JPWO2012093588A1 - Non-aqueous secondary battery - Google Patents
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Abstract
このリチウムイオン二次電池(非水系二次電池)は、樹脂層13を導電層14で挟んだ多層構造を有する正極集電体11とこの正極集電体11上に形成された正極活物質層12とを含む正極10と、複数の正極10を互いに電気的に接続する金属部材80と、正極10と電気的に接続されるタブ電極41とを備えている。上記複数の正極10は、それぞれ、正極活物質層12が形成されずに導電層14が露出された集電体露出部11aを有している。また、上記金属部材80は、つづら折り状に折り曲げられて、複数の正極10における集電体露出部11aの間に配されている。The lithium ion secondary battery (non-aqueous secondary battery) includes a positive electrode current collector 11 having a multilayer structure in which a resin layer 13 is sandwiched between conductive layers 14 and a positive electrode active material layer formed on the positive electrode current collector 11. 12, a metal member 80 that electrically connects the plurality of positive electrodes 10 to each other, and a tab electrode 41 that is electrically connected to the positive electrode 10. Each of the plurality of positive electrodes 10 has a current collector exposed portion 11 a in which the conductive layer 14 is exposed without forming the positive electrode active material layer 12. The metal member 80 is bent in a zigzag manner and is disposed between the current collector exposed portions 11 a of the plurality of positive electrodes 10.
Description
本発明は、非水系二次電池に関する。 The present invention relates to a non-aqueous secondary battery.
リチウムイオン二次電池に代表される非水系二次電池は、高容量・高エネルギ密度を有し、かつ、貯蔵性能や充放電の繰り返し特性等にも優れるため、携帯機器などの民生機器に広く利用されている。また、近年では、環境問題や省エネルギに関する意識の高まりから、電力貯蔵用途や、電気自動車などの車載用途にリチウムイオン二次電池が利用されるようになってきている。 Non-aqueous secondary batteries represented by lithium ion secondary batteries have high capacity and high energy density, and are excellent in storage performance and charge / discharge repetition characteristics. It's being used. In recent years, lithium ion secondary batteries have come to be used for electric power storage applications and in-vehicle applications such as electric vehicles due to increasing awareness of environmental issues and energy savings.
一方、非水系二次電池は、そのエネルギ密度の高さ故に、過充電状態や高温環境下にさらされた状態においては、異常過熱や発火などの危険性が高い。そのため、非水系二次電池では、安全性に対する種々の対応策が講じられている。 On the other hand, the non-aqueous secondary battery has a high risk of abnormal overheating or ignition when exposed to an overcharged state or a high temperature environment because of its high energy density. Therefore, various countermeasures for safety are taken in the non-aqueous secondary battery.
また、従来、異常発熱による発火を防止するために、多層構造を有する集電体を用いたリチウムイオン二次電池が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, in order to prevent ignition due to abnormal heat generation, a lithium ion secondary battery using a current collector having a multilayer structure has been proposed (for example, see Patent Document 1).
上記特許文献1には、130℃〜170℃の低融点を持つ樹脂フィルムの両面に金属層が形成された集電体を用いたリチウムイオン二次電池が提案されている。このリチウムイオン二次電池では、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生すると、低融点の樹脂フィルムが溶融する。そして、樹脂フィルムの溶融により、電極が破損される。これにより、電流がカットされるので、電池内部の温度上昇が抑制されて、発火が防止される。 Patent Document 1 proposes a lithium ion secondary battery using a current collector in which metal layers are formed on both surfaces of a resin film having a low melting point of 130 ° C. to 170 ° C. In this lithium ion secondary battery, when abnormal heat generation occurs in an overcharged state or a high temperature state, the low melting point resin film melts. And the electrode is damaged by melting of the resin film. Thereby, since an electric current is cut, the temperature rise inside a battery is suppressed and ignition is prevented.
上記のように、特許文献1で提案されている集電体は、非水系二次電池の安全対策としては非常に有効である。 As described above, the current collector proposed in Patent Document 1 is very effective as a safety measure for non-aqueous secondary batteries.
しかしながら、上記集電体は、絶縁性の樹脂フィルムの両面に金属層が形成された構成を有するため、たとえば、複数の電極が積層された積層型の非水系二次電池の場合には、配線引き出し用のタブ電極を集電体に接続する際に、電極同士の導通がとれなくなるという不都合がある。このため、タブ電極を、全ての電極と電気的に接続することが困難になるため、電池性能が著しく低下するという問題点がある。 However, since the current collector has a configuration in which metal layers are formed on both surfaces of an insulating resin film, for example, in the case of a stacked non-aqueous secondary battery in which a plurality of electrodes are stacked, wiring When connecting the lead tab electrode to the current collector, there is an inconvenience that the electrodes cannot conduct each other. For this reason, since it becomes difficult to electrically connect the tab electrode to all the electrodes, there is a problem that the battery performance is remarkably deteriorated.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、安全性を向上させつつ、電池性能の低下を抑制することが可能な非水系二次電池を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is a non-aqueous secondary that can improve the safety and suppress the deterioration of the battery performance. It is to provide a battery.
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による非水系二次電池は、絶縁層を導電層で挟んだ多層構造を有する集電体と、集電体上に形成された活物質層とを含む複数の電極と、複数の電極を互いに電気的に接続する導電部材と、電極と電気的に接続されるタブ電極とを備えている。そして、複数の電極は、それぞれ、活物質層が形成されずに導電層が露出された集電体露出部を有しており、導電部材は、つづら折り状に折り曲げられて、複数の電極における集電体露出部の間に配されている。 In order to achieve the above object, a non-aqueous secondary battery according to one aspect of the present invention includes a current collector having a multilayer structure in which an insulating layer is sandwiched between conductive layers, and an active material layer formed on the current collector. A conductive member that electrically connects the plurality of electrodes to each other, and a tab electrode that is electrically connected to the electrodes. Each of the plurality of electrodes has a current collector exposed portion in which the conductive layer is exposed without forming the active material layer, and the conductive member is folded in a zigzag manner to collect the current in the plurality of electrodes. It is arranged between the exposed electrical parts.
この一の局面による非水系二次電池では、上記のように、つづら折り状に折り曲げられた導電部材を集電体露出部間に配することによって、この導電部材を介して、複数の電極における導電層を互いに電気的に接続することができる。このため、多層構造を有する集電体を用いた場合でも、複数積層された電極同士の導通をとることができる。これにより、タブ電極を、積層された複数の電極と電気的に接続することができる。たとえば、タブ電極を、積層された同極性の全ての電極と電気的に接続することができる。したがって、電池性能の低下を抑制することができるので、非水系二次電池の性能を最大限活用することができる。 In the non-aqueous secondary battery according to the one aspect, as described above, the conductive member folded in a zigzag manner is disposed between the current collector exposed portions, and the conductive in the plurality of electrodes is interposed via the conductive member. The layers can be electrically connected to each other. For this reason, even when a current collector having a multilayer structure is used, conduction between the plurality of stacked electrodes can be achieved. Thereby, the tab electrode can be electrically connected to the plurality of stacked electrodes. For example, the tab electrode can be electrically connected to all the stacked electrodes of the same polarity. Therefore, since the deterioration of battery performance can be suppressed, the performance of the nonaqueous secondary battery can be fully utilized.
また、一の局面では、上記のように、多層構造を有する集電体を用いることによって、たとえば、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生した場合に、集電体の絶縁層が溶融して電極が破損されるので、電流をカットすることができる。これにより、電池内部の温度上昇を抑制することができるので、発火などの異常状態が生じるのを防止することができる。 Also, in one aspect, by using a current collector having a multilayer structure as described above, for example, when an abnormal heat generation occurs in an overcharged state or a high temperature state, the insulating layer of the current collector is melted. Since the electrode is broken, the current can be cut. Thereby, since the temperature rise inside a battery can be suppressed, it can prevent that abnormal states, such as ignition, arise.
なお、一の局面では、上記導電部材を備えることによって、たとえば、溶接などでタブ電極を電極に接続する場合に、タブ電極と電極との接触抵抗、および、電極同士の接触抵抗を低減することができる。これにより、タブ電極を電極に強固に導通接続することが可能となる。なお、タブ電極を電極に強固に導通接続することにより、接触抵抗の増加に起因する電池容量の低下を抑制することもできる。加えて、耐久性および耐振動性を向上させることもできる。 In one aspect, by providing the conductive member, for example, when the tab electrode is connected to the electrode by welding or the like, the contact resistance between the tab electrode and the electrode and the contact resistance between the electrodes are reduced. Can do. Thereby, the tab electrode can be firmly connected to the electrode. Note that, by firmly connecting the tab electrode to the electrode, a decrease in battery capacity due to an increase in contact resistance can be suppressed. In addition, durability and vibration resistance can be improved.
上記一の局面による非水系二次電池において、導電部材は、金属箔から構成されているのが好ましい。このように構成すれば、導電部材を、容易に、集電体露出部の間に配することができるとともに、電極同士の導通を取りやすくすることができる。 In the nonaqueous secondary battery according to the above aspect, the conductive member is preferably made of a metal foil. If comprised in this way, while being able to arrange | position a electrically-conductive member between current collector exposed parts easily, it can make it easy to take conduction | electrical_connection between electrodes.
上記一の局面による非水系二次電池において、好ましくは、導電部材は、電極の外側で折り曲げられたつづら折り形状を有する。このように構成すれば、容易に、この導電部材を介して、複数の電極における導電層を互いに電気的に接続することができる。 In the non-aqueous secondary battery according to the above aspect, the conductive member preferably has a zigzag shape that is bent outside the electrode. If comprised in this way, the conductive layer in a some electrode can be electrically connected mutually easily via this electrically-conductive member.
上記一の局面による非水系二次電池において、集電体露出部は、電極の端部に設けられており、導電部材は、集電体露出部に沿うように配されているのが好ましい。 In the non-aqueous secondary battery according to the above aspect, it is preferable that the current collector exposed portion is provided at an end portion of the electrode, and the conductive member is arranged along the current collector exposed portion.
上記一の局面による非水系二次電池において、好ましくは、導電部材は、集電体に固定されており、タブ電極は、この導電部材に接続されている。このように構成すれば、タブ電極と電極との導通を取りやすくすることができる。 In the non-aqueous secondary battery according to the above aspect, the conductive member is preferably fixed to the current collector, and the tab electrode is connected to the conductive member. If comprised in this way, it can make it easy to take conduction with a tab electrode and an electrode.
上記一の局面による非水系二次電池において、集電体の導電層と導電部材とは、同じ金属材料から構成されているのが好ましい。 In the non-aqueous secondary battery according to the above aspect, it is preferable that the conductive layer and the conductive member of the current collector are made of the same metal material.
上記一の局面による非水系二次電池において、好ましくは、電極は、正極および負極を含み、正極および負極の少なくとも一方は、多層構造を有する集電体を用いて形成されている。このように構成すれば、効果的に、非水系二次電池の安全性を向上させることができる。 In the non-aqueous secondary battery according to the above aspect, the electrode preferably includes a positive electrode and a negative electrode, and at least one of the positive electrode and the negative electrode is formed using a current collector having a multilayer structure. If comprised in this way, the safety | security of a non-aqueous secondary battery can be improved effectively.
上記正極および負極を有する構成において、正極が、多層構造を有する上記集電体を用いて形成されている場合、正極における集電体の導電層は、アルミニウムから構成されているのが好ましい。また、負極が、多層構造を有する上記集電体を用いて形成されている場合、負極における集電体の導電層は、銅から構成されているのが好ましい。 In the configuration having the positive electrode and the negative electrode, when the positive electrode is formed using the current collector having a multilayer structure, the conductive layer of the current collector in the positive electrode is preferably composed of aluminum. Moreover, when the negative electrode is formed using the said collector which has a multilayer structure, it is preferable that the conductive layer of the collector in a negative electrode is comprised from copper.
上記一の局面による非水系二次電池において、好ましくは、集電体の絶縁層は、200℃以下の融解温度を有する樹脂材料から構成されている。このように構成すれば、たとえば、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生した場合に、電極が破損され易くすることができるので、効果的に、発火などの異常状態が生じるのを防止することができる。このため、非水系二次電池の安全性を効果的に向上させることができる。 In the nonaqueous secondary battery according to the above aspect, the insulating layer of the current collector is preferably made of a resin material having a melting temperature of 200 ° C. or lower. With this configuration, for example, when abnormal heat generation occurs in an overcharged state, a high temperature state, or the like, the electrode can be easily damaged, so that an abnormal state such as ignition can be effectively prevented. can do. For this reason, the safety | security of a non-aqueous secondary battery can be improved effectively.
上記一の局面による非水系二次電池において、好ましくは、集電体の絶縁層は、120℃での熱収縮率が、縦方向および横方向のいずれかの方向で1.5%以上である熱可塑性樹脂からなる。このように構成すれば、たとえば、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生した場合に、容易に、電極が破損され易くすることができる。このため、より効果的に、発火などの異常状態が生じるのを防止することができる。これにより、非水系二次電池の安全性をより効果的に向上させることができる。 In the non-aqueous secondary battery according to the above aspect, the insulating layer of the current collector preferably has a heat shrinkage rate at 120 ° C. of 1.5% or more in either the vertical direction or the horizontal direction. It consists of a thermoplastic resin. If comprised in this way, when abnormal heat_generation | fever generate | occur | produces in an overcharge state, a high temperature state, etc., for example, an electrode can be easily damaged. For this reason, it is possible to more effectively prevent an abnormal state such as ignition. Thereby, the safety | security of a non-aqueous secondary battery can be improved more effectively.
上記一の局面による非水系二次電池において、集電体の絶縁層は、フィルム状または繊維状の樹脂から構成されているのが好ましい。 In the non-aqueous secondary battery according to the above aspect, the insulating layer of the current collector is preferably made of a film-like or fibrous resin.
上記一の局面による非水系二次電池において、好ましくは、集電体の絶縁層は、ポリオレフィン樹脂のいずれかを含む樹脂、または、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミドのいずれかを含む樹脂、もしくは、これらの複合材料からなる。このように構成すれば、より容易に、非水系二次電池の安全性を向上させることができる。 In the non-aqueous secondary battery according to the one aspect, preferably, the insulating layer of the current collector is a resin containing any of polyolefin resins, or a resin containing any of polystyrene, polyvinyl chloride, and polyamide, or It consists of these composite materials. If comprised in this way, the safety | security of a non-aqueous secondary battery can be improved more easily.
上記一の局面による非水系二次電池において、好ましくは、上記電極は、正極および負極を含むとともに、正極および負極の間に配されるセパレータをさらに備えており、このセパレータは、絶縁層より高い熱変形温度を有している。このように構成すれば、セパレータのシャットダウン機能が作動する前に、電極の集電体を構成する絶縁層を溶断させることができる。これにより、絶縁層およびセパレータによる電流遮断効果により、2段階で電流遮断が可能となるので、非水系二次電池の安全性をより向上させることができる。 In the non-aqueous secondary battery according to the above aspect, preferably, the electrode includes a positive electrode and a negative electrode, and further includes a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, and the separator is higher than the insulating layer. It has a heat distortion temperature. If comprised in this way, before the shutdown function of a separator operates, the insulating layer which comprises the electrical power collector of an electrode can be blown out. As a result, the current interruption effect by the insulating layer and the separator makes it possible to interrupt the current in two stages, so that the safety of the non-aqueous secondary battery can be further improved.
この場合において、好ましくは、上記セパレータは、絶縁層の熱変形温度以下において、熱収縮率が1.0%以下の材料からなる。このように構成すれば、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生した場合に、容易に、電極が破損され易くすることができる。すなわち、容易に、セパレータのシャットダウン機能が作動する前に、電極の集電体を構成する絶縁層を溶断させることができる。 In this case, preferably, the separator is made of a material having a heat shrinkage rate of 1.0% or less at a temperature equal to or lower than the heat deformation temperature of the insulating layer. If comprised in this way, when abnormal heat_generation | fever generate | occur | produces in an overcharge state, a high temperature state, etc., an electrode can be made easy to be damaged easily. That is, the insulating layer constituting the current collector of the electrode can be easily blown before the shutdown function of the separator is activated.
さらに、この場合において、好ましくは、セパレータの180℃での熱収縮率は、1.0%以下である。このように構成すれば、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生した場合に、容易に、セパレータの熱収縮に起因する内部短絡の発生を抑制することができる。これにより、急激な温度上昇が生じるのを抑制することができるので、非水系二次電池の安全性をさらに向上させることができる。 Further, in this case, preferably, the thermal contraction rate of the separator at 180 ° C. is 1.0% or less. If comprised in this way, when abnormal heat_generation | fever generate | occur | produces in an overcharge state, a high temperature state, etc., generation | occurrence | production of the internal short circuit resulting from the thermal contraction of a separator can be suppressed easily. Thereby, since it can suppress that a rapid temperature rise arises, the safety | security of a non-aqueous secondary battery can further be improved.
上記セパレータを備えた構成において、セパレータは、アラミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、セルロース系樹脂のいずれかを含む構成であるのが好ましい。 In the configuration including the separator, the separator preferably includes any one of an aramid resin, a polyester resin, and a cellulose resin.
以上のように、本発明によれば、安全性を向上させつつ、電池性能の低下を抑制することが可能な非水系二次電池を容易に得ることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to easily obtain a non-aqueous secondary battery capable of suppressing a decrease in battery performance while improving safety.
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、非水系二次電池の一例である積層型のリチウムイオン二次電池に本発明を適用した場合について説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, a case where the present invention is applied to a stacked lithium ion secondary battery which is an example of a non-aqueous secondary battery will be described.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群の一部を模式的に示した斜視図である。図2は、本発明の第1実施形態によるリチウムイオン二次電池に用いられる電極群(正極)の一部を模式的に示した平面図である。図3〜図17は、本発明の第1実施形態によるリチウムイオン二次電池を説明するための図である。まず、図1〜図17を参照して、本発明の第1実施形態によるリチウムイオン二次電池について説明する。(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a part of an electrode group of a lithium ion secondary battery according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view schematically showing a part of an electrode group (positive electrode) used in the lithium ion secondary battery according to the first embodiment of the present invention. 3 to 17 are views for explaining the lithium ion secondary battery according to the first embodiment of the present invention. First, with reference to FIGS. 1-17, the lithium ion secondary battery by 1st Embodiment of this invention is demonstrated.
第1実施形態によるリチウムイオン二次電池は、図3および図9に示すように、角形扁平形状を有する大型二次電池であり、複数の電極5を含む電極群50(図3および図4参照)と、この電極群50を非水電解液とともに封入する金属製の外装容器100とを備えている。
As shown in FIGS. 3 and 9, the lithium ion secondary battery according to the first embodiment is a large-sized secondary battery having a square flat shape, and an
上記電極5は、図3、図4および図8に示すように、正極10および負極20を含んで構成されており、正極10と負極20との間には、正極10と負極20との短絡を抑制するためのセパレータ30が配されている。具体的には、正極10および負極20が、セパレータ30を挟んで互いに対向するように配されており、正極10、セパレータ30および負極20が順次積層されることによって、積層構造(積層体)に構成されている。なお、正極10および負極20は、1つずつ交互に積層されている。また、上記電極群50は、隣り合う2つの負極20の間に、1つの正極10が位置するように構成されている。
As shown in FIGS. 3, 4, and 8, the
上記電極群50は、たとえば、正極10を13枚、負極20を14枚、セパレータ30を28枚含んで構成されており、正極10および負極20がセパレータ30を挟んで交互に積層されている。さらに、上記電極群50における最も外側(最外層の負極20の外側)には、セパレータ30が配されており、外装容器100との絶縁が図られている。
The
また、第1実施形態によるリチウムイオン二次電池は、図1、図5および図6に示すように、つづら折り状に折り曲げられた金属部材80をさらに備えている。この金属部材80は、後述するように、電極間(正極10間)に配された状態で、電極(正極10)に取り付けられている。また、金属部材80は、複数の正極10を互いに電気的に接続する機能を有している。なお、金属部材80は、本発明の「導電部材」の一例である。
In addition, the lithium ion secondary battery according to the first embodiment further includes a
電極群50を構成する正極10は、図8および図11に示すように、正極集電体11の両面に、正極活物質層12が担持された構成を有している。
As shown in FIGS. 8 and 11, the
正極集電体11は、正極活物質層12の集電を行う機能を有している。
The positive electrode
ここで、第1実施形態では、上記正極集電体11は、絶縁性の樹脂層13の両面上に導電層14が形成された多層構造(三層構造)に構成されている。なお、正極集電体11は、本発明の「集電体」の一例であり、樹脂層13は、本発明の「絶縁層」の一例である。
Here, in the first embodiment, the positive electrode
正極集電体11を構成する導電層14は、たとえば、アルミニウムまたはアルミニウム合金から構成されており、約6μm〜約15μmの厚みに形成されている。アルミニウムは耐酸化性が高いため、正極集電体11の導電層14として好適に用いることができる。なお、上記導電層14は、アルミニウムまたはアルミニウム合金以外であってもよく、たとえば、チタン、ステンレス鋼、ニッケルなどの金属材料、または、これらの合金などから構成されていてもよい。
The
導電層14の形成方法としては、特に限定されず、たとえば、蒸着、スパッタリング、電解めっき、無電解めっき、金属箔の貼り合わせ等による方法、および、これらの方法の組み合わせからなる方法が挙げられる。
The method for forming the
正極集電体11の樹脂層13は、熱可塑性樹脂からなるプラスチック材料から構成されている。この樹脂層13は、たとえば、フィルム状の樹脂部材(樹脂フィルム)からなる。熱可塑性樹脂からなるプラスチック材料としては、たとえば、熱変形温度が150℃以下であるポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン樹脂、ポリスチレン(PS)、ポリ塩化ビニル、ポリアミドなどが好適に用いられる。中でも、120℃での熱収縮率が縦、横のいずれかの方向で1.5%以上であるポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニルなどが好ましい。また、これらの複合フィルムや、これらの表面加工処理を施した樹脂フィルムも好適に用いることができる。さらに、上記セパレータ30と同材質の樹脂フィルムを用いることも可能である。また、製造工程、加工処理の差異により、熱変形温度、熱収縮率等の異なる樹脂であれば、樹脂層13とセパレータ30とのいずれにも用いることができる。
The
また、樹脂層13の厚みは、特に限定されないが、二次電池としてのエネルギ密度向上と強度維持とのバランスを取るべく、5μm以上50μm以下であるのが好ましく、10μm以上40μm以下であればより好ましい。樹脂層13(樹脂フィルム)は、一軸延伸、二軸延伸または無延伸などのいずれの方法で製造された樹脂フィルムでもかまわない。また、正極集電体11の樹脂層13は、フィルム状以外に、たとえば、繊維状であってもよい。
Further, the thickness of the
なお、上記熱変形温度および熱収縮率とは、以下の方法で得られた値を意味する。また、熱変形温度は、樹脂層(樹脂フィルム)が熱収縮を開始する温度を意味する(熱変形温度および熱収縮率については、後述するセパレータについても同様である。)。 The heat distortion temperature and the heat shrinkage mean values obtained by the following method. The heat deformation temperature means a temperature at which the resin layer (resin film) starts to shrink (the same applies to the separator described later).
熱変形温度は、一定温度で一定時間、恒温槽で保持して、熱収縮率を測定し、収縮していない場合は温度を上げて、収縮している場合は温度を下げて、これを繰り返すことで測定する。具体的には、樹脂フィルムを、たとえば、100℃で15分間保持し、樹脂フィルムの熱収縮率を測定する。このときの熱収縮率が20%以下の場合、新しいサンプルを用いて温度を105℃に上げ、この温度で15分間保持した後、熱収縮率を測定する。この工程を、150℃に達するまで繰り返し、熱収縮率が10%以上となった時点の温度を熱変形温度とする。 The heat distortion temperature is kept at a constant temperature for a certain time in a thermostatic chamber, the heat shrinkage rate is measured, the temperature is increased if not contracted, the temperature is decreased if contracted, and this is repeated. To measure. Specifically, a resin film is hold | maintained for 15 minutes, for example at 100 degreeC, and the thermal contraction rate of a resin film is measured. When the heat shrinkage rate at this time is 20% or less, the temperature is raised to 105 ° C. using a new sample, and the heat shrinkage rate is measured after maintaining at this temperature for 15 minutes. This process is repeated until the temperature reaches 150 ° C., and the temperature at which the heat shrinkage rate becomes 10% or more is defined as the heat distortion temperature.
また、熱収縮率の測定は、たとえば、樹脂フィルム上に50mm以上の間隔を空けて2つのポイントを付け、両者のポイント間距離を、ノギスを用いて測定する。その後、15分間、120℃(後述するセパレータについては180℃も)で加熱処理を行った後に、再度、同じポイント間距離を測定し、加熱処理前後の測定値に基づいて熱収縮率を求める。この方法に基づき、樹脂層(樹脂フィルム)の縦方向及び横方向について、それぞれ3つ以上のポイント間距離を測定し、各々の測定結果から算出された熱収縮率の平均値を最終的な樹脂フィルムの熱収縮率として採用する。このとき、樹脂フィルムの縦方向及び横方向のそれぞれについて、少なくとも、樹脂フィルムの端部から10%以内の2点と、樹脂フィルムの端部から50%前後の1点を、ポイント間距離の測定地点として選定する。縦、横いずれかの大きな値を熱収縮率とする。 Moreover, the measurement of a thermal contraction rate attaches two points on the resin film at intervals of 50 mm or more, for example, and measures the distance between both points using a caliper. Then, after heat-processing for 15 minutes at 120 degreeC (180 degreeC also about the separator mentioned later), the distance between the same points is measured again, and a thermal contraction rate is calculated | required based on the measured value before and behind heat processing. Based on this method, the distance between three or more points in each of the longitudinal direction and lateral direction of the resin layer (resin film) is measured, and the average value of the heat shrinkage calculated from each measurement result is determined as the final resin. Adopted as the thermal shrinkage of the film. At this time, for each of the longitudinal direction and the lateral direction of the resin film, at least two points within 10% from the end of the resin film and one point around 50% from the end of the resin film are measured for the distance between the points. Select as a point. The large value of either length or width is taken as the heat shrinkage rate.
正極活物質層12は、リチウムイオンを吸蔵・放出しうる正極活物質を含んで構成されている。正極活物質としては、たとえば、リチウムを含有した酸化物が挙げられる。具体的には、LiCoO2、LiFeO2、LiMnO2、LiMn2O4、および、これら酸化物中の遷移金属を一部他の金属元素で置換した化合物などが挙げられる。中でも、通常の使用において、正極が保有するリチウム量の80%以上を電池反応に利用し得るものを正極活物質に用いるのが好ましい。それにより過充電などの事故に対する二次電池の安全性を高めることが可能となる。このような正極活物質としては、たとえば、LiMn2O4のようなスピネル構造を有する化合物、および、LiXMPO4(Mは、Co、Ni、Mn、Feから選択される少なくとも1種以上の元素)で表されるオリビン構造を有する化合物などが挙げられる。中でも、MnおよびFeの少なくとも一方を含む正極活物質がコストの観点から好ましい。さらに、安全性および充電電圧の観点からは、LiFePO4を用いるのが好ましい。LiFePO4は、全ての酸素(O)が強固な共有結合によって燐(P)と結合しているため、温度上昇による酸素の放出が起こりにくい。そのため、安全性に優れている。The positive electrode
なお、上記正極活物質層12の厚みは、20μm〜2mm程度が好ましく、50μm〜1mm程度がより好ましい。
In addition, the thickness of the positive electrode
また、上記正極活物質層12は、正極活物質を少なくとも含んでいれば、その構成は特に制限されるものではない。たとえば、正極活物質層12は、正極活物質以外に、導電材、増粘材、結着材などの他の材料を含んでいてもよい。
Further, the configuration of the positive electrode
導電材は、正極10の電池性能に悪影響を及ぼさない電子伝導性材料であれば特に限定されず、たとえば、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、グラファイト(天然黒鉛、人造黒鉛)、炭素繊維などの炭素質材料または導電性金属酸化物などを用いることができる。これらの中で、導電材としては、電子伝導性および塗工性の観点より、カーボンブラック及びアセチレンブラックが好ましい。
The conductive material is not particularly limited as long as it is an electron conductive material that does not adversely affect the battery performance of the
増粘材としては、たとえば、ポリエチレングリコール類、セルロース類、ポリアクリルアミド類、ポリN−ビニルアミド類、ポリN−ビニルピロリドン類などを用いることができる。これらの中で、増粘材としては、ポリエチレングリコール類、カルボキシメチルセルロース(CMC)などのセルロース類などが好ましく、CMCが特に好ましい。 As the thickener, for example, polyethylene glycols, celluloses, polyacrylamides, poly N-vinyl amides, poly N-vinyl pyrrolidones and the like can be used. Among these, as the thickener, celluloses such as polyethylene glycols and carboxymethyl cellulose (CMC) are preferable, and CMC is particularly preferable.
結着材は、活物質粒子および導電材粒子を繋ぎ止める役割を果たすものであり、たとえば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリビニルピリジン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系ポリマー、スチレンブタジエンゴムなどを用いることができる。 The binder serves to bind the active material particles and the conductive material particles, for example, a fluorine-based polymer such as polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylpyridine, polytetrafluoroethylene, or a polyolefin such as polyethylene or polypropylene. A polymer, styrene butadiene rubber, or the like can be used.
正極活物質、導電材、結着材などを分散させる溶剤としては、たとえば、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフランなどの有機溶剤を用いることができる。 Examples of the solvent for dispersing the positive electrode active material, the conductive material, the binder, and the like include, for example, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N, Organic solvents such as N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, and tetrahydrofuran can be used.
上記した正極10は、たとえば、正極活物質、導電材、増粘材および結着材を混合し、適当な溶剤を加えてペースト状の正極合剤としたものを、正極集電体11の表面に塗布乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成される。
The
また、上記正極10は、図12に示すように、平面的に見て、略矩形形状を有している。正極10のY方向の幅W1は、たとえば、約100mmとされており、X方向の長さL1は、たとえば、約150mmとされている。また、正極活物質層12の塗布領域(形成領域)は、Y方向の幅W11が、正極10の幅W1と同じ、たとえば、約100mmとされており、X方向の長さL11が、たとえば、約135mmとされている。
Further, as shown in FIG. 12, the
また、図11〜図13に示すように、上記正極10は、X方向の一端側(端部)に、正極活物質層12が形成されずに正極集電体11の表面(導電層14)が露出された集電体露出部(露出領域)11aを有している。この集電体露出部11aには、外部に電流を取り出すための、タブ電極41(図1参照)が電気的に接続されている。なお、タブ電極41は、たとえば、幅約30mm、長さ約70mmの形状に形成されている。
As shown in FIGS. 11 to 13, the
電極群50を構成する負極20は、図14に示すように、負極集電体21の両面に、負極活物質層22が担持された構成を有している。
The
負極集電体21は、負極活物質層22の集電を行う機能を有している。
The negative electrode
なお、第1実施形態では、負極集電体21は、上記正極集電体11(図11参照)とは異なり、樹脂層を含まない構成となっている。すなわち、正極集電体11(図11参照)のみが、樹脂層を含む多層構造に構成されている。
In the first embodiment, unlike the positive electrode current collector 11 (see FIG. 11), the negative electrode
具体的には、負極集電体21は、たとえば、銅、ニッケル、ステンレス鋼、鉄、ニッケルメッキ層などの金属箔、または、これらの合金からなる合金箔から構成されており、約1μm〜約100μm(たとえば約16μm)の厚みを有している。なお、負極集電体21は、リチウムと合金化しにくいという観点から、銅または銅合金からなる金属箔が好ましく、その厚みは、4μm以上20μm以下であるのが好ましい。
Specifically, the negative electrode
また、上記負極集電体21は、箔状以外に、フィルム状、シート状、ネット状、パンチ又はエキスパンドされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の形成体などの形状であってもよい。
Moreover, the negative electrode
負極活物質層22は、リチウムイオンを吸蔵・放出しうる負極活物質を含んで構成されている。負極活物質としては、たとえば、リチウムを含む物質、あるいは、リチウムの吸蔵・放出が可能な物質からなる。また、高エネルギ密度電池を構成するためには、リチウムの吸蔵/放出する電位が金属リチウムの析出/溶解電位に近いものが好ましい。その典型例としては、粒子状(鱗片状、塊状、繊維状、ウィスカー状、球状、粉砕粒子状など)の天然黒鉛もしくは人造黒鉛が挙げられる。なお、負極活物質として、メソカーボンマイクロビーズ、メソフェーズピッチ粉末、等方性ピッチ粉末などを黒鉛化して得られる人造黒鉛を使用してもよい。また、非晶質炭素を表面付着させた黒鉛粒子を使用することもできる。さらに、リチウム遷移金属酸化物、リチウム遷移金属窒化物、遷移金属酸化物および酸化シリコンなども使用可能である。リチウム遷移金属酸化物としては、たとえば、Li4Ti5O12に代表されるチタン酸リチウムを使用すると、負極20の劣化が少なくなるため、電池の長寿命化を図ることが可能となる。The negative electrode
なお、上記負極活物質層22の厚みは、20μm〜2mm程度が好ましく、50μm〜1mm程度がより好ましい。
The thickness of the negative electrode
また、上記負極活物質層22は、負極活物質を少なくとも含んでいれば、その構成は特に制限されるものではない。たとえば、負極活物質層22は、負極活物質以外に、導電材、増粘材、結着材などの他の材料を含んでいてもよい。なお、導電材、増粘材、結着材などの他の材料は、正極活物質層12と同じもの(正極活物質層12に用いることが可能なもの)を用いることができる。
Further, the configuration of the negative electrode
上記した負極20は、たとえば、負極活物質、導電材、増粘材および結着材を混合し、適当な溶剤を加えてペースト状の負極合剤としたものを、負極集電体21の表面に塗布乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成される。
The
また、上記負極20は、図15に示すように、平面的に見て、略矩形形状を有しており、正極10(図12および図13参照)と実質的に同じ大きさ(平面積)に形成されている。具体的には、第1実施形態では、上記負極20は、Y方向の幅W2が、正極10の幅W1(図12参照)と同じ、たとえば、約100mmとされており、X方向の長さL2が、正極10の長さL1(図12参照)と同じ、たとえば、約150mmとされている。また、負極活物質層22の塗布領域(形成領域)は、Y方向の幅W21が、負極20の幅W2と同じ、たとえば、約100mmとされており、X方向の長さL21が、たとえば、約135mmとされている。
Further, as shown in FIG. 15, the
また、図14〜図16に示すように、上記負極20は、正極10と同様、Y方向の一端側(端部)に、負極活物質層22が形成されずに負極集電体21の表面が露出された集電体露出部(露出領域)21aを有している。この集電体露出部21aには、外部に電流を取り出すためのタブ電極42(図2参照)が電気的に接続されている。なお、タブ電極42は、上記タブ電極41と同様、たとえば、幅約30mm、長さ約70mmの形状に形成されている。
14 to 16, the
電極群50を構成するセパレータ30(図3、図4および図8参照)は、たとえば、電気絶縁性の合成樹脂繊維、ガラス繊維、天然繊維等の不織布、織布または微多孔質膜などのなかから適宜選択可能である。中でも、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、アラミド系樹脂、セルロース系樹脂等の不織布、微多孔質膜が品質の安定性等の点から好ましく、特に、アラミド系樹脂、ポリエステル系樹脂またはセルロース系樹脂からなる不織布、微多孔質膜が好ましい。
The
また、セパレータ30は、内部短絡によりリチウムイオン二次電池に発熱が生じた際に、セパレータ30の孔がふさがりイオン伝導を遮れるように、200℃以下に融点を持つことが好ましく、かつ、正極集電体11の樹脂層13よりも高い融点を有することが好ましい。たとえば、セパレータ30は、120℃での熱収縮率が正極集電体11の樹脂層13より小さくなるように構成されているのが好ましい。また、たとえば、セパレータ30は、正極集電体11の樹脂層13の熱変形温度以下の温度において、その熱収縮率が1.0%以下の材料から構成されているのが好ましい。さらに、セパレータ30は、180℃での熱収縮率が1.0%以下である、アラミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、セルロース系樹脂などの多孔質フィルムから構成されているのが好ましい。
Further, the
セパレータ30の厚みについては特に限定されるものではないが、必要量の電解液を保持することが可能であって、かつ、正極10と負極20との短絡を防ぐことが可能な厚みであるのが好ましい。具体的には、セパレータ30は、たとえば、0.02mm(20μm)〜0.1mm(100μm)の厚みとすることができる。セパレータ30の厚みとしては、0.01mm〜1mm程度が好ましく、0.02mm〜0.07mm程度であればより好ましい。また、セパレータ30を構成する材質は、単位面積(1cm2)当たりの透気度が0.1秒/cm3〜500秒/cm3程度であると、低い電池内部抵抗を維持しつつ、電池内部短絡を防ぐだけの強度を確保できるため好ましい。The thickness of the
なお、セパレータについても、熱変形温度および熱収縮率は、上述した樹脂層(樹脂フィルム)と同様の方法で得られた値を意味する。また、120℃での熱収縮率を測定する場合は、120℃で加熱処理を行い、180℃での熱収縮率を測定する場合は、180℃で加熱処理を行う。 In addition, also about a separator, a heat-deformation temperature and a heat-shrink rate mean the value obtained by the method similar to the resin layer (resin film) mentioned above. When measuring the heat shrinkage at 120 ° C., heat treatment is performed at 120 ° C., and when measuring the heat shrinkage at 180 ° C., heat treatment is performed at 180 ° C.
また、上記セパレータ30は、正極活物質層12の塗布領域(形成領域)よりも大きく、かつ、負極活物質層22の塗布領域(形成領域)と同等あるいは負極活物質層22の塗布領域(形成領域)より大きい形状を有している。具体的には、図17に示すように、上記セパレータ30は、矩形形状に形成されており、そのY方向の幅W3がたとえば約115mm、X方向の長さL3がたとえば約160mmに構成されている。
The
上記した正極10および負極20は、図3、図4および図8に示すように、正極10の集電体露出部11aと負極20の集電体露出部21aとが互いに反対側に位置するように配され、正極負極間にセパレータ30を介在させて積層されている。この際、各セパレータ30は、それぞれ、正極活物質層12および負極活物質層22を覆うように配されている。一方、積層された正極10の集電体露出部11a間には、セパレータ30が介在されていない領域が設けられている。同様に、積層された正極10の集電体露出部11a間にも、セパレータ30が介在されていない領域が設けられている。
In the
ここで、第1実施形態では、図1、図2および図7に示すように、積層された正極10の集電体露出部11a間に、上記した金属部材80が配されている。この金属部材80は、短冊状の金属箔がつづら折り状に折り曲げられる(折り畳まれる)ことによって構成されている。このため、上記金属部材80は、金属箔が折り曲げられた部分である折曲げ部81と、折曲げ部81間に設けられた比較的平坦な部分である平坦部82とを有している。そして、セパレータ30が介在されていない、正極10の集電体露出部11a間の領域に、金属部材80の平坦部82が位置するようにして、積層された正極10に金属部材80が接続されている。
Here, in the first embodiment, as shown in FIGS. 1, 2, and 7, the
また、上記金属部材80は、図1および図2に示すように、Y方向に延びるように構成されており、集電体露出部11aに沿うように配されている。さらに、図7、図8および図10に示すように、集電体露出部11a間には、金属部材80の平坦部82が1つずつ位置している。このため、図2および図7に示すように、金属部材80の折曲げ部81は、いずれも、正極10(正極集電体11)の外側(正極10の側端側(Y方向側))に位置した状態となっている。なお、上記金属部材80は、集電体露出部11a間のみならず、電極群50(積層された正極10)における最も外側(最外層の正極10の外側)の集電体露出部11a(導電層14)上にも、平坦部82が位置するように構成されている。
Moreover, the said
このように、第1実施形態では、複数の正極10が、つづら折り形状を有する金属部材80の平坦部82を集電体露出部11a間に挟んで積層されている。また、上記金属部材80は、セパレータ30が介在されていない、正極10の集電体露出部11a間の領域に配されることによって、各正極集電体11の導電層14と電気的に接続されている。これにより、第1実施形態では、積層された全ての正極10(正極集電体11の導電層14)が、金属部材80を介して、互いに電気的に接続されている。なお、第1実施形態では、つづら折り形状を有する1つの金属部材80によって、積層された全ての正極10(正極集電体11の導電層14)が互いに電気的に接続されている。
Thus, in the first embodiment, the plurality of
正極10に取り付けられる上記金属部材80(金属箔)は、正極集電体11の導電層14と同じ金属材料(たとえば、アルミニウムまたはアルミニウム合金など)から構成されているのが好ましい。また、金属部材80(金属箔)の厚みは、特に限定されないが、たとえば、約0.02mm〜約0.5mmにされていると好ましい。
The metal member 80 (metal foil) attached to the
電極群50の正極10においては、上記のように、集電体露出部11a間に金属部材80が配された状態で、最も外側の正極10上(金属部材80)に上記したタブ電極41が溶接固定されている。具体的には、図1および図2に示すように、正極集電体11(正極10)の幅方向(Y方向)の略中央部に、上記タブ電極41が溶接固定されている。これにより、積層された全ての正極10(全ての導電層14)が、タブ電極41に溶接固定され、タブ電極41と電気的に接続された状態となっている。
In the
複数の負極20は、図3および図4に示すように、正極10と同様、集電体露出部21aが揃うように積層されている。そして、最も外側の負極20(負極集電体21)に上記したタブ電極42が溶接固定されている。これにより、積層された全ての負極20が、タブ電極42に溶接固定され、タブ電極42と電気的に接続された状態となっている。なお、上記タブ電極42は、負極集電体21(負極20)の幅方向(Y方向)の略中央部に溶接固定されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the plurality of
タブ電極41および42の溶接は、超音波溶接が好ましいが、超音波溶接以外であってもよく、たとえば、レーザ溶接や抵抗溶接、スポット溶接などを用いてもよい。ただし、樹脂層13を挟んだ正極集電体11にタブ電極41を溶接する場合、レーザ溶接や抵抗溶接、スポット溶接などの熱を加えて接合する手法では、樹脂層13が溶解してしまうおそれがある。そのため、上記タブ電極41の溶接には、熱を加えない超音波溶接を用いるのが好ましい。上記金属部材80の接続(固定)についても、タブ電極41および42の溶接と同様、超音波溶接が好ましい。ただし、上記と同様、超音波溶接以外の、たとえば、レーザ溶接や抵抗溶接、スポット溶接などであってもよい。また、金属部材80の接続(固定)は、タブ電極41の溶接と同時に行ってもよい。
The welding of the
また、正極10に接続されるタブ電極41は、アルミニウムから構成されているのが好ましく、負極20に接続されるタブ電極42は、銅から構成されているのが好ましい。タブ電極41および42は、集電体と同材質のものを用いるのが好ましいが、異なる材質であってもよい。さらに、正極10に接続されるタブ電極41と負極20に接続されるタブ電極42とは、同材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。また、タブ電極41および42は、上記のように、正極集電体11および負極集電体21の幅方向の略中央部に溶接されているのが好ましいが、中央部以外の領域に溶接固定されていてもよい。
The
外装容器100(図3参照)内に電極群50とともに封入される非水電解液は、特に限定されるものではないが、溶媒として、たとえば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンなどのエステル類や、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、メトキシエトキシエタンなどのエーテル類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、ギ酸メチル、酢酸メチルなどの極性溶媒を使用することができる。これらの溶媒は単独で使用してもよいし、2種以上を混合して混合溶媒として使用してもよい。
The nonaqueous electrolytic solution enclosed with the
また、非水電解液には、電解質支持塩が含まれていてもよい。電解質支持塩としては、たとえば、LiClO4、LiBF4(ホウフッ化リチウム)、LiPF6(六フッ化リン酸リチウム)、LiCF3SO3(トリフルオロメタンスルホン酸リチウム)、LiF(フッ化リチウム)、LiCl(塩化リチウム)、LiBr(臭化リチウム)、LiI(ヨウ化リチウム)、LiAlCl4(四塩化アルミン酸リチウム)などのリチウム塩が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。The nonaqueous electrolytic solution may contain an electrolyte supporting salt. Examples of the electrolyte supporting salt include LiClO 4 , LiBF 4 (lithium borofluoride), LiPF 6 (lithium hexafluorophosphate), LiCF 3 SO 3 (lithium trifluoromethanesulfonate), LiF (lithium fluoride), LiCl Examples thereof include lithium salts such as (lithium chloride), LiBr (lithium bromide), LiI (lithium iodide), LiAlCl 4 (lithium tetrachloride aluminate). These may be used singly or in combination of two or more.
なお、電解質支持塩の濃度は、特に限定されるものではないが、0.5mol/L〜2.5mol/Lが好ましく、1.0mol/L〜2.2mol/Lがより好ましい。電解質支持塩の濃度が、0.5mol/L未満の場合には、非水電解液中において電荷を運ぶキャリア濃度が低くなり、非水電解液の抵抗が高くなるおそれがある。また、電解質支持塩の濃度が、2.5mol/Lより高い場合には、塩自体の解離度が低くなり、非水電解液中のキャリア濃度が上がらないおそれがある。 The concentration of the electrolyte supporting salt is not particularly limited, but is preferably 0.5 mol / L to 2.5 mol / L, and more preferably 1.0 mol / L to 2.2 mol / L. When the concentration of the electrolyte support salt is less than 0.5 mol / L, the carrier concentration for carrying charges in the non-aqueous electrolyte is lowered, and the resistance of the non-aqueous electrolyte may be increased. Further, when the concentration of the electrolyte supporting salt is higher than 2.5 mol / L, the dissociation degree of the salt itself is lowered, and there is a possibility that the carrier concentration in the non-aqueous electrolyte does not increase.
電極群50を封入する外装容器100は、図3および図9に示すように、大型の扁平角形容器であり、電極群50などを収納する外装缶60と、この外装缶60を封口する封口板70とを含んで構成されている。また、電極群50を収納した外装缶60には、たとえば、レーザ溶接によって、封口板70が取り付けられている。
As shown in FIGS. 3 and 9, the
外装缶60は、たとえば、金属板に深絞り加工などを施すことによって形成されており、底面部61と側壁部62とを有する略箱状に形成されている。また、図3に示すように、外装缶60の一端(底面部61の反対側)には、電極群50を挿入するための開口部63が設けられている。また、外装缶60は、電極群50が、その電極面が底面部61と対向するようにして収納することが可能な大きさに形成されている。
The outer can 60 is formed, for example, by deep drawing or the like on a metal plate, and is formed in a substantially box shape having a
また、図3および図9に示すように、上記外装缶60は、X方向の一方側(短辺側)の側壁部62に、電極端子64(たとえば、正極端子)が形成されており、X方向の他方側(短辺側)の側壁部62に、電極端子64(たとえば、負極端子)が形成されている。また、外装缶60の側壁部62には、非水電解液を注液するための注液孔65が形成されている。この注液孔65は、たとえば、φ2mmの大きさに形成されている。また、注液孔65の近傍には、電池内圧を開放するための安全弁66が形成されている。
As shown in FIGS. 3 and 9, the
さらに、外装缶60の開口部63の周縁には、折り返し部67が設けられており、この折り返し部67に、封口板70が溶接固定されている。
Further, a folded
外装缶60および封口板70は、たとえば、鉄、ステンレススチール、アルミニウムなどの金属板や鉄にニッケルメッキを施した鋼板などを用いて形成することができる。鉄は安価な材料であるため価格の観点では好ましいが、長期間の信頼性を確保するためには、ステンレススチール、アルミニウムなどからなる金属板または鉄にニッケルメッキを施した鋼板などを用いるのがより好ましい。金属板の厚みは、たとえば約0.4mm〜約1.2mm(たとえば約1.0mm)とすることができる。
The
また、上記した電極群50は、正極10および負極20が、外装缶60の底面部61と対向するようにして、外装缶60内に収納されている。収納された電極群50は、正極10の集電体露出部11aおよび負極20の集電体露出部21aが、それぞれ、タブ電極41および42を介して、外装缶60の電極端子64と電気的に接続されている。
The
また、非水電解液は、外装缶60の開口部63が封口板70で封口された後に、注液孔65から、たとえば、減圧注液されている。そして、注液孔65とほぼ同じ直径の金属球(図示せず)を注液孔65に設置した後、抵抗溶接やレーザ溶接などにより、注液孔65が封口されている。
In addition, the nonaqueous electrolytic solution is injected, for example, under reduced pressure from the
第1実施形態によるリチウムイオン二次電池では、上記のように、つづら折り状に折り曲げられた金属部材80を、正極10の集電体露出部11a間に配することによって、この金属部材80を介して、複数の正極10における集電体の導電層14を互いに電気的に接続することができる。このため、多層構造を有する集電体(正極集電体11)を用いた場合でも、複数積層された電極同士の導通をとることができる。これにより、タブ電極41を、積層された複数の電極(正極10)の全てと電気的に接続することができる。したがって、電池性能の低下を抑制することができるので、リチウムイオン二次電池の性能を最大限活用することができる。
In the lithium ion secondary battery according to the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、正極集電体11に多層構造を有する集電体を用いることによって、たとえば、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生した場合に、正極集電体11の樹脂層13が溶融して電極(正極10)が破損されるので、電流をカットすることができる。これにより、電池内部の温度上昇を抑制することができるので、発火などの異常状態が生じるのを防止することができる。
Further, in the first embodiment, as described above, by using a current collector having a multilayer structure as the positive electrode
なお、第1実施形態では、上記金属部材80を備えることによって、たとえば、超音波溶接でタブ電極41を電極(正極10)に接続する場合に、タブ電極41と電極(正極10)との接触抵抗、および、電極同士の接触抵抗を低減することができる。これにより、タブ電極41を電極(正極10)に強固に導通接続することが可能となる。また、タブ電極41を電極(正極10)に強固に導通接続することにより、接触抵抗の増加に起因する電池容量の低下を抑制することもできる。さらに、図18に示すように、タブ電極41を複数備え、これらタブ電極41を電極(正極10)の複数カ所に接続した構成とすることもできる。
In the first embodiment, by providing the
また、金属部材80を金属箔から構成することによって、容易に、金属部材80を集電体露出部11a間に配することができる。また、複数の電極5(正極10)を互いに電気的に接続する際に、金属部材80を用いることによって、電極同士の導通を取りやすくすることができる。
Further, by configuring the
また、第1実施形態では、金属部材80を、正極10の外側で折り曲げられたつづら折り形状に構成することによって、容易に、この金属部材80を介して、複数の正極10における導電層14を互いに電気的に接続することができる。
In the first embodiment, the
また、第1実施形態では、金属部材80を正極10(正極集電体11)に固定するとともに、タブ電極41を、この金属部材80に接続することによって、タブ電極41と正極10との導通を取りやすくすることができる。
In the first embodiment, the
また、第1実施形態では、正極集電体11の樹脂層13を、200℃以下の融解温度を有する樹脂材料から構成することによって、たとえば、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生した場合に、電極が破損され易くすることができるので、効果的に、発火などの異常状態が生じるのを防止することができる。このため、リチウムイオン二次電池の安全性を効果的に向上させることができる。なお、正極集電体11の樹脂層13を、120℃での熱収縮率が、縦方向および横方向のいずれかの方向で1.5%以上である熱可塑性樹脂から構成すれば、より効果的に、発火などの異常状態が生じるのを防止することができるので、リチウムイオン二次電池の安全性をより効果的に向上させることができる。
Further, in the first embodiment, by forming the
また、正極集電体11の樹脂層13を、ポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル、または、これらの複合材料から構成すれば、容易に、リチウムイオン二次電池の安全性を向上させることができる。
Moreover, if the
また、第1実施形態では、セパレータ30を、樹脂層13の熱変形温度以下の温度において、熱収縮率が1.0%以下の樹脂材料から構成することによって、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生した場合に、容易に、電極(正極10)が破損され易くすることができる。すなわち、セパレータ30の熱変形温度を、樹脂層13の熱変形温度より高くすることによって、セパレータ30のシャットダウン機能が作動する前に、正極集電体11を構成する樹脂層13を溶断させることができる。これにより、樹脂層13およびセパレータ30による電流遮断効果により、2段階で電流遮断が可能となるので、リチウムイオン二次電池の安全性をより向上させることができる。
In the first embodiment, the
なお、上記セパレータ30の180℃での熱収縮率を、1.0%以下とすれば、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生した場合に、セパレータ30の熱収縮に起因する内部短絡(電極端部にて生じる電池の内部短絡)の発生を抑制することができるので、急激な温度上昇が生じるのを抑制することができる。このため、電池内部での発熱が生じた場合のセパレータ30の熱収縮に起因する内部短絡(電極端部にて生じる電池の内部短絡)の発生を抑制することができるので、急激な温度上昇が生じるのを抑制することができる。その結果、リチウムイオン二次電池の安全性をさらに向上させることができる。すなわち、このように構成すれば、180℃の温度でも、セパレータ30の溶融・流動化を抑制することができるので、溶融・流動化に起因してセパレータ30の孔が大きくなるという不都合が生じるのを抑制することができる。このため、電池内部が180℃に達した際に、何らかの理由で電極(正極10)の破損が起こらなかった場合でも、セパレータ30の孔が大きくなることに起因して、正負極の短絡箇所が広がるという不都合が生じるのを抑制することができる。
If the thermal contraction rate at 180 ° C. of the
(第1実施形態の変形例)
図19は、第1実施形態の変形例によるリチウムイオン二次電池の一部を模式的に示した断面図である。なお、図19は、上記第1実施形態の図7に対応した図を示している。(Modification of the first embodiment)
FIG. 19 is a cross-sectional view schematically showing a part of a lithium ion secondary battery according to a modification of the first embodiment. FIG. 19 shows a diagram corresponding to FIG. 7 of the first embodiment.
第1実施形態の変形例では、図19に示すように、つづら折り形状を有する複数の金属部材80によって、積層された全ての正極10(正極集電体11の導電層14)が互いに電気的に接続されている。このように、正極10の集電体露出部11a間に配される金属部材80は、1つに限らず、複数であってもよい。
In the modification of the first embodiment, as shown in FIG. 19, all the stacked positive electrodes 10 (the
この場合においても、タブ電極41を複数備え、これらタブ電極41を電極(正極10)の複数カ所に接続した構成とすることができる。たとえば、タブ電極41と金属部材80との接触面積を増加させるために、タブ電極41を、積層体の上部および下部のそれぞれにおいて、金属部材80と接続することができる。なお、上記第1実施形態においても、このような構成を適用することができる。
Also in this case, a configuration in which a plurality of
第1実施形態の変形例におけるその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。また、第1実施形態の変形例の効果は、上記第1実施形態と同様である。 Other configurations in the modified example of the first embodiment are the same as those in the first embodiment. The effect of the modification of the first embodiment is the same as that of the first embodiment.
(第2実施形態)
図20は、本発明の第2実施形態によるリチウムイオン二次電池に用いられる電極群(正極)の一部を模式的に示した平面図である。図21は、図20のA2−A2線に沿った断面を模式的に示した図である。図22および図23は、本発明の第2実施形態によるリチウムイオン二次電池の金属部材を模式的に示した図である。次に、図20〜図23を参照して、本発明の第2実施形態によるリチウムイオン二次電池について説明する。なお、各図において、対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明は適宜省略する。(Second Embodiment)
FIG. 20 is a plan view schematically showing a part of an electrode group (positive electrode) used in the lithium ion secondary battery according to the second embodiment of the present invention. FIG. 21 is a diagram schematically showing a cross section taken along line A2-A2 of FIG. 22 and 23 are views schematically showing a metal member of the lithium ion secondary battery according to the second embodiment of the present invention. Next, with reference to FIGS. 20-23, the lithium ion secondary battery by 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to a corresponding component, and the overlapping description is abbreviate | omitted suitably.
この第2実施形態では、図20および図21に示すように、積層された正極10の集電体露出部11a間に、上記した金属部材80が配されている。また、第2実施形態では、上記第1実施形態とは異なり、集電体露出部11a間に、金属部材80の平坦部82が2つずつ位置するように構成されている。
In the second embodiment, as shown in FIGS. 20 and 21, the
具体的には、図22および図23に示すように、金属部材80は、隣り合う平坦部82同士が接するように、金属部材80が、つづら折り状に折り曲げられており、2つ重なった平坦部82が、正極10の集電体露出部11a間に配されている。また、図20に示すように、金属部材80の折曲げ部81は、正極10(正極集電体11)の外側(正極10の側端側(Y方向側))に位置するように構成されている。
Specifically, as shown in FIG. 22 and FIG. 23, the
第2実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。また、第2実施形態の効果は、上記第1実施形態と同様である。 Other configurations of the second embodiment are the same as those of the first embodiment. The effect of the second embodiment is the same as that of the first embodiment.
(第2実施形態の変形例)
図24は、第2実施形態の変形例によるリチウムイオン二次電池に用いられる電極群(正極)の一部を模式的に示した平面図である。図25は、図24のA3−A3線に沿った断面を模式的に示した図である。(Modification of the second embodiment)
FIG. 24 is a plan view schematically showing a part of an electrode group (positive electrode) used in a lithium ion secondary battery according to a modification of the second embodiment. FIG. 25 is a diagram schematically showing a cross section taken along line A3-A3 of FIG.
第2実施形態の変形例では、図24および図25に示すように、上記第2実施形態の構成において、金属部材80の一方の折曲げ部81a(81)が、正極10の集電体露出部11a間内に配された構成となっている。このように、金属部材80の一方の折曲げ部81a(81)を、集電体露出部11a間内に配した場合でも、上記第2実施形態と同様の効果を得ることができる。
In the modification of the second embodiment, as shown in FIGS. 24 and 25, in the configuration of the second embodiment, one
第2実施形態の変形例におけるその他の構成は、上記第2実施形態と同様である。 Other configurations in the modified example of the second embodiment are the same as those in the second embodiment.
(第3実施形態)
図26は、本発明の第3実施形態によるリチウムイオン二次電池に用いられる電極群(正極)の一部を模式的に示した平面図である。図27は、本発明の第3実施形態によるリチウムイオン二次電池の金属部材を模式的に示した断面図である。図28は、図26のA4−A4線に沿った断面を模式的に示した図である。次に、図26〜図28を参照して、本発明の第3実施形態によるリチウムイオン二次電池について説明する。なお、各図において、対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明は適宜省略する。(Third embodiment)
FIG. 26 is a plan view schematically showing a part of an electrode group (positive electrode) used in the lithium ion secondary battery according to the third embodiment of the present invention. FIG. 27 is a cross-sectional view schematically showing a metal member of the lithium ion secondary battery according to the third embodiment of the present invention. FIG. 28 is a diagram schematically showing a cross section taken along line A4-A4 of FIG. Next, with reference to FIGS. 26-28, the lithium ion secondary battery by 3rd Embodiment of this invention is demonstrated. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to a corresponding component, and the overlapping description is abbreviate | omitted suitably.
この第3実施形態では、図26〜図28に示すように、上記第2実施形態と同様、集電体露出部11a間に、金属部材80の平坦部82が2つずつ位置するように構成されている。また、第3実施形態では、図28に示すように、金属部材80の一方の折曲げ部81a(81)が、正極10の集電体露出部11a間内に配される一方、金属部材80の他方の折曲げ部81b(81)が、正極10のX方向の端部側(外側)に位置するように構成されている。すなわち、この第3実施形態では、金属部材80の一方の折曲げ部81a(81)が、正極10のX方向の端部側から、正極集電体11間に差し込まれた構成を有している。
In the third embodiment, as shown in FIGS. 26 to 28, two
第3実施形態のその他の構成は、上記第1および第2実施形態と同様である。また、第3実施形態の効果は、上記第1および第2実施形態と同様である。 Other configurations of the third embodiment are the same as those of the first and second embodiments. The effects of the third embodiment are the same as those of the first and second embodiments.
(第3実施形態の変形例)
図29は、第3実施形態の変形例によるリチウムイオン二次電池に用いられる電極群(正極)の一部を模式的に示した平面図である。(Modification of the third embodiment)
FIG. 29 is a plan view schematically showing a part of an electrode group (positive electrode) used in a lithium ion secondary battery according to a modification of the third embodiment.
第3実施形態の変形例では、図29に示すように、上記第3実施形態の構成において、金属部材80が、X方向に突出するように、正極10の集電体露出部11aに取り付けられている。そして、正極10(集電体露出部11a)と重ならない領域において、タブ電極41が、金属部材80に溶接固定されている。
In the modification of the third embodiment, as shown in FIG. 29, in the configuration of the third embodiment, the
第3実施形態の変形例におけるその他の構成は、上記第3実施形態と同様である。 Other configurations in the modified example of the third embodiment are the same as those in the third embodiment.
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
たとえば、上記第1〜第3実施形態(変形例を含む)では、非水系二次電池の一例であるリチウムイオン二次電池に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、リチウムイオン二次電池以外の非水系二次電池に本発明を適用してもよい。また、今後開発される非水系二次電池に本発明を適用することもできる。 For example, in the first to third embodiments (including modifications), an example in which the present invention is applied to a lithium ion secondary battery that is an example of a non-aqueous secondary battery has been described, but the present invention is not limited thereto. First, the present invention may be applied to non-aqueous secondary batteries other than lithium ion secondary batteries. The present invention can also be applied to non-aqueous secondary batteries that will be developed in the future.
また、上記第1〜第3実施形態(変形例を含む)では、つづら折り状に折り曲げられた導電部材の一例として金属箔からなる金属部材を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、上記導電部材は、金属材料以外の導電性材料から構成されていてもよい。たとえば、上記導電部材は、導電性プラスチック等の導電性樹脂などから構成されていてもよいし、樹脂フィルムの表面に金属被膜等が形成された部材から構成されていてもよい。なお、導電部材は、つづら折り状に折り曲げて、電極間に配することが可能な形状であれば、箔状以外の形状であってもよい。たとえば、シート状、繊維状等であってもよい。 Moreover, in the said 1st-3rd embodiment (a modification is included), although the example using the metal member which consists of metal foil as an example of the electroconductive member bent in the zigzag shape was shown, this invention is not limited to this. The conductive member may be made of a conductive material other than a metal material. For example, the conductive member may be composed of a conductive resin such as a conductive plastic, or may be composed of a member having a metal film or the like formed on the surface of the resin film. Note that the conductive member may have a shape other than the foil shape as long as the conductive member can be folded in a zigzag shape and disposed between the electrodes. For example, a sheet form, a fiber form, etc. may be sufficient.
また、上記第1〜第3実施形態(変形例を含む)では、集電体の樹脂層(絶縁層)にフィルム状の樹脂層を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、フィルム状以外に、たとえば、繊維状の樹脂層を用いてもよい。繊維状の樹脂層としては、たとえば、織布または不織布などからなる層が挙げられる。 Moreover, in the said 1st-3rd embodiment (a modification is included), although the example which used the film-form resin layer for the resin layer (insulating layer) of the electrical power collector was shown, this invention is not limited to this. In addition to the film shape, for example, a fibrous resin layer may be used. As a fibrous resin layer, the layer which consists of a woven fabric or a nonwoven fabric etc. is mentioned, for example.
また、上記第1〜第3実施形態(変形例を含む)では、正極集電体を、三層構造を有する集電体に構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、上記集電体は、三層構造以外の多層構造に構成されていてもよい。たとえば、金属箔上にメッキ層などを形成することにより、三層以上の多層構造に構成されていてもよい。 Moreover, in the said 1st-3rd embodiment (a modification is included), although the example which comprised the positive electrode electrical power collector to the electrical power collector which has a three-layer structure was shown, this invention is not restricted to this, The said The current collector may have a multilayer structure other than the three-layer structure. For example, a multilayer structure of three or more layers may be formed by forming a plating layer or the like on a metal foil.
また、上記第1〜第3実施形態(変形例を含む)では、正極側の集電体を、樹脂層および導電層を含む多層構造に構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、負極側の集電体を、樹脂層および導電層を含む多層構造に構成してもよい。たとえば、正極および負極の両方を、多層構造(三層構造)を有する集電体を用いて形成してもよいし、正極および負極の一方を、多層構造(三層構造)を有する集電体を用いて形成してもよい。なお、正極および負極の一方を、多層構造(三層構造)を有する集電体を用いて形成する場合、正極側を、多層構造(三層構造)を有する集電体を用いて形成するのが好ましい。 In the first to third embodiments (including modifications), the positive electrode side current collector is shown in a multilayer structure including a resin layer and a conductive layer. However, the present invention is not limited to this. Alternatively, the current collector on the negative electrode side may have a multilayer structure including a resin layer and a conductive layer. For example, both the positive electrode and the negative electrode may be formed using a current collector having a multilayer structure (three-layer structure), or one of the positive electrode and the negative electrode has a multilayer structure (three-layer structure). You may form using. When one of the positive electrode and the negative electrode is formed using a current collector having a multilayer structure (three-layer structure), the positive electrode side is formed using a current collector having a multilayer structure (three-layer structure). Is preferred.
また、負極側の集電体を、多層構造に構成する場合、導電層は、銅または銅合金から構成されているのが好ましい。具体的には、導電層として、たとえば、約2μm〜約15μmの厚みを有する銅箔または銅合金箔を用いることができる。なお、負極集電体の導電層は、銅または銅合金以外であってもよく、たとえば、ニッケル、ステンレス鋼、鉄、または、これらの合金などから構成されていてもよい。また、負極集電体の樹脂層は、たとえば、正極集電体の樹脂層と同じもの(正極集電体の樹脂層に用いることが可能なもの)を用いることができる。 Further, when the current collector on the negative electrode side has a multilayer structure, the conductive layer is preferably made of copper or a copper alloy. Specifically, for example, a copper foil or a copper alloy foil having a thickness of about 2 μm to about 15 μm can be used as the conductive layer. The conductive layer of the negative electrode current collector may be other than copper or a copper alloy, and may be composed of, for example, nickel, stainless steel, iron, or an alloy thereof. The resin layer of the negative electrode current collector can be, for example, the same as the resin layer of the positive electrode current collector (that can be used for the resin layer of the positive electrode current collector).
なお、負極側の集電体を多層構造に構成した場合、上記第1〜第3実施形態(変形例を含む)で示した正極(正極集電体)と同様、つづら折り状に折り曲げられた金属部材(金属箔)を用いて、積層された複数の電極(負極)とタブ電極とが電気的に接続されるように構成される。この場合、金属部材は、銅または銅合金などから構成されているのが好ましい。 In addition, when the current collector on the negative electrode side is configured in a multilayer structure, the metal bent in a zigzag manner is the same as the positive electrode (positive electrode current collector) shown in the first to third embodiments (including modifications). A plurality of stacked electrodes (negative electrode) and a tab electrode are configured to be electrically connected using a member (metal foil). In this case, the metal member is preferably made of copper or a copper alloy.
また、上記第1〜第3実施形態(変形例を含む)では、電極群を収容する外装容器に扁平角形容器を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、外装容器の形状は、扁平角形以外であってもよい。たとえば、上記外装容器は、薄い扁平筒型、円筒型、角筒型等であってもよい。ただし、大型のリチウムイオン二次電池の場合、組電池として使用することが多いため薄い扁平型または角型であるのが好ましい。さらに、上記外装容器は、金属製の缶以外に、たとえば、ラミネートシートなどを用いた外装容器であってもよい。 Moreover, in the said 1st-3rd embodiment (a modification is included), although the example which used the flat rectangular container for the exterior container which accommodates an electrode group was shown, this invention is not limited to this, The shape of an exterior container May be other than a flat square. For example, the outer container may be a thin flat tube type, a cylindrical type, a rectangular tube type, or the like. However, in the case of a large-sized lithium ion secondary battery, since it is often used as an assembled battery, it is preferably a thin flat type or a square type. Further, the outer container may be an outer container using a laminated sheet, for example, in addition to a metal can.
また、上記第1〜第3実施形態(変形例を含む)では、正極(正極活物質層)と負極(負極活物質層)とが同じ大きさになるように構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、正極および負極は互いに異なる大きさに構成されていてもよい。たとえば、正極(正極活物質層)よりも負極(負極活物質層)の方が大きくなるように構成されていてもよいし、負極(負極活物質層)よりも正極(正極活物質層)の方が大きくなるように構成されていてもよい。正極および負極が互いに異なる大きさに構成されている場合、正極(正極活物質層)よりも負極(負極活物質層)の方が大きくなるように構成されているのが好ましい。このように構成されていれば、正極活物質層の形成領域(正極活物質領域)が、面積の大きい負極活物質層の形成領域(負極活物質領域)で覆われることにより、積層ずれの許容範囲を広げることができる。 In the first to third embodiments (including modifications), the positive electrode (positive electrode active material layer) and the negative electrode (negative electrode active material layer) are configured to have the same size. The present invention is not limited to this, and the positive electrode and the negative electrode may have different sizes. For example, the negative electrode (negative electrode active material layer) may be configured to be larger than the positive electrode (positive electrode active material layer), or the positive electrode (positive electrode active material layer) may be configured to be larger than the negative electrode (negative electrode active material layer). It may be configured to be larger. When the positive electrode and the negative electrode are configured to have different sizes, the negative electrode (negative electrode active material layer) is preferably configured to be larger than the positive electrode (positive electrode active material layer). With this configuration, the positive electrode active material layer formation region (positive electrode active material region) is covered with a large area negative electrode active material layer formation region (negative electrode active material region), thereby allowing for stacking deviation. The range can be expanded.
なお、上記第1〜第3実施形態(変形例を含む)において、外装容器の大きさや形状等については種々変更することができる。また、電極(正極、負極)の形状、寸法、使用枚数なども、適宜変更することができる。さらに、セパレータの形状、寸法などについても、適宜変更することができる。セパレータの形状としては、たとえば、正方形または長方形等の矩形、多角形、円形等種々の形状が挙げられる。 In addition, in the said 1st-3rd embodiment (a modification is included), about the magnitude | size, shape, etc. of an exterior container, it can change variously. Further, the shape, size, number of sheets used, etc. of the electrodes (positive electrode, negative electrode) can be changed as appropriate. Furthermore, the shape and dimensions of the separator can be changed as appropriate. Examples of the shape of the separator include various shapes such as a rectangle such as a square or a rectangle, a polygon, and a circle.
また、上記第1〜第3実施形態(変形例を含む)では、集電体の両面に活物質層を形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、集電体の片面にのみ活物質層を形成してもよい。また、集電体の片面にのみ活物質層を形成した電極(正極、負極)を電極群の一部に含むように構成してもよい。 Moreover, in the said 1st-3rd embodiment (a modification is included), although the example which formed the active material layer on both surfaces of the electrical power collector was shown, this invention is not restricted to this, On the single surface of an electrical power collector. Only the active material layer may be formed. Moreover, you may comprise so that the electrode (positive electrode, negative electrode) which formed the active material layer only in the single side | surface of a collector may be included in a part of electrode group.
また、上記第1〜第3実施形態(変形例を含む)では、リチウムイオン二次電池の電解質として非水電解液を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、非水電解液以外のたとえばゲル状電解質、高分子固体電解質、無機固体電解質、溶融塩などを電解質として用いてもよい。 Moreover, in the said 1st-3rd embodiment (a modification is included), although the example which used non-aqueous electrolyte as an electrolyte of a lithium ion secondary battery was shown, this invention is not limited to this, Non-aqueous electrolysis For example, a gel electrolyte, a polymer solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte, a molten salt, or the like other than the liquid may be used as the electrolyte.
なお、上記で開示された技術を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 Note that embodiments obtained by appropriately combining the techniques disclosed above are also included in the technical scope of the present invention.
5 電極
10 正極
11 正極集電体(集電体)
11a 集電体露出部
12 正極活物質層
13 樹脂層(絶縁層)
14 導電層
20 負極
21 負極集電体
21a 集電体露出部
22 負極活物質層
30 セパレータ
41、42 タブ電極
50 電極群
60 外装缶
61 底面部
62 側壁部
63 開口部
64 電極端子
65 注液孔
66 安全弁
67 折り返し部
70 封口板
80 金属部材(導電部材)
81 折曲げ部
82 平坦部
100 外装容器5
11a Current collector exposed
DESCRIPTION OF
81 Folded
Claims (16)
前記複数の電極を互いに電気的に接続する導電部材と、
前記電極と電気的に接続されるタブ電極とを備え、
前記複数の電極は、それぞれ、前記活物質層が形成されずに前記導電層が露出された集電体露出部を有し、
前記導電部材は、つづら折り状に折り曲げられて、前記複数の電極における前記集電体露出部の間に配されていることを特徴とする、非水系二次電池。A plurality of electrodes including a current collector having a multilayer structure in which an insulating layer is sandwiched between conductive layers; and an active material layer formed on the current collector;
A conductive member electrically connecting the plurality of electrodes to each other;
A tab electrode electrically connected to the electrode,
Each of the plurality of electrodes has a current collector exposed portion in which the conductive layer is exposed without forming the active material layer,
The non-aqueous secondary battery, wherein the conductive member is folded in a zigzag manner and disposed between the current collector exposed portions of the plurality of electrodes.
前記導電部材は、前記集電体露出部に沿うように配されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の非水系二次電池。The current collector exposed portion is provided at an end of the electrode,
The non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein the conductive member is disposed along the current collector exposed portion.
前記タブ電極は、前記導電部材に接続されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の非水系二次電池。The conductive member is fixed to the current collector,
The non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein the tab electrode is connected to the conductive member.
前記正極および前記負極の少なくとも一方は、多層構造を有する前記集電体を用いて形成されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の非水系二次電池。The electrode includes a positive electrode and a negative electrode,
3. The non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein at least one of the positive electrode and the negative electrode is formed using the current collector having a multilayer structure. 4.
前記負極が、多層構造を有する前記集電体を用いて形成されている場合、前記負極における集電体の前記導電層は、銅から構成されていることを特徴とする、請求項7に記載の非水系二次電池。When the positive electrode is formed using the current collector having a multilayer structure, the conductive layer of the current collector in the positive electrode is made of aluminum,
The said negative electrode is formed using the said collector which has a multilayer structure, The said conductive layer of the collector in the said negative electrode is comprised from copper, It is characterized by the above-mentioned. Non-aqueous secondary battery.
前記セパレータは、前記絶縁層より高い熱変形温度を有していることを特徴とする、請求項1または2に記載の非水系二次電池。The electrode includes a positive electrode and a negative electrode, and further includes a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode,
The non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein the separator has a higher heat deformation temperature than the insulating layer.
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---|---|---|---|---|
JPS62170149A (en) * | 1986-01-21 | 1987-07-27 | Toyota Motor Corp | Electrode for plastic battery |
JPH11102711A (en) * | 1997-09-25 | 1999-04-13 | Denso Corp | Lithium ion secondary battery |
JP2009038004A (en) * | 2007-07-11 | 2009-02-19 | Nissan Motor Co Ltd | Laminated battery |
JP2009181812A (en) * | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Toyota Motor Corp | Wound battery, and manufacturing method thereof |
JP2009187675A (en) * | 2008-02-01 | 2009-08-20 | Sharp Corp | Laminate type secondary battery and method of manufacturing the same |
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---|---|---|---|---|
JPS62170149A (en) * | 1986-01-21 | 1987-07-27 | Toyota Motor Corp | Electrode for plastic battery |
JPH11102711A (en) * | 1997-09-25 | 1999-04-13 | Denso Corp | Lithium ion secondary battery |
JP2009038004A (en) * | 2007-07-11 | 2009-02-19 | Nissan Motor Co Ltd | Laminated battery |
JP2009181812A (en) * | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Toyota Motor Corp | Wound battery, and manufacturing method thereof |
JP2009187675A (en) * | 2008-02-01 | 2009-08-20 | Sharp Corp | Laminate type secondary battery and method of manufacturing the same |
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