JP6685951B2 - 二次電池、複合電解質、電池パック及び車両 - Google Patents
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Description
第1の実施形態によれば、平均直径が1nm以上100nm以下の高分子繊維を0.1重量%以上10重量%以下と、リチウム含有無機粒子と、リチウムイオンを含む有機電解液とを含有する複合電解質が提供される。
高分子繊維の平均直径のより好ましい範囲は、5nm以上50nm以下である。
(第2の実施形態)
第2の実施形態によれば、正極活物質含有層と、負極活物質含有層と、複合電解質とを含む二次電池が提供される。複合電解質は、正極活物質含有層及び負極活物質含有層のうち少なくとも一方の表面に配置される。そのため、複合電解質の少なくとも一部は、正極活物質含有層及び負極活物質含有層の間に配置され得る。複合電解質には、第1の実施形態に係る複合電解質が使用され得る。
(負極)
この負極は、負極集電体と、集電体の片面もしくは両面に担持され、活物質、導電剤および結着剤を含む負極活物質含有層とを有する。
この正極は、正極集電体と、集電体の片面もしくは両面に担持され、活物質、導電剤および結着剤を含む正極活物質含有層とを有する。
(外装部材)
外装部材としては、ラミネートフィルム製容器や、金属製容器などが挙げられる。容器の形状は二次電池としての非水電解質二次電池の形態に応じたものにする。非水電解質二次電池の形態としては、扁平型、角型、円筒型、コイン型、ボタン型、シート型、積層型、電気自動車等に積載される大型電池等が挙げられる。
(第3の実施形態)
第3の実施形態に係る電池パックは、第2の実施形態に係る二次電池(単電池)を1個又は複数個具備することができる。複数の非水電解質電池は、電気的に直列、並列、又は直列及び並列を組み合わせて接続され、組電池を構成することもできる。第3の実施形態に係る電池パックは、複数の組電池を含んでいてもよい。
図10は、実施形態に係る車両の一例の構成を概略的に示した図である。図10に示した車両300は、電気自動車である。
[実施例]
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明するが、本発明は以下に掲載される実施例に限定されるものでない。
(実施例1)
平均粒子径が5μmのLiNi0.8Co0.1Mn0.1O2粒子を正極活物質として用い、これに、導電剤として正極全体に対して黒鉛粉末を5重量%、結着剤として正極全体に対して5重量%のPVdFをそれぞれ配合してn−メチルピロリドン(NMP)溶媒に分散してスラリーを調製した。得られたスラリーを厚さ15μmのアルミニウム合金箔(純度99%)の両面に塗布し、乾燥し、プレス工程を経て、電極密度が3g/cm3の正極を作製した。
(実施例2〜11,14〜20、参考例12,13および比較例1〜6)
正極活物質、負極活物質、リチウム含有無機粒子の組成、比表面積及び含有量、高分子繊維の平均直径及び含有量、有機電解液組成を下記表1〜表4に示す通りにすること以外は、実施例1で説明したのと同様にして二次電池を作製した。実施例16の正極活物質には、オリビン構造のLiMn0.9Fe0.1PO4の二次粒子(一次粒子の平均粒子径50nm)の表面に、平均粒子径5nmの炭素材料粒子が付着量0.1重量%で付着した正極活物質を用いた。
(実施例A)
厚さ15μmのアルミウム合金箔(純度99重量%)の集電体の第1の面に、実施例1と同様にして調製した正極スラリーを塗布して乾燥させることにより、正極活物質含有層を形成した。また、集電体の第2の面に、実施例1と同様にして調製した負極スラリーを塗布して乾燥させることにより、負極活物質含有層を形成した。これにより、バイポーラ構造の電極体を得た。
(比較例B)
比較例1と同様な複合電解質層を用いること以外は、実施例Aと同様にして図5に示す構造の容量1Ahのバイポーラ型二次電池を作製した。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1] 正極活物質含有層と、
負極活物質含有層と、
前記正極活物質含有層及び前記負極活物質含有層のうち少なくとも一方の表面に配置され、平均直径が1nm以上100nm以下の高分子繊維を0.1重量%以上10重量%以下と、リチウム含有無機粒子と、リチウムイオンを含む有機電解液とを含有する複合電解質と
を含む、二次電池。
[2] 前記リチウム含有無機粒子のN 2 のBET吸着法による比表面積が10m 2 /g以上500m 2 /g以下で、前記複合電解質の前記リチウム含有無機粒子の含有量が85重量%以上98重量%以下である、[1]に記載の二次電池。
[3] 前記リチウム含有無機粒子がリチウムイオン伝導性の無機固体電解質粒子を含む、[1]または[2]に記載の二次電池。
[4] 前記高分子繊維は、セルロースを含む、[1]〜[3]のいずれかに記載の二次電池。
[5] 前記負極活物質含有層がチタン含有酸化物を含む、[1]〜[4]のいずれかに記載の二次電池。
[6] 前記チタン含有酸化物は、スピネル構造のリチウムチタン酸化物、単斜晶系チタン酸化物及びニオブチタン酸化物よりなる群から選択される少なくとも一種を含む、[5]に記載の二次電池。
[7] 第1の面及び前記第1の面の反対側に位置する第2の面を有する集電体をさらに含み、前記集電体の前記第1の面に前記正極活物質含有層が形成され、かつ前記第2の面に前記負極活物質含有層が形成されたバイポーラ構造を有する、[1]〜[6]のいずれかに記載の二次電池。
[8] [1]〜[7]のいずれかに記載の二次電池を一つまたは二以上含む、電池パック。
[9] 通電用の外部端子と、
保護回路とをさらに含む[8]に記載の電池パック。
[10] 前記二次電池を二以上具備し、前記二以上の二次電池が、直列、並列、又は直列及び並列を組み合わせて電気的に接続されている、[8]または[9]に記載の電池パック。
[11] [8]〜[10]のいずれかに記載の電池パックを搭載した車両。
[12] 前記電池パックは、前記車両の動力の回生エネルギーを回収する、[11]に記載の車両。
[13] 平均直径が1nm以上100nm以下の高分子繊維を0.1重量%以上10重量%以下と、
リチウム含有無機粒子と、
リチウムイオンを含む有機電解液と
を含有する、複合電解質。
Claims (13)
- 正極活物質含有層と、
負極活物質含有層と、
前記正極活物質含有層及び前記負極活物質含有層のうち少なくとも一方の表面に配置され、平均直径が1nm以上100nm以下の高分子繊維を0.1重量%以上10重量%以下と、リチウム含有無機粒子と、リチウムイオンを含む有機電解液とを含有する複合電解質と
を含み、
前記リチウム含有無機粒子は、NASICON型構造を有するリチウムリン酸固体電解質の粒子であり、前記複合電解質の前記リチウム含有無機粒子の含有量が85重量%以上98重量%以下である、二次電池。 - 前記リチウム含有無機粒子のN2のBET吸着法による比表面積が10m2/g以上500m2/g以下である、請求項1に記載の二次電池。
- 前記NASICON型構造を有するリチウムリン酸固体電解質は、LiM1 2 (PO 4 ) 3 で表され、ここでM1は、Ti,Ge,Sr,Zr,Sn及びAlよりなる群から選ばれる一種以上の元素である、請求項1または請求項2に記載の二次電池。
- 前記高分子繊維は、セルロースを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の二次電池。
- 前記負極活物質含有層がチタン含有酸化物を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の二次電池。
- 前記チタン含有酸化物は、スピネル構造のリチウムチタン酸化物、単斜晶系チタン酸化物及びニオブチタン酸化物よりなる群から選択される少なくとも一種を含む、請求項5に記載の二次電池。
- 第1の面及び前記第1の面の反対側に位置する第2の面を有する集電体をさらに含み、
前記集電体の前記第1の面に前記正極活物質含有層が形成され、かつ前記第2の面に前記負極活物質含有層が形成されたバイポーラ構造を有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の二次電池。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の二次電池を一つまたは二以上含む、電池パック。
- 通電用の外部端子と、
保護回路とをさらに含む請求項8に記載の電池パック。 - 前記二次電池を二以上具備し、前記二以上の二次電池が、直列、並列、又は直列及び並列を組み合わせて電気的に接続されている、請求項8または9に記載の電池パック。
- 請求項8〜10のいずれか1項に記載の電池パックを搭載した車両。
- 前記電池パックは、前記車両の動力の回生エネルギーを回収する、請求項11に記載の車両。
- 平均直径が1nm以上100nm以下の高分子繊維を0.1重量%以上10重量%以下と、
リチウム含有無機粒子と、
リチウムイオンを含む有機電解液と
を含有し、
前記リチウム含有無機粒子は、NASICON型構造を有するリチウムリン酸固体電解質の粒子であり、前記リチウム含有無機粒子の含有量が85重量%以上98重量%以下である、複合電解質。
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