JP6303412B2 - 電池、電解質層、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム - Google Patents
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Description
1.第1の実施の形態(ラミネートフィルム型の電池の例)
2.第2の実施の形態(ラミネートフィルム型の電池の電池パックの例)
3.第3の実施の形態(電池パックの例)
4.第4の実施の形態(蓄電システム等の例)
5.他の実施の形態(変形例)
(1−1)非水電解質電池の構成
第1の実施の形態では、ラミネートフィルム型の電池について説明する。
正極53は、正極集電体53Aの片面あるいは両面に正極活物質層53Bが設けられた構造を有している。
負極54は、負極集電体54Aの片面あるいは両面に負極活物質層54Bが設けられた構造を有しており、負極活物質層54Bと正極活物質層53Bとが対向するように配置されている。
セパレータ55は、イオン透過度が大きく、所定の機械的強度を有する絶縁性の膜から構成される多孔質膜である。非水電解質電池にセパレータ55が適用された場合には、セパレータ55の空孔に非水電解液が保持される。セパレータ55は、所定の機械的強度を有する一方で、非水電解液に対する耐性が高く、反応性が低く、膨張しにくいという特性を要する。また、巻回構造を有する電極体に用いられる場合には、柔軟性も必要とされる。
ゲル電解質層56は、例えば、吸熱粒子である無機粒子および有機粒子の少なくとも何れか等の固体粒子等の粒子と、非水電解液と、この非水電解液を保持する保持体となる樹脂材料とを含有するものである。
非水電解液は、電解質塩と、この電解質塩を溶解する非水溶媒とを含む。
電解質塩は、例えば、リチウム塩等の軽金属化合物の1種あるいは2種以上を含有している。このリチウム塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)、過塩素酸リチウム(LiClO4)、六フッ化ヒ酸リチウム(LiAsF6)、テトラフェニルホウ酸リチウム(LiB(C6H5)4)、メタンスルホン酸リチウム(LiCH3SO3)、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)、テトラクロロアルミン酸リチウム(LiAlCl4)、六フッ化ケイ酸二リチウム(Li2SiF6)、塩化リチウム(LiCl)あるいは臭化リチウム(LiBr)等が挙げられる。中でも、六フッ化リン酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム、過塩素酸リチウムおよび六フッ化ヒ酸リチウムからなる群のうちの少なくとも1種が好ましく、六フッ化リン酸リチウムがより好ましい。
非水溶媒としては、例えば、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトンあるいはε−カプロラクトン等のラクトン系溶媒、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン、炭酸ビニレン、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルあるいは炭酸ジエチル等の炭酸エステル系溶媒、1,2−ジメトキシエタン、1−エトキシ−2−メトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、テトラヒドロフランあるいは2−メチルテトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、スルフォラン系溶媒、リン酸類、リン酸エステル溶媒、またはピロリドン類等の非水溶媒が挙げられる。溶媒は、いずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
樹脂材料は、マトリックス高分子化合物として、溶媒に相溶可能な性質を有するものなどを用いることができる。このような樹脂材料としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等の含フッ素樹脂、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体等の含フッ素ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体およびその水素化物、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体およびその水素化物、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体およびその水素化物、メタクリル酸エステル−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体、エチレンプロピレンラバー、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル等のゴム類、エチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリアミド(特にアラミド)、ポリアミドイミド、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、ポリエーテル、アクリル酸樹脂またはポリエステル等の融点およびガラス転移温度の少なくとも一方が180℃以上の樹脂等が挙げられる。
ゲル電解質層56に含まれる吸熱粒子である無機粒子および有機粒子の少なくとも何れか等の固体粒子等の粒子としては、比熱が0.5J/gK以上の材料を用いることが好ましい。吸熱効果が高くなるためである。また、所定の面積あたり熱容量とするために必要となる粒子量(質量)を減らすことができるため、粒子を担持する樹脂材料量(質量)も減らすことができる。また、熱伝導率が低い材料を用いることが好ましい。負極54から正極53へ熱を伝えにくくする効果が高くなるためである。さらに、融点が1000℃以上の材料を用いることが好ましい。耐熱性を高めることができるためである。
この非水電解質電池62は、例えば、次の第1〜第2の例により製造することができる。
[正極の製造方法]
正極活物質と、導電剤と、結着剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をN−メチル−2−ピロリドン等の溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーを作製する。次に、この正極合剤スラリーを正極集電体53Aに塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機等により圧縮成型することにより正極活物質層53Bを形成し、正極53を作製する。
負極活物質と、結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をN−メチル−2−ピロリドン等の溶剤に分散させてペースト状の負極合剤スラリーを作製する。次に、この負極合剤スラリーを負極集電体54Aに塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機等により圧縮成型することにより負極活物質層54Bを形成し、負極54を作製する。
非水電解液は、非水溶媒に対して電解質塩を溶解させて調製する。
正極53および負極54のそれぞれの両面に、非水電解液と、樹脂材料と、吸熱粒子と、混合溶剤とを含む前駆溶液を塗布し、混合溶剤を揮発させてゲル電解質層56を形成する。そののち、正極集電体53Aの端部に正極リード51を溶接により取り付けると共に、負極集電体54Aの端部に負極リード52を溶接により取り付ける。
また、この非水電解質電池62は、以下の樹脂層形成工程と、巻回工程と、電池組み立て工程とを順次行うことにより製造してもよい。
まず、セパレータ55の一方の面または両方の面に樹脂層を形成する。樹脂層は、例えば、以下の第1の例および第2の例により形成できる。
樹脂層を構成する樹脂材料と粒子とを所定の質量比で混合し、N−メチル−2−ピロリドン等の分散溶媒に添加し、樹脂材料を溶解させて樹脂溶液を得る。続いて、この樹脂溶液を、セパレータ55の少なくとも一方の面に塗布もしくは転写する。なお、単位面積あたりの熱容量の総和が0.0001J/Kcm2以上という本技術の条件を満たすように単位面積あたりの粒子量を調整して樹脂溶液を塗布もしくは転写する。樹脂溶液の塗布方法としては、バーコータ等により塗布する方法が挙げられる。
樹脂溶液は、樹脂溶液中における固形分(粒子と樹脂材料と合計量)の濃度を、所望の濃度に調整する。樹脂溶液中における固形分の比率が少ないほど、完成後の樹脂層をより疎な状態とし、そして、後工程で樹脂層に非水電解液が含浸されることで形成されるゲル電解質層56をより疎な状態とすることができる。
樹脂溶液の塗布方法として、バーコータ等により塗布する方法を用いる場合には、セパレータ上に略均一な樹脂溶液の層が形成される。ここで、必要に応じて、樹脂溶液の層の表面に凹凸形状を設けてもよい。樹脂溶液の層の表面に凹凸形状を設ける場合には、例えば、霧状の水(貧溶媒)を塗布された樹脂溶液の表面に接触させる。これにより、塗布された樹脂溶液のうち、霧状の水と接触した部分が凹状となり、その周辺部が凸状となることにより、樹脂溶液表面が斑紋状に変形するとともに、水と接触した一部分で水と分散溶媒の置換が生じて斑紋状の表面形状に固定される。この後、樹脂溶液を塗布したセパレータを水浴に浸漬して塗布した樹脂溶液全体を相分離させることにより、表面に凹凸形状を有する樹脂層を形成し、そして、後工程で樹脂層に非水電解液が含浸されることで形成されるゲル電解質層56を形成することができる。
表面に凹凸形状を有するローラ等の表面に樹脂溶液を塗布してセパレータの表面に樹脂溶液を転写する方法を用いる場合には、凸部の面積割合が少ないほどより疎な状態とすることができる。凸部の面積割合は、ローラ等の表面の凹凸形状を変えることで調整することができる。また、凸部の高さ(凸部と凹部との高低差)が大きいほどより疎な状態とすることができる。凸部の高さは、ローラ等の表面の凹凸形状と、樹脂溶液の粘度によって調整することができる。樹脂溶液の粘度は、樹脂溶液中における固形分比率によって調整することができる。ここで、表面に凹凸形状を有する樹脂溶液転写用のローラ等の表面形状は、図4に一例を示す種々の形状(図4Aに示す斑紋状、図4Bに示す格子状、図4Cに示すドット状、図4Dに示すピンホール状等の形状)とすることができる。
樹脂溶液が塗布されたセパレータを水浴に浸漬して樹脂溶液を相分離させる際に、浴槽に超音波を加えることが好ましい。この際の超音波のエネルギーが大きいほど、完成後の樹脂層をより疎な状態とし、そして、後工程で樹脂層が非水電解液に含浸されることにより形成されるゲル電解質層56を疎な状態とすることができる。なお、樹脂溶液を相分離させる際に、浴槽に超音波を加えることにより、粒子もしくは二次粒子化した粒子群が互いに独立して分散状態にすることができるためより好ましい。また、相分離の速度を調整することによっても、樹脂層の状態を制御し、後工程で樹脂層が非水電解液に含浸されることにより形成されるゲル電解質層56の状態を制御できる。相分離の速度は、例えば、相分離時に用いる、分散溶媒に対して良溶媒である水等の溶媒中に、N−メチル−2−ピロリドン等の分散溶媒を少量添加することで調整可能である。例えば、水に混合するN−メチル−2−ピロリドンの混合量が多いほど、相分離の速度が遅くなり、水のみを用いて相分離を行った場合にはもっとも急激に相分離が生じる。相分離の速度が遅いほど完成後の樹脂層をより疎な状態とし、そして、後工程で樹脂層に非水電解液が含浸されることで形成されるゲル電解質層56をより疎な状態とすることができる。
樹脂層を構成する樹脂材料と粒子とを所定の質量比で混合し、2−ブタノン(メチルエチルケトン;MEK)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)等の分散溶媒に添加し、溶解させて、樹脂溶液を得る。続いて、この樹脂溶液を、セパレータの少なくとも一方の面に塗布する。なお、単位面積あたりの熱容量の総和が0.0001J/Kcm2以上という本技術の条件を満たすように単位面積あたりの粒子量を調整して樹脂溶液を塗布する。
次に、正極53および負極54を、一主面または両主面に樹脂層が形成されたセパレータ55を介し積層および巻回することにより、巻回構造を有する巻回電極体50を作製する。
次に、ラミネートフィルムからなる外装部材60を深絞り加工することで凹部を形成し、巻回電極体50をこの凹部に挿入し、外装部材60の未加工部分を凹部上部に折り返し、凹部の外周の一部(例えば一辺)を除いて熱溶着する。その際、正極リード51および負極リード52と外装部材60との間には密着フィルム61を挿入する。
上述の例では、巻回電極体50が外装部材60で外装された非水電解質電池62について説明したが、図5A〜図5Cに示すように、巻回電極体50の代わりに積層電極体70を用いてもよい。図5Aは、積層電極体70を収容した非水電解質電池62の外観図である。図5Bは、外装部材60に積層電極体70が収容される様子を示す分解斜視図である。図5Cは、図5Aに示す非水電解質電池62の底面側からの外観を示す外観図である。
第1の実施の形態では、負極での発熱、特に、金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を構成元素として含む負極活物質を用いた負極での発熱を、ゲル電解質層で吸収するとともに、ゲル電解質層で断熱することができる。このため、負極での発熱が正極に伝わりにくくなり、正極の熱分解反応を抑制することができる。また、高温での発熱によるセパレータの溶融時においても、ゲル電解質層により絶縁性を維持することができる。
第2の実施の形態では、第1の実施の形態と同様のゲル電解質層を備えたラミネートフィルム型の電池の電池パックの例について説明する。
図6は、第2の実施の形態にかかる電池パック90の一構成例を示す斜視図である。図7は、電池セル80の構造を示す分解斜視図である。図8は、第2の実施の形態にかかる電池セル80の製造途中の状態を示す上面図および側面図である。図9は、電池セル80における断面構造を示す断面図である。
図7および図8に示すように、この外装材は、巻回電極体50を収納するための凹部86が設けられた軟質ラミネートフィルム85と、この軟質ラミネートフィルム85上に凹部86を覆うようにして重ねられる硬質ラミネートフィルム83とからなる。
軟質ラミネートフィルム85は、第1の実施の形態における外装部材60と同様の構成を有している。特に、軟質ラミネートフィルム85は、金属層として軟質の金属材料、例えば焼きなまし処理済みのアルミニウム(JIS A8021P−O)または(JIS A8079P−O)等が用いられる点に特徴を有している。
軟質ラミネートフィルム85は、曲げた後の形状を維持し、外部からの変形に耐える機能を有する。このため、金属層として硬質の金属材料、例えばアルミニウム(Al)、ステンレス(SUS)、鉄(Fe)、銅(Cu)あるいはニッケル(Ni)等の金属材料が用いられ、特に焼きなまし処理なしの硬質アルミニウム(JIS A3003P−H18)または(JIS A3004P−H18)、もしくはオーステナイト系ステンレス(SUS304)等が用いられる点に特徴を有している。
巻回電極体50は、第1の実施の形態と同様の構成とすることができる。また、第1の実施の形態の他の例で説明した積層電極体70を用いてもよい。
正極53およびセパレータ55の間、並びに、負極54およびセパレータ55の間に形成されるゲル電解質層は、第1の実施の形態のゲル電解質層と同様の構成とすることができる。
セパレータ55は、第1の実施の形態と同様である。
回路基板81は、巻回電極体50の正極リード51および負極リード52が電気的に接続されるものである。回路基板81には、ヒューズ、熱感抵抗素子(Positive Temperature Coefficient;PTC素子)、サーミスタ等の温度保護素子を含む保護回路の他、電池パックを識別するためのID抵抗等がマウントされ、更に複数個(例えば3個)の接点部が形成されている。保護回路には、充放電制御FET(Field Effect Transistor;電界効果トランジスタ)、電池セル80の監視と充放電制御FETの制御を行うIC(Integrated Circuit)等が設けられている。
トップカバー82aは、電池セル80のトップ側開口に嵌合されるものであり、トップカバー82aの外周の一部または全部に沿って、トップ側開口に嵌合するための側壁が設けられている。電池セル80とトップカバー82aとは、トップカバー82aの側壁と、硬質ラミネートフィルム83の端部内面とが熱融着されて接着される。
ボトムカバー82bは、電池セル80のボトム側開口に嵌合されるものであり、ボトムカバー82bの外周の一部または全部に沿って、ボトム側開口に嵌合するための側壁が設けられている。電池セル80とボトムカバー82bとは、ボトムカバー82bの側壁と、硬質ラミネートフィルム83の端部内面とが熱融着されて接着される。
軟質ラミネートフィルム85の凹部86に巻回電極体50を収容し、凹部86を覆うように硬質ラミネートフィルム83が配置される。このとき、硬質ラミネートフィルム83の内側樹脂層と、軟質ラミネートフィルム85の内側樹脂層とが対向するように硬質ラミネートフィルム83と軟質ラミネートフィルム85とを配設する。この後、硬質ラミネートフィルム83および軟質ラミネートフィルム85を、凹部86の周縁に沿って封止する。封止は、図示しない金属製のヒータヘッドを用い、硬質ラミネートフィルム83の内側樹脂層と、軟質ラミネートフィルム85の内側樹脂層とを減圧しながら熱融着することにより行う。
続いて、電池セル80から導出された正極リード51と負極リード52とを回路基板81に接続した後、回路基板81を、トップカバー82aに収納し、トップカバー82aを電池セル80のトップ側開口に嵌合する。また、ボトムカバー82bを、電池セル80のボトム側開口に嵌合する。
第2の実施の形態では、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
第3の実施の形態では、第1の実施の形態にかかる非水電解質電池が備えられた電池パックについて説明する。
第4の実施の形態では、第1の実施の形態にかかる非水電解質電池および第2および第3の実施の形態にかかる電池パックを搭載した電子機器、電動車両および蓄電装置等の機器について説明する。第1〜第3の実施の形態で説明した非水電解質電池および電池パックは、電子機器や電動車両、蓄電装置等の機器に電力を供給するために使用することができる。
本技術の非水電解質電池を用いた蓄電装置を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図11を参照して説明する。例えば住宅101用の蓄電システム100においては、火力発電102a、原子力発電102b、水力発電102c等の集中型電力系統102から電力網109、情報網112、スマートメータ107、パワーハブ108等を介し、電力が蓄電装置103に供給される。これと共に、家庭内発電装置104等の独立電源から電力が蓄電装置103に供給される。蓄電装置103に供給された電力が蓄電される。蓄電装置103を使用して、住宅101で使用する電力が給電される。住宅101に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
本技術を車両用の蓄電システムに適用した例について、図12を参照して説明する。図12に、本技術が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
下記の実施例1−1〜実施例1−48および比較例1−1〜比較例1−16では、ゲル電解質層の単位面積あたり熱容量と、単位体積あたり熱容量とを調整した電池を用いて、本技術の効果を確認した。
[正極の作製]
正極活物質であるコバルト酸リチウム(LiCoO2)91質量%と、導電剤であるカーボンブラック6質量%と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン(PVdF)3質量%とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤を分散媒であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させて正極合剤スラリーとした。この正極合剤スラリーを厚さ12μmの帯状アルミニウム箔からなる正極集電体の両面に、正極集電体の一部が露出するようにして塗布した。この後、塗布した正極合剤スラリーの分散媒を蒸発・乾燥させ、ロールプレスにて圧縮成型することにより、正極活物質層を形成した。最後に、正極端子を正極集電体露出部に取り付け、正極を形成した。
負極活物質である平均粒径20μmの粒状黒鉛粉末96質量%と、結着剤としてスチレン−ブタジエン共重合体のアクリル酸変性体1.5質量%と、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース1.5質量%とを混合して負極合剤とし、さらに適量の水を加えて攪拌することにより、負極合剤スラリーを調製した。この負極合剤スラリーを厚さ15μmの帯状銅箔からなる負極集電体の両面に、負極集電体の一部が露出するようにして塗布した。この後、塗布した負極合剤スラリーの分散媒を蒸発・乾燥させ、ロールプレスにて圧縮成型することにより、負極活物質層を形成した。最後に、負極端子を正極集電体露出部に取り付け、負極を形成した。
炭酸エチレン(EC)と炭酸プロピレン(PC)と炭酸ビニレン(VC)とを、質量比49:49:2で混合した非水溶媒に対して、電解質塩として六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1mol/dm3の濃度で溶解させることにより、非水電解液を調製した。
ゲル電解質層が両面に形成された正極および負極と、セパレータとを、正極、セパレータ、負極、セパレータの順に積層し、長手方向に多数回、扁平形状に巻回させた後、巻き終わり部分を粘着テープで固定することにより巻回電極体を形成した。
無機粒子の濃度を調整して、ゲル電解質層の単位体積あたりの熱容量が表1に示す値となるようにした。これにより、単位面積あたりの熱容量が0.0006J/Kcm2であり、単位体積あたりの熱容量がそれぞれ0.2J/Kcm3、0.3J/Kcm3、1.0J/Kcm3、1.5J/Kcm3、2.5J/Kcm3および3.0J/Kcm3であるゲル電解質層を備える実施例1−2〜実施例1−7のラミネートフィルム型電池を作製した。
正極および負極に対する前駆溶液塗布時において、前駆溶液の塗布厚みによってゲル電解質層の単位面積あたりの熱容量を調節した。具体的には、ゲル電解質層の単位面積あたりの熱容量がそれぞれ0.0001J/Kcm2、0.0002J/Kcm2、0.0010J/Kcm2、0.0013J/Kcm2、0.0015J/Kcm2となるようにした。無機粒子の濃度を調整して、単位体積あたりの熱容量が0.4J/Kcm3となるようにした。これにより、実施例1−8〜実施例1−12のラミネートフィルム型電池を作製した。
負極活物質層形成時に、負極活物質として黒鉛の代わりにシリコンを用いた。負極活物質としてシリコン(Si)粒子85質量%と、導電剤であるカーボンブラック10質量%と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン(PVdF)5質量%とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤を分散媒であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させて負極合剤スラリーとした。この負極合剤スラリーを用いた以外は実施例1−1〜実施例1−12と同様にして実施例1−13〜実施例1−24のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
負極活物質層形成時に、負極活物質として黒鉛の代わりに炭素スズ複合材料を用いた。炭素スズ複合材料としては、スズ(Sn)とコバルト(Co)と炭素(C)とを構成元素として含み、組成がスズの含有量が22質量%、コバルトの含有量が55質量%、炭素の含有量が23質量%、スズおよびコバルトの合計に対するスズの割合(Co/(Sn+Co))が71.4質量%であるSnCoC含有材料を用いた。
負極活物質層形成時に、負極活物質として黒鉛の代わりにチタン酸リチウム(Li4Ti5O12)を用いた。負極活物質としてチタン酸リチウム(Li4Ti5O12)85質量%と、導電剤として黒鉛10質量%と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)5質量%とを混合して負極合剤とした。続いて、N−メチル−2−ピロリドンに負極合剤を分散させて、ペースト状の負極合剤スラリーを調製した。この負極合剤スラリーを用いた以外は実施例1−1〜実施例1−12と同様にして実施例1−37〜実施例1−48のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
前駆溶液に無機粒子を混合せず、無機粒子を含有しないゲル電解質層を形成したこと以外は実施例1−1と同様にして比較例1−1のラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層の単位面積あたりの熱容量が0.00005J/Kcm2となるように前駆溶液の塗布量を調整した以外は実施例1−1と同様にして比較例1−2のラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層の単位体積あたりの熱容量が3.5J/Kcm2となるようにベーマイトの濃度を調整した以外は実施例1−1と同様にして比較例1−3のラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層の単位面積あたりの熱容量が0.00005J/Kcm2となるように前駆溶液の塗布量を調整した。ゲル電解質層の単位体積あたりの熱容量が3.5J/Kcm3となるようにベーマイトの濃度を調整した。以上のこと以外は実施例1−1と同様にして、比較例1−4のラミネートフィルム型電池を作製した。
負極活物質としてシリコンを用い、負極合剤スラリーを実施例1−13と同様の構成とした以外は、比較例1−1と同様にして比較例1−5のラミネートフィルム型電池を作製した。
負極活物質としてシリコンを用い、負極合剤スラリーを実施例1−13と同様の構成とした以外は、比較例1−2〜比較例1−4と同様にして比較例1−6〜比較例1−8のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
負極活物質として炭素スズ複合材料を用い、負極合剤スラリーを実施例1−37と同様の構成とした以外は、比較例1−1と同様にして比較例1−9のラミネートフィルム型電池を作製した。
負極活物質として炭素スズ複合材料を用い、負極合剤スラリーを実施例1−25と同様の構成とした以外は、比較例1−2〜比較例1−4と同様にして比較例1−10〜比較例1−12のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
負極活物質としてチタン酸リチウム(Li4Ti5O12)を用い、負極合剤スラリーを実施例1−37と同様の構成とした以外は、比較例1−1と同様にして比較例1−1のラミネートフィルム型電池を作製した。
負極活物質としてチタン酸リチウム(Li4Ti5O12)を用い、負極合剤スラリーを実施例1−37と同様の構成とした以外は、比較例1−2〜比較例1−4と同様にして比較例1−14〜比較例1−16のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
吸熱粒子としてベーマイトに代えて、無機粒子であるタルク(比熱:1.1J/gK、比重:2.70g/cm3)を用いた。
無機粒子の濃度を調整して、ゲル電解質層の単位体積あたりの熱容量が表1に示す値となるようにした。これにより、単位面積あたりの熱容量が0.0006J/Kcm2であり、単位体積あたりの熱容量がそれぞれ0.2J/Kcm3、0.3J/Kcm3、1.0J/Kcm3、1.5J/Kcm3、2.5J/Kcm3および3.0J/Kcm3であるゲル電解質層を備える実施例1’−2〜実施例1’−7のラミネートフィルム型電池を作製した。
正極および負極に対する前駆溶液塗布時において、前駆溶液の塗布厚みによってゲル電解質層の単位面積あたりの熱容量を調節した。具体的には、ゲル電解質層の単位面積あたりの熱容量がそれぞれ0.0001J/Kcm2、0.0002J/Kcm2、0.0010J/Kcm2、0.0013J/Kcm2、0.0015J/Kcm2となるようにした。無機粒子の濃度を調整して、単位体積あたりの熱容量が0.4J/Kcm3となるようにした。これにより、実施例1’−8〜実施例1’−12のラミネートフィルム型電池を作製した。
負極活物質層形成時に、負極活物質として黒鉛の代わりにシリコンを用いた。負極活物質としてシリコン(Si)粒子85質量%と、導電剤であるカーボンブラック10質量%と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン(PVdF)5質量%とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤を分散媒であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させて負極合剤スラリーとした。この負極合剤スラリーを用いた以外は実施例1’−1〜実施例1’−12と同様にして実施例1’−13〜実施例1’−24のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
負極活物質層形成時に、負極活物質として黒鉛の代わりに炭素スズ複合材料を用いた。炭素スズ複合材料としては、スズ(Sn)とコバルト(Co)と炭素(C)とを構成元素として含み、組成がスズの含有量が22質量%、コバルトの含有量が55質量%、炭素の含有量が23質量%、スズおよびコバルトの合計に対するスズの割合(Co/(Sn+Co))が71.4質量%であるSnCoC含有材料を用いた。
負極活物質層形成時に、負極活物質として黒鉛の代わりにチタン酸リチウム(Li4Ti5O12)を用いた。負極活物質としてチタン酸リチウム(Li4Ti5O12)85質量%と、導電剤として黒鉛10質量%と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)5質量%とを混合して負極合剤とした。続いて、N−メチル−2−ピロリドンに負極合剤を分散させて、ペースト状の負極合剤スラリーを調製した。この負極合剤スラリーを用いた以外は実施例1’−1〜実施例1’−12と同様にして実施例1’−37〜実施例1’−48のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
前駆溶液に無機粒子を混合せず、無機粒子を含有しないゲル電解質層を形成したこと以外は実施例1’−1と同様にして比較例1’−1のラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層の単位面積あたりの熱容量が0.00005J/Kcm2となるように前駆溶液の塗布量を調整した以外は実施例1’−1と同様にして比較例1’−2のラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層の単位体積あたりの熱容量が3.5J/Kcm2となるようにタルクの濃度を調整した以外は実施例1−1と同様にして比較例1−3のラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層の単位面積あたりの熱容量が0.00005J/Kcm2となるように前駆溶液の塗布量を調整した。ゲル電解質層の単位体積あたりの熱容量が3.5J/Kcm3となるようにタルクの濃度を調整した。以上のこと以外は実施例1’−1と同様にして、比較例1’−4のラミネートフィルム型電池を作製した。
負極活物質としてシリコンを用い、負極合剤スラリーを実施例1’−13と同様の構成とした以外は、比較例1’−1と同様にして比較例1’−5のラミネートフィルム型電池を作製した。
負極活物質としてシリコンを用い、負極合剤スラリーを実施例1’−13と同様の構成とした以外は、比較例1’−2〜比較例1’−4と同様にして比較例1’−6〜比較例1’−8のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
負極活物質として炭素スズ複合材料を用い、負極合剤スラリーを実施例1’−37と同様の構成とした以外は、比較例1’−1と同様にして比較例’1−9のラミネートフィルム型電池を作製した。
負極活物質として炭素スズ複合材料を用い、負極合剤スラリーを実施例1’−25と同様の構成とした以外は、比較例1’−2〜比較例1’−4と同様にして比較例1’−10〜比較例1’−12のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
負極活物質としてチタン酸リチウム(Li4Ti5O12)を用い、負極合剤スラリーを実施例1’−37と同様の構成とした以外は、比較例1’−1と同様にして比較例1’−1のラミネートフィルム型電池を作製した。
負極活物質としてチタン酸リチウム(Li4Ti5O12)を用い、負極合剤スラリーを実施例1’−37と同様の構成とした以外は、比較例1’−2〜比較例1’−4と同様にして比較例1’−14〜比較例1’−16のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
作製した各実施例および各比較例のラミネートフィルム型電池について、電池外部にて正極および負極を電気的に短絡させ、ラミネートフィルム型電池の発熱温度の測定およびガス噴出の有無の確認を行った。短絡時において、ラミネートフィルム型電池の発熱温度が100℃以下である場合は安全状態であると判断した。この場合、セパレータのシャットダウンやラミネートフィルム型電池内部での断線等により、電池は100℃以下の発熱を伴うものの、その後は電池が使用できない状態となって電池の温度が低下し、それ以上の危険性は生じない。なお、電池の最高温度が80℃以下であれば、セパレータのシャットダウンや電池内部での断線が生じないため、電池温度が低下した際には、電池が引き続き使用可能であるためより好ましい。
実施例2−1〜実施例2−224および比較例2−1では、ゲル電解質層を構成する吸熱粒子と樹脂材料とを代えて本技術の効果を確認した。
実施例1−1と同様にして、実施例2−1のラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる樹脂材料として、ポリフッ化ビニリデンの代わりにポリイミドを用いた以外は実施例2−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる樹脂材料として、ポリフッ化ビニリデンの代わりに全芳香族ポリアミド(アラミド)を用いた以外は実施例2−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる樹脂材料として、ポリフッ化ビニリデンの代わりにポリアクリロニトリルを用いた以外は実施例2−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる樹脂材料として、ポリフッ化ビニリデンの代わりにポリビニルアルコールを用いた以外は実施例2−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる樹脂材料として、ポリフッ化ビニリデンの代わりにポリエーテルを用いた以外は実施例2−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる樹脂材料として、ポリフッ化ビニリデンの代わりにアクリル酸樹脂を用いた以外は実施例2−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに窒化アルミニウム(比熱0.7J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに窒化ホウ素(比熱0.8J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに炭化ケイ素(比熱0.7J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにタルク(比熱1.1J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにLi2O4(比熱0.8J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにLi3PO4(比熱0.8J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにLiF(比熱0.9J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにダイヤモンド(比熱0.5J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに酸化ジルコニウム(比熱0.7J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに酸化イットリウム(比熱0.5J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにチタン酸バリウム(比熱0.8J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにチタン酸ストロンチウム(比熱0.8J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに酸化ケイ素(比熱0.8J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにゼオライト(比熱1.0J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに硫酸バリウム(比熱0.9J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに酸化チタン(比熱0.8J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに酸化マグネシウム(比熱1.0J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに黒鉛(比熱0.8J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにカーボンナノチューブ(比熱0.8J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに水酸化アルミニウム(比熱1.5J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに炭化ホウ素(比熱1.0J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに窒化ケイ素(比熱0.7J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに窒化チタン(比熱0.6J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに酸化亜鉛(比熱0.5J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに酸化アルミニウム(比熱0.8J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにかんらん石(比熱0.8J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにモンモリロナイト(比熱0.7J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにゼオライト(比熱0.6J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにムライト(比熱0.8J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにカオリナイト(比熱0.7J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにイモゴライト(比熱0.8J/gK)を用いた以外は、実施例2−1〜実施例2−7とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
前駆溶液に無機粒子を混合せず、無機粒子を含有しないゲル電解質層を形成したこと以外は実施例2−1と同様にして比較例2−1のラミネートフィルム型電池を作製した。
作製した各実施例および各比較例のラミネートフィルム型電池について、実施例1−1と同様にして短絡試験を行った。
負極活物質として黒鉛の代わりに実施例1−13と同様のシリコンを用いた以外は実施例2−1〜実施例2−224および比較例2−1と同様にして、実施例3−1〜実施例3−224および比較例3−1のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。なお、負極活物質層を形成する負極合剤スラリーは、実施例1−13と同様の組成とした。
作製した各実施例および各比較例のラミネートフィルム型電池について、実施例1−1と同様にして短絡試験を行った。
負極活物質として黒鉛の代わりに実施例1−25と同様の炭素スズ複合材料を用いた以外は実施例2−1〜実施例2−224および比較例2−1と同様にして、実施例4−1〜実施例4−224および比較例4−1のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。なお、負極活物質層を形成する負極合剤スラリーは、実施例1−25と同様の組成とした。
作製した各実施例および各比較例のラミネートフィルム型電池について、実施例1−1と同様にして短絡試験を行った。
負極活物質として黒鉛の代わりに実施例1−37と同様のチタン酸リチウムを用いた以外は実施例2−1〜実施例2−224および比較例2−1と同様にして、実施例5−1〜実施例5−224および比較例4−1のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。なお、負極活物質層を形成する負極合剤スラリーは、実施例1−37と同様の組成とした。
作製した各実施例および各比較例のラミネートフィルム型電池について、実施例1−1と同様にして短絡試験を行った。
実施例1−1と同様のラミネートフィルム型電池を作製し、9μmのポリエチレン製微多孔性フィルムの両面(表6では基材両面と称する)に、片面厚さ7.5μmのゲル電解質層が形成された実施例6−1のラミネートフィルム型電池とした。すなわち、正極およびセパレータ、並びに、負極およびセパレータの間にゲル電解質層が形成されたものを実施例6−1のラミネートフィルム型電池とした。
正極の両面にのみ、実施例1−1と同様の前駆溶液を塗布し、乾燥させて可塑剤を除去することにより、厚さ9μmのポリエチレン製微多孔性フィルムの正極側面(電池作製時において正極と対向する面;表6では基材正極側面と称する)のみに、片面厚さ15μmのゲル電解質層を形成した。すなわち、正極およびセパレータの間のみにゲル電解質層を形成した。以上のこと以外は実施例6−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
負極の両面にのみ、実施例1−1と同様の前駆溶液を塗布し、乾燥させて可塑剤を除去することにより、厚さ9μmのポリエチレン製微多孔性フィルムの負極側面(電池作製時において負極と対向する面;表6では基材負極側面と称する)のみに、片面厚さ15μmのゲル電解質層を形成した。すなわち、正極およびセパレータの間のみにゲル電解質層を形成した。以上のこと以外は、実施例6−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
負極活物質としてシリコンを用い、負極合剤スラリーを実施例1−13と同様の構成とした以外は、実施例6−1〜実施例6−3と同様にして実施例6−4〜実施例6−6のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
負極活物質として炭素スズ複合材料を用い、負極合剤スラリーを実施例1−25と同様の構成とした以外は、実施例6−1〜実施例6−3と同様にして実施例6−7〜実施例6−9のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
負極活物質としてチタン酸リチウムを用い、負極合剤スラリーを実施例1−37と同様の構成とした以外は、実施例6−1〜実施例6−3と同様にして実施例6−10〜実施例6−12のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
正極、負極、セパレータおよびゲル電解質層のそれぞれの構成が実施例6−1と同様であり、積層電極体とを軟質ラミネートフィルムで外装したラミネートフィルム型電池を作製した。すなわち、電池構成は電池外装がラミネートフィルム、電極体は積層型、負極活物質は黒鉛とした。
矩形状の正極および負極の両面に、実施例6−1と同様の前駆溶液を塗布し、乾燥させて可塑剤を除去し、正極および負極の表面にゲル電解質層を形成した。次に、矩形状の正極および負極と、セパレータとを、正極(両面にゲル電解質層が形成されたもの)、セパレータ、負極(両面にゲル電解質層が形成されたもの)、セパレータの順に積層して積層電極体を形成した。
電池構成を実施例6−13と同様のラミネートフィルム型電池とした以外は、実施例6−2〜実施例6−12と同様にして実施例6−14〜実施例6−24のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
正極、負極、セパレータおよびゲル電解質層のそれぞれの構成が実施例6−1と同様であり、巻回電極体を軟質ラミネートフィルムで外装したラミネートフィルム型電池を作製した。すなわち、電池構成は電池外装がラミネートフィルム、電極体は扁平巻回型、負極活物質は黒鉛とした。また、セパレータは、厚さ9μmのポリエチレン製微多孔性フィルムとした。以下、ラミネートフィルム型電池の組み立て方法を説明する。
正極および負極の両面に、実施例6−1と同様の前駆溶液を塗布し、乾燥させて可塑剤を除去し、正極および負極の表面にゲル電解質層を形成した。次に、正極および負極と、セパレータとを、正極(ゲル電解質層が両面に形成されたもの)、セパレータ、負極(ゲル電解質層が両面に形成されたもの)、セパレータの順に積層し、長手方向に多数回、扁平形状に巻回させた後、巻き終わり部分を粘着テープで固定することにより巻回電極体を形成した。
電池構成を実施例6−25と同様のラミネートフィルム型電池とした以外は、実施例6−2〜実施例6−12と同様にして実施例6−26〜実施例6−36のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
実施例1’−1と同様のラミネートフィルム型電池を作製し、9μmのポリエチレン製微多孔性フィルムの両面(表6では基材両面と称する)に、片面厚さ7.6μmのゲル電解質層が形成された実施例6’−1のラミネートフィルム型電池とした。すなわち、正極およびセパレータ、並びに、負極およびセパレータの間にゲル電解質層が形成されたものを実施例6’−1のラミネートフィルム型電池とした。
正極の両面にのみ、実施例1’−1と同様の前駆溶液を塗布し、乾燥させて可塑剤を除去することにより、厚さ9μmのポリエチレン製微多孔性フィルムの正極側面(電池作製時において正極と対向する面;表6では基材正極側面と称する)のみに、片面厚さ15.2μmのゲル電解質層を形成した。すなわち、正極およびセパレータの間のみにゲル電解質層を形成した。以上のこと以外は実施例6’−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
負極の両面にのみ、実施例1’−1と同様の前駆溶液を塗布し、乾燥させて可塑剤を除去することにより、厚さ9μmのポリエチレン製微多孔性フィルムの負極側面(電池作製時において負極と対向する面;表6では基材負極側面と称する)のみに、片面厚さ15.2μmのゲル電解質層を形成した。すなわち、正極およびセパレータの間のみにゲル電解質層を形成した。以上のこと以外は、実施例6’−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
負極活物質としてシリコンを用い、負極合剤スラリーを実施例1’−13と同様の構成とした以外は、実施例6’−1〜実施例6’−3と同様にして実施例6’−4〜実施例6’−6のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
負極活物質として炭素スズ複合材料を用い、負極合剤スラリーを実施例1’−25と同様の構成とした以外は、実施例6’−1〜実施例6’−3と同様にして実施例6’−7〜実施例6’−9のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
負極活物質としてチタン酸リチウムを用い、負極合剤スラリーを実施例1’−37と同様の構成とした以外は、実施例6’−1〜実施例6’−3と同様にして実施例6’−10〜実施例6’−12のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
正極、負極、セパレータおよびゲル電解質層のそれぞれの構成が実施例6’−1と同様であり、積層電極体とを軟質ラミネートフィルムで外装したラミネートフィルム型電池を作製した。すなわち、電池構成は電池外装がラミネートフィルム、電極体は積層型、負極活物質は黒鉛とした。
矩形状の正極および負極の両面に、実施例6’−1と同様の前駆溶液を塗布し、乾燥させて可塑剤を除去し、正極および負極の表面にゲル電解質層を形成した。次に、矩形状の正極および負極と、セパレータとを、正極(両面にゲル電解質層が形成されたもの)、セパレータ、負極(両面にゲル電解質層が形成されたもの)、セパレータの順に積層して積層電極体を形成した。
電池構成を実施例6’−13と同様のラミネートフィルム型電池とした以外は、実施例6’−2〜実施例6’−12と同様にして実施例6’−14〜実施例6’−24のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
正極、負極、セパレータおよびゲル電解質層のそれぞれの構成が実施例6’−1と同様であり、巻回電極体を軟質ラミネートフィルムで外装したラミネートフィルム型電池を作製した。すなわち、電池構成は電池外装がラミネートフィルム、電極体は扁平巻回型、負極活物質は黒鉛とした。また、セパレータは、厚さ9μmのポリエチレン製微多孔性フィルムとした。以下、ラミネートフィルム型電池の組み立て方法を説明する。
正極および負極の両面に、実施例6’−1と同様の前駆溶液を塗布し、乾燥させて可塑剤を除去し、正極および負極の表面にゲル電解質層を形成した。次に、正極および負極と、セパレータとを、正極(ゲル電解質層が両面に形成されたもの)、セパレータ、負極(ゲル電解質層が両面に形成されたもの)、セパレータの順に積層し、長手方向に多数回、扁平形状に巻回させた後、巻き終わり部分を粘着テープで固定することにより巻回電極体を形成した。
電池構成を実施例6’−25と同様のラミネートフィルム型電池とした以外は、実施例6’−2〜実施例6’−12と同様にして実施例6’−26〜実施例6’−36のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
作製した各実施例および各比較例の電池について、実施例1−1と同様にして短絡試験を行った。
<実施例7−1>
実施例1−1と同様にして、吸熱体粒子として、粒子形状が球状のべーマイト(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)を用いたラミネートフィルム型電池を作製した。なお、粒子形状の比率(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」)は、以下のように求めたものである。50個の粒子をランダムに選択して、選択した各無機粒子を走査型電子顕微鏡で、3次元的に観察した。これにより、各無機粒子の最長部分の長さ(長軸の長さ)と、長軸に直交する各無機粒子の最短部分の長さ(短軸の長さ(厚みまたは太さ))とから、各無機粒子の比率(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」)を得た。そして、これらの平均値を実施例7−1の比率(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」)とした。(以下の各実施例においても同様)
吸熱粒子として、粒子形状が板状のベーマイト(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
吸熱粒子として、粒子形状が針状のベーマイト(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−4では、吸熱粒子として、粒子形状が球状の窒化アルミニウム(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−5では、吸熱粒子として、粒子形状が板状の窒化アルミニウム(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−6では、吸熱粒子として、粒子形状が針状の窒化アルミニウム(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−7では、吸熱粒子として、粒子形状が球状の窒化ホウ素(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−8では、吸熱粒子として、粒子形状が板状の窒化ホウ素(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−9では、吸熱粒子として、粒子形状が針状の窒化ホウ素(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−10では、吸熱粒子として、粒子形状が球状の炭化ケイ素(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−11では、吸熱粒子として、粒子形状が板状の炭化ケイ素(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−12では、吸熱粒子として、粒子形状が針状の炭化ケイ素(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−13では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のタルク(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−14では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のタルク(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−15では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のタルク(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−16では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のLi2O4(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−17では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のLi2O4(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−18では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のLi2O4(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−19では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のLi3PO4(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−20では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のLi3PO4(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−21では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のLi3PO4(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−22では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のLiF(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−23では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のLiF(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−24では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のLiF(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−25では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のダイヤモンド(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−26では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のダイヤモンド(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−27では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のダイヤモンド(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−28では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のジルコニア(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−29では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のジルコニア(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−30では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のジルコニア(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−31では、吸熱粒子として、粒子形状が球状の酸化イットリウム(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−32では、吸熱粒子として、粒子形状が板状の酸化イットリウム(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−33では、吸熱粒子として、粒子形状が針状の酸化イットリウム(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−34では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のチタン酸バリウム(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−35では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のチタン酸バリウム(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−36では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のチタン酸バリウム(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−37では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のチタン酸ストロンチウム(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−38では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のチタン酸ストロンチウム(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−39では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のチタン酸ストロンチウム(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−40では、吸熱粒子として、粒子形状が球状の酸化ケイ素(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−41では、吸熱粒子として、粒子形状が板状の酸化ケイ素(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−42では、吸熱粒子として、粒子形状が針状の酸化ケイ素(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−43では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のゼオライト(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−44では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のゼオライト(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−45では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のゼオライト(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−46では、吸熱粒子として、粒子形状が球状の硫酸バリウム(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−47では、吸熱粒子として、粒子形状が板状の硫酸バリウム(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−48では、吸熱粒子として、粒子形状が針状の硫酸バリウム(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−49では、吸熱粒子として、粒子形状が球状の酸化チタン(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−50では、吸熱粒子として、粒子形状が板状の酸化チタン(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−51では、吸熱粒子として、粒子形状が針状の酸化チタン(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−52では、吸熱粒子として、粒子形状が球状の酸化マグネシウム(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−53では、吸熱粒子として、粒子形状が板状の酸化マグネシウム(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−54では、吸熱粒子として、粒子形状が針状の酸化マグネシウム(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−55では、吸熱粒子として、粒子形状が球状の黒鉛(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−56では、吸熱粒子として、粒子形状が板状の黒鉛(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−57では、吸熱粒子として、粒子形状が針状の黒鉛(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
吸熱粒子として、粒子形状が針状のカーボンナノチューブ(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=10倍)を用いた以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−59では、吸熱粒子として、粒子形状が球状の水酸化アルミニウム(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−60では、吸熱粒子として、粒子形状が板状の水酸化アルミニウム(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−61では、吸熱粒子として、粒子形状が針状の水酸化アルミニウム(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−62では、吸熱粒子として、粒子形状が球状の炭化ホウ素(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−63では、吸熱粒子として、粒子形状が板状の炭化ホウ素(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−64では、吸熱粒子として、粒子形状が針状の炭化ホウ素(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−65では、吸熱粒子として、粒子形状が球状の窒化ケイ素(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−66では、吸熱粒子として、粒子形状が板状の窒化ケイ素(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−67では、吸熱粒子として、粒子形状が針状の窒化ケイ素(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−68では、吸熱粒子として、粒子形状が球状の窒化チタン(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−69では、吸熱粒子として、粒子形状が板状の窒化チタン(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−70では、吸熱粒子として、粒子形状が針状の窒化チタン(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−71では、吸熱粒子として、粒子形状が球状の酸化亜鉛(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−72では、吸熱粒子として、粒子形状が板状の酸化亜鉛(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−73では、吸熱粒子として、粒子形状が針状の酸化亜鉛(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−74では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のアルミナ(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−75では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のアルミナ(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−76では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のアルミナ(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−77では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のかんらん石(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−78では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のかんらん石(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−79では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のかんらん石(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−80では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のモンモリロナイト(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−81では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のモンモリロナイト(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−82では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のモンモリロナイト(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−83では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のゼオライト(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−84では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のゼオライト(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−85では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のゼオライト(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−86では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のムライト(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−87では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のムライト(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−88では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のムライト(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−89では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のカオリナイト(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−90では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のカオリナイト(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−91では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のカオリナイト(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
実施例7−92では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のイモゴライト(「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=1倍)用いた。実施例7−93では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のイモゴライト(長さ:厚み=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。実施例7−94では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のイモゴライト(長さ:太さ=3:1、すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」=3倍)を用いた。以上のこと以外は、実施例7−1と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
作製した各実施例および各比較例の電池について、実施例1−1と同様にして短絡試験を行った。
以上、本技術を各実施の形態および実施例によって説明したが、本技術はこれらに限定されるものではなく、本技術の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
正極と、
負極と、
上記正極および負極の間に、粒子と電解液と該電解液を保持する樹脂材料とを含むゲル状電解質、または粒子を含む固体電解質からなる電解質層と
を備え、
上記電解質層の単位面積あたりの熱容量が0.0001J/Kcm2以上であり、かつ単位体積あたりの熱容量が3.0J/Kcm3以下である電池。
[2]
上記正極および上記負極の間に設けられたセパレータをさらに備え、
上記電解質層は、上記正極および上記セパレータの間、並びに、上記負極および上記セパレータの間の少なくとも一方にある[1]に記載の電池。
[3]
上記粒子が、上記電解質層中に分散して存在する
[1]〜[2]の何れかに記載の電池。
[4]
上記粒子の比熱が、0.5J/gK以上である
[1]〜[3]の何れかに記載の電池。
[5]
上記粒子が、アルミナ、ベーマイト、酸化イットリウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化チタン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、硫酸バリウム、ケイ酸塩、Li2O4、Li3PO4、LiF、水酸化アルミニウム、黒鉛、カーボンナノチューブおよびダイヤモンドの中から選ばれた少なくとも1つを含有する
[1]〜[4]の何れかに記載の電池。
[6]
上記ケイ酸塩は、ネソケイ酸塩鉱物、ソロケイ酸塩鉱物、サイクロケイ酸塩鉱物、イノケイ酸塩鉱物、フィロケイ酸塩鉱物、テクトケイ酸塩鉱物、アスベスト類、セピオライトおよびイモゴライトの中から選ばれた少なくとも1つである[5]に記載の電池。
[7]
上記ネソケイ酸塩鉱物は、かんらん石およびムライトの中から選ばれた少なくとも1つであり、
上記フィロケイ酸塩鉱物は、タルク、モンモリロナイトおよびカオリナイトの中から選ばれた少なくとも1つであり、
上記テクトケイ酸塩鉱物は、ゼオライトである[6]に記載の電池。
[8]
上記粒子の形状が、異方性を有する形状である
[1]〜[7]の何れかに記載の電池。
[9]
上記粒子の最長部分の長さと、該最長部分に直交する方向における上記粒子の最短部分の長さとの比率(「上記最長部分の長さ」/{上記最短部分の長さ})が、3倍以上である[8]に記載の電池。
[10]
上記樹脂材料の融点およびガラス転移温度の少なくとも一方が、180℃以上である
[1]〜[9]の何れかに記載の電池。
[11]
上記樹脂材料がポリフッ化ビニリデンである
[10]に記載の電池。
[12]
上記負極に含まれる負極活物質が、金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を構成元素として含む材料からなる
[1]〜[11]の何れかに記載の電池。
[13]
粒子と電解液と該電解液を保持する樹脂材料とを含むゲル状電解質、または粒子を含む固体電解質からなり、
単位面積あたりの熱容量が単位面積あたりの熱容量が0.0001J/Kcm2以上であり、かつ単位体積あたりの熱容量が3.0J/Kcm3以下である電解質層。
[14]
[1]〜[11]の何れかに記載の電池と、
上記電池を制御する制御部と、
上記電池を内包する外装を有する
電池パック。
[15]
[1]〜[11]の何れかに記載の電池を有し、
上記電池から電力の供給を受ける
電子機器。
[16]
[1]〜[11]の何れかに記載の電池と、
上記電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、
上記電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置とを有する
電動車両。
[17]
[1]〜[11]の何れかに記載の電池を有し、
上記電池に接続される電子機器に電力を供給する蓄電装置。
[18]
他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報制御装置を備え
上記電力情報制御装置が受信した情報に基づき、上記電池の充放電制御を行う
[17]に記載の蓄電装置。
[19]
[1]〜[11]の何れかに記載の電池から電力の供給を受け、または、発電装置もしくは電力網から上記電池に電力が供給される
電力システム。
Claims (32)
- 正極と、
負極と、
上記正極および上記負極の間に、粒子と電解液と該電解液を保持する樹脂材料とを含む電解質層と
を備え、
上記粒子の形状は、球状、針状、鱗片状、板状およびランダム形状のいずれかであり、
上記電解質層の単位面積あたりの上記粒子の熱容量が0.0001J/Kcm2以上であり、かつ単位体積あたりの上記粒子の熱容量が2.5J/Kcm3以下である電池。 - 上記正極および上記負極の間に設けられたセパレータをさらに備え、
上記電解質層は、上記正極および上記セパレータの間、並びに、上記負極および上記セパレータの間の少なくとも一方にある請求項1に記載の電池。 - 上記粒子が、上記電解質層中に分散して存在する請求項1または2に記載の電池。
- 上記粒子の比熱が、0.5J/gK以上である請求項1から3のいずれかに記載の電池。
- 上記粒子が、アルミナ、ベーマイト、酸化イットリウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化チタン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、硫酸バリウム、ケイ酸塩、Li2O4、Li3PO4、LiF、水酸化アルミニウム、黒鉛、カーボンナノチューブおよびダイヤモンドの中から選ばれた少なくとも1つを含有する請求項1から4のいずれかに記載の電池。
- 上記ケイ酸塩は、ネソケイ酸塩鉱物、ソロケイ酸塩鉱物、サイクロケイ酸塩鉱物、イノケイ酸塩鉱物、フィロケイ酸塩鉱物、テクトケイ酸塩鉱物、アスベスト類、セピオライトおよびイモゴライトの中から選ばれた少なくとも1つである請求項5に記載の電池。
- 上記ネソケイ酸塩鉱物は、かんらん石およびムライトの中から選ばれた少なくとも1つであり、
上記フィロケイ酸塩鉱物は、タルク、モンモリロナイトおよびカオリナイトの中から選ばれた少なくとも1つであり、
上記テクトケイ酸塩鉱物は、ゼオライトである請求項6に記載の電池。 - 上記粒子の形状が、異方性を有する形状である請求項1から7のいずれかに記載の電池。
- 上記粒子の最長部分の長さと、該最長部分に直交する方向における上記粒子の最短部分の長さとの比率(「上記最長部分の長さ」/「上記最短部分の長さ」)が、3倍以上である請求項1から8のいずれかに記載の電池。
- 上記粒子の一次粒子の平均粒径が、0.3μm以上である請求項1から9のいずれかに記載の電池。
- 上記粒子の一次粒子の平均粒径が、1μm以下である請求項1から10のいずれかに記載の電池。
- 上記粒子の一次粒子の平均粒径が、0.3μm以上0.8μm以下である請求項1から9のいずれかに記載の電池。
- 上記粒子は、一次粒子の平均粒径が0.3μm以上0.8μm以下の粒子と、一次粒子の平均粒径が1.0μm以上10μm以下の粒子とを含む請求項1から9のいずれかに記載の電池。
- 上記粒子は、一次粒子の平均粒径が0.3μm以上0.8μm以下の粒子と、一次粒子の平均粒径が0.01μm以上0.10μm以下の粒子とを含む請求項1から9のいずれかに記載の電池。
- 上記粒子が、吸熱粒子である請求項1から14のいずれかに記載の電池。
- 上記吸熱粒子が、無機粒子である請求項15に記載の電池。
- 上記無機粒子は、金属酸化物を含む請求項16に記載の電池。
- 上記金属酸化物は、ケイ酸塩鉱物である請求項17に記載の電池。
- 上記ケイ酸塩鉱物は、テクトケイ酸塩鉱物である請求項18に記載の電池。
- 上記テクトケイ酸塩鉱物は、Si−O四面体([SiO4]4-)が3次元的の網目結合をなす3次元網目構造型ケイ酸塩鉱物である請求項19に記載の電池。
- 上記テクトケイ酸塩鉱物は、多孔質アルミノケイ酸塩である請求項19または20に記載の電池。
- 上記多孔質アルミノケイ酸塩は、ゼオライトである請求項21に記載の電池。
- 上記ゼオライトは、M2/nO・Al2O3・xSiO2・yH2O(Mは金属元素、nはMの価数、x≧2、y≧0)で表される請求項22に記載の電池。
- 上記樹脂材料の融点およびガラス転移温度の少なくとも一方が、180℃以上である
請求項1から23のいずれかに記載の電池。 - 上記樹脂材料がポリフッ化ビニリデンである請求項1から24のいずれかに記載の電池。
- 上記負極に含まれる負極活物質が、金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を含む請求項1から25のいずれかに記載の電池。
- 単位体積あたりの上記粒子の熱容量が1.5J/Kcm 3 以下である請求項1から26のいずれかに記載の電池。
- 単位体積あたりの上記粒子の熱容量が1.0J/Kcm 3 以下である請求項1から27のいずれかに記載の電池。
- 粒子と電解液と該電解液を保持する樹脂材料とを含み、
上記粒子の形状は、球状、針状、鱗片状、板状およびランダム形状のいずれかであり、
単位面積あたりの上記粒子の熱容量が0.0001J/Kcm2以上であり、かつ単位体積あたりの上記粒子の熱容量が2.5J/Kcm3以下である電池用電解質。 - 請求項1から28のいずれかに記載の電池と、
上記電池を制御する制御部と、
上記電池を内包する外装を有する
電池パック。 - 請求項1から28のいずれかに記載の電池を有し、
上記電池から電力の供給を受ける
電子機器。 - 請求項1から28のいずれかに記載の電池を有し、
上記電池に接続される電子機器に電力を供給する蓄電装置。
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