JP7041811B2 - 円筒形ゼリーロールに使用されるストリップ型電極及びそれを含むリチウム二次電池 - Google Patents
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Description
[化学式1]
Li(NiaCobMnc)O2
化学式1において、0.55≦a≦0.9、0.05≦b≦0.22、0.05≦c≦0.23であり、a+b+c=1である。
第1正極活物質層のためのスラリーの製造
正極活物質としてLiNi0.6Co0.2Mn0.2(LG化学、HN601A)、導電材としてカーボンブラック(デンカ(Denka)、SB50L)、高分子バインダーとしてPVdF(クレハ(Kureha)、KF7200)を、重量基準で94:3:2.7の組成比で用意した。N‐メチルピロリドン溶媒にPVdFを溶解してバインダー溶液を製造し、活物質粒子と導電材を上記バインダー溶液に投入して、一般に使用される分散機(ホモジナイザー)を用いて3,000rpmで50分間分散させることで第1正極活物質スラリーを製造した。
正極活物質としてLiNi0.6Co0.2Mn0.2(LG化学、HN601A)、導電材としてカーボンブラック(デンカ(Denka)、SB50L)、高分子バインダーとしてPVdF(クレハ(Kureha)、KF7200)を、重量基準で96:3:0.3の組成比で用意した。N‐メチルピロリドン溶媒にPVdFを溶解してバインダー溶液を製造し、活物質粒子と導電材を上記バインダー溶液に投入して、一般に使用される分散機(ホモジナイザー)を用いて3,000rpmで50分間分散させることで第2電極活物質スラリーを製造した。
第1正極活物質層のためのスラリーを厚さ17μmのアルミニウムホイルの一面に330mg/25cm2のローディング量で塗布して第1正極活物質層を形成した。その後、第2正極活物質層のためのスラリーを上記第1正極活物質層上に330mg/25cm2のローディング量で塗布するが、巻芯部材であるセンターピンを2回巻き取り可能な長さだけ第1電極活物質層120が露出するように、上記第1電極活物質層120部分を除いて第2正極活物質層のためのスラリーをコーティングし、乾燥及び圧延して正極を製作した。形成された第1電極活物質層と第2電極活物質層とは5:5の厚さ比で形成され、第1正極活物質層に含まれたバインダーの比率と第2正極活物質層に含まれたバインダーの比率とは重量基準で9:1であった。
実験例1で製造した第1正極スラリーの組成を重量基準で正極活物質:導電材:バインダー=94.75:3:2.25にして製造し、第2正極スラリーの組成を重量基準で正極活物質:導電材:バインダー=96.25:3:0.75にして製造することで、第1正極活物質層に含まれたバインダーと第2正極活物質層に含まれたバインダーとの比率を75:25(重量基準)に変更したことを除いて、実験例1と同じ方式で正極を製作した。
実験例1で製造した第1正極スラリーの組成を重量基準で正極活物質:導電材:バインダー=96.2:3:1.8にして製造し、第2正極スラリーの組成を重量基準で正極活物質:導電材:バインダー=95.8:3:1.2にして製造することで、第1正極活物質層に含まれたバインダーと第2正極活物質層に含まれたバインダーとの比率を60:40(重量基準)に変更したことを除いて、実験例1と同じ方式で正極を製作した。
実験例1で製造した第1正極スラリーの組成を重量基準で正極活物質:導電材:バインダー=95.2:3:1.5にして製造し、第2正極スラリーの組成を重量基準で正極活物質:導電材:バインダー=95.8:3:1.5にして製造することで、第1正極活物質層に含まれたバインダーと第2正極活物質層に含まれたバインダーとの比率を50:50(重量基準)に変更したことを除いて、実験例1と同じ方式で正極を製作した。
実験例1から、第1電極活物質層120を、センターピンを0.7回巻き取り可能な長さだけ露出させることを除いて、実験例1と同じ方式で正極を製作した。
正極スラリーの組成を重量基準で正極活物質:導電材:バインダー=95.2:3:1.5にして製造し、厚さ17μmのアルミニウムホイルの一面に660mg/25cm2のローディング量でスラリーを塗布し、それを乾燥及び圧延して正極を製作した。
実験例1~3及び実験例4~6によって製造された正極を15×150mmに切断し、切断された正極のコーティング面をスライドガラス上に両面テープで貼り付けて試片を製造した。製造された試片をUTM(Universal Test Machine,万能試験機)接着力測定機を用いて、180゜の角度で引き剥がすときの力を測定し、その結果を下記表1に示した。
実験例1~3及び実験例4~6によって製造された正極を直径2mmの棒に巻き取って、該コア部における正極活物質層の表面で、電極のクラックまたは断線有無を目視で観察し、その結果を下記表1に示した。正極活物質層の表面でクラックまたは断線が一つでも観察される場合、クラックが発生したと判断し、クラックが全く観察されない場合をクラック発生なしと判断した。
110 ストリップ型電極集電体
120 第1電極活物質層
130 第2電極活物質層
140 第3電極活物質層
Claims (6)
- ストリップ型電極組立体がコア部に中空が形成されるように円筒状に巻き取られている円筒形ゼリーロールと、前記円筒形ゼリーロールの前記コア部に挿入されているセンターピンとを含むリチウム二次電池であって、
前記ストリップ型電極組立体は、ストリップ型正極、ストリップ型セパレータ及びストリップ型負極が順に積層されている構造であり、
前記ストリップ型正極または前記ストリップ型負極は、
ストリップ型電極集電体と、
前記ストリップ型電極集電体の少なくとも一面に形成された第1電極活物質層と、
前記第1電極活物質層上に形成された第2電極活物質層とを含み、
前記第2電極活物質層は、前記第1電極活物質層の長手方向の一面の一部が外部に露出するように、前記第1電極活物質層が形成されている長さより短く形成され、
第1電極活物質層が外部に露出している表面の長さが、前記センターピンの外周の長さの1倍~3倍であり、
前記第1電極活物質層及び前記第2電極活物質層がそれぞれバインダーを含み、前記第1電極活物質層に含まれたバインダーと前記第2電極活物質層に含まれたバインダーとの重量比が90:10~60:40であることを特徴とするリチウム二次電池。 - 前記第1電極活物質層が、前記ストリップ型電極集電体の長手方向の一面の一部が外部に露出するように、前記ストリップ型電極集電体の長さより短く形成されたことを特徴とする請求項1に記載のリチウム二次電池。
- 前記第1電極活物質層と前記第2電極活物質層との厚さが1:9~7:3の比率で形成されたことを特徴とする請求項1または2に記載のリチウム二次電池。
- 前記第1電極活物質層と前記第2電極活物質層との厚さが3:7~6:4の比率で形成されたことを特徴とする請求項1または2に記載のリチウム二次電池。
- 前記円筒形ゼリーロールが、前記第1電極活物質層の露出している前記ストリップ型電極組立体の一側部分が前記円筒形ゼリーロールのコア部に位置するように巻き取られていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のリチウム二次電池。
- 前記ストリップ型正極が、前記ストリップ型電極集電体と前記第1電極活物質層と前記第2電極活物質層とを含むことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のリチウム二次電池。
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