に、電池が真空封止されていることが望ましい。
以下、本発明について、具体的な実施の形態に基づいて、さらに詳細に説明するが、本発明は以下の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。
図1に示すように、非水電解質二次電池21は、周縁同士がヒートシールされたシール部12を備えるアルミニウムラミネート外装体6を有しており、このアルミニウムラミネート外装体6により形成される収納空間内には、積層型電極体が配置されている。この積層型電極体は、正極板と負極板とがセパレータを介して複数積層される構造を成し、また、該積層型電極体には非水電解質が含浸されている。上記正極板は正極集電タブを介して正極端子10と電気的に接続されている一方、上記負極板は負極集電タブを介して負極端子11と電気的に接続されている。尚、図1における13は絶縁フィルムである。
ここで、上記正極板は、以下のようにして作製することができる。
LiNi0.35Co0.35Mn0.30で表され層状構造を有する正極活物質と、導電剤としてのカーボンブラックと、結着剤としてのPVDF(ポリフッ化ビニリデン)とを、N−メチル−2−ピロリドン溶液中で混練して、正極合剤スラリーを調製する。尚、該正極合剤スラリーにおいて、正極活物質とカーボンブラックとPVDFとの割合は限定するものではないが、例えば、質量比で88:9:3とすることができる。次に、上記正極合剤スラリーを、アルミニウム箔から成る方形状の正極集電体の両面に塗布し、乾燥させた後、圧延ローラーを用いて圧延することにより、正極集電体の両面に正極合剤層が形成された正極板1を作製することができる。
また、上記負極板は、以下のようにして作製することができる。
増粘剤であるCMC(カルボキシメチルセルロース)を水に溶解した溶液に、負極活物質である黒鉛粉末を投入して攪拌混合した後、さらに、結着剤であるSBR(スチレン・ブタジエンゴム)を混合して負極合剤スラリーを調製する。尚、該負極合剤スラリーにおいて、黒鉛とCMCとSBRとの割合は限定するものではないが、例えば、質量比で、98:1:1とすることができる。次に、該負極合剤スラリーを、銅箔から成る方形状の負極集電体の両面に塗布し、乾燥させた後、圧延ローラーを用いて圧延することにより、負極集電体の両面に負極合剤層が形成された負極板2を作製することができる。
また、上記非水電解質は、以下のようにして調製することができる。
例えば、エチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート(MEC)とから成る混合溶媒に、溶質としてのリチウム塩を溶解させる。この場合、ECとMECの割合は限定するものではないが、例えば、25℃において、体積比3:7の割合で混合すれば良い。また、溶質としてのリチウム塩の種類やその割合も限定するものではないが、例えば、LiPFを1モル/リットル溶解させれば良い。また、非水電解質には、添加剤としてのリチウム塩であるLiPF及び/又はLiBOB(リチウムビスオキサレートボラート)を添加する。これら添加剤の添加量は、例えば、LiPFでは0.05モル/リットル、LiBOBでは0.1モル/リットル添加すれば良い。但し、LiPFやLiBOBの添加量はこれに限定するものではなく、LiPFでは0.01〜2モル/リットル、より好ましくは0.01〜0.1モル/リットルであれば良く、LiBOBでは0.01〜2モル/リットル、より好ましくは0.01〜0.2モル/リットルであれば良い。このような範囲が好ましいのは、これら添加剤の添加量が少な過ぎると添加効果を十分に発揮できない一方、これら添加剤の添加量が多過ぎると非水電解質の粘度が高くなって充放電反応が円滑に行うことができないからである。尚、負極活物質の表面に被膜を形成して負極活物質の劣化を抑制すべく、非水電解質にビニレンカーボネート(VC)を添加しても良い。尚、VCの添加量は限定するものではないが、例えば、非水電解質に対して0.1〜5質量%程度添加すれば良い。
また、上記正負両極板と上記非水電解質とを用い、以下のようにして非水電解質二次電池を作製することができる。
複数の上記正極板及び複数の上記負極板を、ポリエチレン製のセパレータを介して対向するように積層して積層型電極体を作製する。上記正極板から延出する正極集電タブと正極端子10とを固定(電気的に接続)し、上記負極板から延出する負極集電タブと負極端子11とを固定(電気的に接続)する。そして、積層型電極体を非水電解質と共にアルミニウムラミネート外装体内に配置し、ヒートシールすることにより、非水電解質二次電池(電池容量:16Ah)を作製できる。
上記正極集電体の材料としては、電池内部で化学的変化を引き起こさずに、高い導電率を有する限り、特に制限なく用いることができる。例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、チタン、または可塑性炭素を用いることができ、更に、炭素、ニッケル、チタンまたは銀で表面処理したアルミニウムまたはステンレス鋼を用いることができる。正極集電体は、正極活物質との密着力を増加させるため、その表面に微小の凹凸を形成しても良い。更に、正極集電体は、様々な形態、例えばフィルム、シート、ホイル、ネット、多孔質物体、フォーム物体、及び不織布物体で構築することができる。
正極活物質としては、層状化合物、例えば、リチウムコバルト酸化物(LiCoO)またはリチウムニッケル酸化物(LiNiO)、またはコバルトやニッケルが一種以上の遷移金属で置換されている化合物、化学式Li1+xMn2−x(ここで、x=0〜0.33)により表されるスピネル型リチウムマンガン酸化物、またはその他のリチウムマンガン酸化物(例えば、LiMnO、LiMnまたはLiMnO)、リチウム銅酸化物(LiCuO)、酸化バナジウム(例えばLiV、VまたはCu)、化学式LiNi1−x(ここで、M=Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、BまたはGaであり、x=0.01〜0.3)により表されるNiサイト型リチウムニッケル酸化物、化学式LiMn2−x(ここで、M=Co、Ni、Fe、Cr、ZnまたはTaであり、x=0.01〜0.1)または化学式LiMnMO(ここで、M=Fe、Co、Ni、CuまたはZn)により表されるリチウムマンガン複合酸化物、Liが部分的にアルカリ土類金属イオンで置換されている化学式のLiMn、二硫化化合物、またはFe(MoO等であれば良い。但し、これらに限定するものではない。
更に、上記正極活物質を2種以上混合して用いることもできる。例えば、リチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物とスピネル型リチウムマンガン酸化物を混合して用いても良い。また、上記リチウム遷移金属化合物にはニッケル及び/又はマンガンが含有されていることが望ましい。
正極板に用いる導電剤としては、電池内部で化学的変化を引き起こさずに、高い導電性を有する限り、特に制限なく用いることができる。例えば、天然グラファイト、人造グラファイト、カーボンブラック、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、サーマルブラック、炭素繊維、金属繊維、フッ化炭素粉末、アルミニウム粉末、ニッケル粉末、酸化亜鉛、チタン酸カリウム、酸化チタン、ポリフェニレン誘導体を用いることができる。
正極板に用いる結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース(CMC)、デンプン、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレンブタジエンゴム、フッ素ゴム及び各種の共重合体を使用することができる。
必要であれば、正極板の膨脹を抑制する充填材を用いることができる。充填材には、電池内部で化学的変化を引き起こさずに、繊維状材料から製造されている限り、特に制限なく用いることができる。例えば、オレフィン重合体(ポリエチレン、ポリプロピレン等)や、繊維状材料(ガラス繊維、炭素繊維等)を使用することができる。
また、正極活物質には、ホウ素(B)、フッ素(F)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、バナジウム(V)、鉄(Fe)、銅(Cr)、亜鉛(Zn)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、ジルコニウム(Zr)、錫(Sn)、タングステン(W)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)からなる群から選択される少なくとも一種が含まれていてもよい。これらの元素が含まれる正極活物質(例えば、リチウム遷移金属化合物)を用いた場合には、更なる熱安定性の効果の発現が期待できる。
上記負極集電体の材料としては、電池内部で化学的変化を引き起こさずに、高い導電率を有する限り、特に制限なく用いることができる。例えば、銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、または可塑性炭素を用いることができ、更に、炭素、ニッケル、チタンまたは銀で表面処理した銅またはステンレス鋼、もしくはアルミニウム-カドミウム合金を用いることができる。負極集電体は、負極活物質との密着力を増加させるため、その表面に微小の凹凸を形成しても良い。更に、負極集電体は、様々な形態、例えばフィルム、シート、ホイル、ネット、多孔質物体、フォーム物体、及び不織布物体で構築することができる。
負極活物質としては、例えば炭素、例えば天然黒鉛、人造黒鉛、メソフェーズピッチ系炭素繊維(MCF)、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、コークス、ハードカーボン、フラーレン、カーボンナノチューブ等を用いることができる。また、金属複合酸化物、例えば、LiFe(0≦x≦1)、LiWO(0≦x≦1)、SnMe1−xMe’(Me=Mn、Fe、Pb、Geであり、Me’=Al、B、P、Si、周期律表の1、2又は3族元素、ハロゲンであり、0<x≦1、1≦y≦3、1≦z≦8)を用いることができる。更に、リチウム金属、リチウム合金、ケイ素やケイ素系合金、スズ系合金、金属酸化物、例えばSnO、SnO、SiO(0<x<2)、PbO、PbO、Pb、Pb、Sb、Sb、Sb、GeO、GeO、Bi、Bi、またはBi、導電性重合体、例えばポリアセチレン、またはLi−Co−Ni系材料を使用することができる。また、負極活物質は、非晶質炭素で表面を被覆してもよい。
尚、負極を作製する際には、上述した正極板に用いる導電剤、結着剤、充填材を用いることもできる。
非水電解質の溶媒は特に限定されず、例えば、非プロトン性有機溶剤、例えばN−メチル−2−ピロリドン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ガンマ−ブチロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、1,3−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、ニトロメタン、ギ酸メチル、酢酸メチル、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、メチルスルホラン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、エーテル、プロピオン酸メチル及びプロピオン酸エチルを挙げることができる。特にエチレンカーボネート等の環状カーボネートと、ジメチルカーボネート等の鎖状カーボネートとの混合溶媒を用いるのが好ましい。
溶質としてのリチウム塩としては、例えばLiCl、LiBr、LiI、LiClO、LiBF、LiB10Cl10、LiPF、LiCFSO、LiCFCO、LiAsF、LiSbF、LiAlCl、CHSOLi、CFSOLi、(CFSONLi、(C2SONLi、(CFSOCLi、塩化ホウ素酸リチウム、低級脂肪族カルボン酸リチウム、リチウムテトラフェニルボレートを用いることができる。
充電/放電特性及び難燃性を改良するために、例えばピリジン、トリエチルホスファイト、トリエタノールアミン、環状エーテル、エチレンジアミン、n−グライム、ヘキサホスホリックトリアミド、ニトロベンゼン誘導体、硫黄、キノン−イミン染料、N−置換されたオキサゾリジノン、N,N−置換されたイミダゾリジン、エチレングリコールジアルキルエーテル、アンモニウム塩、ピロール、2−メトキシエタノール、三塩化アルミニウム等を非水電解質に加えることができる。また、不燃性を付与するために、非水電解質に、ハロゲン含有溶剤、例えば四塩化炭素及び三フッ化エチレンをさらに添加しても良い。更に、高温保存安定性を改良するために、非水電解質に二酸化炭素ガスを溶解させても良い。
積層型電極体としては、上記構造に限定するものではなく、以下に示すような構造であっても良い。
例えば、図2に示すように、方形状の第1セパレータ30を介して方形状の正極板1と負極板2とが配置された単位セル(このように両端に位置する電極が異なっている構造の単位セルを、以下、I型セルと称することがある。尚、このような定義なので、正極板1/第1セパレータ/負極板2/第1セパレータ30/正極板1/第1セパレータ30/負極板2となっているセルもI型セルに含まれる)31を有し、このI型セル31を複数重ね合わせる。そして、該重ね合わせたI型セル31間に、各I型セル31を包むように配置された帯状の第2セパレータ32が設けられる構造(渦巻き構造)となっている。また、このような複数のI型セル31を用いる場合に、帯状の第2セパレータ32は、渦巻き構造に限定するものではなく、図3に示すように、各I型セル31の端部で折り返すような構造であっても良い。
尚、図2及び図3では、見易さの観点から、第2セパレータ32とI型セル31の正負両極1、2との間に空間が存在するように画いたが、実際には第2セパレータ32と正負両極1、2とは密着又は貼着されている。このことは、後述の形態(図4〜図8に示す形態)でも同様である。また、図2及び図3のI型セル31を用いた場合には、積層型電極体15の最も外側に位置する2つの電極板40a、40bは異なる極性となる。
更に、積層型電極体15は、図4に示す構造であっても良い。当該積層型電極体15は上記図3に示した積層型電極体15とは、セルの構造が異なる。図4に示すセルは、両端に位置する電極が同じであって、具体的には、負極板2/第1セパレータ30/正極板1/第1セパレータ30/負極板2の順に積層されたセル(以下、IIc型セルと称することがある)34と、正極板1/第1セパレータ30/負極板2/第1セパレータ30/正極板1の順に積層されたセル(以下、IIa型セルと称することがある)35とを交互に配置する構成となっている。
尚、IIc型セル34とIIa型セル35とを用いた場合に、図4に示すように奇数個積層した場合には、最も外側に位置する2つの電極板40a、40bは同一の極性となる一方、図5に示すように偶数個積層した場合には、最も外側に位置する2つの電極板40a、40bは異なる極性となる。
更に、積層型電極体15は、図6に示すように、負極板2の両面に、上記I型セル31を積層する構造であっても良い。このような構造であれば、上記I型セル31を用いた場合であっても、積層型電極体15の最も外側に位置する2つの電極板40a、40bを同一の極性とすることができる。また、積層型電極体15は、図7に示すように、正極板1の両面に、上記I型セル31とIIc型セル34とを順に積層する構造であっても良い。このような構造であっても、積層型電極体の最も外側に位置する2つの電極板40a、40bは同一の極性とすることができる。
加えて、図8に示すように、積層型電極体15の側面に配置された第2セパレータ32の一部に、電解質の出入りを容易にするための貫通孔50を形成しても良い。また、図9に示すように、積層型電極体15に貫通孔60を形成し、この貫通孔60内で、凹部材62と凸部材61とを嵌め合わせて、積層型電極体15を挟持する構造としても良い。
ここで、図2〜図8に示すような積層型電極体を作製する場合、第1セパレータ30又は第2セパレータ32、正極板1、負極板2のいずれかの少なくとも一方の面に多孔性の被覆層を形成しても良い。この被覆層は、第1セパレータ30又は第2セパレータ32と、これら両セパレータ30、32と密着している正極板1又は負極板2とを接着する接着層としての役割を担っていても良い。また、図9に示すセパレータ3、正極板1、負極板2のいずれかの少なくとも一方の面に多孔性の被覆層を形成しても良く、この被覆層が接着層としての役割を担っていても良い。尚、多孔性の被覆層は、主として、無機粒子とバインダーとから構成すれば良い。
上記無機粒子としては、BaTiO、Pb(Zr、Ti)O(PZT)、Pb1−xLaZr1−yTi(PLZT)、PB(MgNb2/3)O−PbTiO(PMN−PT)、ハフニア(HfO)、SrTiO、SnO、CeO、MgO、NiO、CaO、ZnO、ZrO、Y、Al、TiO、SiC又はこれらの混合物等の誘電率が5以上のものが例示される。また、リチウムホスフェート(LiPO)、リチウムチタンホスフェート(LiTi(PO、0<x<2、0<y<3)、リチウムアルミニウムチタンホスフェート(LiAlTi(PO、0<x<2、0<y<1、0<z<3)、14LiO−9Al−38TiO−39Pなどのような(LiAlTiP)系列ガラス(0<x<4、0<y<13)、リチウムランタンチタネート(LiLaTiO、0<x<2、0<y<3)、Li3.25Ge0.250.75などのようなリチウムゲルマニウムチオホスフェート(LiGe、0<x<4、0<y<1、0<z<1、0<w<5)、LiNなどのようなリチウムナイトライド(Li、0<x<4、0<y<2)、LiPO−LiS−SiSなどの同じSiS系列ガラス(LiSi、0<x<3、0<y<2、0<z<4)、LiI−LiS−PなどのようなP系列ガラス(Li、0<x<3、0<y<3、0<z<7)又はこれらの混合物等のリチウムイオン伝達能力を有する無機粒子(リチウム元素を含むもののリチウムを貯蔵せずにリチウムイオンを移動させる機能を持つ無機粒子)であっても良い。
上記バインダーとしては、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、ポリビニリデンフルオライド−トリクロロエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアセテート、エチレンビニルアセテート共重合体、ポリエチレンオキシド、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、シアノエチルプルラン、シアノエチルポリビニルアルコール、シアノエチルセルロース、シアノエチルスクロース、プルラン、カルボキシルメチルセルロース等を挙げることができる。
上記セパレータとしては、例えば、ポリプロピレン製やポリエチレン製のセパレータ、ポリプロピレン−ポリエチレンの多層セパレータ等により構成することができる。
また、アルミニウムラミネート外装体6の構造としては、図10に示すような別体型構造のものの方が、図11に示すような一体型構造のものより好ましい。一体型構造のものはアルミニウムラミネート外装体6の3辺でしか封止しない(図11のハッチング部参照)のに対して、別体型構造のものはアルミニウムラミネート外装体6の4辺で封止する(図10のハッチング部参照)ので、別体型構造のものの方が電池表面積が大きくなるからである。
本発明は、EV、HEVといった高出力向けの駆動電源に用いることができる。
1:正極板
2:負極板
3:セパレータ
6:アルミニウムラミネート外装体
15:積層型電極体

Claims (8)

  1. 正極板と、負極板とが、セパレータを介して複数積層された積層型電極体と、
    上記積層型電極体が非水電解質と共に収納される外装体と、
    を備え、
    上記外装体はラミネートフィルムから成ると共に、上記非水電解質中にはLiBOB(リチウムビスオキサレートボラート)及び/又はLiBOBに由来するホウ素含有物質が存在し、且つ、上記各正極板の面積と上記各負極板の面積とが、それぞれ100cm以上であり、上記積層型電極体における積層方向の厚みが10mm以下であり、
    上記正極板と上記セパレータとが貼着され、且つ、上記負極板と上記セパレータとが貼着され
    上記セパレータと上記正極板の間には、無機粒子とバインダーからなる接着層が形成され、上記セパレータと上記正極板の間に形成された無機粒子とバインダーからなる接着層により、上記セパレータと上記正極板は貼着され、
    上記セパレータと上記負極板の間には、無機粒子とバインダーからなる接着層が形成され、上記セパレータと上記負極板の間に形成された無機粒子とバインダーからなる接着層により、上記セパレータと上記負極板は貼着され
    上記セパレータと上記正極板の間に形成された接着層に含まれる無機粒子及び上記セパレータと上記負極板の間に形成された接着層に含まれる無機粒子の少なくとも一方は、少なくともその一部がBaTiO である非水電解質二次電池。
  2. 電池容量が10Ah以上である、請求項1に記載の非水電解質二次電池。
  3. 上記セパレータは、ポリプロピレン製のセパレータ、ポリエチレン製のセパレータ、又はポリプロピレンーポリエチレンの多層セパレータである請求項1又は2に記載の非水電解質二次電池。
  4. 上記非水電解質にはLiPF(ジフルオロリン酸リチウム)が添加されている、請求項1〜3の何れか1項に記載の非水電解質二次電池。
  5. 正極板と、負極板とが、セパレータを介して複数積層された積層型電極体と、
    上記積層型電極体が非水電解質と共に収納される外装体と、
    を備え、
    上記外装体はラミネートフィルムから成ると共に、上記非水電解質にはLiPFが添加され、且つ、上記各正極板の面積と上記各負極板の面積とが、それぞれ100cm以上であり、しかも、上記積層型電極体における積層方向の厚みが10mm以下であり、
    上記正極板と上記セパレータとが貼着され、且つ、上記負極板と上記セパレータとが貼着され、
    上記セパレータと上記正極板の間には、無機粒子とバインダーからなる接着層が形成され、上記セパレータと上記正極板の間に形成された無機粒子とバインダーからなる接着層により、上記セパレータと上記正極板は貼着され、
    上記セパレータと上記負極板の間には、無機粒子とバインダーからなる接着層が形成され、上記セパレータと上記負極板の間に形成された無機粒子とバインダーからなる接着層により、上記セパレータと上記負極板は貼着され
    上記セパレータと上記正極板の間に形成された接着層に含まれる無機粒子及び上記セパレータと上記負極板の間に形成された接着層に含まれる無機粒子の少なくとも一方は、少なくともその一部がBaTiO である非水電解質二次電池。
  6. 電池容量が10Ah以上である、請求項5に記載の非水電解質二次電池。
  7. 上記セパレータは、ポリプロピレン製のセパレータ、ポリエチレン製のセパレータ、又はポリプロピレンーポリエチレンの多層セパレータである請求項5又は6に記載の非水電解質二次電池。
  8. 上記非水電解質中にはLiBOB及び/又はLiBOBに由来するホウ素含有物質が存在する、請求項5〜7の何れか1項に記載の非水電解質二次電池。

JP2012177491A 2012-08-09 2012-08-09 非水電解質二次電池 Active JP6105226B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012177491A JP6105226B2 (ja) 2012-08-09 2012-08-09 非水電解質二次電池
US13/962,057 US20140045034A1 (en) 2012-08-09 2013-08-08 Nonaqueous electrolyte secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012177491A JP6105226B2 (ja) 2012-08-09 2012-08-09 非水電解質二次電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014035950A JP2014035950A (ja) 2014-02-24
JP6105226B2 true JP6105226B2 (ja) 2017-03-29

Family

ID=50066404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012177491A Active JP6105226B2 (ja) 2012-08-09 2012-08-09 非水電解質二次電池

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20140045034A1 (ja)
JP (1) JP6105226B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101998038B1 (ko) * 2018-12-13 2019-10-01 유광룡 운송물 안착 검사장치 및 그 검사방법

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013033595A1 (en) 2011-09-02 2013-03-07 E. I. Du Pont De Nemours And Company Lithium ion battery
US9979050B2 (en) 2011-09-02 2018-05-22 Solvay Sa Fluorinated electrolyte compositions
WO2013180783A1 (en) 2012-06-01 2013-12-05 E. I. Du Pont De Nemours And Company Fluorinated electrolyte compositions
EP2856540A1 (en) 2012-06-01 2015-04-08 E. I. Du Pont de Nemours and Company Lithium- ion battery
HUE046573T2 (hu) 2013-04-04 2020-03-30 Solvay Nemvizes elektrolit készítmények
CN109962200A (zh) * 2019-02-28 2019-07-02 湖南立方新能源科技有限责任公司 一种锂金属二次电池

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3225864B2 (ja) * 1996-12-04 2001-11-05 三菱電機株式会社 リチウムイオン二次電池及びその製造方法
CN1256801A (zh) * 1998-03-17 2000-06-14 三菱电机株式会社 锂离子电池及其形成方法
WO1999060652A1 (fr) * 1998-05-20 1999-11-25 Osaka Gas Company Limited Pile secondaire non aqueuse et son procede de controle
JP3471238B2 (ja) * 1998-08-31 2003-12-02 株式会社東芝 非水電解液二次電池の製造方法
JP3997370B2 (ja) * 1999-03-11 2007-10-24 大阪瓦斯株式会社 非水系二次電池
JP2001006743A (ja) * 1999-06-23 2001-01-12 Japan Storage Battery Co Ltd 電 池
US6773847B2 (en) * 2000-06-07 2004-08-10 Gs-Melcotec Co., Ltd. Battery
DE10111410C1 (de) * 2001-03-08 2002-07-25 Chemetall Gmbh Elektrolyt, enthaltend Lithium-bis(oxalato)borat und dessen Verwendung
JP3919667B2 (ja) * 2003-01-06 2007-05-30 三菱電機株式会社 リチウム二次電池用接着剤及びその製造方法並びにそれを用いた電池
US7416813B2 (en) * 2004-02-27 2008-08-26 Sanyo Electric Co., Ltd. Lithium secondary battery
JP2006120462A (ja) * 2004-10-21 2006-05-11 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解質電池
JP2006244833A (ja) * 2005-03-02 2006-09-14 Toyota Motor Corp リチウム二次電池およびその製造方法
KR101285016B1 (ko) * 2005-06-20 2013-07-10 미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤 디플루오로인산염의 제조 방법, 2 차 전지용 비수계 전해액 및 비수계 전해액 2 차 전지
JP5636622B2 (ja) * 2005-11-29 2014-12-10 三菱化学株式会社 リチウム二次電池用非水系電解液及びそれを用いたリチウム二次電池
JP4972922B2 (ja) * 2005-12-14 2012-07-11 セントラル硝子株式会社 非水電解液電池用電解液及び非水電解液電池
JP2007194209A (ja) * 2005-12-22 2007-08-02 Mitsubishi Chemicals Corp リチウム二次電池及びそれを連結した組電池
KR100966024B1 (ko) * 2007-04-24 2010-06-24 주식회사 엘지화학 이종의 세퍼레이터를 구비한 전기화학소자
US20090197160A1 (en) * 2008-01-31 2009-08-06 Sanyo Electric Co., Ltd. Stack type battery
JP5337550B2 (ja) * 2008-03-31 2013-11-06 日東電工株式会社 電池用セパレータとこれを用いてなる電池
JP5670626B2 (ja) * 2009-07-15 2015-02-18 日立マクセル株式会社 電気化学素子用セパレータ、電気化学素子およびその製造方法
JP5328034B2 (ja) * 2009-09-04 2013-10-30 日立マクセル株式会社 電気化学素子用セパレータ、電気化学素子およびその製造方法
JP2012069378A (ja) * 2010-09-24 2012-04-05 Sanyo Electric Co Ltd 積層式電池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101998038B1 (ko) * 2018-12-13 2019-10-01 유광룡 운송물 안착 검사장치 및 그 검사방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20140045034A1 (en) 2014-02-13
JP2014035950A (ja) 2014-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5889749B2 (ja) 非水電解質二次電池及びその製造方法
US10199696B2 (en) Module housing of unit module having heat dissipation structure and battery module including the same
JP2014035951A (ja) 非水電解質二次電池
KR101032290B1 (ko) 파우치 및 이를 포함하는 이차전지
JP6105226B2 (ja) 非水電解質二次電池
JPWO2018179885A1 (ja) 二次電池
US10944135B2 (en) Battery module including cooling/buffering member having porous structure
US9899663B2 (en) Lithium secondary battery with excellent performance
KR102082483B1 (ko) 상대 전극 전위의 측정을 위한 기준 전극을 포함하고 있는 전지셀
US9905849B2 (en) Electrode assembly and lithium secondary battery including the same
US20160133882A1 (en) Pouch case for secondary battery and pouch-type secondary battery including the same
JP5955693B2 (ja) 非水電解質二次電池
JP2014035953A (ja) 非水電解質二次電池
US9356312B2 (en) Method for preparing secondary battery and the secondary battery prepared by using the same
KR102025564B1 (ko) 전지 소자들 사이에 개재되어 있는 단위셀을 포함하는 전극조립체
US9564635B2 (en) Lithium secondary battery with excellent performance
US20220085411A1 (en) Secondary battery
JP7138787B2 (ja) 2つ以上の金属箔の間に熱-圧力変換層を含む電極集電体、これを含む電極およびリチウム二次電池
JP2014035954A (ja) 非水電解質二次電池
KR20150033360A (ko) 하이브리드 스택-폴딩형 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지
US20230307710A1 (en) Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery including the same
KR20190072203A (ko) 탄소 물질을 포함하는 원통형 전지
JP2018190624A (ja) 非水電解質二次電池
KR102276571B1 (ko) 확장 테라스부를 포함하는 전지셀
KR20100071790A (ko) 안전성이 향상된 파우치형 이차전지

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150303

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20151109

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151118

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160113

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160518

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160714

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161005

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161201

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170201

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170302

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6105226

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150