JP7236030B2 - リチウムイオン二次電池 - Google Patents
リチウムイオン二次電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7236030B2 JP7236030B2 JP2019094991A JP2019094991A JP7236030B2 JP 7236030 B2 JP7236030 B2 JP 7236030B2 JP 2019094991 A JP2019094991 A JP 2019094991A JP 2019094991 A JP2019094991 A JP 2019094991A JP 7236030 B2 JP7236030 B2 JP 7236030B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- active material
- electrode active
- material layer
- negative electrode
- 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
-
- 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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
このような構成によれば、金属リチウムの析出耐性に優れた、非水電解質二次電池が提供される。
また、本明細書において「リチウムイオン二次電池」とは、電荷担体としてリチウムイオンを利用し、正負極間におけるリチウムイオンに伴う電荷の移動により充放電が実現される二次電池をいう。
以下、扁平角型のリチウムイオン二次電池を例にして、本発明について詳細に説明するが、本発明をかかる実施形態に記載されたものに限定することを意図したものではない。
正極集電体52は、正極活物質層54が形成されずに正極集電体52が露出した部分(正極集電体露出部)52aを有する。図2に示すように、正極集電体露出部52aは捲回電極体20の捲回軸方向(即ち、上記長手方向に直交するシート幅方向)の一端から外方にはみ出すように形成されている。正極集電体露出部52aには、正極集電板42aが接合されている。
正極活物質層54は、図3に示すように、その端部に、厚みが徐々に減少するテーパ部を有する。
正極シート50は、正極集電体52上の正極活物質層54の端部に隣接する耐熱層56をさらに有する。耐熱層56は、その外表面側(すなわち、捲回電極体20の端面側)に、厚みが徐々に減少するテーパ部を有する。
正極活物質層54は、正極活物質を含有する。正極活物質としては、例えばリチウム遷移金属酸化物(例、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiNiO2、LiCoO2、LiFeO2、LiMn2O4、LiNi0.5Mn1.5O4等)、リチウム遷移金属リン酸化合物(例、LiFePO4等)等が挙げられる。正極活物質層54は、活物質以外の成分、例えば導電材、バインダ、リン酸リチウム等を含み得る。導電材としては、例えばアセチレンブラック(AB)等のカーボンブラックやその他(例、グラファイト等)の炭素材料を好適に使用し得る。バインダとしては、例えばポリフッ化ビニリデン(PVdF)等を使用し得る。
無機フィラーの形状は、特に制限はなく、粒子状、繊維状、板状、フレーク状等であってよい。
無機フィラーの平均粒子径は、特に制限はなく、例えば0.1μm以上10μm以下であり、好ましくは0.5μm以上5μm以下である。なお、無機フィラーの平均粒子径は、例えば、レーザ回折散乱法により求めることができる。
無機フィラーとしては、絶縁性を有するものが用いられ、具体的に例えば、アルミナ(Al2O3)、マグネシア(MgO)、シリカ(SiO2)、チタニア(TiO2)等の無機酸化物、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の金属水酸化物、マイカ、タルク、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン等の粘土鉱物、ガラス繊維等が挙げられ、これらは、単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。なかでも、アルミナ、ベーマイト、およびマグネシアが好ましい。
バインダとしては、例えば、アクリル系バインダ、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリオレフィン系バインダ等が挙げられ、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系ポリマーを用いることもできる。
耐熱層56中のバインダの含有量には、特に制限はないが、例えば、1質量%以上30質量%以下であり、好ましくは3質量以上25質量%以下である。
負極活物質層64は負極活物質を含有する。負極活物質としては、例えば黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボン等の炭素材料を使用し得る。負極活物質層64は、活物質以外の成分、例えばバインダや増粘剤等を含み得る。バインダとしては、例えばスチレンブタジエンラバー(SBR)等を使用し得る。増粘剤としては、例えばカルボキシメチルセルロース(CMC)等を使用し得る。
非水溶媒としては、一般的なリチウムイオン二次電池の電解液に用いられる各種のカーボネート類、エーテル類、エステル類、ニトリル類、スルホン類、ラクトン類等の有機溶媒を、特に限定なく用いることができる。なかでも、カーボネート類が好ましく、その具体例としては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、モノフルオロエチレンカーボネート(MFEC)、ジフルオロエチレンカーボネート(DFEC)、モノフルオロメチルジフルオロメチルカーボネート(F-DMC)、トリフルオロジメチルカーボネート(TFDMC)等が挙げられる。このような非水溶媒は、1種を単独で、あるいは2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。
支持塩としては、例えば、LiPF6、LiBF4、LiClO4等のリチウム塩(好ましくはLiPF6)を好適に用いることができる。支持塩の濃度は、0.7mol/L以上1.3mol/L以下が好ましい。
図3に示すように、正極活物質層54は、その端部にテーパ部を有している。
前記正極活物質層54は、当該テーパ部を含め、負極活物質層64と、セパレータ70を介して対向している。
正極活物質層54のテーパ部は、正極活物質層54のセパレータ70との接触部の端部Aと、正極活物質層54の正極集電体52との接触部の端部Bとの間に傾斜面54tを有する。図示例では傾斜面54tは、平面であるが、曲面であってもよい。
正極シート50は、正極活物質層54のテーパ部と、セパレータ70との間の空間に、耐熱層56をさらに有する。耐熱層56は、その外表面側にテーパ部を有する。
耐熱層56のテーパ部は、耐熱層56とセパレータ70との接触部の端部Cと、耐熱層56と正極集電体52との接触部の端部Dとの間に傾斜面56tを有する。図示例では傾斜面56tは、平面であるが、曲面であってもよい。
a≦b
a≦c
c≦d
正極活物質粉末としての表1に示す粒子径D50を有するLiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(LNCM)と、導電材としてのアセチレンブラック(AB)と、バインダとしてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)とを、LNCM:AB:PVdF=90:8:2の質量比でN-メチルピロリドン(NMP)と混合し、正極活物質層形成用スラリーを調製した。
無機フィラーとしての表1に示す粒子径D90を有するベーマイトまたはアルミナと、バインダとしてのPVdFと、NMPとを分散機を用いて混合して、耐熱層スラリーを調製した。
実施例2以外は、正極活物質形成用スラリーと、耐熱層スラリーとを、同一のダイヘッドを用いて長尺状のアルミニウム箔の両面に帯状に塗布した後乾燥して、正極シートを作製した。実施例2では、正極活物質形成用スラリーを長尺状のアルミニウム箔の両面に帯状に塗布し、乾燥した後、マイクログラビアにて耐熱層を形成した。なお、得られた正極シートの正極活物質層の厚みは、表1の通りである。
負極活物質としての天然黒鉛(C)と、バインダとしてのスチレンブタジエンゴム(SBR)と、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)とを、C:SBR:CMC=98:1:1の質量比でイオン交換水と混合して、負極活物質層形成用スラリーを調製した。このスラリーを、長尺状の銅箔の両面に帯状に塗布して乾燥した後、プレスすることにより負極シートを作製した。
セパレータとして、PP/PE/PPの三層構造を有する多孔性ポリオレフィンシートを用意した。
上記で作製した正極シートと、負極シートと、2枚の上記用意したセパレータシートとを積層し、捲回した後、側面方向から押圧して拉げさせることによって扁平形状の捲回電極体を作製した。
次に、捲回電極体に正極端子および負極端子を接続し、電解液注入口を有する角型の電池ケースに収容した。
続いて、電池ケースの電解液注入口から非水電解質を注入し、当該注入口を気密に封止した。なお、非水電解質には、エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とジメチルカーボネート(DMC)とをEC:EMC:DMC=3:4:3の体積比で含む混合溶媒に、支持塩としてのLiPF6を1.1mol/Lの濃度で溶解させたものを用いた。
このようにしてリチウムイオン二次電池を作製した。
上記作製したリチウムイオン二次電池の捲回電極体の断面を、走査型電子顕微鏡(SEM)または光学顕微鏡を用いて観察し、上記で説明した距離a~d(図3参照)をそれぞれ求めた。結果を表1に示す。
上記作製したリチウムイオン二次電池を、表1に示す拘束荷重で拘束した。これをSOC80%に調整した後、25℃の環境下に置いた。このリチウムイオン二次電池に対し、100秒間の16Cでの定電流充電および100秒間の16Cでの定電流放電を1サイクルとする充放電サイクルを、1000サイクル繰り返した。その後、リチウムイオン二次電池を解体し、負極を取り出し、正極に耐熱層がある側の負極活物質層の端部の一部を切り出し、電子スピン共鳴法(ESR)により分析した。そして、3445G付近のピーク強度から析出したリチウム量を定量した。結果を表1に示す。
したがって、以上のことから、ここに開示される非水電解質二次電池によれば、金属リチウムの析出耐性に優れることがわかる。
30 電池ケース
36 安全弁
42 正極端子
42a 正極集電板
44 負極端子
44a 負極集電板
50 正極シート(正極)
52 正極集電体
52a 正極集電体露出部
54 正極活物質層
56 耐熱層
60 負極シート(負極)
62 負極集電体
62a 負極集電体露出部
64 負極活物質層
70 セパレータシート(セパレータ)
80 非水電解質
100 リチウムイオン二次電池
Claims (1)
- 正極集電体および正極活物質層を有する正極と、
負極活物質層を有する負極と、
前記正極および前記負極の間に介在するセパレータと、
非水電解質と、
を備えるリチウムイオン二次電池であって、
前記正極活物質層は、その端部にテーパ部を有し、
前記正極活物質層のテーパ部は、前記正極活物質層の前記セパレータとの接触部の端部Aと、前記正極活物質層の前記正極集電体との接触部の端部Bとの間に傾斜面を有し、
前記正極活物質層は、前記テーパ部を含めて、前記負極活物質層と、前記セパレータを介して対向しており、
前記正極は、前記正極活物質層のテーパ部と前記セパレータとの間の空間に、無機フィラーを含む耐熱層をさらに有し、
前記耐熱層は、その外表面側にテーパ部を有し、
前記耐熱層のテーパ部は、前記耐熱層と前記セパレータとの接触部の端部Cと、前記耐熱層と前記正極集電体との接触部の端部Dとの間に傾斜面を有し、
前記正極活物質層の厚さ方向に垂直であって、前記正極活物質層と前記耐熱層とが並ぶ方向をX方向とし、
前記端部Aと、前記端部Bとの間の前記X方向における距離をa、
前記端部Aと、前記端部Cとの間の前記X方向における距離をb、
前記端部Aと、前記負極活物質層の端部との間の前記X方向における距離をc、および
前記端部Aと、前記端部Dとの間の前記X方向における距離をd、
としたときに、
a≦b、
a≦c、および
c≦d、
を満たし、
0.3kN以上14kN以下の拘束荷重で拘束されている、
リチウムイオン二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019094991A JP7236030B2 (ja) | 2019-05-21 | 2019-05-21 | リチウムイオン二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019094991A JP7236030B2 (ja) | 2019-05-21 | 2019-05-21 | リチウムイオン二次電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020191193A JP2020191193A (ja) | 2020-11-26 |
JP7236030B2 true JP7236030B2 (ja) | 2023-03-09 |
Family
ID=73454654
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019094991A Active JP7236030B2 (ja) | 2019-05-21 | 2019-05-21 | リチウムイオン二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7236030B2 (ja) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007095656A (ja) | 2005-08-30 | 2007-04-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水系二次電池 |
JP2016100135A (ja) | 2014-11-19 | 2016-05-30 | トヨタ自動車株式会社 | 非水電解質二次電池 |
JP2016143461A (ja) | 2015-01-30 | 2016-08-08 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 角形二次電池 |
WO2017057012A1 (ja) | 2015-09-28 | 2017-04-06 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 非水電解液二次電池 |
JP2018116914A (ja) | 2017-01-20 | 2018-07-26 | トヨタ自動車株式会社 | 電池モジュール |
WO2018179205A1 (ja) | 2017-03-30 | 2018-10-04 | 日本電気株式会社 | 電池用電極、その製造方法及び電極製造装置 |
-
2019
- 2019-05-21 JP JP2019094991A patent/JP7236030B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007095656A (ja) | 2005-08-30 | 2007-04-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水系二次電池 |
JP2016100135A (ja) | 2014-11-19 | 2016-05-30 | トヨタ自動車株式会社 | 非水電解質二次電池 |
JP2016143461A (ja) | 2015-01-30 | 2016-08-08 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 角形二次電池 |
WO2017057012A1 (ja) | 2015-09-28 | 2017-04-06 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 非水電解液二次電池 |
JP2018116914A (ja) | 2017-01-20 | 2018-07-26 | トヨタ自動車株式会社 | 電池モジュール |
WO2018179205A1 (ja) | 2017-03-30 | 2018-10-04 | 日本電気株式会社 | 電池用電極、その製造方法及び電極製造装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020191193A (ja) | 2020-11-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2017076484A (ja) | 非水電解質二次電池 | |
CN112072061B (zh) | 非水电解质二次电池 | |
JP7205717B2 (ja) | 正極 | |
JP6836727B2 (ja) | 非水電解液リチウムイオン二次電池 | |
CN112563497B (zh) | 非水电解液二次电池 | |
KR102453758B1 (ko) | 비수전해질 이차 전지 | |
JP7174335B2 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP7177990B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
US11302905B2 (en) | Negative electrode of nonaqueous lithium-ion secondary battery and nonaqueous lithium-ion secondary battery using same | |
JP7236030B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP2017098207A (ja) | 電極体を有する二次電池 | |
JP2020119867A (ja) | リチウム二次電池用非水電解液 | |
CN114583244B (zh) | 锂离子二次电池 | |
JP2019186157A (ja) | 非水電解液二次電池 | |
JP7216057B2 (ja) | リチウムイオン二次電池の非水電解液およびリチウムイオン二次電池 | |
JP2018190624A (ja) | 非水電解質二次電池 | |
US20220223863A1 (en) | Graphite-based negative electrode active material | |
JP2021190377A (ja) | 非水電解液二次電池 | |
CN115084644A (zh) | 非水电解液二次电池 | |
JP2020077478A (ja) | 非水電解液リチウムイオン二次電池 | |
KR20210030862A (ko) | 비수 전해액 이차 전지 | |
JP2018097980A (ja) | リチウムイオン二次電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210729 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220427 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220506 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20220616 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220929 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221024 |
|
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: 20230126 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230208 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7236030 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |