JP7197537B2 - リチウムイオン二次電池 - Google Patents
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Description
図1~図5を参照して、リチウムイオン二次電池及びその製造方法について説明する。本実施形態のリチウムイオン二次電池は、捲回型の電極体を有するものである。
まず図3に沿って、負極板30の抵抗分布について説明する。図3は、正極板20及び負極板30をセパレータ40とともに捲回し、コンディショニング処理を施した後の電極体16のうち、説明の便宜上、負極板30の一部のみを記載した図である。負極板30には接着剤が負極活物質層32に積層されている。図3(a)に示す負極板30は、電極体16の高さL(図1参照)で切断又は区切ったものである。この負極板30のうち、高さ方向(図3中Y方向)の異なる3つの位置から、負極板30の幅方向(図3中X方向)と平行な基準線101~103に沿って抵抗を測定する。さらに、幅方向の中央から高さ方向(図3中Y方向)と平行な基準線104に沿って抵抗を測定する。抵抗の測定は、交流インピーダンス測定法(以下、交流抵抗測定)を用いることができる。この方法では、抵抗の周波数への依存性を利用して、イオンの動作が反映された反応抵抗と電気的接触等による電気抵抗を分離する。本実施形態での負極板30の「抵抗」は、反応抵抗と材料間等の接触に由来する電気的抵抗の和である。
(1)負極活物質層32の高抵抗領域115に重なる接着剤の目付量を少なくし、低抵抗領域117に重なる接着剤の目付量を多くした。これにより、負極板30とセパレータ40とを接着して所定の形状に維持しつつ、接着層42が設けられることによる高抵抗領域115の抵抗の上昇を最小限にすることができる。このため、リチウムイオン二次電池11のリチウム析出耐性を向上することができる。
次に、第2実施形態について説明する。第2実施形態のリチウムイオン二次電池11は、第1実施形態のリチウムイオン二次電池11とその構成が異なる。以下、主に第1実施形態と相違する構成について詳細に説明することとし、説明の便宜上、同様の構成については詳細な説明を割愛する。
(5)第2実施形態では、負極活物質層32のうち、電解液の濃度分布に偏りにより高抵抗となる中央部に重なる接着剤を相対的に少なくした。これにより、接着層71を設けることによる中央部における抵抗の上昇を最小限にすることができる。また、端部と中央部との間の領域に重なる接着剤を相対的に多くするため、負極板30とセパレータ70との接着力を維持することができる。
・第2実施形態では、接着剤の目付量を少なくした第1領域135と、セパレータ40のうち、接着剤の目付量を多くした第2領域136とした。これに加えて、第1領域135の接着剤の目付量と第2領域136の接着剤の目付量との間の目付量の第3領域を設定してもよい。例えば、接着層42のうち中抵抗領域127に重なる領域を第3領域としてもよい。
以下、上記各実施形態の一例である実施例について具体的に説明する。なお、これらの実施例は、本発明を限定するものではない。
<正極の作製>
正極活物質であるリチウム複合金属酸化物としてLiNiCoO2、導電材としてアセチレンブラック(AB)、バインダとしてPVDFをNMP(N-メチル-2-ピロリドン)溶液と混合して混練した。正極合剤の固形分の質量全体に対する正極活物質の割合は90質量%となるようにした。そして、混練後の正極合剤を長尺状のアルミニウム箔(正極集電体)の両面に塗布して乾燥することにより、正極板を作製した。正極合剤の塗布量は、一方の面において、約9.5mg/cm2(固形分基準)となるように調節した。正極合剤を乾燥後、正極活物質層をプレスした。
負極活物質としての天然黒鉛粉末と、SBRと、CMCとを水に分散させて混錬した。負極合剤の質量全体に対する負極活物質の割合は98質量%となるようにした。この負極合剤を長尺状の銅箔の両面に塗布して乾燥することにより、負極板を作製した。負極合剤の塗布量は、一方の面において約3.5mg/cm2(固形分基準)となるように調整した。負極合剤を乾燥後、負極活物質層をプレスした。
PE製多孔膜(厚さ16μm、幅100μm)の両面に、アルミナを主成分とする多孔質層を備え、多孔質層に接着剤であるスチレンアクリル系樹脂が塗布されたセパレータを準備した。接着層は、多孔膜の両面に設けられた多孔質層のうち、負極板側になる方に形成した。
上記のようにして作製した正極板および負極板を2枚のセパレータ(多孔質ポリエチレン製の単層構造のものを使用した。)を介して積層して捲回し、その捲回体を側面方向から押しつぶして捲回型の電極体を作製した。
セパレータの接着剤の目付量を以下のように調整し、その他の構成や作製方法は実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を得た。
第2領域120(目付量:中)・・・20
第3領域119(目付量:多)・・・50
(比較例1)
セパレータの接着剤の目付量を、第1領域118、第2領域120及び第3領域119でいずれも「100」とした。その他の構成や作製方法は実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を得た。
セパレータの接着剤の目付量を、第1領域118、第2領域120及び第3領域119でいずれも「50」とした。その他の構成や作製方法は実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を得た。
セパレータの接着剤の目付量を、第1領域118、第2領域120及び第3領域119でいずれも「40」とした。その他の構成や作製方法は実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を得た。
実施例及び比較例のコンディショニング処理後のリチウムイオン二次電池をSOC(State Of Charge)60%まで充電した。その後、負極板とセパレータを一体で取り出し、セパレータを介して、1~100kHzにて交流インピーダンス法により、負極板について、幅方向及び高さ方向に所定間隔で抵抗を測定した。そして、抵抗の最小値に対する抵抗の最大値の比である抵抗比を求めた。この際、同時期に取り出した正極板を対極として用いた。
リチウムの析出の有無は、複数回の充放電サイクルを行った後の容量維持率に基づき推定することができる。リチウムの析出量が多くなれば、反応に寄与するリチウムイオンが少なくなるためである。コンディショニング処理後のリチウムイオン二次電池について、約80Cのパルス電流にて1000回充放電を行った。そして、その前後での容量比を容量維持率(%)として測定した。
図11に、各実施例及び各比較例の抵抗比及び容量維持率を示す。負極板の高抵抗領域に対向する第1領域の接着剤の目付量を小さくした実施例1,2について得られた抵抗比は、比較例1~3の抵抗比よりも小さくなった。これにより、高抵抗領域の影響が抑制されたことがわかる。特に第2領域120及び第3領域119の目付量を小さくした実施例2は、抵抗差が小さくなった。また、実施例1,2及び比較例1~3を通じて、抵抗比が高くなるほど、容量維持率が低下した。実施例1,2について得られた容量維持率は、比較例1~3に比べ高くなった。つまり、抵抗比と容量維持率との相対関係と、実施例1,2及び比較例1~3の比較に基づき、実施例1,2は電池反応に寄与するリチウムイオンの低下が抑制されたことが推定される。
16,46…電極体
20,50…正極板
21,51…正極集電体
22,52…正極活物質層
30,60…負極板
31,61…負極集電体
32,62…負極活物質層
40,70…セパレータ
Claims (7)
- 正極集電体上に正極活物質層が形成された正極板及び負極集電体上に負極活物質層が形成された負極板がセパレータを介して重ねられた電極体と電解液とを備えるリチウムイオン二次電池であって、
前記負極板及び前記セパレータとの間には接着剤が介在し、
前記負極活物質層は、抵抗の値に応じた高抵抗領域及び低抵抗領域を含み、
前記負極活物質層のうち高抵抗領域に重なる前記接着剤の第1目付量を、前記低抵抗領域に重なる前記接着剤の第2目付量よりも少なくした
リチウムイオン二次電池。 - 前記電極体は、前記負極板、前記セパレータ及び前記正極板を積層して捲回することにより形成され、
前記負極活物質層のうち、前記電極体の捲回軸と平行な幅方向における中央部に重なる前記接着剤の目付量は前記第1目付量であり、前記中央部と前記負極板の前記幅方向の端部との間の部分に重なる前記接着剤の目付量は前記第2目付量である
請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。 - 前記電極体は、前記負極板、前記セパレータ及び前記正極板を積層して捲回することにより形成され、
前記負極活物質層のうち、前記電極体の捲回軸と平行な幅方向における端部に重なる前記接着剤の目付量が前記第1目付量であり、前記負極活物質層の中央部と前記幅方向の端部との間の部分に重なる前記接着剤の目付量が前記第2目付量である
請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。 - 前記低抵抗領域は抵抗値が第1所定値未満の領域であり、前記高抵抗領域は、抵抗値が第2所定値以上の領域であり、
前記負極活物質層のうち、抵抗値が前記第1所定値以上前記第2所定値未満の領域であって、且つ中央部における2つの前記高抵抗領域の間に位置する中抵抗領域に重なる前記接着剤の目付量を、前記第1目付量よりも大きく前記第2目付量よりも小さい量とする
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。 - 前記電極体は、複数の矩形状の前記負極板と複数の矩形状の前記正極板とを前記セパレータを介して交互に積層することにより形成され、
前記負極活物質層のうち、中央部に重なる前記接着剤の目付量が前記第1目付量であり、前記負極活物質層の各辺に沿った端部と前記中央部との間の部分に付着する前記接着剤の目付量が前記第2目付量である
請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。 - 前記電極体は、複数の矩形状の前記負極板と複数の矩形状の前記正極板とを前記セパレータを介して交互に積層することにより形成され、
前記負極活物質層の各辺に沿った端部に重なる前記接着剤の目付量が前記第1目付量であり、中央部と前記負極活物質層の前記端部との間の部分に付着する前記接着剤の目付量が前記第2目付量である
請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。 - 前記低抵抗領域は抵抗値が第1所定値未満の領域であり、前記高抵抗領域は、抵抗値が第2所定値以上の領域であり、
前記負極活物質層のうち、抵抗値が前記第1所定値以上前記第2所定値未満の領域であって、且つ前記負極活物質の前記中央部の前記高抵抗領域と前記低抵抗領域とに挟まれた領域を中抵抗領域とし、前記中抵抗領域に重なる前記接着剤の目付量を、前記第1目付量よりも大きく前記第2目付量よりも小さい量とする
請求項5又は6に記載のリチウムイオン二次電池。
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Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013191389A (ja) | 2012-03-13 | 2013-09-26 | Nissan Motor Co Ltd | 積層構造電池 |
JP2013191396A (ja) | 2012-03-14 | 2013-09-26 | Hitachi Ltd | 非水電解質二次電池、非水電解質二次電池モジュール |
JP2015095329A (ja) | 2013-11-11 | 2015-05-18 | 日産自動車株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
JP2016522553A (ja) | 2013-09-30 | 2016-07-28 | エルジー・ケム・リミテッド | リチウム二次電池用セパレーターの製造方法、その方法により製造されたセパレーター、及びこれを含むリチウム二次電池 |
JP2019087422A (ja) | 2017-11-07 | 2019-06-06 | トヨタ自動車株式会社 | 非水系二次電池 |
WO2020067208A1 (ja) | 2018-09-28 | 2020-04-02 | 日本ゼオン株式会社 | 二次電池およびその製造方法 |
JP2020087832A (ja) | 2018-11-29 | 2020-06-04 | トヨタ自動車株式会社 | 非水電解液二次電池 |
JP2021517725A (ja) | 2018-06-12 | 2021-07-26 | エルジー・ケム・リミテッド | パターン化電極接着層が備えられた電気化学素子用の分離膜及びその製造方法 |
-
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013191389A (ja) | 2012-03-13 | 2013-09-26 | Nissan Motor Co Ltd | 積層構造電池 |
JP2013191396A (ja) | 2012-03-14 | 2013-09-26 | Hitachi Ltd | 非水電解質二次電池、非水電解質二次電池モジュール |
JP2016522553A (ja) | 2013-09-30 | 2016-07-28 | エルジー・ケム・リミテッド | リチウム二次電池用セパレーターの製造方法、その方法により製造されたセパレーター、及びこれを含むリチウム二次電池 |
JP2015095329A (ja) | 2013-11-11 | 2015-05-18 | 日産自動車株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
JP2019087422A (ja) | 2017-11-07 | 2019-06-06 | トヨタ自動車株式会社 | 非水系二次電池 |
JP2021517725A (ja) | 2018-06-12 | 2021-07-26 | エルジー・ケム・リミテッド | パターン化電極接着層が備えられた電気化学素子用の分離膜及びその製造方法 |
WO2020067208A1 (ja) | 2018-09-28 | 2020-04-02 | 日本ゼオン株式会社 | 二次電池およびその製造方法 |
JP2020087832A (ja) | 2018-11-29 | 2020-06-04 | トヨタ自動車株式会社 | 非水電解液二次電池 |
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