JP6973853B2 - 高安全性・高エネルギー密度電池 - Google Patents
高安全性・高エネルギー密度電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6973853B2 JP6973853B2 JP2017508434A JP2017508434A JP6973853B2 JP 6973853 B2 JP6973853 B2 JP 6973853B2 JP 2017508434 A JP2017508434 A JP 2017508434A JP 2017508434 A JP2017508434 A JP 2017508434A JP 6973853 B2 JP6973853 B2 JP 6973853B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- separator
- negative electrode
- positive electrode
- secondary battery
- ion secondary
- 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
Images
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
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
- B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
- B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
-
- 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
- H01M10/058—Construction or manufacture
-
- 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
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
-
- 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
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/133—Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
-
- 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
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
-
- 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
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
-
- 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
-
- 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
- H01M4/483—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides for non-aqueous cells
-
- 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
- H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
- H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
-
- 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
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
-
- 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
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
- H01M50/423—Polyamide resins
-
- 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
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
- H01M50/491—Porosity
-
- 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
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/027—Negative electrodes
-
- 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
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/386—Silicon or alloys based on silicon
-
- 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
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/443—Particulate material
-
- 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
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
-
- 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
-
- 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)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Cell Separators (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
正極が、単位面積当たりの充電容量を3mAh/cm2以上有し、
負極が、金属および/または金属酸化物ならびに炭素を負極活物質として含み、
負極に含まれる炭素のリチウム受容可能な量が、正極のリチウム放出可能な量より少なく、
セパレータが、電解液中で、その沸点における熱収縮率が3%未満である、
ことを特徴とする。
本発明においてセパレータには、電解液中で、その沸点における熱収縮率が3%未満のものを用いる。電解液中での沸点におけるセパレータの収縮率は、熱機械分析(TMA)で測定することができるが、セパレータにかける荷重により、特に融点付近での収縮率が正確に測定できないため、1mmの間隔をもつ2枚のガラス板(150mm×150mm×5mm)の間に、正極(120mm×120mm)、セパレータ(100mm×100mm)、負極(120mm×120mm)の順に重ねたものを設置し、これを電解液の沸点に合わせたオーブン中で1時間放置することにより測定することが出来る。すなわち、熱収縮率(S)は,縦方向または横方向についての寸法変化(L0−L)の初期値(L0)に対する百分率であり、以下式の通りに計算される値である。
S=(L0−L)/L0×100
さらにこれを400℃に加熱したものを用いて、セパレータの厚みを測定することにより、高温下での絶縁性能の指標とした。即ち、400℃での絶縁層厚み(Ts)は、正極の厚み(Tc)と負極の厚み(Ta)と総厚み(T)を用いて算出できる。
Ts=T−Ta−Tc
負極は、負極活物質が、負極結着剤により一体化された負極活物質層として集電体上に積層された構造を有する。負極活物質は、充放電に伴いリチウムイオンを可逆的に受容、放出可能な材料である。
正極は、充放電に伴いリチウムイオンを可逆的に受容、放出可能な正極活物質を含み、正極活物質が正極結着剤により一体化された正極活物質層として集電体上に積層された構造を有する。本発明において、正極は、単位面積当たりの充電容量を3mAh/cm2以上有し、好ましくは3.5mAh/cm2以上有する。また、安全性の観点などから単位面積当たりの正極の充電容量が、15mAh/cm2以下であることが好ましい。ここで、単位面積当たり充電容量とは、活物質の理論容量から計算される。即ち、単位面積当たりの正極の充電容量は、(正極に用いられる正極活物質の理論容量)/(正極の面積)によって計算される。なお、正極の面積とは、正極両面ではなく片面の面積についてを言う。
(但し、0≦x<1、0<y≦1.2、MはCo、Al、Mn、Fe、Ti及びBからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素である。)
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の電解液としては特に限定されないが、電池の動作電位において安定な非水溶媒と支持塩を含む非水電解液が好ましい。
本実施形態によるリチウムイオン二次電池は、通常の方法に従って作製することができる。積層ラミネート型のリチウムイオン二次電池を例に、リチウムイオン二次電池の製造方法の一例を説明する。まず、乾燥空気または不活性雰囲気において、正極および負極をセパレータを介して対向配置して、前述の電極素子を形成する。次に、この電極素子を外装体(容器)に収容し、電解液を注入して電極に電解液を含浸させる。その後、外装体の開口部を封止してリチウムイオン二次電池を完成する。ここで、積層構造の電池は、基材の熱収縮によるセパレータの変形が顕著であり、本発明により大きな作用効果が得られる、好ましい形態の1つである。
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池を複数組み合わせて組電池とすることができる。組電池は、例えば、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池を2つ以上用い、直列、並列又はその両方で接続した構成とすることができる。直列および/または並列接続することで容量および電圧を自由に調節することが可能になる。組電池が備えるリチウムイオン二次電池の個数については、電池容量や出力に応じて適宜設定することができる。
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池またはその組電池は、車両に用いることができる。本実施形態に係る車両としては、ハイブリッド車、燃料電池車、電気自動車(いずれも四輪車(乗用車、トラック、バス等の商用車、軽自動車等)のほか、二輪車(バイク)や三輪車を含む)が挙げられる。なお、本実施形態に係る車両は自動車に限定されるわけではなく、他の車両、例えば電車等の移動体の各種電源として用いることもできる。
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池またはその組電池は、蓄電装置に用いることができる。本実施形態に係る蓄電装置としては、例えば、一般家庭に供給される商用電源と家電製品等の負荷との間に接続され、停電時等のバックアップ電源や補助電力として使用されるものや、太陽光発電等の、再生可能エネルギーによる時間変動の大きい電力出力を安定化するための、大規模電力貯蔵用としても使用されるものが挙げられる。
本実施例の電池の作製について説明する。
(正極)
正極活物質としてのリチウムニッケル複合酸化物(LiNi0.80Mn0.15Co0.05O2)理論容量200mAh/g、導電補助材としてのカーボンブラック、結着剤としてのポリフッ化ビニリデンを、90:5:5の質量比で計量し、それらをN−メチルピロリドンを用いて混練し、正極スラリーとした。調製した正極スラリーを、集電体としての厚み20μmのアルミニウム箔に塗布し乾燥し、さらにプレスすることで正極を得た。この正極の単位面積あたりの充電容量は、3mAh/cm2であった。
炭素材としての人造黒鉛粒子(平均粒径8μm)理論容量370mAh/gと、酸化シリコン(SiO)粒子(平均粒径5μm)理論容量2676mAh/g(Siの理論容量を4200mAh/gで計算)を99.99:0.01の質量比で計量、混合して負極活物質を調製した。調製した活物質、導電補助材としてのカーボンブラック、および結着剤としてのスチレン−ブタジエン共重合ゴム:カルボキシメチルセルロースの質量比1対1の混合物を、96:1:3の質量比で計量し、それらを蒸留水を用いて混練し、負極スラリーとした。調製した負極スラリーを、集電体としての厚み15μmの銅箔に塗布し乾燥し、さらにプレスすることで負極を得た。この負極のうち炭素材の単位面積当たりの充電容量は、2.85mAh/cm2であった。
セパレータとして、20μmの厚みを有するアラミド微多孔フィルム(孔径0.5μm)を用いた。このセパレータのTsを表1にしめす。
作製した正極電極板を、電流取り出し部を除いた寸法として230mm×300mmに切断し、負極電極板を、電流取り出し部を除いた寸法として238mm×308mmに切断して、セパレータを介して積層した。正極活物質に覆われていない正極集電体および負極活物質に覆われていない負極集電体の端部をそれぞれ溶接し、さらにその溶接箇所に、アルミニウム製の正極端子およびニッケル製の負極端子をそれぞれ溶接して、平面的な積層構造を有する電極素子を得た。電池の正極充電容量は20Ahとした。
非水溶媒としてのEC(沸点:248℃)とDEC(沸点:126℃)の混合溶媒(体積比:EC/DEC=30/70)に、支持塩としてのLiPF6を電解液中1Mとなるように溶解して電解液を調製した。
上記電極素子を外装体としてのアルミニウムラミネートフィルムで包み、内部に電解液を注液後、0.1気圧まで減圧しつつ封止することで、二次電池を作製した。
(電池温度と過充電試験)
作製した二次電池を、0.2Cで4.2Vまで充電後、0.2Cで3Vまで放電した。この時の最高到達温度を表1に示す。続いて、過充電試験は、1Cで10Vまで昇圧を行った。電池の電圧約5.5Vで電池の表面温度が95℃に到達し、その後急激に電圧が10V以上にまで上昇したが、電池の破裂や、発煙は無かった。この場合の判定は◎、発煙に至っても発火しない場合は○、発火した場合は×と判定する。
作製した二次電池を、0.1Cで4.3Vまで充電後、0.1Cで3Vまで放電する操作を100回繰り返した。作製した電池を解体し、走査型電子顕微鏡を用いてセパレータ表面の拡大観察を行ったところ、部分的にかすかに褐色となる劣化が見られ、○と判定した。なお、全く変色が見られない場合は◎と記載し、部分的に褐色となった場合は△、全面が褐色または黒くなった場合は×と判定する。
セパレータを微多孔ポリイミドのセパレータ(厚み20μm、孔径0.5μm)とした以外は、実施例1と同じ条件で電池を作成し、評価をおこなった。結果を表1にしめす。
セパレータを微多孔ポリフェニレンスルフィド(厚み20μm、孔径0.5μm)とした以外は、実施例1と同じ条件で電池を作成し、評価をおこなった。結果を表1にしめす。
セパレータを微多孔塩化アラミドのセパレータ(厚み20μm、孔径0.5μm)とした以外は、実施例1と同じ条件で電池を作成し、評価をおこなった。結果を表1にしめす。
負極の炭素材の単位面積当たりの充電容量を、2.7mAh/cm2とした以外は、実施例1と同じ電池を作成し、評価を行った。結果を表1にしめす。
負極の炭素材の単位面積当たりの充電容量を、2.4mAh/cm2とした以外は、実施例1と同じ電池を作成し、評価を行った。結果を表1にしめす。
正極活物質をリチウムニッケル複合酸化物(LiNi0.80Co0.15Al0.05O2)理論容量200mAh/gを用いた以外実施例1と同じ電池を作成し、評価を行った。結果を表1にしめす。
セパレータを微多孔ポリプロピレンのセパレータ(厚み20μm、孔径0.01μm)とした以外は、実施例1と同じ条件で電池を作成し、評価をおこなった。結果を表1にしめす。
セパレータを3μmのセラミック層を塗布した微多孔ポリプロピレンのセパレータ(厚み20μm、孔径0.01μm)とした以外は、実施例1と同じ条件で電池を作成し、評価をおこなった。結果を表1にしめす。
セパレータをセルロース不織布のセパレータ(厚み20μm、孔径1μm)とした以外は、実施例1と同じ条件で電池を作成し、評価をおこなった。結果を表1にしめす。
セパレータをアラミド不織布のセパレータ(厚み20μm、孔径1μm)とした以外は、実施例1と同じ条件で電池を作成し、評価をおこなった。結果を表1にしめす。
セパレータをポリフェニレンスルフィド不織布のセパレータ(厚み20μm、孔径1μm)とした以外は、実施例1と同じ条件で電池を作成し、評価をおこなった。結果を表1にしめす。
正極の単位面積当たりの放電容量を、2.5mAh/cm2、負極の炭素材の単位面積当たりの充電容量を2.38mAh/cm2とし、セパレータを3μmのセラミック層を塗布した微多孔ポリプロピレンのセパレータ(厚み20μm、孔径0.01μm)とした以外は、実施例1と同じ条件で電池を作成し、評価をおこなった。結果を表1にしめす。
正極の単位面積当たりの放電容量を、2.5mAh/cm2、負極の炭素材の単位面積当たりの充電容量を2.38mAh/cm2とし、セパレータをセルロース不織布のセパレータ(厚み20μm、孔径1μm)とした以外は、実施例1と同じ条件で電池を作成し、評価をおこなった。結果を表1にしめす。
負極の炭素材の単位面積当たりの充電容量を3.3mAh/cm2とし、セパレータを3μmのセラミック層を塗布した微多孔ポリプロピレンのセパレータ(厚み20μm、孔径0.01μm)とした以外は、実施例1と同じ条件で電池を作成し、評価をおこなった。結果を表1にしめす。
正極、負極など電池のサイズを小さくして電池の正極充電容量を17Ahとし、セパレータを3μmのセラミック層を塗布した微多孔ポリプロピレンのセパレータ(厚み20μm、孔径0.01μm)とした以外は、実施例1と同じ条件で電池を作成し、評価をおこなった。結果を表1にしめす。
セパレータを微多孔ポリプロピレンのセパレータ(厚み20μm、孔径0.01μm)とした以外は、実施例7と同じ条件で電池を作成し、評価をおこなった。結果を表1にしめす。
b セパレータ
c 正極
d 負極集電体
e 正極集電体
f 正極端子
g 負極端子
10 フィルム外装体
20 電池要素
25 セパレータ
30 正極
40 負極
Claims (9)
- 正極と、負極と、電解液と、正極および負極との間に配置されたセパレータと、を含むリチウムイオン二次電池であって、
正極が、単位面積当たりの充電容量を3mAh/cm2以上有し、
負極が、金属および/または金属酸化物ならびに炭素を負極活物質として含み、
負極に含まれる炭素のリチウム受容可能な量が、正極のリチウム放出可能な量より少なく、
前記セパレータの熱収縮率が電解液の沸点において3%未満であり、前記セパレータの孔径が0.01μm以上0.5μm未満である、
リチウムイオン二次電池。 - 前記セパレータが微多孔膜から成る、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記セパレータが400℃において絶縁層の厚みを5μm以上保持する、請求項1または2に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記セパレータが酸素指数25以上である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記セパレータが、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂およびポリフェニレンスルフィド樹脂より選択される1種類以上の材料から成る、請求項1〜4のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記セパレータが、アラミド樹脂から成る、請求項5に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記アラミド樹脂の芳香環上の水素がハロゲンで一部または全部置換されている、請求項6に記載のリチウムイオン二次電池。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池を搭載したことを特徴とする車両。
- 電極素子と電解液と外装体とを有するリチウムイオン二次電池の製造方法であって、
正極と、負極とを、セパレータを介して対向配置して電極素子を作製する工程と、
前記電極素子と、電解液と、を外装体の中に封入する工程と、
を含み、
正極が、単位面積当たりの充電容量を3mAh/cm2以上有し、
負極が、金属および/または金属酸化物ならびに炭素を負極活物質として含み、
負極に含まれる炭素のリチウム受容可能な量が、正極のリチウム放出可能な量より少なく、
前記セパレータの熱収縮率が電解液の沸点において3%未満であり、前記セパレータの孔径が0.01μm以上0.5μm未満である、
リチウムイオン二次電池の製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015061773 | 2015-03-24 | ||
JP2015061773 | 2015-03-24 | ||
PCT/JP2016/059445 WO2016152991A1 (ja) | 2015-03-24 | 2016-03-24 | 高安全性・高エネルギー密度電池 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020218920A Division JP7173121B2 (ja) | 2015-03-24 | 2020-12-28 | 高安全性・高エネルギー密度電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2016152991A1 JPWO2016152991A1 (ja) | 2018-01-18 |
JP6973853B2 true JP6973853B2 (ja) | 2021-12-01 |
Family
ID=56977517
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017508434A Active JP6973853B2 (ja) | 2015-03-24 | 2016-03-24 | 高安全性・高エネルギー密度電池 |
JP2020218920A Active JP7173121B2 (ja) | 2015-03-24 | 2020-12-28 | 高安全性・高エネルギー密度電池 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020218920A Active JP7173121B2 (ja) | 2015-03-24 | 2020-12-28 | 高安全性・高エネルギー密度電池 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20180115015A1 (ja) |
EP (1) | EP3276733B1 (ja) |
JP (2) | JP6973853B2 (ja) |
CN (1) | CN107431234A (ja) |
WO (1) | WO2016152991A1 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7159156B2 (ja) * | 2017-06-09 | 2022-10-24 | 三洋電機株式会社 | 非水電解質二次電池用負極及び非水電解質二次電池 |
US11171362B2 (en) * | 2017-09-12 | 2021-11-09 | Sila Nanotechnologies, Inc. | Electrolyte for a metal-ion battery cell with high-capacity, micron-scale, volume-changing anode particles |
WO2019054411A1 (ja) | 2017-09-13 | 2019-03-21 | 日本電気株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
CN108470877A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-08-31 | 深圳市卓能新能源股份有限公司 | 一种18650锂离子电池及其制备方法 |
KR102315122B1 (ko) | 2018-06-04 | 2021-10-19 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 전지셀, 이차 전지 및 전지셀 제조 방법 |
CN112068002A (zh) * | 2020-09-21 | 2020-12-11 | 昆山宝创新能源科技有限公司 | 快速评估陶瓷复合极片的方法 |
CN113659214B (zh) * | 2021-07-12 | 2023-03-17 | 深圳市比克动力电池有限公司 | 兼顾电化学性能和安全性能的高比能锂离子电池设计方法 |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002231209A (ja) * | 2001-01-31 | 2002-08-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解液二次電池 |
JP4711319B2 (ja) * | 2001-02-13 | 2011-06-29 | 日立マクセル株式会社 | 非水二次電池 |
JP2006269359A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Mitsubishi Chemicals Corp | 非水系電解液二次電池用セパレータおよび非水系電解液二次電池 |
JP2006351488A (ja) * | 2005-06-20 | 2006-12-28 | Sony Corp | 電池 |
WO2007072759A1 (ja) * | 2005-12-20 | 2007-06-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 非水電解質二次電池 |
JP5168989B2 (ja) * | 2006-04-12 | 2013-03-27 | 東レ株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
JP2008091041A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
JP4952314B2 (ja) * | 2007-03-16 | 2012-06-13 | パナソニック株式会社 | 非水系二次電池用セパレータおよびこれを備えた非水系二次電池 |
JP5257569B2 (ja) * | 2007-08-03 | 2013-08-07 | ソニー株式会社 | 二次電池 |
DE102007042554B4 (de) * | 2007-09-07 | 2017-05-11 | Carl Freudenberg Kg | Vliesstoff mit Partikelfüllung |
JP5144651B2 (ja) * | 2007-10-03 | 2013-02-13 | 日立マクセル株式会社 | 電池用セパレータおよび非水電解液電池 |
JP2010244875A (ja) * | 2009-04-07 | 2010-10-28 | Panasonic Corp | リチウム二次電池用セパレータ、およびそれを用いたリチウム二次電池 |
JP5099168B2 (ja) * | 2010-04-16 | 2012-12-12 | 株式会社豊田自動織機 | リチウムイオン二次電池 |
JP5566825B2 (ja) * | 2010-09-15 | 2014-08-06 | 日立マクセル株式会社 | リチウム二次電池 |
JP2014103087A (ja) * | 2012-04-17 | 2014-06-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ナトリウム二次電池 |
JP2014022245A (ja) * | 2012-07-20 | 2014-02-03 | Hitachi Maxell Ltd | リチウムイオン二次電池およびその製造方法 |
KR20140013885A (ko) * | 2012-07-24 | 2014-02-05 | 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 | 리튬 이온 이차 전지 |
JP6398298B2 (ja) * | 2013-05-16 | 2018-10-03 | 東レ株式会社 | 芳香族ポリアミド/芳香族ポリイミド複合多孔質膜および非水電解液系二次電池用セパレータならびに非水電解液系二次電池 |
-
2016
- 2016-03-24 JP JP2017508434A patent/JP6973853B2/ja active Active
- 2016-03-24 CN CN201680017758.3A patent/CN107431234A/zh active Pending
- 2016-03-24 EP EP16768894.4A patent/EP3276733B1/en active Active
- 2016-03-24 US US15/560,833 patent/US20180115015A1/en not_active Abandoned
- 2016-03-24 WO PCT/JP2016/059445 patent/WO2016152991A1/ja active Application Filing
-
2020
- 2020-12-28 JP JP2020218920A patent/JP7173121B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7173121B2 (ja) | 2022-11-16 |
JP2021048146A (ja) | 2021-03-25 |
EP3276733A1 (en) | 2018-01-31 |
US20180115015A1 (en) | 2018-04-26 |
WO2016152991A1 (ja) | 2016-09-29 |
CN107431234A (zh) | 2017-12-01 |
EP3276733A4 (en) | 2018-08-22 |
JPWO2016152991A1 (ja) | 2018-01-18 |
EP3276733B1 (en) | 2023-01-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6973853B2 (ja) | 高安全性・高エネルギー密度電池 | |
US8940440B2 (en) | Lithium ion secondary battery active material, lithium ion secondary battery electrode, lithium ion secondary battery, electronic device, electric power tool, electric vehicle, and power storage system | |
JP6919646B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
US20140295263A1 (en) | Secondary battery | |
CN108232155B (zh) | 二次电池、二次电池用电极和活性物质、电池组 | |
JP6927034B2 (ja) | リチウムイオン二次電池、およびその製造方法 | |
US20230155165A1 (en) | Lithium ion secondary battery | |
US10833364B2 (en) | Lithium-ion secondary battery | |
JPWO2017204213A1 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
WO2016093246A1 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
US9742007B2 (en) | Active material, electrode, secondary battery, battery pack, electric vehicle, electric power storage system, electric power tool, and electronic apparatus | |
JP6809449B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP6699160B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
US20190393465A1 (en) | Secondary battery | |
JP6844536B2 (ja) | リチウムイオン電池 | |
JP2015057788A (ja) | 非水電解質電池の製造方法 | |
US10290899B2 (en) | Secondary battery, battery pack, electric vehicle, electric power storage system, electric power tool, and electronic apparatus | |
JP6973621B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170904 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20180516 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190206 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200225 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200424 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20200929 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201228 |
|
C60 | Trial request (containing other claim documents, opposition documents) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60 Effective date: 20201228 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20210107 |
|
C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21 Effective date: 20210112 |
|
A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20210305 |
|
C211 | Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C211 Effective date: 20210309 |
|
C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22 Effective date: 20210706 |
|
C23 | Notice of termination of proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C23 Effective date: 20210831 |
|
C03 | Trial/appeal decision taken |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C03 Effective date: 20211005 |
|
C30A | Notification sent |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C3012 Effective date: 20211005 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211028 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6973853 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |