JP6746520B2 - 二次電池、電池パック、及び車両 - Google Patents
二次電池、電池パック、及び車両 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6746520B2 JP6746520B2 JP2017051501A JP2017051501A JP6746520B2 JP 6746520 B2 JP6746520 B2 JP 6746520B2 JP 2017051501 A JP2017051501 A JP 2017051501A JP 2017051501 A JP2017051501 A JP 2017051501A JP 6746520 B2 JP6746520 B2 JP 6746520B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- negative electrode
- carbon
- coating layer
- current collector
- battery
- 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
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/665—Composites
- H01M4/667—Composites in the form of layers, e.g. coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
- H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/362—Composites
- H01M4/364—Composites as mixtures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/362—Composites
- H01M4/366—Composites as layered products
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
- H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
- H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/628—Inhibitors, e.g. gassing inhibitors, corrosion inhibitors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/663—Selection of materials containing carbon or carbonaceous materials as conductive part, e.g. graphite, carbon fibres
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/543—Terminals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0002—Aqueous electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0002—Aqueous electrolytes
- H01M2300/0005—Acid electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0002—Aqueous electrolytes
- H01M2300/0005—Acid electrolytes
- H01M2300/0011—Sulfuric acid-based
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0002—Aqueous electrolytes
- H01M2300/0014—Alkaline electrolytes
-
- 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
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Description
実施形態に係るリチウム二次電池は、正極と負極と電解液とを具備する。負極は、負極集電体と、負極集電体上に配置されている負極合剤層とを含む。負極集電体は、少なくとも表面の一部に炭素含有被覆層を有する。負極合剤層は、チタン含有酸化物を含んだ負極活物質を含む。電解液は、水系溶媒と電解質とを含む。
負極は、炭素含有被覆層を少なくとも表面の一部に有する負極集電体と、この負極集電体上に配置されおり、負極活物質を含んだ負極合剤層とを含む。
正極は、正極集電体と正極合剤層とを含むことができる。正極合剤層は、正極集電体の片面若しくは両面に形成され得る。正極合剤層は、正極活物質と、任意に導電剤及び結着剤を含むことができる。
電解液は、水系溶媒と電解質とを含む。また、電解液は、NO3 −、Cl−、LiSO4 −、SO4 2−、およびOH−からなる群より選択される少なくとも1種のアニオンを含む。電解液中に含まれるこれらのアニオンは、1種でもよく、或いは、2種以上のアニオンが含まれていてもよい。
システム: Prominence HIC-SP
分析カラム: Shim-pack IC-SA3
ガードカラム: Shim-pack IC-SA3(G)
溶離液: 3.6 mmol/L 炭酸ナトリウム水溶液
流量: 0.8 mL/min
カラム温度: 45℃
注入量: 50μL
検出: 電気伝導度
電極端子は、例えば外部端子と内部端子とを含むことができる。外部端子は、例えば電極導電タブである。或いは、後述するように金属缶などの導電性の外装部材を外部端子とすることもできる。内部端子は、例えば電極リードを含む。また、内部端子の形状は特に限定されず、例えば帯状、円盤状、ワッシャー状、螺旋状、波板状などの形状を含む。
セパレーターとしては、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、セルロース、ガラス繊維及びポリフッ化ビニリデン(PVdF)などの材料から形成された多孔質フィルム、合成樹脂製不織布等を用いることができる。中でも、セルロースは液保持性やLi拡散性などに優れており、好ましい。
ガスケットとしては、例えばポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ナイロンおよびポリエチレンテレフタレート(PET)のような高分子材料を用いることができる。ガスケットとして高分子材料を使用することで、電池内部の気密性を向上できるだけでなく、正負極間の短絡を防止できる。
外装部材としては、ラミネートフィルム製の袋状容器又は金属製容器を用いることができる。外装部材の形状としては、例えば扁平型、角型、円筒型、コイン型、ボタン型、シート型、積層型等が挙げられる。無論、リチウム二次電池の用途に応じて、適切な外装部材を用いることができる。例えば、リチウム二次電池を携帯用電子機器等に搭載する場合、小型電池用の外装部材を用いることができる。或いは、リチウム二次電池を二輪乃至四輪の自動車等の車両に搭載する場合、大型電池用の外装部材を用いることができる。
第2の実施形態によれば、リチウム二次電池を単位セルとする組電池を提供することができる。リチウム二次電池には、第1の実施形態のリチウム二次電池を用いることができる。
第3の実施形態によれば、電池パックが提供される。この電池パックは、第1の実施形態に係るリチウム二次電池具備している。
第4の実施形態によると、車両が提供される。この車両は、第3の実施形態に係る電池パックを搭載している。
以下に実施例を説明するが、本発明の主旨を超えない限り、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では、以下の手順により、図1に示す構成のコイン型電池(コインセル)を作製した。
まず、炭素源としてアセチレンブラックを60重量%、結着剤としてポリフッ化ビニリデンを40重量%含む合剤をN−メチルピロリドン(N-methyl pyrrolidone;NMP)に分散させて、炭素含有被覆材料のスラリーを調製した。調整したスラリーを厚さ15μmのアルミニウム箔の両面に塗布した。次に、炭素含有被覆材料のスラリーの塗膜を、130℃の環境下にて乾燥した。その後、1.0t/cm2のプレス圧にて、乾燥後のスラリーとアルミニウム箔とを圧延することにより、層厚1μmの炭素含有被覆層を有するアルミニウム箔からなる集電体を作製した。
正極活物質として100重量部のLiMn2O4の粉末、導電剤として10重量部のアセチレンブラック、および結着剤として10重量部のポリフッ化ビニリデン(PVdF)をN−メチルピロリドン(N-methyl pyrrolidone;NMP)に加えて混合し、スラリーを調製した。調整したスラリーを、上記のとおり作製した層厚1μmの炭素含有被覆層を有する厚さ15μmのアルミニウム箔からなる集電体の片面に塗布した。スラリーの塗膜を乾燥させた後、集電体と塗膜とにプレスを施すことにより電極密度が2.5g/cm3の正極シートを作製した。作製した正極シートをφ15mmの円形に打ち抜き、円盤状の正極を得た。
負極活物質として100重量部のLi4Ti5O12の粉末、導電剤として10重量部のアセチレンブラック、および結着剤として10重量部のPVdFをNMPに加えて混合し、スラリーを調製した。調整したスラリーを、上記のとおり作製した層厚1μmの炭素含有被覆層を有する厚さ15μmのアルミニウム箔からなる集電体の片面に塗布した。スラリーの塗膜を乾燥させた後、集電体と塗膜とにプレスを施すことにより電極密度が2.5g/cm3の負極シートを作製した。作製した負極シートをφ19mmの円形に打ち抜き、円盤状の負極を得た。
電解質としてのLiNO3を8.86Mの濃度で水に溶解させた。このようにLiNO3の水溶液を調整して、電解液を得た。なお、電解液の濃度は、上述したイオンクロマトグラフ法により確認した。
まず、50μm厚さのセルロースフィルムをφ19mmの円形に打ち抜くことで、セパレーターを得た。上記のとおり得られた負極と、得られたセパレーターと、ガスケットとをこの順でステンレス(SUS)製の負極缶上に積層した。その後、負極缶内に上記のとおり得られた電解液を100μL注液した。
実施例2では、濃度が2.03MであるLi2SO4の水溶液を電解液として用いたことを除き、実施例1と同様にして実施例2のコインセルを作製した。
実施例3では、濃度が9.04MであるLiClの水溶液を電解液として用いたことを除き、実施例1と同様にして実施例3のコインセルを作製した。
先ず、上記のとおり調製した炭素含有被覆材料のスラリーを厚さ50μmの亜鉛箔の両面に塗布した。次に、炭素含有被覆材料のスラリーの塗膜を、130℃の環境下にて乾燥した。その後、1.0t/cm2のプレス圧にて、乾燥後のスラリーと亜鉛箔とを圧延することにより、層厚1μmの炭素含有被覆層を有する亜鉛箔からなる集電体を作製した。
実施例5では、正極活物質としてLiFePO4を用いたことを除き、実施例1と同様にして実施例5のコインセルを作製した。
実施例6では、正極活物質としてLiCoO2を用いたことを除き、実施例1と同様にして実施例6のコインセルを作製した。
実施例7では、負極活物質としてTiO2(B)を用いたことを除き、実施例1と同様にして実施例7のコインセルを作製した。
先ず、炭素含有被覆層の層厚が50nmとなるように、炭素含有被覆材料の塗布量とプレス圧とを調整して、層厚50nmの炭素含有被覆層を有する15μmのアルミニウム箔からなる集電体を作製した。なお、プレス圧は1.0t/cm2とした。
実施例9では、正極の集電体として炭素含有被覆層のないアルミニウム箔を用いたことを除き、実施例8と同様にして実施例9のコインセルを作製した。
実施例10では、濃度が3.05MであるLiNO3水溶液を電解液として用いたことを除き、実施例1と同様にして実施例10のコインセルを作製した。
実施例11では、濃度が3.02MであるLiCl水溶液を電解液として用いたことを除き、実施例1と同様にして実施例11のコインセルを作製した。
実施例12では、濃度が1.01MであるLi2SO4水溶液を電解液として用いたことを除き、実施例1と同様にして実施例12のコインセルを作製した。
比較例1では、正負極の集電体として炭素含有被覆層のないアルミニウム箔を用いたことを除き、実施例1と同様にして比較例1のコインセルを作製した。
比較例2では、正負極の集電体として炭素含有被覆層のないアルミニウム箔を用いたことを除き、実施例5と同様にして比較例2のコインセルを作製した。
比較例3では、正負極の集電体として炭素含有被覆層のないアルミニウム箔を用いたことを除き、実施例6と同様にして比較例3のコインセルを作製した。
比較例4では、正負極の集電体として炭素含有被覆層のないアルミニウム箔を用いたことを除き、実施例7と同様にして比較例4のコインセルを作製した。
比較例5では、負極の集電体として炭素含有被覆層のないアルミニウム箔を用いたことを除き、実施例8と同様にして比較例5のコインセルを作製した。
正極集電体または負極集電体として炭素含有被覆層を有するアルミニウム箔を用いた実施例1−12並びに比較例5のコインセルについて、次のようにしてそれぞれの正負極における集電体の有する炭素含有被覆層の厚さを測定した。
上記のとおり得られた実施例1−12並びに比較例1−5のコインセルに対し、以下のようにして貯蔵試験を実施した。
実施例13では、層厚10nmの炭素含有被覆層を有する厚さ15μmのアルミニウム箔を負極の集電体とし、負極活物質をTiNb2O7とし、濃度が1.01MであるLi2SO4水溶液を電解液として用いたことを除き、実施例1と同様にして実施例13のコインセルを作製した。
実施例14では、層厚2μmの炭素含有被覆層を有する厚さ15μmのアルミニウム箔を負極の集電体とし、負極活物質をTiNb2O7とし、濃度が1.01MであるLi2SO4水溶液を電解液として用いたことを除き、実施例1と同様にして実施例14のコインセルを作製した。
実施例15では、層厚3μmの炭素含有被覆層を有する厚さ15μmのアルミニウム箔を負極の集電体とし、負極活物質をTiNb2O7とし、濃度が1.01MであるLi2SO4水溶液を電解液として用いたことを除き、実施例1と同様にして実施例15のコインセルを作製した。
実施例16では、負極活物質をLi2Na2TiNbO14とし、濃度が1.01MであるLi2SO4水溶液を電解液として用いたことを除き、実施例1と同様にして実施例16のコインセルを作製した。
実施例17では、層厚1μmの炭素含有被覆層を有するアルミニウム多孔体を負極の集電体とし、濃度が9.04MであるLiCl水溶液を電解液として用いたことを除き、実施例1と同様にして実施例17のコインセルを作製した。
比較例6では、負極の集電体として炭素含有被覆層のないアルミニウム箔を用いたことを除き、実施例13と同様にして比較例6のコインセルを作製した。
比較例7では、負極の集電体として炭素含有被覆層のないアルミニウム箔を用いたことを除き、実施例16と同様にして比較例7のコインセルを作製した。
比較例8では、負極の集電体として炭素含有被覆層のないアルミニウム多孔体を用いたことを除き、実施例17と同様にして比較例8のコインセルを作製した。
負極集電体として炭素含有被覆層を有するアルミニウム箔を用いた実施例13−17のコインセルについて、次のようにしてそれぞれの負極における集電体の有する炭素含有被覆層の厚さを測定した。
求められた結果を、下記表5に示す。
上記のとおり得られた実施例13−17並びに比較例6−8のコインセルに対し、以下のようにして貯蔵試験を実施した。
以下に、本願出願の当初の請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1] 正極と、
炭素含有被覆層を少なくとも表面の一部に有する負極集電体と、前記負極集電体上に配置されており、チタン含有酸化物を含む負極活物質を含んだ負極合剤層とを含む負極と、
水系溶媒と電解質とを含んだ電解液と
を具備する二次電池。
[2] 前記炭素含有被覆層は、10nm以上3μm以下の厚さを有する[1]に記載の二次電池。
[3] 前記炭素含有被覆層における炭素の含有量が60重量%以上98重量%以下である[1]または[2]に記載の二次電池。
[4] 前記電解液は、NO 3 − 、Cl − 、LiSO 4 − 、SO 4 2− 、およびOH − からなる群より選択される少なくとも1種のアニオンを含む[1]乃至[3]のいずれか1つに記載の二次電池。
[5] 前記負極活物質は、酸化チタンおよびスピネル型構造を有するリチウムチタン酸化物からなる群より選択される少なくとも1種の化合物を含む[1]乃至[4]の何れか1つに記載の二次電池。
[6] 前記正極は、一般式Li x FePO 4 で表され、0≦x≦1であるリン酸化合物、一般式Li x Mn 2 O 4 で表され、0<x≦1であるリチウムマンガン複合酸化物、および一般式Li x CoO 2 で表され、0<x≦1であるリチウムコバルト複合酸化物からなる群より選択される少なくとも1種の化合物を含んだ正極活物質を含む[1]乃至[5]のいずれか1つに記載の二次電池。
[7] 前記正極は、炭素含有被覆層を少なくとも表面の一部に有する正極集電体を含む[1]乃至[6]のいずれか1つに記載の二次電池。
[8] 前記負極集電体は、アルミニウム、銅、亜鉛、ニッケル、チタン、およびステンレスからなる群より選択される少なくとも1種の金属を含んだ導電性の箔を含む[1]乃至[7]のいずれか1つに記載の二次電池。
[9] [1]乃至[8]の何れか1つに記載の二次電池を具備する電池パック。
[10] 通電用の外部端子と、保護回路とをさらに含む[9]に記載の電池パック。
[11] 複数の前記二次電池を具備し、前記二次電池が直列、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[9]または[10]に記載の電池パック。
[12] [9]乃至[11]の何れか1つに記載の電池パックを搭載した車両。
[13] 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ものである[12]に記載の車両。
Claims (15)
- 正極と、
炭素源と絶縁性の結着剤とを含む炭素含有被覆層を少なくとも表面の一部に有し前記炭素含有被覆層における炭素の含有量が60重量%以上98重量%以下である負極集電体と、前記負極集電体上に配置されており、チタン含有酸化物を含む負極活物質を含んだ負極合剤層とを含む負極と、
水系溶媒と電解質とを含んだ電解液と
を具備する二次電池。 - 前記炭素源は、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノファイバー、及びカーボンナノチューブからなる群より選択される1以上の炭素質物を含む、請求項1に記載の二次電池。
- 前記結着剤は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、フッ素系ゴム、アクリル樹脂、及びセルロースからなる群より選択される1以上を含む、請求項1又は2に記載の二次電池。
- 前記炭素含有被覆層は、10nm以上3μm以下の厚さを有する請求項1乃至3のいずれか1項に記載の二次電池。
- 前記電解液は、NO3 −、Cl−、LiSO4 −、SO4 2−、およびOH−からなる群より選択される少なくとも1種のアニオンを含む請求項1乃至4のいずれか1項に記載の二次電池。
- 前記負極活物質は、LixTiO2で表され0≦x≦1であるチタン酸化物、スピネル型構造を有するリチウムチタン酸化物、ラムスデライト構造のリチウムチタン酸化物、Li1+xTi2O4で表され0≦x≦1であるリチウムチタン酸化物、Li1.1+xTi1.8O4で表され0≦x≦1であるリチウムチタン酸化物、Li1.07+xTi1.86O4で表され0≦x≦1であるリチウムチタン酸化物、LiaTiMbNb2±βO7±σで表され0≦a≦5、0≦b≦0.3、0≦β≦0.3、0≦σ≦0.3、MはFe,V,Mo及びTaよりなる群から選択される少なくとも1種の元素であるニオブチタン酸化物、及びLi2+vNa2−wM1xTi6−y−zNbyM2zO14+δで表され0≦v≦4、0<w<2、0≦x<2、0<y<6、0≦z<3、y+z<6、−0.5≦δ≦0.5、M1はCs,K,Sr,Ba,Caよりなる群から選択される少なくとも1つを含み、M2はZr,Sn,V,Ta,Mo,W,Fe,Co,Mn,Alよりなる群から選択される少なくとも1つを含む斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物からなる群より選択される少なくとも1種のLi吸蔵電位が1V(vs.Li/Li+)以上3V(vs.Li/Li+)以下の範囲である化合物を含む請求項1乃至5の何れか1項に記載の二次電池。
- 前記正極は、一般式LixFePO4で表され、0≦x≦1であるリン酸化合物、一般式LixMn2O4で表され、0<x≦1であるリチウムマンガン複合酸化物、および一般式LixCoO2で表され、0<x≦1であるリチウムコバルト複合酸化物からなる群より選択される少なくとも1種の化合物を含んだ正極活物質を含む請求項1乃至6のいずれか1項に記載の二次電池。
- 前記正極は、炭素含有被覆層を少なくとも表面の一部に有する正極集電体を含む請求項1乃至7のいずれか1項に記載の二次電池。
- 前記負極集電体は、アルミニウム、銅、亜鉛、ニッケル、チタン、およびステンレスからなる群より選択される少なくとも1種の金属を含んだ導電性の箔を含む請求項1乃至8のいずれか1項に記載の二次電池。
- リチウム二次電池である、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の二次電池。
- 請求項1乃至10の何れか1項に記載の二次電池を具備する電池パック。
- 通電用の外部端子と、保護回路とをさらに含む請求項11に記載の電池パック。
- 複数の前記二次電池を具備し、前記二次電池が直列、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11または12に記載の電池パック。
- 請求項11乃至13の何れか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ものである請求項14に記載の車両。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016052988 | 2016-03-16 | ||
JP2016052988 | 2016-03-16 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017174809A JP2017174809A (ja) | 2017-09-28 |
JP6746520B2 true JP6746520B2 (ja) | 2020-08-26 |
Family
ID=58347127
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017051501A Active JP6746520B2 (ja) | 2016-03-16 | 2017-03-16 | 二次電池、電池パック、及び車両 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20170271717A1 (ja) |
EP (1) | EP3220460A1 (ja) |
JP (1) | JP6746520B2 (ja) |
KR (1) | KR101898383B1 (ja) |
CN (1) | CN107204455B (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2023512387A (ja) * | 2021-03-19 | 2023-03-27 | 積水化学工業株式会社 | 非水電解質二次電池用正極、並びにこれを用いた非水電解質二次電池、電池モジュール、及び電池システム |
Families Citing this family (40)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6736436B2 (ja) | 2016-09-16 | 2020-08-05 | 株式会社東芝 | 二次電池、電池パック及び車両 |
JP6704822B2 (ja) | 2016-09-16 | 2020-06-03 | 株式会社東芝 | 二次電池、電池パック及び車両 |
US11431035B2 (en) | 2017-03-17 | 2022-08-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Secondary battery, battery pack and vehicle |
JP6873767B2 (ja) | 2017-03-17 | 2021-05-19 | 株式会社東芝 | 二次電池、電池パック及び車両 |
JP6672208B2 (ja) | 2017-03-17 | 2020-03-25 | 株式会社東芝 | 二次電池、電池パック及び車両 |
EP3379601B1 (en) | 2017-03-21 | 2020-05-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Secondary battery, battery pack, and vehicle |
JP6383038B1 (ja) | 2017-03-22 | 2018-08-29 | 株式会社東芝 | 二次電池、電池パック及び車両 |
JP2019053930A (ja) * | 2017-09-15 | 2019-04-04 | トヨタ自動車株式会社 | 水系リチウムイオン二次電池 |
JP6746549B2 (ja) | 2017-09-19 | 2020-08-26 | 株式会社東芝 | 二次電池、電池パック及び車両 |
JP6668302B2 (ja) | 2017-09-20 | 2020-03-18 | 株式会社東芝 | 二次電池、電池パック及び車両 |
US10868339B2 (en) * | 2017-12-05 | 2020-12-15 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Aqueous electrolytes with bis(fluorosulfonyl)imide salt electrolyte and ionic liquid system and batteries using the electrolyte system |
JP6911774B2 (ja) * | 2018-01-09 | 2021-07-28 | トヨタ自動車株式会社 | 水系電解液及び水系リチウムイオン二次電池 |
JP7321432B2 (ja) * | 2018-02-22 | 2023-08-07 | 公立大学法人大阪 | 水系二次電池 |
JP7112860B2 (ja) * | 2018-03-14 | 2022-08-04 | セイコーインスツル株式会社 | リフロー実装用コイン型非水電解質二次電池 |
JP6776291B2 (ja) | 2018-03-16 | 2020-10-28 | 株式会社東芝 | 組電池、電池パック、車両、及び、定置用電源 |
JP6889125B2 (ja) * | 2018-03-16 | 2021-06-18 | 株式会社東芝 | セパレータ、電極群、二次電池、電池パック、車両、及び定置用電源 |
JP7067985B2 (ja) | 2018-03-22 | 2022-05-16 | 株式会社東芝 | 二次電池、電池パック、車両、及び定置用電源 |
US10873080B2 (en) | 2018-03-22 | 2020-12-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Secondary battery, battery pack, vehicle, and stationary power supply |
JP6945788B2 (ja) * | 2018-03-22 | 2021-10-06 | 株式会社東芝 | 二次電池、電池パック、車両、定置用電源及び負極 |
JP6833752B2 (ja) | 2018-03-23 | 2021-02-24 | 株式会社東芝 | 二次電池、電池パック、車両及び定置用電源 |
JP6918036B2 (ja) * | 2018-03-23 | 2021-08-11 | 株式会社東芝 | 二次電池、電池パック、車両及び定置用電源 |
US10868340B2 (en) | 2018-03-23 | 2020-12-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Secondary battery, battery pack, vehicle, and stationary power supply |
CN110364732B (zh) * | 2018-04-10 | 2020-11-20 | 浙江浙能中科储能科技有限公司 | 一种水系电池中具有无机功能修饰层的复合锌负极及制备方法和应用 |
JP6922855B2 (ja) * | 2018-06-18 | 2021-08-18 | トヨタ自動車株式会社 | 水系電解液及び水系カリウムイオン電池 |
KR102008807B1 (ko) * | 2018-09-10 | 2019-08-12 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | 축전 디바이스용 집전체, 그 제조 방법, 및 그 제조에 사용하는 도포 시공액 |
JP6951307B2 (ja) | 2018-09-13 | 2021-10-20 | 株式会社東芝 | 二次電池、電池パック、車両及び定置用電源 |
WO2020054099A1 (en) | 2018-09-13 | 2020-03-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Secondary battery, battery pack, vehicle, and stationary power supply |
US11121408B2 (en) | 2019-03-14 | 2021-09-14 | Medtronic, Inc. | Lithium-ion battery |
JP7030738B2 (ja) | 2019-03-18 | 2022-03-07 | 株式会社東芝 | 電極、非水電解質電池、電池パック及び車両 |
JP7325800B2 (ja) * | 2019-06-04 | 2023-08-15 | 学校法人東京理科大学 | 蓄電池用水系電解質および蓄電池 |
JP7082096B2 (ja) * | 2019-08-20 | 2022-06-07 | 本田技研工業株式会社 | リチウムイオン二次電池用電極、およびリチウムイオン二次電池 |
JP7118936B2 (ja) | 2019-09-13 | 2022-08-16 | 株式会社東芝 | セパレータ、電極群、二次電池、電池パック、車両及び定置用電源 |
US11811088B2 (en) | 2019-09-19 | 2023-11-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Separator, electrode group, secondary battery, battery pack, vehicle, and stationary power supply |
JP7191873B2 (ja) * | 2020-01-17 | 2022-12-19 | 株式会社東芝 | 充放電制御装置、充放電システム、充放電制御方法及び充放電制御プログラム |
CN111293253B (zh) * | 2020-04-24 | 2020-10-23 | 比亚迪股份有限公司 | 电池包及电动车 |
EP4297131A1 (en) | 2021-02-22 | 2023-12-27 | Adeka Corporation | Conductive undercoating agent |
JP7197668B2 (ja) * | 2021-03-19 | 2022-12-27 | 積水化学工業株式会社 | 非水電解質二次電池用正極、非水電解質二次電池、電池モジュール、および電池システム |
JP7434203B2 (ja) * | 2021-03-22 | 2024-02-20 | 株式会社東芝 | 二次電池、電池パック及び車両 |
WO2023082136A1 (zh) * | 2021-11-11 | 2023-05-19 | 宁德新能源科技有限公司 | 电化学装置和电子装置 |
DE102022211300A1 (de) * | 2022-10-25 | 2024-04-25 | Karlsruher Institut für Technologie, Körperschaft des öffentlichen Rechts | Kathode und Verfahren zu ihrer Herstellung |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006127848A (ja) * | 2004-10-27 | 2006-05-18 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 水系リチウム二次電池 |
JP4413888B2 (ja) * | 2006-06-13 | 2010-02-10 | 株式会社東芝 | 蓄電池システム、車載電源システム、車両、および蓄電池システムの充電方法 |
US7722994B2 (en) * | 2007-03-28 | 2010-05-25 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Lithium-ion battery non-aqueous electrolytes |
WO2009008280A1 (ja) * | 2007-07-11 | 2009-01-15 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | 水系リチウム二次電池 |
FR2920255B1 (fr) * | 2007-08-24 | 2009-11-13 | Commissariat Energie Atomique | Generateur electrochimique au lithium fonctionnant avec un electrolyte aqueux. |
JP5431452B2 (ja) * | 2008-04-07 | 2014-03-05 | カーネギー メロン ユニバーシティ | ナトリウムイオンを用いた水性電解質系電気化学的二次エネルギー貯蔵装置 |
US9350017B2 (en) * | 2010-11-12 | 2016-05-24 | A123 Systems Llc | High performance lithium or lithium ion cell |
JP5252134B2 (ja) * | 2011-03-31 | 2013-07-31 | 東洋インキScホールディングス株式会社 | 二次電池電極形成用水性組成物、二次電池用電極、及び二次電池 |
KR101758967B1 (ko) * | 2011-06-03 | 2017-07-17 | 포시텍 파워 툴스(소주) 컴퍼니. 리미티드. | 전지 |
KR101271991B1 (ko) * | 2011-07-06 | 2013-06-05 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지 |
US9419285B2 (en) * | 2012-12-07 | 2016-08-16 | Samsung Electronics Co., Ltd. | All-solid battery |
JP2015156356A (ja) * | 2014-01-14 | 2015-08-27 | 住友電気工業株式会社 | 水溶液電解質ナトリウムイオン二次電池、および、これを含む充放電システム |
US20150318530A1 (en) * | 2014-05-01 | 2015-11-05 | Sila Nanotechnologies, Inc. | Aqueous electrochemical energy storage devices and components |
-
2017
- 2017-03-13 KR KR1020170031047A patent/KR101898383B1/ko active IP Right Grant
- 2017-03-13 US US15/457,335 patent/US20170271717A1/en not_active Abandoned
- 2017-03-14 EP EP17160783.1A patent/EP3220460A1/en not_active Withdrawn
- 2017-03-15 CN CN201710153423.0A patent/CN107204455B/zh active Active
- 2017-03-16 JP JP2017051501A patent/JP6746520B2/ja active Active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2023512387A (ja) * | 2021-03-19 | 2023-03-27 | 積水化学工業株式会社 | 非水電解質二次電池用正極、並びにこれを用いた非水電解質二次電池、電池モジュール、及び電池システム |
JP7269442B2 (ja) | 2021-03-19 | 2023-05-08 | 積水化学工業株式会社 | 非水電解質二次電池用正極、並びにこれを用いた非水電解質二次電池、電池モジュール、及び電池システム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20170107908A (ko) | 2017-09-26 |
CN107204455A (zh) | 2017-09-26 |
CN107204455B (zh) | 2021-08-27 |
KR101898383B1 (ko) | 2018-09-12 |
JP2017174809A (ja) | 2017-09-28 |
US20170271717A1 (en) | 2017-09-21 |
EP3220460A1 (en) | 2017-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6746520B2 (ja) | 二次電池、電池パック、及び車両 | |
JP6567717B2 (ja) | 二次電池、組電池、電池パック、及び車両 | |
KR101889219B1 (ko) | 이차 전지, 전지 팩 및 차량 | |
JP6659608B2 (ja) | 二次電池、電池パック及び車両 | |
EP3460899B1 (en) | Secondary battery, battery pack, and vehicle | |
JP6873767B2 (ja) | 二次電池、電池パック及び車両 | |
EP3379625A1 (en) | Secondary battery, battery pack and vehicle | |
EP3376555B1 (en) | Secondary battery, battery pack, and vehicle | |
JP6837950B2 (ja) | 二次電池、電池パック、及び車両 | |
US10424818B2 (en) | Secondary battery, battery module, battery pack, and vehicle | |
JP6942573B2 (ja) | 二次電池、電池パック及び車両 | |
JP7067985B2 (ja) | 二次電池、電池パック、車両、及び定置用電源 | |
JP2012174350A (ja) | 電池用電極及びその製造方法、非水電解質電池、電池パック及び活物質 | |
JP6945788B2 (ja) | 二次電池、電池パック、車両、定置用電源及び負極 | |
JP7027363B2 (ja) | リチウム亜鉛二次電池、電池パック、車両及び定置用電源 | |
JP2020095982A (ja) | 二次電池、複合電解質、電池パック及び車両 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180913 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190619 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190730 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190917 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200204 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200319 |
|
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: 20200707 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200805 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6746520 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |