JP6476974B2 - 蓄電素子、及び蓄電素子の製造方法 - Google Patents
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Description
本明細書に記載された蓄電素子は、正極と、負極活物質を含む負極合剤層を有する負極と、電解質と、前記負極合剤層に混合される負極バインダ及び負極増粘剤と、を備え、前記負極増粘剤は複数の細孔を有している。
以下、実施形態1について図1から図7を参照しつつ説明する。実施形態1に係る蓄電素子10は、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車等の車両(図示せず)に搭載されて、動力源として使用される。実施形態1に係る蓄電素子10は、リチウムイオン電池であって、ケース11内に、正極板(正極に相当)18と、負極板(負極に相当)19と、セパレータ21と、電解液と、を収容してなる。なお、蓄電素子10としてはリチウムイオン電池に限られず、必要に応じて任意の蓄電池を選択することができる。
負極板19は、負極箔の片面又は両面に負極合剤層が形成されてなる。負極合剤は、負極活物質と、結着剤としての負極バインダと、負極増粘剤と、を含む。負極箔は金属製の箔状をなしている。本実施形態に係る負極箔は、銅又は銅合金からなる。
実施例1では、上方に開口されたケース本体14の内部に蓄電要素20を収容し、正極板18と正極端子16とを接続し、負極板19と負極端子17とを接続した後に電解液を注入し、ケース本体14に蓋15を溶接することにより、蓄電素子10を作製した。
負極合剤を調製する際に、NMPに代えて、プロピレンカーボネート(PC)を添加した以外は、実施例1と同様にして、実施例2に係る蓄電素子を調製した。PCの沸点は242℃であり、分子量は102.09である。また、水と、PCとの混合割合については、(PCの質量)/(水の質量+PCの質量)は、0.10であった。
負極合剤を調製する際に、N−メチルピロリドンに代えて、エチレンカーボネート(EC)を添加した以外は、実施例1と同様にして、実施例3に係る蓄電素子を調製した。ECの沸点は240℃であり、分子量は88.06である。また、水と、ECとの混合割合については、(ECの質量)/(水の質量+ECの質量)は、0.10であった。
負極合剤を調製する際に、NMPに代えて、ジメチルスルフォキシド(DMS)を添加した以外は、実施例1と同様にして、実施例2に係る蓄電素子を調製した。DMSの沸点は189℃であり、分子量は78.13である。また、水と、DMSとの混合割合については、(DMSの質量)/(水の質量+DMSの質量)は、0.10であった。
負極活物質96.7質量部と、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース1.2質量部と、バインダとしてスチレンブタジエンゴム2.1質量部と、を混合した。これに、水を適宜加えてペースト状に調製することにより、負極合剤を作製した。負極板は、乾燥炉中で、120℃で30分間乾燥させる工程を行うことにより水を蒸発させた。上記以外は、実施例1と同様にして、比較例1に係る蓄電素子を調製した。
実施例1〜4、及び比較例1に係る蓄電素子に対して、回生入力試験を行った。25℃、5Aにて、4.2Vまで定電流充電を行い、さらに4.2V定電圧で合計3時間充電した後、5Aで、終止電圧2.4Vの条件で定電流放電することにより各蓄電素子の放電容量を測定した。各蓄電素子について、前述の測定で得られた放電容量の75%を充電することで電池のSOC(State Of Charge)を75%に調整後、マイナス30℃で4時間保持した。その後4.2Vの定電圧充電を行い、1秒目の電流値及び電圧値を乗ずることにより、低温時の回生入力値を算出した。
実施例5、6、及び比較例2について、水の添加量、及びNMPの添加量を表2に示したものとした以外は、実施例1と同様にして蓄電素子を調製した。
図6には、実施例1に係る負極板のSEM(走査電子顕微鏡)写真を示す。倍率は20,000倍である。図6において、破線で囲まれた領域A内に存在する物質が、負極活物質30の表面に付着した、多孔質化された負極増粘剤31と考えられる。上記したように、負極増粘剤31には複数の細孔が形成されている。この細孔を通って、負極活物質30の表面に電解質が到達することができるようになっている。
図8には、図7に係るグラフを微分することにより作成した、微分細孔容積一次導関数のグラフを示す。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
18:正極板
19:負極板
30:負極活物質
31:負極増粘剤
Claims (6)
- 正極と、負極活物質を含む負極合剤層を有する負極と、電解質と、前記負極合剤層に混合される負極バインダ及び負極増粘剤と、を備え、
前記負極増粘剤は複数の細孔を有している蓄電素子。 - 負極活物質と、負極バインダと、負極増粘剤と、前記負極増粘剤に対する良溶媒と、前記良溶媒よりも沸点が高く、且つ、前記良溶媒よりも前記負極増粘剤の溶解度が小さい貧溶媒と、を混合して負極合剤を調製する工程と、
前記負極合剤を負極箔に塗布する工程と、
固化した前記負極増粘剤中に前記貧溶媒が残存するように前記良溶媒を蒸発させる第1乾燥工程と、
前記負極増粘剤中に残存している前記貧溶媒を蒸発させる第2乾燥工程と、
を有する蓄電素子の製造方法。 - (前記貧溶媒の質量)/(前記良溶媒の質量+前記貧溶媒の質量)が、0.05以上である請求項2に記載の蓄電素子の製造方法。
- (前記貧溶媒の質量)/(前記良溶媒の質量+前記貧溶媒の質量)が、0.20以下である請求項2または請求項3に記載の蓄電素子の製造方法。
- 前記貧溶媒の分子量は、80以上である請求項2ないし請求項4のいずれか一項に記載の蓄電素子の製造方法。
- 前記貧溶媒は、N−メチルピロリドン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネートからなる群から選ばれる一つ又は複数の物質である請求項2ないし請求項5のいずれか一項に記載の蓄電素子の製造方法。
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