JP6315281B2 - 非水電解質二次電池 - Google Patents
非水電解質二次電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6315281B2 JP6315281B2 JP2015024111A JP2015024111A JP6315281B2 JP 6315281 B2 JP6315281 B2 JP 6315281B2 JP 2015024111 A JP2015024111 A JP 2015024111A JP 2015024111 A JP2015024111 A JP 2015024111A JP 6315281 B2 JP6315281 B2 JP 6315281B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- negative electrode
- active material
- electrode active
- region
- material 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
Links
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 title claims description 49
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical group O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 48
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 39
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 claims description 37
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 33
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 22
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 21
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 21
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 12
- 239000012982 microporous membrane Substances 0.000 claims description 7
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 83
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 18
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 10
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 10
- -1 lithium transition metal Chemical class 0.000 description 9
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 7
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 7
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 6
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 6
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 5
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 4
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 4
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 4
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 4
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 3
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 3
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 3
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 3
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 3
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 3
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 229920000623 Cellulose acetate phthalate Polymers 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001228 Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2 (NCM 111) Inorganic materials 0.000 description 2
- HSHXDCVZWHOWCS-UHFFFAOYSA-N N'-hexadecylthiophene-2-carbohydrazide Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCNNC(=O)c1cccs1 HSHXDCVZWHOWCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 229940081734 cellulose acetate phthalate Drugs 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000002003 electrode paste Substances 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000001866 hydroxypropyl methyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 229920003088 hydroxypropyl methyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- 235000010979 hydroxypropyl methyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910021437 lithium-transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 2
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013275 LiMPO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013290 LiNiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015868 MSiO Inorganic materials 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- KLARSDUHONHPRF-UHFFFAOYSA-N [Li].[Mn] Chemical compound [Li].[Mn] KLARSDUHONHPRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N [Mn].[Co].[Ni] Chemical compound [Mn].[Co].[Ni] KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 229910052586 apatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 235000019241 carbon black Nutrition 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N cobalt lithium Chemical compound [Li].[Co] CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000006232 furnace black Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 229910021469 graphitizable carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007756 gravure coating Methods 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- LMYQFCDLMRNPLY-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)alumane Chemical compound O[Al]=O.O[Al]=O LMYQFCDLMRNPLY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- RSNHXDVSISOZOB-UHFFFAOYSA-N lithium nickel Chemical compound [Li].[Ni] RSNHXDVSISOZOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SWAIALBIBWIKKQ-UHFFFAOYSA-N lithium titanium Chemical compound [Li].[Ti] SWAIALBIBWIKKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000003 magnesium salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 229910021470 non-graphitizable carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;fluoride;triphosphate Chemical compound [F-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 1
- 229920000233 poly(alkylene oxides) Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 1
- 239000005033 polyvinylidene chloride Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 description 1
- 239000003115 supporting electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 1
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Cell Separators (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
ここで開示される上記セパレータは、樹脂微多孔質膜と、当該樹脂微多孔質膜上であって負極と対向する側に形成された絶縁性無機粒子を含む絶縁層とを有しており、その絶縁層は、セパレータの長尺方向に直交する幅方向の両端部の領域であって絶縁性無機粒子がゼオライトであるゼオライト領域と、当該幅方向の両端部に挟まれた中央部の領域であって上記絶縁性無機粒子が非水電解質に含まれる陽イオンに対する吸着性を示さない無機粒子である非吸着性無機粒子領域とを有している。
そして上記ゼオライト領域の一部は、対向する負極の長尺方向に沿って、負極活物質層の当該長尺方向に直交する幅方向の両端部と所定の重なり幅で重なっていることを特徴とする。好ましくは、負極活物質層の幅方向の全長(W0)に対する両端部のうちの一方の端部の上記重なり幅(W1)の割合(W1/W0)が、0.001以上0.05以下である。
このように、ここで開示される非水電解質二次電池では、上記絶縁層(HRL)の上記幅方向の両端部にのみゼオライト領域が形成されるとともに、その一部は、対向する負極活物質層の上記幅方向の端部と所定の重なり幅で重なり合っている。これにより、正極から溶出した金属イオンをトラップして負極(負極活物質層)上での金属析出を抑止することができる。また、絶縁層における負極活物質層中央部分と対向する部分(即ち上記非吸着性無機粒子領域)には、非水電解質に含まれる陽イオン(リチウムイオン等)をトラップするゼオライトは含まれていない。このため、本発明によると、ゼオライト粒子をセパレータの絶縁層に使用しつつも電池性能が高い非水電解質二次電池を提供することができる。
ゼオライト粒子は、正極から溶出する金属イオン(特に、正極活物質のリチウム以外の金属イオン)をトラップすることが可能であるが、電解質の陽イオン(本実施形態ではリチウムイオン)をもトラップしてしまう。よって、絶縁層74の全領域にゼオライト粒子を含有させた場合には、電解質の陽イオンがゼオライト粒子にトラップされることにより、電池性能の低下が起きる。
一方、過剰な充放電等によって正極(正極活物質層)からイオンとして溶出した金属(本実施形態ではリチウム金属)の析出は、負極活物質層64の上記幅方向における端部において顕著である。よって、本実施形態のように、絶縁層74の上記幅方向における端部から負極活物質層64の幅方向の端部とある程度重なった部分までの端部領域にのみゼオライト粒子を配置し、他方、絶縁層74の中央領域においては、非水電解質の陽イオンに対する吸着性を示さない無機粒子を用いれば、絶縁層74の端部領域で効果的に正極から溶出する金属イオンをトラップして負極での金属析出を抑制することができるとともに、絶縁層72の中央領域において、非水電解質の陽イオンがスムーズに移動することができる。
ここで、負極での金属析出の高い抑制性の観点から、前記割合W1/W0(およびW2/W0)は0.001以上である。一方、高い電池性能の観点から、前記割合W1/W0(およびW2/W0)は0.05以下である。
また、ゼオライト領域74b,74cにおいて電解液の保液量を増大させることができるため、液枯れを抑制して例えばハイレート充放電に対する耐久性を向上させることもできる。
一方、非水電解質の陽イオンに対する吸着性を示さない無機粒子の材料としては、アルミナ(Al2O3)、マグネシア(MgO)、シリカ(SiO2)、チタニア(TiO2)等の無機酸化物、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の金属水酸化物、マイカ、タルク、ベーマイト(Al2O3・H2O)、アパタイト、カオリン等の粘土鉱物、ガラス繊維等が挙げられる。
非水溶媒としては、一般的な非水電解質二次電池において電解液として用いられるカーボネート類、エーテル類、エステル類、ニトリル類、スルホン類、ラクトン類等の各種の有機溶媒を特に制限なく用いることができる。その例としては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等が挙げられる。このような非水溶媒は、1種を単独で、または2種以上を混合して用いることができる。
支持塩としては、一般的な非水電解質二次電池に用いられる各種のものを適宜選択して採用することができる。例えば、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、Li(CF3SO2)2N、LiCF3SO3等のリチウム塩を用いることができる。このような支持塩は、1種を単独で、または2種以上を組み合わせて用いてもよい。かかる支持塩は、非水電解質における濃度が0.7mol/L〜1.3mol/Lの範囲内となるように添加することが好ましい。
非水電解質二次電池100は、典型的には複数個を直列および/または並列に接続してなる組電池の形態でも使用され得る。
正極活物質としてのLiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(タップ密度:1.5g/cm3)90重量部、導電材としてのアセチレンブラック8重量部、バインダとしてのPVDF2重量部、および微量のLiFをNMP中で混練して、正極活物質層形成用ペーストを調製した。このペーストを正極集電体としてのアルミニウム箔(8021、厚さ15μm)の両面に塗工して乾燥し、正極シートを作製した。
なお、非吸着性無機粒子領域におけるアルミナ粒子(非吸着性無機粒子)の密度は3.9g/cm3〜4.1g/cm3が適当であり、ゼオライト領域におけるゼオライト粒子の密度は1.9g/cm3〜2.3g/cm3が適当である。
本製造例では、アルミナ粒子の密度が3.9g/cm3となるように非吸着性無機粒子領域を形成し、ゼオライト粒子の密度が2.0g/cm3となるようにゼオライト領域を形成した。
(例1)
セパレータの絶縁層の幅方向の両端部がゼオライト領域、中央部が非吸着性無機粒子領域(以下、「アルミナ領域」という。)となっており、ゼオライト領域の一部は負極活物質層の両端部と重なっており、重なり幅の割合:W1/W0(=W2/W0)が0.0012である。
(例2)
セパレータの絶縁層の幅方向の両端部がゼオライト領域、中央部がアルミナ領域となっており、ゼオライト領域の一部は負極活物質層の両端部と重なっており、重なり幅の割合:W1/W0(=W2/W0)が0.0196(概ね0.02)である。
(例3)
セパレータの絶縁層の幅方向の両端部がゼオライト領域、中央部がアルミナ領域となっており、ゼオライト領域の一部は負極活物質層の両端部と重なっており、重なり幅の割合:W1/W0(=W2/W0)が0.049(概ね0.05)である。
(例4)
セパレータの絶縁層の幅方向の両端部がゼオライト領域、中央部がアルミナ領域となっており、ゼオライト領域の一部は負極活物質層の両端部と重なっており、重なり幅の割合:W1/W0(=W2/W0)が0.069である。
(例5)
セパレータの絶縁層の幅方向の両端部がゼオライト領域、中央部がアルミナ領域となっているが、ゼオライト領域は負極活物質層と重なっておらず、従ってW1/W0(=W2/W0)は0である。
(例6)
セパレータの絶縁層の全体がアルミナ領域からなるHRLであり、従ってW1/W0(=W2/W0)も0である。
(初期容量の測定)
上記作製した電池を4Aで4.1Vに達するまで充電した。その後、4Aで3.0Vに達するまで放電を行った。このときの放電容量(電流値と電圧値の積の総和)を電池の初期容量とした。
上記作製した電池を1CのレートでSOC60%の状態に調整した後、25℃の温度環境下において10Cのレートで10秒間のCC放電を行い、このときの電流(I)−電圧(V)のプロット値の一次近似直線の傾きから初期のIV抵抗値を求め、これを初期抵抗とした。続いて、初期抵抗値を測定した電池を60℃の温度環境下に置き、SOCが100%となるまで2Cの定電流で充電した後SOCが0%となるまで2Cの定電流で放電するというサイクルを500サイクル繰り返した。この500サイクルの充放電後の電池についてIV抵抗値を求めた。そして、500サイクル充放電後のIV抵抗値を初期のIV抵抗値で割り算した値を抵抗増加比として求めた。
上記で500サイクルの充放電を行った電池を解体し、負極上に析出した金属の量をICP発光分光分析によって求めた。
評価結果を表1に示す。
30 電池ケース
32 電池ケース本体
34 蓋体
36 安全弁
42 正極端子
42a 正極集電板
44 負極端子
44a 負極集電板
50 正極
52 正極集電体
52a 正極活物質層非形成部分
54 正極活物質層
60 負極
62 負極集電体
62a 負極活物質層非形成部分
64 負極活物質層
70 セパレータ
72 樹脂微多孔質膜(基材)
74 絶縁層
100 非水電解液二次電池(リチウムイオン二次電池)
Claims (1)
- 長尺な正極集電体と当該集電体上に長尺方向に形成された正極活物質層とを有する正極と、長尺な負極集電体と当該集電体上に長尺方向に形成された負極活物質層とを有する負極と、当該正負極間に配置される長尺シート状のセパレータとが積層されてなる電極体と、
非水電解質と、
を有する非水電解質二次電池であって、
前記セパレータは、樹脂微多孔質膜と、当該樹脂微多孔質膜上であって前記負極と対向する側に形成された絶縁性無機粒子を含む絶縁層とを有しており、
前記絶縁層は、前記セパレータの長尺方向に直交する幅方向の両端部の領域であって前記絶縁性無機粒子がゼオライトであるゼオライト領域と、当該幅方向の両端部に挟まれた中央部の領域であって前記絶縁性無機粒子が前記非水電解質に含まれる陽イオンに対する吸着性を示さない無機粒子である非吸着性無機粒子領域とを有しており、
前記ゼオライト領域の一部は、対向する前記負極の長尺方向に沿って、前記負極活物質層の当該長尺方向に直交する幅方向の両端部と所定の重なり幅で重なっており、
ここで前記負極活物質層の前記幅方向の全長(W0)に対する前記両端部のうちの一方の端部の前記重なり幅(W1)の割合(W1/W0)が、0.001以上0.05以下である、非水電解質二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015024111A JP6315281B2 (ja) | 2015-02-10 | 2015-02-10 | 非水電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015024111A JP6315281B2 (ja) | 2015-02-10 | 2015-02-10 | 非水電解質二次電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016149202A JP2016149202A (ja) | 2016-08-18 |
JP6315281B2 true JP6315281B2 (ja) | 2018-04-25 |
Family
ID=56691637
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015024111A Active JP6315281B2 (ja) | 2015-02-10 | 2015-02-10 | 非水電解質二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6315281B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108011067A (zh) * | 2018-01-04 | 2018-05-08 | 东莞市魔方新能源科技有限公司 | 一种隔膜结构 |
JP2021080404A (ja) * | 2019-11-21 | 2021-05-27 | 株式会社リコー | 液体組成物及び電気化学素子の製造方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1012279A (ja) * | 1996-04-26 | 1998-01-16 | Denso Corp | 金属リチウム2次電池 |
KR100344686B1 (ko) * | 1997-02-28 | 2002-07-25 | 아사히 가세이 가부시키가이샤 | 비수계 2차 전지 및 그의 제조 방법 |
JPH11260416A (ja) * | 1998-03-11 | 1999-09-24 | Ngk Insulators Ltd | リチウム二次電池 |
JP2007207461A (ja) * | 2006-01-31 | 2007-08-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
JP5454656B1 (ja) * | 2012-11-12 | 2014-03-26 | 株式会社豊田自動織機 | 蓄電装置、及び、蓄電装置の製造方法 |
-
2015
- 2015-02-10 JP JP2015024111A patent/JP6315281B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016149202A (ja) | 2016-08-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5761582B2 (ja) | 二次電池 | |
JP6152825B2 (ja) | 非水電解液二次電池 | |
JP5854279B2 (ja) | 非水電解液二次電池の製造方法 | |
JP5382445B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
WO2015001871A1 (ja) | 非水電解液二次電池及びその製造方法 | |
JP6274526B2 (ja) | 非水電解液二次電池およびその製造方法 | |
JP2013201077A (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP7205717B2 (ja) | 正極 | |
JP2017091886A (ja) | 非水電解液二次電池 | |
JP5843107B2 (ja) | 非水電解液二次電池の製造方法 | |
JP5999433B2 (ja) | 非水電解液二次電池及びその製造方法 | |
JP5812336B2 (ja) | 二次電池 | |
CN112563497B (zh) | 非水电解液二次电池 | |
JP6958272B2 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP6008188B2 (ja) | 非水電解液二次電池 | |
JP2013069579A (ja) | リチウムイオン二次電池とその製造方法 | |
JP6315281B2 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
CN109802101B (zh) | 锂二次电池用的正极材料 | |
JP2018018785A (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP5692605B2 (ja) | 非水電解液二次電池 | |
CN112447941B (zh) | 非水电解质二次电池 | |
WO2017056585A1 (ja) | 正極活物質、正極およびリチウムイオン二次電池 | |
JP7017108B2 (ja) | 活物質、電極及びリチウムイオン二次電池 | |
JP5880942B2 (ja) | 非水電解液二次電池 | |
JP2017027837A (ja) | リチウムイオン二次電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170421 |
|
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: 20180301 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180314 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6315281 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |