JP7045545B2 - 絶縁コーティング層が備えられた電極タブを含む二次電池 - Google Patents
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Description
電極集電体から延びている電極タブを含む電極組立体を含み、前記電極タブは、無機フィラー及びバインダーを含む絶縁コーティング層を備え、前記バインダーは電解液に対する吸収率(uptake)が0%超50%未満であり、前記吸収率は以下のような段階を含む方法で測定される、二次電池に関する。
エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート及びジエチルカーボネートが混合された有機溶媒、並びにリチウム塩を含む電解液を調製する段階;
前記バインダーをフィルム状に成形した後、所定の大きさに切断して浸漬前重量を測定し、切断したフィルムを前記電解液に常温で1時間浸漬してから取り出して、前記バインダーの浸漬後重量を測定する段階;及び
測定した重量から下記の数式1を用いて前記バインダーの電解液吸収率を計算する段階。
[(浸漬後重量-浸漬前重量)/浸漬前重量]×100(%) … 数式1
エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート及びプロピルプロピオネートが混合された有機溶媒、並びにリチウム塩を含む電解液を調製する段階;
前記バインダーをフィルム状に成形した後、所定の大きさに切断して浸漬前重量を測定し、切断したフィルムを前記電解液に常温で1時間浸漬してから取り出して、前記バインダーの浸漬後重量を測定する段階;及び
測定した重量から下記の数式1を用いて前記バインダーの電解液吸収率を計算する段階。
[(浸漬後重量-浸漬前重量)/浸漬前重量]×100(%) … 数式1
前記エチレンカーボネートの含量が、前記有機溶媒の総含量100重量部を基準にして20重量部以上である二次電池に関する。
前記エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート及びジエチルカーボネートの混合重量比が30:20:50である二次電池に関する。
前記エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート及びプロピルプロピオネートの混合重量比が30:10:60である二次電池に関する。
前記バインダーが架橋性基を有するモノマー由来の繰り返し単位を含むスチレン-ブタジエン系ゴムを含む二次電池に関する。
前記バインダーがアクリル酸(Acrylic acid、AA)単量体から由来の繰り返し単位を12重量部以下で含むスチレン‐ブタジエン系ゴムを含む二次電池に関する。
前記バインダーがスチレン‐ブタジエン‐アクリル酸共重合体である二次電池に関する。
前記バインダーがフッ化ビニリデン(Vinylidene Fluoride、VdF)単量体から由来の繰り返し単位を90重量部以上で含むフッ化系バインダー高分子を含む二次電池に関する。
前記フッ化系バインダー高分子がポリフッ化ビニリデンである二次電池に関する。
前記絶縁コーティング層が無機フィラーとバインダーとを5:95~80:20の重量比で含む二次電池に関する。
前記無機フィラーがSiO2、TiO2、Al2O3、AlOOH、γ‐AlOOH、ZrO2、SnO2、CeO2、MgO、CaO、ZnO、Y2O3、Pb(Zr,Ti)O3(PZT)、Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT)、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3‐PbTiO3(PMN‐PT)、BaTiO3、ハフニア(HfO2)、SrTiO3またはこれらの混合物を含む二次電池に関する。
前記絶縁コーティング層が分散剤をさらに含む二次電池に関する。
前記絶縁コーティング層が分散剤を無機フィラー対比0.1~5重量%で含む二次電池に関する。
前記電極タブが正極タブである二次電池に関する。
[(浸漬後重量-浸漬前重量)/浸漬前重量]×100(%) … 数式1
[(浸漬後重量-浸漬前重量)/浸漬前重量]×100(%) … 数式1
水を溶媒にして分散剤(カルボキシメチルセルロース、BG‐L01、Global Leader Chemical製)を溶解させ、無機フィラーとしてアルミナ(LS235、日本軽金属製)を、無機フィラーに対する分散剤の比率が0.5重量%になるように添加した。このように分散させたアルミナスラリーに、アルミナとバインダーとが20:80重量比になるように、バインダーとしてH78(スチレン(ST):ブタジエン(BD):アクリル酸(AA)=57:35:8、LG Chem製)を添加して絶縁コーティング層用スラリーを収得した。このとき、前記バインダーは、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)及びジエチルカーボネート(DEC)を30:20:50(重量比)で混合した溶媒にLiPF6を1M濃度で溶解して得た電解液に対する吸収率が47%であった。
[(浸漬後重量-浸漬前重量)/浸漬前重量]×100(%) … 数式1
水を溶媒にして分散剤(カルボキシメチルセルロース、BG‐L01、Global Leader Chemical製)を溶解させ、無機フィラーとしてアルミナ(LS235、日本軽金属製)を、無機フィラーに対する分散剤の比率が0.5重量%になるように添加した。このように分散させたアルミナスラリーに、アルミナとバインダーとが2:8重量比になるように、バインダーとしてH78(スチレン(ST):ブタジエン(BD):アクリル酸(AA)=57:35:8、LG Chem製)を添加してコーティングスラリーを収得した。このとき、前記バインダーは、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)及びプロピルプロピオネート(PP)を30:10:60(重量比)で混合した溶媒にLiPF6を1M濃度で溶解して得た電解液に対する吸収率が127%であった。このとき、電解液に対するバインダー吸収率は以下のような方法で測定した。前記バインダーをフィルム状に成形した後、所定の大きさに切断して重量を測定し、切断したフィルムを前記電解液に常温(25℃)で1時間浸漬してから重量を測定した後、上記の数式1の値を算出して電解液吸収率にした。
バインダーとしてBD53(ST:BD=62:38、LG Chem製、電解液(EC:PC:DEC=30:20:50)吸収率6%)を使用したことを除き、実施例1と同じ過程で二次電池を製造した。このとき、電解液に対するバインダー吸収率は以下のような方法で測定した。前記バインダーをフィルム状に成形した後、所定の大きさに切断して重量を測定し、切断したフィルムを前記電解液に常温(25℃)で1時間浸漬してから重量を測定した後、上記の数式1の値を算出して電解液吸収率にした。
バインダーとしてBD53(ST:BD=62:38、LG Chem製、電解液(EC:PC:PP=30:10:60)吸収率48%)を使用したことを除き、実施例2と同じ過程で二次電池を製造した。このとき、電解液に対するバインダー吸収率は以下のような方法で測定した。前記バインダーをフィルム状に成形した後、所定の大きさに切断して重量を測定し、切断したフィルムを前記電解液に常温(25℃)で1時間浸漬してから重量を測定した後、上記の数式1の値を算出して電解液吸収率にした。
溶媒としてN‐メチル‐2‐ピロリドン(NMP)を使用し、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(KF1100、クレハ製、電解液(EC:PC:PP=30:10:60)吸収率12%)を使用して、アルミナとバインダーとの比率を70:30に調整したことを除き、実施例2と同じ過程で二次電池を製造した。
バインダーとしてポリフッ化ビニリデン共重合体(8200、クレハ製、電解液(EC:PC:PP=30:10:60)吸収率17%)を使用したことを除き、実施例5と同じ過程で二次電池を製造した。
バインダーとしてSU006(AA単独、東洋インキ製、電解液(EC:PC:DEC=30:20:50)吸収率105%)を使用したことを除き、実施例1と同じ過程で二次電池を製造した。このとき、電解液に対するバインダー吸収率は以下のような方法で測定した。前記バインダーをフィルム状に成形した後、所定の大きさに切断して重量を測定し、切断したフィルムを前記電解液に常温(25℃)で1時間浸漬してから重量を測定した後、上記の数式1の値を算出して電解液吸収率にした。
バインダーとしてH79(ST:BD:AA=52:31:17、LG Chem製、電解液(EC:PC:DEC=30:20:50)吸収率73%)を使用したことを除き、実施例1と同じ過程で二次電池を製造した。このとき、電解液に対するバインダー吸収率は以下のような方法で測定した。前記バインダーをフィルム状に成形した後、所定の大きさに切断して重量を測定し、切断したフィルムを前記電解液に常温(25℃)で1時間浸漬してから重量を測定した後、上記の数式1の値を算出して電解液吸収率にした。
バインダーとしてH79(ST:BD:AA=52:31:17、LG Chem製、電解液(EC:PC:PP=30:10:60)吸収率174%)を使用したことを除き、実施例2と同じ過程で二次電池を製造した。このとき、電解液に対するバインダー吸収率は以下のような方法で測定した。前記バインダーをフィルム状に成形した後、所定の大きさに切断して重量を測定し、切断したフィルムを前記電解液に常温(25℃)で1時間浸漬してから重量を測定した後、上記の数式1の値を算出して電解液吸収率にした。
バインダーとして架橋型Li‐PAA(Aekyung Chemical製、電解液(EC:PC:DEC=30:20:50)吸収率0%)を使用し、分散剤を使用しないことを除き、実施例1と同じ過程で絶縁コーティング層用スラリーを調製した。調製した正極絶縁コーティング層用スラリーを先塗布及び乾燥した後、次いで正極活物質層用スラリーを塗布して、絶縁コーティング層が備えられた正極を含む二次電池を製造した。
実施例1~6及び比較例1~4で製造された二次電池を対象にして、それぞれ5個ずつの試料を用意した後、1mの高さで落下させる試験を100回行い、140℃で1時間放置するホットボックステスト(hot box test)を行った。
実施例1~6及び比較例1~4で製造された二次電池を対象にして、0.2C放電容量を測定した。
20、21 電極リード
30、31 シールテープ
100 電極組立体
200 電池ケース
W 溶接部
C 絶縁コーティング層
Claims (15)
- 電極集電体から延びている電極タブを含む電極組立体を含み、
前記電極タブは、無機フィラー及びバインダーを含む絶縁コーティング層を備え、
前記バインダーの電解液に対する吸収率が0%超50%未満であり、
前記吸収率は、
エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート及びジエチルカーボネートが混合された有機溶媒、並びにリチウム塩を含む電解液を調製する段階と、
前記バインダーをフィルム状に成形した後、所定の大きさに切断して浸漬前重量を測定し、切断したフィルムを前記電解液に常温で1時間浸漬してから取り出して、前記バインダーの浸漬後重量を測定する段階と、
測定した重量から下記の数式1を用いて前記バインダーの電解液吸収率を計算する段階とを含む方法で測定され、
[(浸漬後重量-浸漬前重量)/浸漬前重量]×100(%) … 数式1
である、二次電池。 - 電極集電体から延びている電極タブを含む電極組立体を含み、
前記電極タブは、無機フィラー及びバインダーを含む絶縁コーティング層を備え、
前記バインダーは電解液に対する吸収率が0%超150%未満であり、
前記吸収率は、
エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート及びプロピルプロピオネートが混合された有機溶媒、並びにリチウム塩を含む電解液を調製する段階と、
前記バインダーをフィルム状に成形した後、所定の大きさに切断して浸漬前重量を測定し、切断したフィルムを前記電解液に常温で1時間浸漬してから取り出して、前記バインダーの浸漬後重量を測定する段階と、
測定した重量から下記の数式1を用いて前記バインダーの電解液吸収率を計算する段階とを含む方法で測定され、
[(浸漬後重量-浸漬前重量)/浸漬前重量]×100(%) … 数式1
である、二次電池。 - 前記エチレンカーボネートの含量が、前記有機溶媒の総含量100重量部を基準にして20重量部以上である、請求項1または2に記載の二次電池。
- 前記エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合重量比が30:20:50である、請求項3に記載の二次電池。
- 前記エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとプロピルプロピオネートの混合重量比が30:10:60である、請求項3に記載の二次電池。
- 前記バインダーが、架橋性基を有するモノマー由来の繰り返し単位を含むスチレン‐ブタジエン系ゴムを含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の二次電池。
- 前記バインダーが、アクリル酸単量体から由来の繰り返し単位を12重量部以下で含むスチレン‐ブタジエン系ゴムを含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の二次電池。
- 前記バインダーが、スチレン‐ブタジエン‐アクリル酸共重合体である、請求項7に記載の二次電池。
- 前記バインダーが、フッ化ビニリデン単量体から由来の繰り返し単位を90重量部以上で含むフッ化系バインダー高分子を含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の二次電池。
- 前記フッ化系バインダー高分子が、ポリフッ化ビニリデンである、請求項9に記載の二次電池。
- 前記絶縁コーティング層が、無機フィラーとバインダーとを5:95~80:20の重量比で含む、請求項1から10のいずれか一項に記載の二次電池。
- 前記無機フィラーがSiO2、TiO2、Al2O3、AlOOH、γ‐AlOOH、ZrO2、SnO2、CeO2、MgO、CaO、ZnO、Y2O3、Pb(Zr,Ti)O3(PZT)、Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT)、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3‐PbTiO3(PMN‐PT)、BaTiO3、ハフニア(HfO2)、SrTiO3またはこれらの混合物を含む、請求項1から11のいずれか一項に記載の二次電池。
- 前記絶縁コーティング層が分散剤をさらに含む、請求項1から12のいずれか一項に記載の二次電池。
- 前記絶縁コーティング層が前記分散剤を無機フィラー対比0.1~5重量%で含む、請求項13に記載の二次電池。
- 前記電極タブが正極タブである、請求項1から14のいずれか一項に記載の二次電池。
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