JP6187677B2 - 扁平型二次電池 - Google Patents
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NMC複合酸化物(LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2(平均粒子径:10μm))を90重量%、導電助剤としてケッチェンブラックを5重量%、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(PVdF)を5重量%、およびスラリー粘度調整溶媒であるNMPを適量混合して、正極活物質スラリーを調整し、得られた正極活物質スラリーを集電体であるアルミニウム箔(厚さ20μm)に塗布し、120℃乾燥後、ロールプレス機で圧縮成型して、正極活物質層18mg/cm2の正極板11を作製した。裏面にも同様に正極活物質層を形成し、正極集電体の両面に正極活物質層が形成されてなる正極板11を作製した。なお、正極板11の主面の大きさは、長さ215mmとし、幅190mmとした。
負極活物質として、人造グラファイト96.5重量%、バインダーとしてカルボキシメチルセルロースのアンモニウム塩1.5重量%およびスチレンブタジエン共重合体ラテックス2.0重量%を精製水中に分散させて負極活物質スラリーを調整した。この負極活物質スラリーを負極集電体となる銅箔(厚さ10μm)に塗布し、120℃乾燥後、ロールプレス機で圧縮成型して、負極活物質層10mg/cm2の負極板13を作製した。裏面にも同様に負極活物質層を形成し、負極集電体の両面に負極活物質層が形成されてなる負極板13を作製した。なお、負極板13の主面の大きさは、長さ219mmとし、幅194mmとした。
上記で作製した正極と、上記で作製した負極とを、セパレータを介して交互に積層(正極20層、負極21層)することによって発電要素18を作製した。セパレータの大きさは、長さ223mmとし、幅198mmとした。
完成した二次電池1を、25℃に設定した恒温槽で、0.2C_CCCV充電(上限電圧4.15V 8時間)を行った後、0.2C_CC放電(下限電圧2.5Vcut)を行い、初回の充放電容量を確認した。また、体積(アルキメデス法)、厚み測定を実施した。
<耐久試験>
完成した二次電池1に対し、45℃に設定した恒温槽において、1C_CCCV充電(上限電圧4.15V、2時間)、1C_CC放電(下限電圧2.5Vcut)を1000cyc実施した。そして、充放電を1000cyc実施した後に、二次電池1の充放電容量を確認し、初回の充放電容量に対する容量維持率((初回の充放電容量)/(充放電を1000cyc実施した後の充放電容量)×100%)を演算することで、二次電池1を評価した。
上記のように作製した二次電池1を実施例1とする。
実施例2に係る二次電池1では、外装部材16の上面部分の大きさは、x方向長さ(図4のx2)を219mmとし、y方向の長さ(図4のy2)を194mmとした。それ以外の大きさ及び電極の層数は実施例1と同じである。
実施例3に係る二次電池1では、外装部材16の上面部分の大きさは、x方向長さ(図4のx2)を217mmとし、y方向の長さ(図4のy2)を192mmとした。それ以外の大きさ及び電極の層数は実施例1と同じである。
実施例4に係る二次電池1では、外装部材16の上面部分の大きさは、x方向長さ(図4のx2)を222mmとし、y方向の長さ(図4のy2)を197mmとした。それ以外の大きさ及び電極の層数は実施例1と同じである。
実施例5に係る二次電池1では、電極板の枚数を、正極22層、負極24層とした。外装部材16の大きさは、外寸のx方向の長さ(図4のx4)を250mmとし、外寸のy方向の長さ(図4のy4)を210mmとし、z方向の高さを4.5mmとした。また、外装部材16の上面部分の大きさは、x方向長さ(図4のx2)を221mmとし、y方向の長さ(図4のy2)を196mmとした。それ以外の大きさは実施例1と同じである。
実施例6に係る二次電池1では、電極板の枚数を、正極24層、負極25層とした。外装部材16の大きさは、外寸のx方向の長さ(図4のx4)を250mmとし、外寸のy方向の長さ(図4のy4)を210mmとし、z方向の高さを5mmとした。また、外装部材16の上面部分の大きさは、x方向長さ(図4のx2)を221mmとし、y方向の長さ(図4のy2)を196mmとした。それ以外の大きさは実施例1と同じである。
実施例7に係る二次電池1では、電極板の枚数を、正極16層、負極17層とした。外装部材16の大きさは、外寸のx方向の長さ(図4のx4)を250mmとし、外寸のy方向の長さ(図4のy4)を210mmとし、z方向の高さを3.0mmとした。また、外装部材16の上面部分の大きさは、x方向長さ(図4のx2)を221mmとし、y方向の長さ(図4のy2)を196mmとした。それ以外の大きさは実施例1と同じである。
比較例1に係る二次電池1では、外装部材16の上面部分の大きさは、x方向長さ(図4のx2)を215mmとし、y方向の長さ(図4のy2)を190mmとした。それ以外の大きさ及び電極の層数は実施例1と同じである。
比較例2に係る二次電池1では、外装部材16の上面部分の大きさは、x方向長さ(図4のx2)を216mmとし、y方向の長さ(図4のy2)を191mmとした。それ以外の大きさ及び電極の層数は実施例1と同じである。
比較例3に係る二次電池1では、外装部材16の上面部分の大きさは、x方向長さ(図4のx2)を223mmとし、y方向の長さ(図4のy2)を198mmとした。それ以外の大きさ及び電極の層数は実施例1と同じである。
比較例4に係る二次電池1では、外装部材16の上面部分の大きさは、x方向長さ(図4のx2)を225mmとし、y方向の長さ(図4のy2)を200mmとした。それ以外の大きさ及び電極の層数は実施例1と同じである。
比較例5に係る二次電池1では、電極板の枚数を、正極16層、負極17層とした。外装部材16の大きさは、外寸のx方向の長さ(図4のx4)を250mmとし、外寸のy方向の長さ(図4のy4)を210mmとし、z方向の高さを3.0mmとした。また、外装部材16の上面部分の大きさは、x方向長さ(図4のx2)を216mmとし、y方向の長さ(図4のy2)を191mmとした。それ以外の大きさは実施例1と同じである。
比較例6に係る二次電池1では、電極板の枚数を、正極28層、負極29層とした。外装部材16の大きさは、外寸のx方向の長さ(図4のx4)を250mmとし、外寸のy方向の長さ(図4のy4)を210mmとし、z方向の高さを5.0mmとした。また、外装部材16の上面部分の大きさは、x方向長さ(図4のx2)を216mmとし、y方向の長さ(図4のy2)を191mmとした。それ以外の大きさは実施例1と同じである。
11…正極板
12…負極板
13…セパレータ
16、17…外装部材
161、171…当接部
162、164、172、174…延在部
163、175…封止部
Claims (3)
- 扁平型リチウムイオン二次電池において、
板状の複数の正極板及び負極板を、セパレータを介して積層した積層型発電要素と、
前記積層型発電要素及び電解液を封止しつつ、前記複数の正極板及び負極板の積層方向からみて矩形状に形成された一対の外装部材とを備え、
前記一対の外装部材のうち少なくとも一方の外装部材は、
前記複数の電極のうち最上層に位置する最上層電極と当接する当接面を含む当接部と、前記外装部材の外周の位置に前記外装部材同士で重なる封止部と、前記当接部から前記封止部に延在する延在部とを有し、
前記正極板は、少なくともNMC複合酸化物及びポリフッ化ビニリデンを含み、
前記負極板は、少なくともグラファイト及びポリフッ化ビニリデンを混合した混合物、又は、グラファイト及びスチレンブタンジエン共重合体ラテックスを混合した混合物を含み、
前記電解液は、有機液体溶媒として、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、又は、エチルメチルカーボネート(EMC)のエステル系溶媒を含み、
を満たし
を満たし、
前記扁平型二次電池は、定格容量に対する電池面積(電池外装体まで含めた電池の投影面積)の比の値が5cm2/Ah以上であり、かつ、定格容量が3Ah以上であり、
前記扁平型リチウムイオン二次電池の1000サイクル使用時の容量維持率が、初期の容量維持率に対して80%以上であり、
前記電極の積層面の縦横比として定義される前記電極のアスペクト比が1〜3である
ことを特徴とする扁平型二次電池。
ただし、前記矩形状を形成する辺と平行で、かつ、前記積層方向に沿った面で前記扁平型二次電池を切った断面において、
Lは前記延在部の長さであり、
bは前記複数の電極のうち複数の前記封止部の間に位置する封止部間電極と、前記封止部との間の長さであり、
dは前記封止部間電極から前記最上層電極までの前記積層型発電要素の厚さである。 - 請求項1又は2に記載の扁平型二次電池において、
前記延在部は、前記当接部の端部から延在する第1延在部、及び、前記第1延在部と前記封止部との間で、前記当接面に対して傾斜している第2延在部を有し、
前記扁平型二次電池の使用により前記dが増加するほど、前記断面における前記第1延在部の長さが短くなる
ことを特徴とする扁平型二次電池。
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