JP7356636B2 - Non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Non-aqueous electrolyte secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP7356636B2
JP7356636B2 JP2020081910A JP2020081910A JP7356636B2 JP 7356636 B2 JP7356636 B2 JP 7356636B2 JP 2020081910 A JP2020081910 A JP 2020081910A JP 2020081910 A JP2020081910 A JP 2020081910A JP 7356636 B2 JP7356636 B2 JP 7356636B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
aqueous electrolyte
electrode body
secondary battery
negative electrode
positive 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
Application number
JP2020081910A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021177453A (en
Inventor
巖 新田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2020081910A priority Critical patent/JP7356636B2/en
Publication of JP2021177453A publication Critical patent/JP2021177453A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7356636B2 publication Critical patent/JP7356636B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)

Description

本発明は、非水電解液二次電池に関する。詳しくは、電極体と非水電解液とが電池ケース内に収容された非水電解液二次電池に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery. Specifically, the present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery in which an electrode body and a non-aqueous electrolyte are housed in a battery case.

近年、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池などの非水電解液二次電池(以下、「二次電池」ともいう)は、様々な機器の電源として広く使用されている。かかる二次電池の用途の一例として、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HV)、プラグインハイブリッド自動車(PHV)等の車両駆動用電源や、パソコン、携帯端末などの携帯用電源などが挙げられる。 In recent years, non-aqueous electrolyte secondary batteries (hereinafter also referred to as "secondary batteries") such as lithium ion secondary batteries and nickel-metal hydride batteries have been widely used as power sources for various devices. Examples of uses of such secondary batteries include power sources for driving vehicles such as electric vehicles (EVs), hybrid vehicles (HVs), and plug-in hybrid vehicles (PHVs), and portable power sources for personal computers and mobile terminals. .

この種の二次電池は、例えば、電極体と非水電解液とが電池ケース内に収容された構造を有している。上記電極体は、セパレータを介して正極と負極とが重ねられた構造を有する。この電極体の構造の一例として、捲回電極体や積層型電極体が挙げられる。捲回電極体は、一対の正極と負極とをセパレータを介して重ね合わせた積層体を捲回することによって形成される。一方、積層型電極体は、セパレータを介在させながら複数枚の正極と負極とを順次積み重ねることによって形成される。 This type of secondary battery has, for example, a structure in which an electrode body and a nonaqueous electrolyte are housed in a battery case. The electrode body has a structure in which a positive electrode and a negative electrode are stacked with a separator interposed therebetween. Examples of the structure of this electrode body include a wound electrode body and a laminated electrode body. The wound electrode body is formed by winding a laminate in which a pair of positive electrode and negative electrode are stacked on top of each other with a separator interposed therebetween. On the other hand, a stacked electrode body is formed by sequentially stacking a plurality of positive electrodes and negative electrodes with a separator interposed therebetween.

上記構造の二次電池を製造する際には、電極体を収容した電池ケースの内部を減圧した後で、ケース内に非水電解液を注液する。そして、電池ケースが開放された状態を所定時間保持して電極体の内部(正極と負極との極間)に非水電解液を浸透させた後に、電池ケースを密閉する。このような製造工程において、電極体内への非水電解液の浸透性が低いと、負圧のままの領域が電極体内に残り、ケース密閉後も電極体内へ非水電解液が浸透し続けるため、電池ケースの内部空間(電極体と電池ケースとの間の空間)が負圧になることがある。このような二次電池では、充放電に伴って正極や負極が膨張した際に、電極体が外方へ膨らむことが難しいため、正極と負極との極間が潰れやすい。この結果、正極と負極との極間に浸透していた非水電解液が電極体の外部へ漏出し、ハイレート特性が低下するおそれがある。 When manufacturing a secondary battery having the above structure, a non-aqueous electrolyte is poured into the case after reducing the pressure inside the battery case housing the electrode body. Then, the battery case is kept open for a predetermined period of time to allow the non-aqueous electrolyte to penetrate into the inside of the electrode body (between the positive electrode and the negative electrode), and then the battery case is sealed. In such a manufacturing process, if the permeability of the non-aqueous electrolyte into the electrode body is low, an area of negative pressure will remain inside the electrode body, and the non-aqueous electrolyte will continue to permeate into the electrode body even after the case is sealed. , the internal space of the battery case (the space between the electrode body and the battery case) may become under negative pressure. In such a secondary battery, when the positive electrode and the negative electrode expand due to charging and discharging, it is difficult for the electrode body to expand outward, so that the gap between the positive electrode and the negative electrode tends to collapse. As a result, the non-aqueous electrolyte that has permeated between the positive electrode and the negative electrode may leak out of the electrode body, and the high rate characteristics may deteriorate.

このため、近年では、電極体内への非水電解液の浸透性を向上させる技術への要求が高まっている。例えば、特許文献1では、リン酸トリスと非イオン性界面活性剤を非水電解液に添加し、正極への非水電解液の浸透性を高める技術が提案されている。 Therefore, in recent years, there has been an increasing demand for technology that improves the permeability of non-aqueous electrolytes into electrode bodies. For example, Patent Document 1 proposes a technique in which tris phosphate and a nonionic surfactant are added to a nonaqueous electrolyte to increase the permeability of the nonaqueous electrolyte into the positive electrode.

特開2015-201309号公報Japanese Patent Application Publication No. 2015-201309

しかしながら、本発明者の検討によると、特許文献1に記載の技術には、種々の弊害があり、改善の余地が残されていることが分かった。具体的には、特許文献1のように、非イオン界面活性剤(例えばエーテル系界面活性剤)を非水電解液に添加すると、電池ケース内に注液する際の発泡(キャビテーション)が顕著になり、注液中の電池ケースから非水電解液が溢れ出て生産性が大きく低下する可能性があった。 However, according to studies by the present inventors, it has been found that the technique described in Patent Document 1 has various disadvantages, and there remains room for improvement. Specifically, as in Patent Document 1, when a nonionic surfactant (for example, an ether surfactant) is added to a nonaqueous electrolyte, foaming (cavitation) occurs significantly when the liquid is injected into the battery case. There was a possibility that the non-aqueous electrolyte would overflow from the battery case during injection, significantly reducing productivity.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、注液時のキャビテーションの発生を抑制した上で、電極体内部への非水電解液の浸透性を改善できる技術を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide a technology that can improve the permeability of a non-aqueous electrolyte into the inside of an electrode body while suppressing the occurrence of cavitation during injection. It is to be.

上述した課題を解決するべく、ここに開示される非水電解液二次電池が提供される。かかる非水電解液二次電池では、シート状の正極とシート状の負極とがセパレータを介して重ねられた電極体と、非水電解液とが電池ケース内に収容されている。そして、ここに開示される非水電解液二次電池では、非水電解液に臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウムが溶解しており、非水電解液の総量を100wt%としたときの臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウムの含有量が0.1wt%以上5wt%未満である。 In order to solve the above-mentioned problems, a non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed herein is provided. In such a non-aqueous electrolyte secondary battery, an electrode body in which a sheet-shaped positive electrode and a sheet-shaped negative electrode are stacked with a separator interposed therebetween, and a non-aqueous electrolyte are housed in a battery case. In the nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, hexadecyltrimethylammonium bromide is dissolved in the nonaqueous electrolyte, and when the total amount of the nonaqueous electrolyte is 100 wt%, hexadecyl bromide The content of trimethylammonium is 0.1 wt% or more and less than 5 wt%.

本発明者らが種々の検討を行った結果、カチオン系界面活性剤(陽イオン性界面活性剤)が添加された非水電解液は、非イオン界面活性剤が添加された非水電解液と比較して、注液時のキャビテーションの程度が小さいことが分かった。そして、このカチオン系界面活性剤のなかでも臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム(以下、「CTAB」ともいう)は、注液時のキャビテーションを特に好適に抑制した上で、電極体の構成材料(すなわち、セパレータ、正極および負極)の各々に対する非水電解液の馴染みやすさを大幅に改善することが分かった。ここに開示される技術は、かかる知見に基づいたものであり、キャビテーションの発生を抑制した上で、電極体内部への非水電解液の浸透性を向上できる。なお、非水電解液にCTABを添加した場合であっても、その添加量が少なすぎると非水電解液の浸透性が不足する可能性がある。また、CTABの添加量が多すぎると、注液時のキャビテーションが発生する可能性がある。かかる観点から、ここに開示される技術では、非水電解液の総量を100wt%としたときのCTABの含有量が0.1wt%以上5wt%未満に調整されている。 As a result of various studies conducted by the present inventors, a non-aqueous electrolyte to which a cationic surfactant (cationic surfactant) is added is different from a non-aqueous electrolyte to which a non-ionic surfactant is added. In comparison, it was found that the degree of cavitation during injection was small. Among these cationic surfactants, hexadecyltrimethylammonium bromide (hereinafter also referred to as "CTAB") particularly suppresses cavitation during injection, and is suitable for use as a constituent material of the electrode body (i.e., It was found that the compatibility of the nonaqueous electrolyte with each of the separator, positive electrode, and negative electrode was significantly improved. The technology disclosed herein is based on such knowledge, and can improve the permeability of the non-aqueous electrolyte into the inside of the electrode body while suppressing the occurrence of cavitation. Note that even when CTAB is added to the non-aqueous electrolyte, if the amount added is too small, the permeability of the non-aqueous electrolyte may be insufficient. Furthermore, if the amount of CTAB added is too large, cavitation may occur during injection. From this viewpoint, in the technology disclosed herein, the content of CTAB is adjusted to 0.1 wt% or more and less than 5 wt% when the total amount of the nonaqueous electrolyte is 100 wt%.

一実施形態に係るリチウムイオン二次電池の内部構成を模式的に示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the internal configuration of a lithium ion secondary battery according to an embodiment. 一実施形態に係るリチウムイオン二次電池の電極体を模式的に示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view schematically showing an electrode body of a lithium ion secondary battery according to an embodiment. 試験例における浸透性評価の結果を示すグラフである。なお、図3中の縦軸は電池ケース内部における非水電解液の液面高さ(mm)を示し、横軸は注液完了時を0秒とした場合の経過時間(sec)を示す。It is a graph showing the results of permeability evaluation in test examples. Note that the vertical axis in FIG. 3 indicates the liquid level height (mm) of the non-aqueous electrolyte inside the battery case, and the horizontal axis indicates the elapsed time (sec) when the time when the injection is completed is 0 seconds.

以下、ここに開示される非水電解液二次電池の一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって、ここに開示される技術の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づいて把握され得る。すなわち、ここに開示される技術は、本明細書に明示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施できる。なお、以下の実施形態は、ここに開示される技術を限定することを意図したものではない。また、本明細書にて示す図面では、同じ作用を奏する部材・部位に同じ符号を付して説明している。さらに、各図における寸法関係(長さ、幅、厚さ等)は実際の寸法関係を反映するものではない。 Hereinafter, one embodiment of the non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed herein will be described with reference to the drawings. Note that matters other than those specifically mentioned in this specification, which are necessary for implementing the technology disclosed herein, can be understood based on conventional technology in the relevant field. That is, the technology disclosed herein can be implemented based on the content explicitly disclosed in this specification and common technical knowledge in the field. Note that the following embodiments are not intended to limit the technology disclosed herein. Further, in the drawings shown in this specification, the same reference numerals are given to members and parts that have the same function. Further, the dimensional relationships (length, width, thickness, etc.) in each figure do not reflect actual dimensional relationships.

本明細書において「非水電解液二次電池」とは、電解質として非水系の電解液を用いた繰り返し充放電可能な電池一般をいう。かかる非水電解液二次電池の典型例として、リチウムイオン二次電池が挙げられる。このリチウムイオン二次電池は、電解質イオン(電荷担体)としてリチウム(Li)イオンを利用し、正極と負極との間をリチウムイオンが移動することによって充放電を行う二次電池である。また、本明細書において「活物質」とは、電荷担体を可逆的に吸蔵・放出する材料をいう。 As used herein, the term "nonaqueous electrolyte secondary battery" refers to a general battery that uses a nonaqueous electrolyte as an electrolyte and can be repeatedly charged and discharged. A typical example of such a nonaqueous electrolyte secondary battery is a lithium ion secondary battery. This lithium ion secondary battery is a secondary battery that uses lithium (Li) ions as electrolyte ions (charge carriers) and charges and discharges by moving lithium ions between a positive electrode and a negative electrode. Furthermore, in this specification, the term "active material" refers to a material that reversibly absorbs and releases charge carriers.

1.リチウムイオン二次電池の構造
図1は本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の内部構成を模式的に示す断面図である。また、図2は本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の電極体を模式的に示す斜視図である。なお、本明細書にて示す各図における符号Xは「(リチウムイオン二次電池の)幅方向」を示し、符号Zは「(リチウムイオン二次電池の)高さ方向」を示す。但し、これらの方向は、説明の便宜上定めたものであり、ここに開示される二次電池を使用する際の設置態様を限定することを意図したものではない。
1. Structure of Lithium Ion Secondary Battery FIG. 1 is a sectional view schematically showing the internal structure of a lithium ion secondary battery according to this embodiment. Moreover, FIG. 2 is a perspective view schematically showing the electrode body of the lithium ion secondary battery according to the present embodiment. Note that in each figure shown in this specification, the symbol X indicates the "width direction (of the lithium ion secondary battery)" and the symbol Z indicates the "height direction (of the lithium ion secondary battery)." However, these directions are determined for convenience of explanation, and are not intended to limit the installation mode when using the secondary battery disclosed herein.

(1)全体構成
図1に示すように、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池100では、電極体20と非水電解液30とが電池ケース10に収容されている。また、ここに開示される技術を限定するものではないため詳しい説明は省略するが、このリチウムイオン二次電池100では、正極端子72と負極端子74とからなる一対の電極端子70を備えている。これらの電極端子70の一方の端部は、電池ケース10内の電極体20と電気的に接続されており、他方の端部は電池ケース10の外部に露出している。これによって、電池ケース10内の電極体20を、外部機器(モーターや他の二次電池など)と電気的に接続できる。
(1) Overall Configuration As shown in FIG. 1, in a lithium ion secondary battery 100 according to the present embodiment, an electrode body 20 and a non-aqueous electrolyte 30 are housed in a battery case 10. Further, although a detailed description is omitted since the technology disclosed herein is not limited, this lithium ion secondary battery 100 includes a pair of electrode terminals 70 consisting of a positive electrode terminal 72 and a negative electrode terminal 74. . One end of these electrode terminals 70 is electrically connected to the electrode body 20 inside the battery case 10, and the other end is exposed to the outside of the battery case 10. This allows the electrode body 20 inside the battery case 10 to be electrically connected to external equipment (such as a motor or other secondary battery).

(2)電池ケース
上述した通り、電池ケース10は、電極体20と非水電解液30とを収容する容器である。図1に示す電池ケース10は、内部空間を有する角型の容器であり、上面が開口した箱型のケース本体12と、当該ケース本体12の上面開口を塞ぐ板材である蓋体14とを備えている。また、図1中の符号18は、安全弁である。かかる安全弁18を設けることによって、電池ケース10の内圧が所定レベル以上に上昇した場合に該内圧を開放することができる。なお、電池ケース10は、軽量で熱伝導性の良い金属材料(例えば、アルミニウムやアルミニウム合金等)によって構成されていることが好ましい。
(2) Battery Case As described above, the battery case 10 is a container that houses the electrode body 20 and the non-aqueous electrolyte 30. The battery case 10 shown in FIG. 1 is a rectangular container with an internal space, and includes a box-shaped case body 12 with an open top, and a lid 14 that is a plate material that closes the top opening of the case body 12. ing. Further, the reference numeral 18 in FIG. 1 is a safety valve. By providing such a safety valve 18, the internal pressure of the battery case 10 can be released when the internal pressure rises above a predetermined level. Note that the battery case 10 is preferably made of a metal material that is lightweight and has good thermal conductivity (for example, aluminum, aluminum alloy, etc.).

また、本実施形態では、電池ケース10の蓋体14に注液口16が設けられている。詳しくは後述するが、注液口16に注液装置を取り付け、電池ケース10内を減圧した後に非水電解液30を注液することによって、電極体20の内部へ非水電解液30を浸透させることができる。そして、注液口16は、電極体20内へ十分な量の非水電解液30を浸透させた後に封止される。 Further, in this embodiment, a liquid injection port 16 is provided in the lid 14 of the battery case 10. As will be described in detail later, by attaching a liquid injection device to the liquid injection port 16 and injecting the non-aqueous electrolyte 30 after reducing the pressure inside the battery case 10, the non-aqueous electrolyte 30 penetrates into the inside of the electrode body 20. can be done. Then, the liquid injection port 16 is sealed after a sufficient amount of the non-aqueous electrolyte 30 has penetrated into the electrode body 20.

(3)電極体
図2に示すように、電極体20は、シート状の正極40とシート状の負極50とを、セパレータ60を介して重ねることによって形成されている。具体的には、本実施形態における電極体20は、セパレータ60を介して長尺な正極40と長尺な負極50とを重ね合わせた積層体を捲回することによって形成された捲回電極体である。この捲回電極体20の幅方向X(捲回軸方向)の中央部には、後述する正極活物質層44と負極活物質層54とが積層され、充放電反応の主な場となるコア部20aが形成されている。また、捲回電極体20の幅方向Xの一方の端部には、正極端子72と接続される正極接続部20bが形成され、他方の端部には、負極端子74と接続される負極接続部20cが形成されている。
(3) Electrode Body As shown in FIG. 2, the electrode body 20 is formed by stacking a sheet-shaped positive electrode 40 and a sheet-shaped negative electrode 50 with a separator 60 in between. Specifically, the electrode body 20 in this embodiment is a wound electrode body formed by winding a laminate in which a long positive electrode 40 and a long negative electrode 50 are stacked on top of each other with a separator 60 in between. It is. A positive electrode active material layer 44 and a negative electrode active material layer 54, which will be described later, are laminated at the center of the wound electrode body 20 in the width direction A portion 20a is formed. Further, a positive electrode connection part 20b connected to the positive electrode terminal 72 is formed at one end of the wound electrode body 20 in the width direction X, and a negative electrode connection part 20b connected to the negative electrode terminal 74 is formed at the other end. A portion 20c is formed.

(a)正極
次に、電極体20を構成する各部材について説明する。正極40は、長尺な正極集電箔42と、当該正極集電箔42の表面(例えば両面)に付与された正極活物質層44とを備えている。この正極40の幅方向Xの一方の側縁部(図2中の左側の側縁部)には、正極活物質層44が付与されておらず、正極集電箔42が露出した正極露出部46が設けられている。かかる正極露出部46は、捲回電極体20を形成する際に、後述する負極50からはみ出した状態で巻き重ねられることによって正極接続部20bを形成する。なお、正極集電箔42および正極活物質層44の各々を構成する材料は、従来公知のリチウムイオン電池の正極に使用され得る材料を特に制限なく使用することができ、ここに開示される技術を限定するものではないため詳細な説明を省略する。
(a) Positive electrode Next, each member constituting the electrode body 20 will be explained. The positive electrode 40 includes an elongated positive electrode current collector foil 42 and a positive electrode active material layer 44 provided on the surface (for example, both surfaces) of the positive electrode current collector foil 42. The positive electrode active material layer 44 is not provided on one side edge of the positive electrode 40 in the width direction 46 are provided. When forming the wound electrode body 20, the positive electrode exposed portion 46 is rolled up so as to protrude from the negative electrode 50, which will be described later, to form the positive electrode connecting portion 20b. Note that as the materials constituting each of the positive electrode current collector foil 42 and the positive electrode active material layer 44, materials that can be used for conventionally known positive electrodes of lithium ion batteries can be used without particular restriction, and the technology disclosed herein can be used. The detailed explanation is omitted because it is not intended to limit.

(b)負極
一方、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池100では、上記正極40と略同等の構成を有する負極50が用いられている。具体的には、負極50は、長尺な負極集電箔52と、当該負極集電箔52の表面(例えば両面)に付与された負極活物質層54とを備えている。この負極50の幅方向Xの他方の側縁部(図2中の右側の側縁部)には、負極活物質層54が付与されておらず、負極集電箔52が露出した負極露出部56が設けられている。かかる負極露出部56は、捲回電極体20を形成する際に、正極40からはみ出した状態で巻き重ねられることによって負極接続部20cを形成する。なお、負極集電箔52および負極活物質層54の各々を構成する材料は、従来公知のリチウムイオン電池の負極に使用され得る材料を特に制限なく使用でき、ここに開示される技術を限定するものではないため詳細な説明を省略する。
(b) Negative Electrode On the other hand, the lithium ion secondary battery 100 according to the present embodiment uses a negative electrode 50 having substantially the same configuration as the positive electrode 40 described above. Specifically, the negative electrode 50 includes an elongated negative electrode current collector foil 52 and a negative electrode active material layer 54 provided on the surface (for example, both surfaces) of the negative electrode current collector foil 52. The negative electrode active material layer 54 is not provided on the other side edge of the negative electrode 50 in the width direction 56 are provided. When forming the wound electrode body 20, the negative electrode exposed portion 56 is rolled up in a state protruding from the positive electrode 40, thereby forming the negative electrode connecting portion 20c. Note that as the materials constituting each of the negative electrode current collector foil 52 and the negative electrode active material layer 54, materials that can be used for conventionally known negative electrodes of lithium ion batteries can be used without particular restrictions, and the technology disclosed herein is not limited. The detailed explanation will be omitted because it is not a real thing.

(c)セパレータ
セパレータ60は、正極40と負極50との間に介在する絶縁部材である。かかるセパレータ60には、電荷担体(リチウムイオン)が透過可能な微細孔が形成されている。後述する非水電解液30が電極体20の内部に浸透してセパレータ60の微細孔に充填されることによって、正極40と負極50との間での電荷担体の移動が可能になる。なお、セパレータ60についても、従来公知のリチウムイオン電池において使用され得る材料を特に制限なく使用することができ、ここに開示される技術を限定するものではないため詳細な説明を省略する。
(c) Separator The separator 60 is an insulating member interposed between the positive electrode 40 and the negative electrode 50. The separator 60 has micropores through which charge carriers (lithium ions) can pass. A non-aqueous electrolyte 30, which will be described later, penetrates into the electrode body 20 and fills the micropores of the separator 60, thereby allowing charge carriers to move between the positive electrode 40 and the negative electrode 50. Note that for the separator 60 as well, materials that can be used in conventionally known lithium ion batteries can be used without particular restriction, and the technology disclosed herein is not limited, so a detailed explanation will be omitted.

(4)非水電解液
非水電解液30は、非水溶媒に支持塩を溶解させることによって調製される。この非水電解液30は、電極体20と共に電池ケース10内に収容されており、当該電極体20の内部に浸透している。なお、非水電解液30は、全てが電極体20の内部に浸透している必要はなく、図1に示すように、余剰電解液32として電極体20と電池ケース10との間に存在していてもよい。この余剰電解液32が生じるように非水電解液30の注液量を設定することによって、充放電中に電極体20内の非水電解液30が不足した際に、余剰電解液32を電極体20内へ供給することができる。
(4) Non-aqueous electrolyte The non-aqueous electrolyte 30 is prepared by dissolving a supporting salt in a non-aqueous solvent. The non-aqueous electrolyte 30 is housed in the battery case 10 together with the electrode body 20 and permeates into the electrode body 20 . It should be noted that the non-aqueous electrolyte 30 does not necessarily have to all penetrate into the electrode body 20, and as shown in FIG. You can leave it there. By setting the injection amount of the non-aqueous electrolyte 30 so that this surplus electrolyte 32 is generated, when the non-aqueous electrolyte 30 in the electrode body 20 becomes insufficient during charging and discharging, the surplus electrolyte 32 can be poured into the electrode. It can be delivered into the body 20.

(a)非水溶媒
非水電解液に含まれる非水溶媒は、従来公知のリチウムイオン電池において使用され得る非水溶媒を特に制限なく使用することができる。かかる非水溶媒の一例として、カーボネート系溶媒、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、ニトリル系溶媒、スルホン系溶媒、ラクトン系溶媒などが挙げられる。これらの非水溶媒の好適例として、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)等のカーボネート系溶媒が挙げられる。また、非水電解液30の非水溶媒は、上述した材料を単独で使用したものでもよいし、2種以上を混合したものでもよい。例えば、後述するCTABを好適に溶解できるという観点からは、ECとDMCとEMCとを所定の割合で混合した混合溶媒などが好適に使用され得る。
(a) Nonaqueous Solvent As the nonaqueous solvent contained in the nonaqueous electrolyte, any nonaqueous solvent that can be used in conventionally known lithium ion batteries can be used without particular limitation. Examples of such nonaqueous solvents include carbonate solvents, ether solvents, ester solvents, nitrile solvents, sulfone solvents, and lactone solvents. Suitable examples of these nonaqueous solvents include carbonate solvents such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), and ethylmethyl carbonate (EMC). Further, the non-aqueous solvent of the non-aqueous electrolyte 30 may be one using the above-mentioned materials alone or a mixture of two or more thereof. For example, from the viewpoint of suitably dissolving CTAB, which will be described later, a mixed solvent in which EC, DMC, and EMC are mixed at a predetermined ratio may be suitably used.

(b)支持塩
支持塩には、従来公知のリチウムイオン電池において使用され得る支持塩を特に制限なく使用することができる。かかる支持塩の一例として、LiPF、LiBF、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)、リチウムビス(トリフルオロメタン)スルホンイミド(LiTFSI)などが挙げられる。また、非水電解液30に含まれる支持塩のモル濃度は、特に限定されず、他の電池材料の構成によって適宜調節することができる。かかる非水電解液30中の支持塩のモル濃度の下限値は、0.5mol/L以上であってもよく、0.7mol/L以上であってもよい。一方、支持塩のモル濃度の上限値は、5mol/L以下であってもよく、2.5mol/L以下であってもよく、1.5mol/L以下であってもよい。
(b) Supporting salt As the supporting salt, any supporting salt that can be used in conventionally known lithium ion batteries can be used without particular limitation. Examples of such supporting salts include LiPF 6 , LiBF 4 , lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiFSI), lithium bis(trifluoromethane)sulfonimide (LiTFSI), and the like. Further, the molar concentration of the supporting salt contained in the non-aqueous electrolyte 30 is not particularly limited, and can be adjusted as appropriate depending on the configuration of other battery materials. The lower limit of the molar concentration of the supporting salt in the nonaqueous electrolyte 30 may be 0.5 mol/L or more, or 0.7 mol/L or more. On the other hand, the upper limit of the molar concentration of the supporting salt may be 5 mol/L or less, 2.5 mol/L or less, or 1.5 mol/L or less.

(c)臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム
そして、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池100は、上述した非水電解液30に臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム(CTAB)が溶解しており、当該非水電解液30の総量を100wt%としたときのCTABの含有量が0.1wt%以上5wt%未満であることによって特徴付けられる。これによって、非水電解液30を注液する際のキャビテーションを好適に抑制した上で、電極体20内部への非水電解液30の浸透性を向上できる。以下、具体的に説明する。
(c) Hexadecyltrimethylammonium bromide In the lithium ion secondary battery 100 according to the present embodiment, hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB) is dissolved in the nonaqueous electrolyte 30, and the nonaqueous It is characterized in that the content of CTAB is 0.1 wt% or more and less than 5 wt% when the total amount of the electrolytic solution 30 is 100 wt%. Thereby, cavitation when injecting the non-aqueous electrolyte 30 can be suitably suppressed, and the permeability of the non-aqueous electrolyte 30 into the inside of the electrode body 20 can be improved. This will be explained in detail below.

上記臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム((C1633)N(CHBr)は、カチオン系界面活性剤の一種である。本発明者の実験および検討によると、カチオン系界面活性剤は、従来のノニオン系界面活性剤(非イオン性界面活性剤)と比べて、非水電解液30を注液した際のキャビテーションの程度が小さいため、非水電解液30が電池ケース10から溢れ出る危険性が少ない。そして、上記CTABは、カチオン系界面活性剤の中でも注液時のキャビテーションが少なく、かつ、電極体20の構成材料に対する非水電解液30の馴染みやすさを改善できるという特性を有している。 The above hexadecyltrimethylammonium bromide ((C 16 H 33 )N(CH 3 ) 3 Br) is a type of cationic surfactant. According to experiments and studies conducted by the present inventors, cationic surfactants have a higher degree of cavitation than conventional nonionic surfactants (nonionic surfactants) when nonaqueous electrolyte 30 is injected. is small, so there is little risk of non-aqueous electrolyte 30 overflowing from battery case 10. Among cationic surfactants, CTAB has the characteristics of causing less cavitation during injection and improving the compatibility of the non-aqueous electrolyte 30 with the constituent materials of the electrode body 20.

そして、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池100では、非水電解液30の総量を100wt%としたときのCTABの含有量が0.1wt%以上5wt%未満に設定されている。具体的には、CTABを使用した場合であっても、その含有量が少なすぎると、電極体20内部への非水電解液30の浸透性を十分に向上させることが難しい。このため、本実施形態では、上記CTABの含有量が0.1wt%以上に設定されている。また、より好適な浸透性を発揮させるという観点から、CTABの含有量は、0.2wt%以上が好ましく、0.3wt%以上がより好ましい。一方、CTABを使用した場合であっても、その含有量が多すぎると、注液時のキャビテーションが生じる可能性がある。かかる観点から、本実施形態では、上記CTABの含有量の上限が5wt%未満に設定されている。なお、キャビテーションの発生を確実に防止するという観点から、CTABの含有量の上限は、4wt%以下が好ましく、3wt%以下がより好ましく、2wt%以下がさらに好ましく、1wt%以下が特に好ましい。 In the lithium ion secondary battery 100 according to the present embodiment, the content of CTAB is set to 0.1 wt% or more and less than 5 wt% when the total amount of the nonaqueous electrolyte 30 is 100 wt%. Specifically, even when CTAB is used, if the content is too low, it is difficult to sufficiently improve the permeability of the non-aqueous electrolyte 30 into the electrode body 20. Therefore, in this embodiment, the content of CTAB is set to 0.1 wt% or more. Moreover, from the viewpoint of exhibiting more suitable permeability, the content of CTAB is preferably 0.2 wt% or more, and more preferably 0.3 wt% or more. On the other hand, even when CTAB is used, if its content is too large, cavitation may occur during injection. From this viewpoint, in this embodiment, the upper limit of the content of CTAB is set to less than 5 wt%. In addition, from the viewpoint of reliably preventing the occurrence of cavitation, the upper limit of the content of CTAB is preferably 4 wt% or less, more preferably 3 wt% or less, even more preferably 2 wt% or less, and particularly preferably 1 wt% or less.

また、CTABは、上述した非水電解液30の浸透性の向上の他にも、種々の有利な効果を発揮し得る。具体的には、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池100の充放電を行うと、電極体20内に加わった電荷によってCTABが重合し、電極体20内の非水電解液30がゲル化する。これによって、電極体20の外部への非水電解液30の流出をさらに抑制し、ハイレート特性の低下をより好適に防止できる。また、非水電解液30がゲル化すると、電極集電箔からの電極活物質の脱落、電極体20の変形などを防止することもできる。加えて、一般的なリチウムイオン二次電池では、充放電によって非水電解液の一部が分解し、負極の表面にSEI膜が形成され、負極が安定化することがある。これに対して、本実施形態のように、ゲル化した非水電解液30が負極50の表面に接触していると、SEI膜の形成が促進されるため、負極50をより好適に安定化できる。 In addition to improving the permeability of the non-aqueous electrolyte 30 described above, CTAB can also exhibit various advantageous effects. Specifically, when the lithium ion secondary battery 100 according to the present embodiment is charged and discharged, CTAB is polymerized due to the electric charge added to the electrode body 20, and the non-aqueous electrolyte 30 in the electrode body 20 is gelled. do. This further suppresses outflow of the non-aqueous electrolyte 30 to the outside of the electrode body 20, and more preferably prevents deterioration of high rate characteristics. Furthermore, when the non-aqueous electrolyte 30 is gelled, it is also possible to prevent the electrode active material from falling off from the electrode current collector foil, deforming the electrode body 20, and the like. In addition, in a typical lithium ion secondary battery, a portion of the non-aqueous electrolyte may decompose during charging and discharging, and an SEI film may be formed on the surface of the negative electrode, thereby stabilizing the negative electrode. On the other hand, when the gelled non-aqueous electrolyte 30 is in contact with the surface of the negative electrode 50 as in the present embodiment, the formation of the SEI film is promoted, so that the negative electrode 50 is more preferably stabilized. can.

なお、ここに開示される技術は、CTAB以外の界面活性剤を非水電解液に添加することを制限するものではない。すなわち、ここに開示される技術の効果を阻害しない(典型的には注液時のキャビテーションが生じない)限りにおいて、非水電解液は、CTAB以外のカチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤を含んでいてもよい。注液時のキャビテーションが生じない程度に、これらの界面活性剤を微量添加することによって、電極体内への非水電解液の浸透性をより改善し得る。なお、CTAB以外の界面活性剤については、従来公知の界面活性剤を特に制限なく使用することができるため詳しい説明を省略する。 Note that the technology disclosed herein does not limit the addition of surfactants other than CTAB to the nonaqueous electrolyte. That is, the non-aqueous electrolyte may contain cationic surfactants and anionic surfactants other than CTAB, as long as they do not impede the effects of the technology disclosed herein (typically cavitation does not occur during injection). , may contain a nonionic surfactant. By adding a small amount of these surfactants to an extent that cavitation does not occur during injection, the permeability of the non-aqueous electrolyte into the electrode body can be further improved. As for the surfactants other than CTAB, detailed explanations will be omitted since conventionally known surfactants can be used without any particular restrictions.

2.リチウムイオン二次電池の製造
次に、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池100を製造する方法について説明する。本実施形態に係る製造方法は、組立体作製工程と、注液工程と、密閉工程とを備えている。以下、各工程について説明する。
2. Manufacturing of Lithium Ion Secondary Battery Next, a method for manufacturing the lithium ion secondary battery 100 according to the present embodiment will be described. The manufacturing method according to this embodiment includes an assembly manufacturing process, a liquid injection process, and a sealing process. Each step will be explained below.

(1)組立体作製工程
本実施形態に係る製造方法では、まず、電池ケース10に電極体20が収容された電池組立体を作製する。具体的には、本工程においては、最初に、電極体20の正極接続部20bと蓋体14の正極端子72とを接続すると共に、負極接続部20cと負極端子74を接続する。これによって、電極体20と蓋体14とが一体化される。なお、正極端子72と正極接続部20b(負極端子74と負極接続部20c)との接続には、超音波溶接等の従来公知の溶接手段を使用できる。そして、ケース本体12の内部空洞に電極体20を収容すると共に、ケース本体12の上面開口を蓋体14で塞いだ後に、ケース本体12と蓋体14とを溶接する。これによって、非水電解液30を除く材料が電池ケース10内に収容された電池組立体が作製される。なお、本工程では、従来公知の手法を特に制限なく使用でき、上述した手順に限定されない。
(1) Assembly manufacturing process In the manufacturing method according to this embodiment, first, a battery assembly in which the electrode body 20 is housed in the battery case 10 is manufactured. Specifically, in this step, first, the positive electrode terminal 20b of the electrode body 20 and the positive electrode terminal 72 of the lid body 14 are connected, and the negative electrode terminal 20c and the negative electrode terminal 74 are connected. Thereby, the electrode body 20 and the lid body 14 are integrated. Note that conventionally known welding means such as ultrasonic welding can be used to connect the positive electrode terminal 72 and the positive electrode connection portion 20b (the negative electrode terminal 74 and the negative electrode connection portion 20c). Then, after housing the electrode body 20 in the internal cavity of the case body 12 and closing the top opening of the case body 12 with the lid body 14, the case body 12 and the lid body 14 are welded. As a result, a battery assembly is manufactured in which the materials except for the non-aqueous electrolyte 30 are housed in the battery case 10. Note that in this step, any conventionally known method can be used without particular restriction, and the procedure is not limited to the above-mentioned procedure.

(2)注液工程
次に、本実施形態では、CTABが溶解した非水電解液30を電池ケース10内に注液する。このとき、CTABは、非水電解液30に溶解しにくいため、注液前に非水電解液30に十分に溶解させる溶解処理を行うことが求められる。かかるCTABの溶解には、従来公知の攪拌装置を使用し、非水電解液30の温度を適宜調整しながら撹拌・混合することが好ましい。
(2) Liquid injection step Next, in this embodiment, the non-aqueous electrolyte 30 in which CTAB is dissolved is poured into the battery case 10. At this time, since CTAB is difficult to dissolve in the non-aqueous electrolyte 30, it is required to perform a dissolution process to sufficiently dissolve it in the non-aqueous electrolyte 30 before injection. To dissolve CTAB, it is preferable to use a conventionally known stirring device and stir and mix while adjusting the temperature of the non-aqueous electrolyte 30 as appropriate.

そして、非水電解液30を電池ケース10に注液する際には、まず、電池ケース10(蓋体14)の注液口16に注液装置を取り付け、電池ケース10内部を吸引して減圧する減圧処理を行う。 When injecting the non-aqueous electrolyte 30 into the battery case 10, first, a liquid injection device is attached to the liquid injection port 16 of the battery case 10 (lid 14), and the inside of the battery case 10 is suctioned to reduce the pressure. Perform depressurization treatment.

次に、本工程では、注液口16に取り付けた注液装置から電池ケース10内に非水電解液30を注液した後、所定の時間保持する。これによって、減圧された電極体20の内部(すなわち、正極40と負極50との極間)に非水電解液30が浸透する。このとき、本実施形態では、CTABによって電極体20内への非水電解液30の浸透性が向上しているため、電極体20内に十分な量の非水電解液30が浸透し、電極体20内部の負圧が適切に解消される。また、本実施形態に係る製造方法では、5wt%未満のCTABが溶解した非水電解液30を使用しているため、注液時のキャビテーションによる非水電解液30の溢出を好適に防止できる。 Next, in this step, the non-aqueous electrolyte 30 is injected into the battery case 10 from the liquid injection device attached to the liquid injection port 16, and then held for a predetermined period of time. As a result, the non-aqueous electrolyte 30 permeates into the reduced pressure of the electrode body 20 (ie, between the positive electrode 40 and the negative electrode 50). At this time, in this embodiment, since the permeability of the non-aqueous electrolyte 30 into the electrode body 20 is improved by CTAB, a sufficient amount of the non-aqueous electrolyte 30 permeates into the electrode body 20 and penetrates into the electrode. Negative pressure inside body 20 is appropriately relieved. Further, in the manufacturing method according to the present embodiment, since the nonaqueous electrolyte 30 in which less than 5 wt % of CTAB is dissolved is used, overflow of the nonaqueous electrolyte 30 due to cavitation during injection can be suitably prevented.

また、キャビテーションによる非水電解液30の溢出をより好適に防止するという観点から、本工程では、注液予定の非水電解液の全量を一度に注液するよりも、注液予定の非水電解液を複数回に分けて注液した方が好ましい。また、このような分割注液を行う場合、主に、最初に注液した非水電解液が電極体20の内部に浸透する。このため、最初に注液する非水電解液のみにCTABを溶解させると好ましい。この場合、注液後の液面が高くなりやすい2回目以降の注液において、非水電解液に界面活性剤を添加する必要がなくなるため、より好適にキャビテーションを抑制できる。なお、このような手順で作製されたリチウムイオン二次電池100では、電極体20内に浸透した非水電解液30の方が、電極体20と電池ケース10との間に存在する余剰電解液32よりもCTABの濃度が高くなる。 In addition, from the perspective of more appropriately preventing overflow of the non-aqueous electrolyte 30 due to cavitation, in this step, rather than injecting the entire amount of the non-aqueous electrolyte 30 to be injected at once, It is preferable to inject the electrolyte solution in multiple doses. Furthermore, when such split injection is performed, mainly the first injected non-aqueous electrolyte permeates into the electrode body 20 . For this reason, it is preferable to dissolve CTAB only in the non-aqueous electrolyte that is first injected. In this case, since it is not necessary to add a surfactant to the non-aqueous electrolyte during the second and subsequent injections where the liquid level after injection tends to be high, cavitation can be suppressed more suitably. In addition, in the lithium ion secondary battery 100 produced by such a procedure, the non-aqueous electrolyte 30 that has permeated into the electrode body 20 is more likely to be absorbed by the excess electrolyte present between the electrode body 20 and the battery case 10. The concentration of CTAB is higher than that of 32.

(3)密閉工程
本工程では、注液口16を封止して電池ケース10を密閉する。これによって、電極体20と非水電解液30とが電池ケース10内に収容されたリチウムイオン二次電池100(図1参照)が構築される。このとき、本実施形態に係る製造方法では、上記注液工程において、電極体20の内部に非水電解液30が十分に浸透し、電極体20内の負圧が解消されているため、電池ケース10密閉後に電極体20内に非水電解液30が浸透して、電池ケース10の内部空間が負圧になることを抑制できる。これによって、充放電に伴って正極40や負極50が膨張した際に、電極体20を外側(電池ケース10側)に向かって膨張させることができる。この結果、正極40と負極50との極間が潰れて非水電解液30が電極体20の外部へ流出することを防止し、非水電解液30の不足によるハイレート特性の低下を抑制できる。
(3) Sealing process In this process, the liquid injection port 16 is sealed and the battery case 10 is hermetically sealed. As a result, a lithium ion secondary battery 100 (see FIG. 1) in which the electrode body 20 and the non-aqueous electrolyte 30 are housed in the battery case 10 is constructed. At this time, in the manufacturing method according to the present embodiment, the non-aqueous electrolyte 30 has sufficiently penetrated into the electrode body 20 in the liquid injection step, and the negative pressure inside the electrode body 20 has been eliminated, so that the battery After the case 10 is sealed, the non-aqueous electrolyte 30 can be prevented from penetrating into the electrode body 20 and the internal space of the battery case 10 can be prevented from becoming under negative pressure. Thereby, when the positive electrode 40 and the negative electrode 50 expand due to charging and discharging, the electrode body 20 can be expanded outward (toward the battery case 10 side). As a result, the gap between the positive electrode 40 and the negative electrode 50 is prevented from collapsing and the non-aqueous electrolyte 30 flows out of the electrode body 20, and deterioration of high rate characteristics due to a shortage of the non-aqueous electrolyte 30 can be suppressed.

3.他の実施形態
以上、ここに開示される技術の一実施形態について説明した。なお、上述の実施形態は、ここに開示される技術が適用される一例を示したものであり、ここに開示される技術を限定するものではない。
3. Other Embodiments An embodiment of the technology disclosed herein has been described above. Note that the above-described embodiment shows an example to which the technology disclosed herein is applied, and does not limit the technology disclosed herein.

例えば、上述の実施形態では、電極体として捲回電極体を使用している。しかし、電極体は、セパレータを介して正極と負極とが重ねられたものであればよく、捲回電極体に限定されない。かかる電極体の他の例として、セパレータを介在させながら、複数枚の正極と負極とを順次積層させた積層電極体が挙げられる。但し、捲回電極体と積層電極体とを比較すると、捲回電極体の方が非水電解液を浸透させにくいため、ここに開示される技術の効果を好適に発揮させることができる。 For example, in the embodiments described above, a wound electrode body is used as the electrode body. However, the electrode body may be one in which a positive electrode and a negative electrode are stacked on top of each other with a separator interposed therebetween, and is not limited to a wound electrode body. Another example of such an electrode body is a laminated electrode body in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes are sequentially laminated with a separator interposed therebetween. However, when comparing a wound electrode body and a laminated electrode body, the wound electrode body is more difficult to penetrate the non-aqueous electrolyte, so that the effects of the technology disclosed herein can be exhibited more favorably.

また、上述の実施形態では、非水電解液二次電池としてリチウムイオン二次電池を用いているが、ここに開示される技術は、リチウムイオン二次電池に限定されず、他の非水電解液二次電池(例えばニッケル水素電池など)に適用することもできる。 Furthermore, in the above-described embodiments, a lithium ion secondary battery is used as the nonaqueous electrolyte secondary battery, but the technology disclosed herein is not limited to lithium ion secondary batteries, and is applicable to other nonaqueous electrolyte secondary batteries. It can also be applied to liquid secondary batteries (for example, nickel-metal hydride batteries).

[試験例]
以下、本発明に関する試験例を説明する。なお、以下に記載する試験例の内容は、本発明を限定することを意図したものではない。
[Test example]
Test examples related to the present invention will be explained below. Note that the contents of the test examples described below are not intended to limit the present invention.

1.各サンプルの作製
本試験例では、非水電解液の組成が異なる6種類のリチウムイオン二次電池(サンプル1~6)を準備した。以下、各々のサンプルについて説明する。
1. Preparation of each sample In this test example, six types of lithium ion secondary batteries (samples 1 to 6) with different compositions of non-aqueous electrolytes were prepared. Each sample will be explained below.

(1)サンプル1
本サンプルの作製では、まず、正極集電体(アルミニウム箔)の両面に正極活物質層が付与されたシート状の正極を準備した。この正極の正極活物質層には、正極活物質と、導電材と、バインダとが含まれている。なお、正極活物質にはリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LiNi0.33Co0.33Mn0.33)を使用し、導電材にはアセチレンブラック(AB)を使用し、バインダにはポリフッ化ビニリデン(PVdF)を使用した。一方、本試験例で用いた負極は、負極集電体(銅箔)の両面に負極活物質層が付与されたシート状の負極である。なお、負極活物質層には、負極活物質(グラファイト)と、バインダ(SBR:スチレンーブタジエン共重合体)と、増粘剤(CMC:カルボキシメチルセルロース)とが含まれている。
(1) Sample 1
In the production of this sample, first, a sheet-like positive electrode was prepared, in which positive electrode active material layers were provided on both sides of a positive electrode current collector (aluminum foil). The positive electrode active material layer of this positive electrode includes a positive electrode active material, a conductive material, and a binder. In addition, lithium nickel cobalt manganese composite oxide (LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 ) was used as the positive electrode active material, acetylene black (AB) was used as the conductive material, and acetylene black (AB) was used as the binder. Polyvinylidene fluoride (PVdF) was used. On the other hand, the negative electrode used in this test example was a sheet-like negative electrode in which negative electrode active material layers were provided on both sides of a negative electrode current collector (copper foil). Note that the negative electrode active material layer contains a negative electrode active material (graphite), a binder (SBR: styrene-butadiene copolymer), and a thickener (CMC: carboxymethyl cellulose).

次に、セパレータを介して正極と負極とを積層させた積層体を形成し、当該積層体を捲回することによって捲回電極体を作製した。この捲回電極体をガラス製の透明ケースの内部に収容することによって電池組立体を構築した。この電池組立体のケース内を減圧した後に、ケース内部の底面から55mmの高さまで液面が到達するように41gの非水電解液を注液した。そして、注液口を開放した状態で保持した後に、注液口を封止してケースを密閉することによって、評価試験用のリチウムイオン二次電池(サンプル1)を構築した。なお、非水電解液には、ECとDMCとEMCとを3:4:3の体積比で含む混合溶媒に支持塩(LiPF)を約1mol/Lの濃度で含有させたものを使用した。 Next, a laminate in which a positive electrode and a negative electrode were laminated with a separator interposed therebetween was formed, and the laminate was wound to produce a wound electrode body. A battery assembly was constructed by housing this wound electrode body inside a transparent glass case. After reducing the pressure inside the case of this battery assembly, 41 g of non-aqueous electrolyte was injected so that the liquid level reached a height of 55 mm from the bottom of the case. Then, after holding the liquid injection port in an open state, the liquid injection port was sealed and the case was hermetically sealed, thereby constructing a lithium ion secondary battery (sample 1) for evaluation testing. The non-aqueous electrolyte used was a mixed solvent containing EC, DMC, and EMC at a volume ratio of 3:4:3 and a supporting salt (LiPF 6 ) at a concentration of about 1 mol/L. .

ここで、サンプル1では、上述した組成の非水電解液に、臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム(CTAB)を溶解させた。なお、サンプル1におけるCTABの添加量は、非水電解液の総量100wt%に対して0.3wt%に設定した。 Here, in Sample 1, hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB) was dissolved in the nonaqueous electrolyte having the composition described above. Note that the amount of CTAB added in Sample 1 was set to 0.3 wt% with respect to the total amount of nonaqueous electrolyte 100 wt%.

(2)サンプル2
サンプル2では、非水電解液の総量100wt%に対するCTABの添加量を0.1wt%に変更した点を除いて、サンプル1と同じ条件で試験用リチウムイオン二次電池を構築した。
(2) Sample 2
In Sample 2, a test lithium ion secondary battery was constructed under the same conditions as Sample 1, except that the amount of CTAB added was changed to 0.1 wt% with respect to the total amount of nonaqueous electrolyte of 100 wt%.

(3)サンプル3
サンプル3では、非水電解液の総量100wt%に対するCTABの添加量を1wt%に変更した点を除いて、サンプル1と同じ条件で試験用リチウムイオン二次電池を構築した。
(3) Sample 3
In Sample 3, a test lithium ion secondary battery was constructed under the same conditions as Sample 1, except that the amount of CTAB added was changed to 1 wt% with respect to the total amount of nonaqueous electrolyte of 100 wt%.

(4)サンプル4
サンプル4では、非水電解液の総量100wt%に対するCTABの添加量を5wt%に変更した点を除いて、サンプル1と同じ条件で試験用リチウムイオン二次電池を構築した。
(4) Sample 4
In Sample 4, a test lithium ion secondary battery was constructed under the same conditions as Sample 1, except that the amount of CTAB added was changed to 5 wt% with respect to the total amount of non-aqueous electrolyte of 100 wt%.

(5)サンプル5
サンプル5では、電池組立体を構築する際に捲回電極体と共にCTABをケース内に収容した後に、CTABを含まない非水電解液をケース内に注液した。このときのCTABの収容量は、非水電解液の総量100wt%に対して0.3wt%に設定した。なお、上述のように、電池ケース内でCTABと非水電解液とを混合した点を除いて、サンプル1と同じ条件で試験用リチウムイオン二次電池を構築した。
(5) Sample 5
In sample 5, after CTAB was housed in the case together with the wound electrode body when constructing the battery assembly, a non-aqueous electrolyte containing no CTAB was injected into the case. The amount of CTAB accommodated at this time was set to 0.3 wt% with respect to the total amount of non-aqueous electrolyte of 100 wt%. Note that, as described above, a test lithium ion secondary battery was constructed under the same conditions as Sample 1, except that CTAB and a nonaqueous electrolyte were mixed in the battery case.

(6)サンプル6
サンプル6では、CTABを含まない非水電解液を使用した点を除いて、サンプル1と同じ条件で試験用リチウムイオン二次電池を構築した。
(6) Sample 6
In Sample 6, a test lithium ion secondary battery was constructed under the same conditions as Sample 1, except that a non-aqueous electrolyte containing no CTAB was used.

2.非水電解液の浸透性評価
本試験例では、上述した各サンプルにおける非水電解液の浸透性を評価した。具体的には、上述したように、55mmの高さまで非水電解液を注液した後に、当該非水電解液の液面が低下しなくなるまで目視で試験用電池を観察し続けた。各サンプルにおける時間経過に伴う液面高さの推移を図3に示すと共に、注液後1000秒後における液面高さを表1に示す。
2. Evaluation of permeability of non-aqueous electrolyte In this test example, the permeability of non-aqueous electrolyte in each sample mentioned above was evaluated. Specifically, as described above, after the non-aqueous electrolyte was injected to a height of 55 mm, the test battery was visually observed until the liquid level of the non-aqueous electrolyte did not drop. FIG. 3 shows the change in liquid level height over time for each sample, and Table 1 shows the liquid level height 1000 seconds after injection.

Figure 0007356636000001
Figure 0007356636000001

図3に示すように、サンプル6では、注液から400秒を経過したあたりから液面高さが低下する(すなわち、電極体内に非水電解液が浸透する)速度が大きく低下し、800秒を経過したあたりから電極体内部への非水電解液の浸透速度が更に低下した。そして、表1に示すように、このサンプル6では、注液から1000秒後の液面高さが31.8mmになった。この結果から、サンプル6では、電池ケースを密閉した後も電極体内へ非水電解液が緩やかに浸透し続け、電池ケースの内部空間が負圧になると予想される。 As shown in Figure 3, in sample 6, the rate at which the liquid level decreases (i.e., the non-aqueous electrolyte permeates into the electrode body) decreases significantly from around 400 seconds after injection, and after 800 seconds The rate of penetration of the non-aqueous electrolyte into the electrode body further decreased after . As shown in Table 1, in this sample 6, the liquid level height 1000 seconds after injection was 31.8 mm. From this result, it is predicted that in sample 6, the nonaqueous electrolyte continues to slowly permeate into the electrode body even after the battery case is sealed, and the internal space of the battery case becomes negative pressure.

一方、サンプル1~3では、注液から400秒を経過した後も電極体内部に非水電解液が浸透し続け、注液から1000秒後の液面高さがサンプル6と比較して顕著に低くなった。このことから、非水電解液にCTABを溶解させることによって、電極体の構成材料に対して非水電解液を馴染みやすくし、電極体内部への非水電解液の浸透性を改善できることが分かった。なお、サンプル4では、注液中にキャビテーションが発生し、注液口から非水電解液から溢れ出したため、浸透性の評価を行うことができなかった。このことから、非水電解液へのCTABの添加量は5wt%未満にする必要があることが分かった。 On the other hand, in Samples 1 to 3, the non-aqueous electrolyte continued to penetrate into the electrode body even after 400 seconds had passed since injection, and the liquid level height 1000 seconds after injection was significantly higher than in Sample 6. became low. From this, it was found that by dissolving CTAB in the non-aqueous electrolyte, the non-aqueous electrolyte becomes more compatible with the constituent materials of the electrode body, and the permeability of the non-aqueous electrolyte into the inside of the electrode body can be improved. Ta. In sample 4, cavitation occurred during injection, and the non-aqueous electrolyte overflowed from the injection port, making it impossible to evaluate permeability. From this, it was found that the amount of CTAB added to the non-aqueous electrolyte needs to be less than 5 wt%.

また、サンプル5では、サンプル1と同量のCTABを添加しているにも関わらず、サンプル6と同様に、時間経過に伴って電極体内部に殆ど非水電解液が浸透しなくなり、1000秒後の液面高さが31.8mmになった。そして、3600秒後にケース内を確認しても、非水電解液に溶解しなかったCTABが存在していた。このことから、非水電解液にCTABを添加する際には、注液前の非水電解液にCTABを溶解させる必要があることが分かった。 In addition, in sample 5, although the same amount of CTAB as in sample 1 was added, as with sample 6, almost no non-aqueous electrolyte penetrated into the electrode body over time, and after 1000 seconds The liquid level height after that was 31.8 mm. Then, when the inside of the case was checked after 3600 seconds, CTAB that was not dissolved in the non-aqueous electrolyte was present. From this, it was found that when adding CTAB to the non-aqueous electrolyte, it was necessary to dissolve CTAB in the non-aqueous electrolyte before injection.

以上、本発明を詳細に説明したが、上述の説明は例示にすぎない。すなわち、ここで開示される技術には上述した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。 Although the present invention has been described in detail above, the above description is merely an example. That is, the technology disclosed herein includes various modifications and changes of the above-described specific example.

10 電池ケース
12 ケース本体
14 蓋体
16 注液口
18 安全弁
20 捲回電極体
20a コア部
20b 正極接続部
20c 負極接続部
30 非水電解液
32 余剰電解液
40 正極
42 正極集電箔
44 正極活物質層
46 正極露出部
50 負極
52 負極集電箔
54 負極活物質層
56 負極露出部
60 セパレータ
70 電極端子
72 正極端子
74 負極端子
100 リチウムイオン二次電池

10 Battery case 12 Case body 14 Lid 16 Liquid injection port 18 Safety valve 20 Wound electrode body 20a Core part 20b Positive electrode connection part 20c Negative electrode connection part 30 Non-aqueous electrolyte 32 Surplus electrolyte 40 Positive electrode 42 Positive electrode current collector foil 44 Positive electrode active Material layer 46 Positive electrode exposed portion 50 Negative electrode 52 Negative electrode current collector foil 54 Negative electrode active material layer 56 Negative electrode exposed portion 60 Separator 70 Electrode terminal 72 Positive electrode terminal 74 Negative electrode terminal 100 Lithium ion secondary battery

Claims (3)

シート状の正極とシート状の負極とがセパレータを介して重ねられた電極体と、非水電解液とが電池ケース内に収容された非水電解液二次電池であって、
前記負極は、負極活物質としてグラファイトを含む負極活物質層を備えており、
前記非水電解液に臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウムが溶解しており、
前記非水電解液の総量を100wt%としたときの前記臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウムの含有量が0.1wt%以上5wt%未満であることを特徴とする、非水電解液二次電池。
A non-aqueous electrolyte secondary battery in which an electrode body in which a sheet-like positive electrode and a sheet-like negative electrode are stacked with a separator interposed therebetween, and a non-aqueous electrolyte are housed in a battery case,
The negative electrode includes a negative electrode active material layer containing graphite as a negative electrode active material,
Hexadecyltrimethylammonium bromide is dissolved in the non-aqueous electrolyte,
A nonaqueous electrolyte secondary battery, wherein the content of the hexadecyltrimethylammonium bromide is 0.1 wt% or more and less than 5 wt% when the total amount of the nonaqueous electrolyte is 100 wt%.
前記正極は、正極活物質としてリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物を含む正極活物質層を備えている、請求項1に記載の非水電解液二次電池。The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the positive electrode includes a positive electrode active material layer containing lithium nickel cobalt manganese composite oxide as a positive electrode active material. 前記電極体は、前記正極と前記負極と前記セパレータとを捲回させた捲回電極体である、請求項1または2に記載の非水電解液二次電池。The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the electrode body is a wound electrode body in which the positive electrode, the negative electrode, and the separator are wound.
JP2020081910A 2020-05-07 2020-05-07 Non-aqueous electrolyte secondary battery Active JP7356636B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020081910A JP7356636B2 (en) 2020-05-07 2020-05-07 Non-aqueous electrolyte secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020081910A JP7356636B2 (en) 2020-05-07 2020-05-07 Non-aqueous electrolyte secondary battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021177453A JP2021177453A (en) 2021-11-11
JP7356636B2 true JP7356636B2 (en) 2023-10-05

Family

ID=78409554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020081910A Active JP7356636B2 (en) 2020-05-07 2020-05-07 Non-aqueous electrolyte secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7356636B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116454564B (en) * 2023-06-20 2023-09-08 江苏正力新能电池技术有限公司 Secondary liquid injection method, battery and electric equipment

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002033118A (en) 2000-07-14 2002-01-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Lithium secondary battery
JP2004071340A (en) 2002-08-06 2004-03-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2005293900A (en) 2004-03-31 2005-10-20 Sanyo Electric Co Ltd Lithium secondary battery
JP2022538380A (en) 2019-05-29 2022-09-02 ファラディオン リミテッド Non-aqueous electrolyte composition

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63184269A (en) * 1987-01-27 1988-07-29 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Lithium battery electrolyte

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002033118A (en) 2000-07-14 2002-01-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Lithium secondary battery
JP2004071340A (en) 2002-08-06 2004-03-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2005293900A (en) 2004-03-31 2005-10-20 Sanyo Electric Co Ltd Lithium secondary battery
JP2022538380A (en) 2019-05-29 2022-09-02 ファラディオン リミテッド Non-aqueous electrolyte composition

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021177453A (en) 2021-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3279996B1 (en) Nonaqueous electrolyte and nonaqueous secondary battery
KR100546919B1 (en) Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte secondary cell
CN100557880C (en) Rechargeable nonaqueous electrolytic battery
US7341807B2 (en) Non-flammable nonaqueous electrolyte solution and lithium ion cell using same
JP2010225291A (en) Lithium-ion secondary battery and method of manufacturing the same
JP6350872B2 (en) Method for producing non-aqueous electrolyte secondary battery
EP3979368B1 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
KR20170103700A (en) A method for manufacturing a secondary battery
JP2012174433A (en) Electrochemical device and outer package therefor
JP6427744B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery and method for producing non-aqueous electrolyte secondary battery
CN102290601A (en) Nonaqueous electrolyte battery and nonaqueous electrolyte
US20240290973A1 (en) Electrode plate, lithium-ion battery, battery module, battery pack and electric device
JP7356636B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2009158335A (en) Negative pole plate for non-aqueous electrolyte secondary cell, manufacturing method therefor, and non-aqueous electrolyte secondary cell
JP7325469B2 (en) Method for manufacturing non-aqueous electrolyte secondary battery
US20190097206A1 (en) Battery and manufacturing method therefor
KR102461268B1 (en) Manufacturing method for non-aqueous electrolyte secondary battery
CN112514129A (en) Lithium secondary battery
JP7513983B2 (en) Lithium-ion secondary battery and its manufacturing method
JP7436227B2 (en) Electrolyte for secondary batteries and secondary batteries
JP6951608B2 (en) Manufacturing method of restraint jig and battery
JP5327531B2 (en) Nonaqueous electrolyte battery electrode and nonaqueous electrolyte battery
KR20160096468A (en) Secondary battery comprising jelly-roll type electrode assembly having stepped portion
JP7379308B2 (en) Manufacturing method of lithium ion secondary battery
JP2022139577A (en) Manufacturing method of non-aqueous electrolyte secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220809

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230419

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230420

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230511

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: 20230824

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230906

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7356636

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151