JP6324418B2 - リチウムイオン電池 - Google Patents
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Description
<リチウムイオン電池の模式的な構成>
以下に、リチウムイオン電池の模式的な構成について図面を参照しながら説明する。図1は、リチウムイオン電池の模式的な構成を示す図である。図1において、リチウムイオン電池は、例えば、鉄(Fe)やステンレスを主材料とする外装缶CSを有しており、この外装缶CSの内部に電解液ELが充填されている。この電解液ELが充填されている外装缶CSには、正極板PEPと負極板NEPが対向して設けられており、対向して設けられた正極板PEPと負極板NEPの間にセパレータSPが配置されている。
リチウムイオン電池は上記のように構成されており、以下に充放電のメカニズムについて説明する。まず、充電のメカニズムについて説明する。図1に示すように、リチウムイオン電池を充電する際、正極と負極との間に充電器CUを接続する。この場合、リチウムイオン電池では、正極活物質内に挿入されているリチウムイオンが脱離し、電解液EL中に放出される。このとき、正極活物質からリチウムイオンが脱離することにより、正極から充電器へ電子が流れる。そして、電解液EL中に放出されたリチウムイオンは、電解液EL中を移動し、微多孔質膜からなるセパレータSPを通過して、負極に到達する。この負極に到達したリチウムイオンは、負極を構成する負極活物質内に挿入される。このとき、負極活物質にリチウムイオンが挿入することにより、負極に電子が流れ込む。このようにして、充電器CUを介して正極から負極に電子が移動することにより充電が完了する。
次に、実際のリチウムイオン電池LIBの構成例について説明する。図2は、円筒形のリチウムイオン電池LIBの内部構造を示す断面図である。図2に示すように、底部を有する円筒形の外装缶CSの内部には、正極PELとセパレータSP1、SP2と負極NELからなる電極捲回体WRFが形成されている。具体的に、電極捲回体WRFは、正極PELと負極NELの間にセパレータSP1(SP2)を挟むように積層され、外装缶CSの中心部にある軸芯CRの回りに捲回されている。そして、負極NELは外装缶CSの底部に設けられている負極リード板NTと電気的に接続されており、正極PELは外装缶CSの上部に設けられている正極リード板PTと電気的に接続されている。外装缶CSの内部に形成されている電極捲回体の内部には電解液が注入されている。そして、外装缶CSは、電池蓋CAPにより密閉されている。
次に、電極捲回体の詳細な構成について説明する。図3は、電極捲回体を構成する前段階の構成要素を示す図である。図3において、電極捲回体を構成する構成要素は、正極PEL、セパレータSP1、負極NEL、および、セパレータSP2である。このとき、正極PELは、正極板PEPの両面に正極活物質PASが塗布された構造をしており、負極NELは、負極板NEPの両面に負極活物質NASが塗布された構造をしている。そして、正極PELの上辺側には矩形状の正極集電タブPTABが複数形成されている。同様に、負極NELの下辺側には矩形状の負極集電タブNTABが複数形成されている。
上述したように構成されているリチウムイオン電池において、本実施の形態における特徴は、電解液ELに内部短絡防止剤が添加されている点にある。これにより、本実施の形態におけるリチウムイオン電池によれば、金属異物が混入しても内部短絡を防止することが出来る。したがって、本実施の形態によれば、金属異物に起因する内部短絡の可能性がなくなる点で、さらなるリチウムイオン電池の信頼性を向上することができる。
実施の形態における実験結果の一例について説明する。
なお、本実施の形態における実験結果では、内部短絡防止剤として亜硝酸ナトリウム、金属異物として鉄粒子を例に説明したが、内部短絡防止剤としては亜硝酸塩、硝酸塩、リン酸塩、クロム酸塩、金属異物としては、鉄、ニッケルなどの遷移金属、及びステンレス鋼などの遷移金属を主成分とする合金などでも同様である。
CS 外装缶
EL 電解液
NAS 負極活物質
NEL 負極
NEP 負極板
NR 負極リング
NTAB 負極集電タブ
PAS 正極活物質
PEL 正極
PEP 正極板
PR 正極リング
PTAB 正極集電タブ
SP1 セパレータ
SP2 セパレータ
WRF 電極捲回体
Claims (2)
- 正極および負極と、
前記正極と前記負極とを絶縁するセパレータと、
前記正極と前記負極との間での充放電反応が行われる電解液とを有し、
前記電解液が亜硝酸ナトリウムを0.0001重量%〜0.001重量%の範囲で含有することを特徴とするリチウムイオン電池。 - 前記電解液に前記亜硝酸ナトリウムが前記電解液に対する溶解度以下の範囲で添加されていることを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン電池。
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