TWI609517B - 非水電解質二次電池 - Google Patents

非水電解質二次電池 Download PDF

Info

Publication number
TWI609517B
TWI609517B TW102144634A TW102144634A TWI609517B TW I609517 B TWI609517 B TW I609517B TW 102144634 A TW102144634 A TW 102144634A TW 102144634 A TW102144634 A TW 102144634A TW I609517 B TWI609517 B TW I609517B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
negative electrode
thickness
positive electrode
layer
case
Prior art date
Application number
TW102144634A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201444147A (zh
Inventor
澤山拓海
鈴木忠仁
三浦研
Original Assignee
精工電子有限公司
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 精工電子有限公司 filed Critical 精工電子有限公司
Publication of TW201444147A publication Critical patent/TW201444147A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI609517B publication Critical patent/TWI609517B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/109—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure of button or coin shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/117—Inorganic material
    • H01M50/119—Metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/126—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers
    • H01M50/128—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers with two or more layers of only inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/131—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by physical properties, e.g. gas permeability, size or heat resistance
    • H01M50/133—Thickness
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Description

非水電解質二次電池
本發明係關於非水電解質二次電池。
非水電解質二次電池被利用於電子機器之電源部、吸收發電裝置之發電量之變動的蓄電部等。例如，硬幣型(按鈕型)等之小型之非水電解質二次電池廣泛被利用於攜帶型之裝置等上(例如，參照專利文獻)。
專利文獻1之非水電解質二次電池為在被正極外殼及負極外殼包圍的收容空間收容正極、負極及電解質的構造。正極外殼和負極外殼各與正極或負極電性連接。在正極外殼和負極外殼之一方或雙方熔接有端子等，用以使與外部之電性連接成為容易。
然而，非水電解質二次電池之特性依存於電極活物質之種類、電解質之種類或濃度等。例如，當使用SiOx(0≦x<2)以當作負極活物質之時，可以取出充分的放電電容。再者，例如電解質使用使支持鹽溶解於非水溶媒之電解液時，藉由提高支持鹽之濃度，使得內部電阻 變低，來期待改善特性。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[特許文獻1]日本特開平10-162828號公報
如上述般，使用含有SiOx之負極活物質及支持鹽濃度高之電解質的非水電解質二次電池被期待改善特性。但是，如此之非水電解質二次電池當對負極外殼進行熔接等之熱處理時，則有產生電池之破裂、漏液等之故障。因此，在抑制故障產生的觀點中，有不得不使支撐鹽之濃度低於在特性改善之觀點上為最佳值的情形。本發明係鑒於上述情形而創作出，其目的為提供優異特性之非水電解質二次電池。
本發明之第1態樣之非水電電解質二次電池具備：正極外殼；負極外殼，其係與上述正極外殼被固定，在與上述正極外殼之間形成收容空間；正極部，其係被設置在上述收容空間中之上述正極外殼，含有作為正極活物質的鋰化合物；負極部，其係被設置在上述收容空間中之上述負極外殼，含有作為負極活物質的SiOx(0≦x <2)；及非水電解質，其係被收容在上述收容空間，上述負極外殼包含：基座層；和鎳層，其相對於上述基座層被配置在與上述收容空間相反之側，其熱傳導率較上述基座層高，且厚度為2.6μm以上。
該非水電解質二次電池因其熱傳導率較基座層高，且厚度為2.6μm以上之鎳層相對於基座層被配置在與收容空間相反之側，故可抑制熱經基座層傳達至收容空間。因此，可抑制被收容在收容空間的物體之熱膨脹、產生來自該物體之氣體，並可以抑制電池破裂等之故障產生。其結果，因可以邊抑制熱所導致之故障產生，邊可以提高非電解質中之支持鹽之濃度，故可以實現優異特性之非水電解質二次電池。
第1態樣之非水電解質二次電池即使具備藉由熱處理被接合於上述收容空間之外部中之上述負極外殼的端子亦可。該非水電電解質二次電池因可以經端子進行充放電，故使用親合性為佳。
在第1態樣之非水電解質二次電池中，即使上述端子以與上述負極外殼之剝離強度成為2kgf以上之方式，與上述負極外殼熔接亦可。該非水電解質二次電池可抑制端子從負極外殼脫離。
在第1態樣之非水電解質二次電池中，即使上述負極外殼包含厚度為130μm以上之包層材料，上述基座層為由包含在上述包層材料之不鏽鋼所構成的層亦可。該非水電解質二次電池容易確保負極外殼之強度。
在第1態樣之非水電解質二次電池中，即使上述包層材料之厚度中，上述鎳層之厚度所佔比率為2%以上。該非水電解質二次電池可以格外地抑制熱經基座層傳達至收容空間。
在第1態樣之非水電解質中，即使上述包層材料之厚度為200μm以下，上述鎳層之厚度為16μm以上亦可。該非水電解質二次電池可以格外地抑制熱經基座層傳達至收容空間。
若藉由本發明，可以提供優異性能的非水電解質電池。
1‧‧‧非水電解質二次電池(電池)
2‧‧‧電池外殼
4‧‧‧端子
5‧‧‧端子
6‧‧‧正極外殼
7‧‧‧負極外殼
10‧‧‧收容空間
11‧‧‧正極部
12‧‧‧負極部
14‧‧‧非水電解質
20‧‧‧基座層
21‧‧‧鎳層
圖1為表示本實施型態之非水電解二次電池的俯視圖。
圖2為表示本實施型態之非水電解二次電池的剖面圖。
圖3為放大表示負極外殼和端子之剖面圖。
圖4為表示實施例和比較例之故障產生率不同的曲線圖。
圖5為表示由於鎳層之厚度不同所致之故障產生率不同的曲線圖。
接著，針對實施型態予以說明。圖1為表示本實施型態之非水電解二次電池1之俯視圖，圖2為表示非水電解質二次電池1的剖面圖。
圖1所示之非水電解質二次電池1(以下，略稱為電池1)為所謂的硬幣型之鋰離子二次電池。該電池1如圖2所示般，具備電池外殼2、被收容在電池外殼2之電池要素3、與電池外殼接合的端子4及端子5。電池1可以經端子4及端子5，進行電池要素3之充電或放電。
電池外殼2為略圓盤狀，具有圓形狀之一對面和圓筒狀之側面。在此為了方便說明，將圓形狀之一對面之一方稱為底面2a，將另一方稱為頂面2b。電池外殼2包含：含有底面2a之正極外殼6，和含有頂面2b之負極外殼7，和密合墊8。
正極外殼6和負極外殼7各為有底圓筒狀，正極外殼6之最大內徑大於負極外殼7之最大外徑。負極外殼7係將與頂面2b相反之側(開口側)朝向正極外殼6，被插入至正極外殼6。正極外殼6係其開口之周緣部朝向內側被嵌塞，成為負極外殼7不會從正極外殼6之開口脫離。負極外殼7為塞住正極外殼6之開口的蓋狀之構件，在負極外殼7和正極外殼6之間形成收容空間10。
正極外殼6具有含有底面2a的底部6a，和含 有內周面6b(側面)之側壁部6c。正極外殼6至少底部6a為導電性。正極外殼6係由不鏽鋼等之金屬材料所構成，底部6a和側壁部6c一體性地被形成。
負極外殼7具有含有頂面2b的蓋部7a，和含有外周面7b(側面)之側壁部7c。負極外殼7至少蓋部7a為導電性。負極外殼7為在其厚度方向疊層複數金屬層之構造，複數之金屬層之熱傳導率互相不同。針對負極外殼7之構造，之後一面參照圖3等，一面更詳細予以說明。
密合墊8被設置在正極外殼6之內周面6b和負極外殼7之外周面7b之間。密合墊8為所謂的密封構件，將正極外殼6和負極外殼7互相固定，並且氣密密封收容空間10。密合墊8係由絕緣材料所構成，被設置成正極外殼6和負極外殼7不短路。
就以密合墊8之材質，可舉出例如聚丙稀(PP)、聚苯硫醚(PPS)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚醯胺(PA)、液晶聚合物(LCP)、四氟乙稀-全氟烷基乙烯基醚共聚物樹脂(PFA)、聚醚醚酮樹脂(PEEK)、聚醚腈樹脂(PEN)、聚醚銅樹脂(PEK)、聚芳酯樹脂、聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂(PBT)、聚對苯二甲酸環己烷樹脂、聚醚碸樹脂(PES)、聚氨基樹脂、聚醚醯亞胺樹脂、氟樹脂等。密合墊8之材質係於被施予回流焊等之熱處理時，考慮熱處理之製程溫度(熱處理之耐熱性)而選擇。
電池要素3係被收容(密封)負極外殼7和正極外殼6之間的收容空間10。電池要素3包含正極部11、負極部12、分離器13及非水電解質14。電池要素3係藉由鋰從正極部11和負極部12之一方移動至另一方，可以進行蓄積(充電)電荷或放出(放電)電荷。
正極部11係被設置在收容空間10(電池外殼2之內側)中之正極外殼6，與正極外殼6接觸。圖1及圖2所示之端子4(正極側端子)被接合於正極外殼6之底面2a，透過正極外殼6之底部6a而與正極部11導通。
正極部11包含鋰化合物以作為正極活物質。該鋰化合物係例如鈦酸鋰或錳酸鋰等般，包含鋰和過渡金屬的複合氧化物。本實施型態中之正極部11為包含鈦酸鋰之丸粒(正極丸粒)，被壓接於正極外殼6之底部6a。
正極丸粒(正極部11)係藉由例如將正極合劑加壓成形任意形狀而被製造出。正極合劑包含例如粒狀之正極活物質，即使含有導電助劑和正極黏合劑之一方或雙方亦可。加壓成形時之壓力例如考慮導電助劑之種類等而決定，即使為0.2~5ton/cm2亦可。
正極丸粒(正極合劑)中，正極活物質所佔比率(含有量)係考慮電池1所要求之放電電容等而決定，即使為50~95質量百分比亦可，即使為70~88質量百分比亦可。當設為該下限值以上時，容易確保放電電容，當設為該上限值以下時，容易成形正極部11。
導電助劑即使含有爐黑、科琴黑、乙炔黑、石墨等之碳材料之1種或2種以上亦可。正極丸粒(正極合劑)中，導電助劑所佔之含有量即使為4~40質量百分比亦可，即使為10~20質量百分比。若為該下限值以上時，容易確保正極部11之導電性，再者容易使正極部11成形丸粒狀。若為該上限以下時，容易確保正極部11之放電電容。
正極黏合劑即使含有聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、聚丙烯酸(PA)等之聚合物、羧甲纖維素(CMC)、聚乙烯醇(PVA)中之1種或2種以上亦可。
例如，正極黏合劑即使含有聚丙烯酸亦可，尤其即使含有架橋型之聚丙烯酸亦可。於使用聚丙烯酸之時，事先將聚丙烯酸調整成pH3~10亦可。pH之調整即使使用氫氧化鋰等之鹼金屬氫氧化物或氫氧化鎂等之鹼土金屬氫氧化物亦可。正極丸粒(正極合劑)中，正極黏合劑所佔之含有量即使為1~20質量百分比亦可。
並且，正極部11即使為由在將碳當作導電填料之導電性樹脂接著劑、鋁、銅等之導電材料所構成之集電材料上，形成由正極合劑所構成之層的構成亦可。該集電材料即使為與正極外殼6不同的構件亦可，即使為正極外殼6之至少一部分亦可。例如，正極部11即使為將正極外殼6之表層當作集電材料，在其上方製作由正極合劑所構成之層的構成亦可。
負極部12係被設置在收容空間10中之負極外殼7上，負極外殼7接觸。圖1及圖2所示之端子5(負極側端子)被接合於負極外殼7之頂面2b，透過負極外殼7之蓋部7a而與負極部12導通。
負極部12包含含有SiOx(0≦x<2)的負極活物質。本實施型態中之負極部12為含有SiOx之丸粒(負極丸粒)，被壓接於負極外殼7之蓋部7a。
負極丸粒例如藉由將負極合劑加壓成形任意形狀而被製造出。負極合劑包含例如粒狀之負極活物質，即使含有導電助劑和負極黏合劑之一方或雙方亦可。負極丸粒(負極合劑)中，負極活物質所佔之比例(含有量)即使為例如40~85質量百分比亦可。負極丸粒中之負極活物質之含有量係因應例如負極活物質之導電性等而被決定，於導電性低之負極活物質之時，藉由使用以碳覆蓋表面等而提高實質的導電性者，也可以提高含有量。
導電助劑即使含有爐黑、科琴黑、乙炔黑、石墨等之碳材料之1種或2種以上亦可。
負極黏合劑即使含有聚偏氟乙烯(PVDF)、苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、聚丙烯酸(PA)、羧甲纖維素(CMC)、聚醯亞胺(PI)、聚醯胺醯亞胺(PAI)中之1種或2種以上亦可。
例如，黏合劑即使含有聚丙烯酸亦可，尤其即使含有架橋型之聚丙烯酸亦可。於使用聚丙烯酸之時，事先將聚丙烯酸調整成pH3~10亦可。pH之調整即使使 用氫氧化鋰等之鹼金屬氫氧化物或氫氧化鎂等之鹼土金屬氫氧化物亦可。
分離器13係被設置在正極部11和負極部12之間，具有使鋰離子通過之特性。分離器13即使含有玻璃製不織布和樹脂不織布之一方或雙方亦可。玻璃製不織布因機器強度優異，並且具有大的離子透過度，故降低內部電阻而謀求放電電容之提升。分離器13之厚度係考慮電池1之大小或分離器13之材質等而決定，例如被設為5~300μm。
分離器13所使用之玻璃製不織布之材料即使為硼矽酸玻璃、鹼性玻璃、石英玻璃、鉛玻璃之1種或2種以上亦可。分離器13所使用之樹脂製不織布之材料即使含有聚丙烯(PP)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚醯胺醯亞胺(PAI)、聚醯亞胺(PI)之1種或2種以上亦可。
本實施型態中之非水電解質14為使支持鹽溶解於非水溶媒的電解液。正極部11之至少一部分，和負極部12之至少一部分，和分離器13之至少一部分被浸漬於非水電解質14。在電池1中擔任電荷之移動的鋰離子，經非水電解質14在正極部11和負極部12之間移動。
非水電解質14所使用之非水溶媒即使包含碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、1,2-亞丁酯(BC)、碳酸亞乙烯酯(VC)、碳酸二甲酯(DMC)、 碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)等之碳酸酯、γ-丁內酯(GBL)、環丁碸(SL)、1,2-二甲氧基乙烷(DME)、1,2-二乙氧基乙烷(DEE)、1,2-乙氧基甲氧基乙烷(EME)、四氫呋喃(THF)、1,3-二氧戊環(DOL)中之1種或2種以上亦可。
非水電解質14所使用之支持鹽即使包含有機鋰鹽和無機鋰鹽之一方或雙方亦可。該有機鋰鹽即使包含LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、LiC(CF3SO2)3、LiN(CF3SO3)2、LiN(FSO2)2之1種或2種以上亦可。無機鋰鹽即使包含LiPF6、LiBF4、LiB(C6H5)4、LiCl、LiBr之1種或2種以上亦可。使用LiN(CF3SO2)2、LiN(FSO2)2、LiBF4之至少一種的非水電解質14在鋰離子導電性為優異。使用LiN(CF3SO2)2之非水電解質14因耐熱性優異，與水分之反應性低，故保存特性佳。
非水電解質14中之支持鹽之含有量(濃度)係考慮例如支持鹽之種類、非水電解質14要求的導電性等而決定。支持鹽使用鋰鹽之石的非水電解質14中之支持鹽的濃度即使例如為0.5~3.5mol/L亦可，即使為0.5~3.0mol/L亦可，即使為1~2.5mol/L亦可。
接著，針對圖1及圖2所示之電池外殼2、端子4及端子5予以說明。如圖1所示般，端子4及端子5分別於俯視觀看時，突出至電池外殼2之輪廓之外側。在此，針對端子4及端子5分別將俯視觀看下配置在電池外殼2之輪廓之外側的端稱為前端，將與前端相反之側的端 稱為基端。在本實施型態中，俯視觀看相當於從厚度方向(各圖中之Z軸方向)觀看電池外殼2。
在圖1中，端子4和端子5為延長成大概帶狀的板狀構件，互相略平行。端子4和端子5從電池外殼2之輪廓突出至相同方向。端子4和端子5之各寬度係從基端朝向前端變窄，為於俯視觀看時前端互相不重疊的形狀。端子4和端子5分別為例如不鏽鋼等之導電材料所構成，其厚度為100μm~150μm程度。針對端子4、端子5之形狀、尺寸，可以適當變更。
負極側之端子5藉由與負極外殼7熔接而被接合。在此，端子5藉由雷射熔接的點熔接，與負極外殼7之頂面2b熔接。熔接點15複數排列於從端子5之基端朝向前端之方向(長邊方向，圖中X軸方向)。複數之熔接點15分別被配置在相對於端子5之長邊方向的短邊方向之略中央。並且，即使針對正極側之端子4，也同樣藉由雷射熔接被點熔接於正極外殼6之底面2a。
端子5係以與例如負極外殼7之剝離強度成為2~4kgf之方式，與負極外殼7熔接。在此，與負極外殼7之剝離強度為3kgf程度。藉由將與負極外殼7之剝離強度設為2kgf以上，可以抑制端子5從負極外殼7脫離，藉由設為4kgf以下，可以降低由於熔接使熱進入負極外殼7。
一般而言，電解質之導電性係以支持鹽之種類等所決定之支持鹽的濃度成為極大，故以電解質之低電 阻化的觀點來看，在支持鹽之濃度具有最佳值。但是，在抑制故障產生的觀點中，有不得不使支撐鹽之濃度低於在特性改善之觀點上為最佳值的情形。
本實施型態中之電池1藉由接著參照圖3所說明般之負極外殼7之構造，使得熱處理之熱難以傳達至收容空間10。因此，可抑制熱所導致之故障產生，例如因可以將支撐鹽之濃度設定較高，以使接近於特性改善之觀點上為最佳值，故可以實現優異特性的非水電解質二次電池。
圖3為放大表示負極外殼7和端子5之剖面圖。負極外殼7包含基座層20，和相對於基座層20被配置在與收容空間10(負極部12)相反之側的鎳層21。
基座層20係由導電材料所構成，由例如與端子5相同之材質(不鏽鋼)所構成。在以下之說明中，有將基座層20稱為不鏽鋼層之情形。本實施型態中之基座層20在負極外殼7所含的複數金屬層中為最厚。基座層20之厚度係考慮例如負極外殼7之尺寸、強度等而決定，即使相對於負極外殼7之板厚，被設定成70~98%之範圍內亦可。
鎳層21係由熱傳導率高於基座層20(不鏽鋼層)之鎳所構成，其厚度為2.6μm以上。本實施型態中之鎳層21係負極外殼7所含之複數金屬層中，最接近於負極外殼7和端子5之境界的金屬層。鎳層21係厚度方向之單面與基座層20鄰接，另一單面與端子5鄰接。即 是，鎳層21包含與端子5熔接之面。
並且，鎳層21之厚度對負極外殼7之厚度的比率即使為2%以上亦可。例如，若負極外殼7之厚度為130μm，鎳層21之厚度之比率為2%時，鎳層21之厚度成為2.6μm。從該條件使得負極外殼7之厚度和鎳層21之厚度之比率之一方或雙方增加之時，鎳層21之厚度則大於2.6μm。
並且，鎳層21之厚度對負極外殼7之厚度的比率即使為8%以上亦可。例如，若負極外殼7之厚度為200μm，鎳層21之厚度成為16μm之時，鎳層21之比率為8%。當從該條件，降低負極外殼7之厚度或增加鎳層21之厚度時，鎳層21之厚度之比率則大於8%。
本實施型態中之負極外殼7包含相對於基座層20被配置在收容空間10相同之側的銅層22。即是，負極外殼7為由基座層20和鎳層21和銅層22所構成之3層構造。
銅層22係厚度方向之單面與基座層20鄰接，另一單面與負極部12鄰接。在本實施型態中，銅層22係負極外殼7所含之複數金屬層中導電率最高。銅層22可以在厚度方向使負極外殼7低電阻化，當作負極部12之集電體之至少一部分發揮功能。並且，銅層122可被省略。
本實施型態中之負極外殼7係藉由對包層材料進行彎曲加工而形成。包層材料為貼合不同金屬的複合 材料。包層材料係藉由重疊例如表面活性化處理之複數金屬層(金屬板或金屬箔)，互相壓接而被製造出。包層材料有包含在異種之金屬層間擴散互相之金屬原子的合金層之情形。因此，包層材料中之金屬層之厚度成為將壓接前之複數金屬層之總厚中金屬層之厚度所佔的比率乘上壓接後之包層材料之總厚的值。
例如，成為本實施型態中之負極外殼7之母材的包層材料，藉由相對於不銹鋼材(基座層20)，在其單面重疊銅材(銅層22)，並且在另一單面重疊鎳材(鎳層21)，壓接該些金屬材而被製造出。在此，壓接前之鎳材、不鏽鋼材、銅材之厚度之比為16：76：8，被製造出之包層材料之層厚為200μm。由於壓接前之複數之金屬材總厚度中，鎳材所佔之比率為8/100，故包層材料中之鎳層之厚度相當於16μ(200μm×8/100)。
接著，針對實施例予以說明。圖4為表示實施例和比較例之故障產生率不同的曲線圖。在圖4之曲線圖中，橫軸表示在負極外殼熔接端子之時的熱量，縱軸表示電池外殼破裂之頻度(破裂產生率)。破裂產生率於對N個試料進行試驗而有M個破裂之時，則以M/N×100(%)表示。
在圖4中之實施例中，負極外殼7之厚度為200μm，銅層22和不鏽鋼之基座層20和鎳層21之厚度之比為16：76：8，不鏽鋼之端子5之厚度為100μm。即是，在實施例中，負極外殼7(包層材料)之厚度為 200μm以下，鎳層21之厚度為16μm以上。在圖4中之比較例中，負極外殼之厚度及端子之厚度雖然與實施例相同，但是以電鍍形成鎳層之厚度1μm之層的點，與實施例不同。
在鎳層之厚度為1μm之比較例中，當熔接之熱量成為1.6J以上時，產生電池外殼之破裂，若藉由線性內插，熱量超過1.5J程度時，則可推測產生電池外殼之破裂。並且，熔接成可以確保負極外殼和端子之剝離強度之時的熱量為例如1.65J。比較例中，在確保電池外殼和端子之剝離強度之觀點中，當將熔接之熱量設為1.65J時，則可推測破裂產生率成為50%程度。
符合本實施型態的實施例中，即使熔接之熱量超過1.5J至少至2.0J，也幾乎不會產生電池外殼2之破裂。因此，推測即使在為了確保電池外殼2和端子5之剝離強度，將熔接之熱量設為1.65J之時，亦幾乎不會產生電池外殼2之破裂。如此一來，可知若藉由本實施型態時，可以抑制由於熔接之熱使得產生電池外殼之破裂的情形。
圖5為表示由於鎳層之厚度不同所致之故障產生率不同的曲線圖。在圖5之曲線圖中，橫軸表示鎳層之厚度，縱軸表示電池外殼破裂之頻率(破裂產生率)。於根據圖5之曲線圖取得資料之時，熔接之熱量被設定成可以將負極外殼和端子之剝離強度確保在既定值以上的既定熱量。剥離強度之既定值例如2~4kgf，但是在此設為 3kgf。
圖5之曲線圖所示之各曲線為根據藉由以下之試驗條件所取得之資料者。
在曲線P1中，負極外殼係由不鏽鋼及鎳層所構成，不鏽鋼層之厚度為200μm，鎳層之厚度為1μm。
在曲線P2中，負極外殼係以由銅層和不鏽鋼層和鎳層所構成之包層材料(厚度為130μm)形成，銅層之厚度為9.1μm，不鏽鋼層之厚度為118.3μm，鎳層之厚度為2.6μm(厚度之比率為2%)。
在曲線P3中，負極外殼係以由銅層和不鏽鋼層和鎳層所構成之包層材料(厚度為230μm)形成，銅層之厚度為9.1μm，不鏽鋼層之厚度為209.3μm，鎳層之厚度為4.6μm(厚度之比率為2%)。
在曲線P4中，負極外殼係以由銅層和不鏽鋼層和鎳層所構成之包層材料(厚度為200μm)形成，銅層之厚度為32μm，不鏽鋼層之厚度為152μm，鎳層之厚度為16μm(厚度之比率為8%)。
如圖5所示般，在鎳層之厚度為1μm之曲線P1中，破裂產生率為50%程度，在鎳層之厚度為2.6μm之曲線P2中，破裂產生率成為1%程度，可知藉由將鎳層之厚度設為2.6μm以上，破裂產生率大幅度地減少。針對曲線P3，破裂產生率幾乎為0%，從曲線P2和曲線P3可知將鎳層之厚度之比率設為2%以上為佳。再者，從曲線P4可知藉由將鎳層厚度之比率設為8%以上(16μm以 上)，可以使破裂產生率格外地減少。
並且，本發明之技術範圍並非限定於上述實施型態。例如，在上述實施型態中說明的要素之一個以上可被省略。再者，在上述實施型態中所說明之要素可適當組合。
並且，非水電解質二次電池1具備端子4及端子5，即使不具備端子4和端子5之一方或雙方亦可。例如，非水電解質二次電池1係在不安裝端子之狀態下被出貨，即使為使用者因應所需，藉由熔接等安裝端子的態樣亦可。再者，非水電解質二次電池1除了可以抑制由於用以安裝端子之熔接而導致的故障產生之外，亦可以抑制由於回流焊處理等之熱處理所導致之故障產生。
並且，非水電電解質二次電池1係以包層材料形成負極外殼7，鎳層21為包層材料所含之複數金屬層之一個，鎳層21即使以電鍍法等形成亦可。再者，負極外殼7所含之鎳層21之數量即使為1個亦可即使為2個以上亦可。於相對於基座層20在與收容空間10相反之側上配置複數鎳層之時，鎳層21之厚度可以藉由順鎳層之總厚而定義。
並且，在上述實施型態中，雖然從壓接前之板厚比和包層材料之厚度算出包層材料中之金屬層之厚度，但是即使藉由螢光X射線膜厚計、X射線衍射裝置(XRD)、X射線電子能譜儀(XPS)等來進行測量亦可。再者，於相鄰接之一對金屬層之境界附近合金化之 時，即使在合金層中以兩個金屬之組成比(原子數之比)之大小關係逆轉之位置為境界，並以該境界為基準定義一對金屬層之各個厚度亦可。
並且，非水電解質二次電池1雖為硬幣型構造，並非限定於該態樣。例如，非水電解質二次電池1若為被施予熱處理者時，即使為晶片型之雙電層電容器、其他之電化學電池等之態樣亦可。該些小型之非水電解質二次電池藉由雷射熔接被安裝，可以抑制由於此時之熱所導致的故障產生。
1‧‧‧非水電解質二次電池(電池)
5‧‧‧端子
7‧‧‧負極外殼
7a‧‧‧蓋部
10‧‧‧收容空間
12‧‧‧負極部
20‧‧‧基座層
21‧‧‧鎳層
22‧‧‧銅層

Claims (5)

  1. 一種非水電解質二次電池，具備：正極外殼；負極外殼，其係與上述正極外殼被固定，在與上述正極外殼之間形成收容空間；正極部，其係被設置在上述收容空間中之上述正極外殼，含有作為正極活物質的鋰化合物；負極部，其係被設置在上述收容空間中之上述負極外殼，含有作為負極活物質的SiOx(0≦x<2)；及非水電解質，其係被收容在上述收容空間，上述負極外殼包含：基座層；和鎳層，其相對於上述基座層被配置在與上述收容空間相反之側，其熱傳導率較上述基座層高，且厚度為2.6μm以上，上述負極外殼包含厚度為130μm以上之包層材料，上述基座層為由包含在上述包層材料之不鏽鋼所構成的層。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之非水電解質二次電池，其中具備藉由熱處理被接合於上述收容空間外部之上述負極外殼上的端子。
  3. 如申請專利範圍第2項所記載之非水電解質二次電池，其中 上述端子係以與上述負極外殼之剝離強度成為2kgf以上之方式，與上述負極外殼熔接。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載之非水電解質二次電池，其中上述包層材料之厚度中，上述鎳層之厚度所佔比率為2%以上。
  5. 如申請專利範圍第4項所記載之非水電解質二次電池，其中上述包層材料之厚度為200μm以下，上述鎳層之厚度為16μm以上。
TW102144634A 2013-02-26 2013-12-05 非水電解質二次電池 TWI609517B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013035779A JP6124399B2 (ja) 2013-02-26 2013-02-26 非水電解質二次電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201444147A TW201444147A (zh) 2014-11-16
TWI609517B true TWI609517B (zh) 2017-12-21

Family

ID=50023485

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102144634A TWI609517B (zh) 2013-02-26 2013-12-05 非水電解質二次電池

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20140242451A1 (zh)
EP (1) EP2770562B1 (zh)
JP (1) JP6124399B2 (zh)
KR (1) KR102137846B1 (zh)
CN (1) CN104009250B (zh)
TW (1) TWI609517B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5909985B2 (ja) * 2011-10-17 2016-04-27 ソニー株式会社 電池および電池の製造方法ならびに電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム
EP3544077B1 (en) * 2017-05-22 2023-11-08 LG Energy Solution, Ltd. Cylindrical battery comprising anti-corrosive gasket
CN109031142B (zh) * 2018-07-19 2020-09-25 电子科技大学 一种基于分段线性插值的二次电池模型及状态估计方法
KR102522106B1 (ko) 2019-06-10 2023-04-14 주식회사 엘지에너지솔루션 다층 구조의 전지케이스를 갖는 원통형 이차전지 및 그 제조방법

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61179062A (ja) * 1985-01-31 1986-08-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 端子付電池
JP2000243449A (ja) * 1999-02-18 2000-09-08 Seiko Instruments Inc 非水電解質二次電池
TW529201B (en) * 2000-12-28 2003-04-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Non-aqueous electrolyte secondary battery
TW200405597A (en) * 2002-09-30 2004-04-01 Sanyo Electric Co Non aqueous electrolyte secondary battery
JP2005327656A (ja) * 2004-05-17 2005-11-24 Sii Micro Parts Ltd コイン型またはボタン型の端子付電気化学セル
EP1783847A1 (en) * 2004-07-29 2007-05-09 Sumitomo Titanium Corporation SiO POWDER FOR SECONDARY BATTERY AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME
TW200917546A (en) * 2007-08-28 2009-04-16 Sony Corp Non-aqueous electrolyte secondary battery and producing method of electrode
US20110206983A1 (en) * 2010-02-19 2011-08-25 Masatoshi Hano Alkaline battery
JP2013037796A (ja) * 2011-08-04 2013-02-21 Panasonic Corp 非水電解液コイン形電池

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10162828A (ja) 1996-11-29 1998-06-19 Seiko Instr Inc 非水電解質電池およびその製造方法
JPH11104856A (ja) * 1997-07-31 1999-04-20 Sumitomo Special Metals Co Ltd 引張強さの優れた高強度クラッド材
US6830847B2 (en) * 2001-04-10 2004-12-14 The Gillette Company Zinc/air cell
EP1313158A3 (en) * 2001-11-20 2004-09-08 Canon Kabushiki Kaisha Electrode material for rechargeable lithium battery, electrode comprising said electrode material, rechargeable lithium battery having said electrode , and process for the production thereof
US20040197645A1 (en) * 2003-04-02 2004-10-07 Keith Buckle Zinc/air cell
EP1665411A2 (en) * 2003-08-13 2006-06-07 Hille & Müller GmbH & Co. Plate for housing and/or lids for button cells and process for manufacturing such a plate
WO2008001813A1 (fr) * 2006-06-28 2008-01-03 Panasonic Corporation Pile sèche alcaline
EP2328210B1 (en) * 2009-11-25 2014-07-30 Samsung SDI Co., Ltd. A protection circuit module for a secondary battery
JP2011216479A (ja) * 2010-03-18 2011-10-27 Panasonic Corp コイン形電池およびコイン形電池用ホルダとコイン形電池収納体
US9601228B2 (en) * 2011-05-16 2017-03-21 Envia Systems, Inc. Silicon oxide based high capacity anode materials for lithium ion batteries

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61179062A (ja) * 1985-01-31 1986-08-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 端子付電池
JP2000243449A (ja) * 1999-02-18 2000-09-08 Seiko Instruments Inc 非水電解質二次電池
TW529201B (en) * 2000-12-28 2003-04-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Non-aqueous electrolyte secondary battery
TW200405597A (en) * 2002-09-30 2004-04-01 Sanyo Electric Co Non aqueous electrolyte secondary battery
JP2005327656A (ja) * 2004-05-17 2005-11-24 Sii Micro Parts Ltd コイン型またはボタン型の端子付電気化学セル
EP1783847A1 (en) * 2004-07-29 2007-05-09 Sumitomo Titanium Corporation SiO POWDER FOR SECONDARY BATTERY AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME
TW200917546A (en) * 2007-08-28 2009-04-16 Sony Corp Non-aqueous electrolyte secondary battery and producing method of electrode
US20110206983A1 (en) * 2010-02-19 2011-08-25 Masatoshi Hano Alkaline battery
JP2013037796A (ja) * 2011-08-04 2013-02-21 Panasonic Corp 非水電解液コイン形電池

Also Published As

Publication number Publication date
KR102137846B1 (ko) 2020-07-24
TW201444147A (zh) 2014-11-16
CN104009250B (zh) 2017-04-19
EP2770562A1 (en) 2014-08-27
CN104009250A (zh) 2014-08-27
JP6124399B2 (ja) 2017-05-10
US20140242451A1 (en) 2014-08-28
KR20140106391A (ko) 2014-09-03
EP2770562B1 (en) 2015-08-19
JP2014165054A (ja) 2014-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101802102B1 (ko) 전극 및 전극을 갖는 전지
US10833367B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
TWI455389B (zh) 改良性的膠卷狀結構，及包含其之二次電池
CN105977403B (zh) 非水电解质二次电池
CN104795519B (zh) 非水电解质二次电池
JP2011014297A (ja) 捲回型電極群および電池
TWI641170B (zh) 非水電解質二次電池
TWI643385B (zh) 具有形成在電極接頭的部的凹部的電池
US11641028B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
TWI609517B (zh) 非水電解質二次電池
WO2014050114A1 (ja) 非水電解質二次電池
CN109891640B (zh) 非水电解质二次电池用电极以及非水电解质二次电池
JP2005310577A (ja) コイン形二次電池
JP2014179203A (ja) 電気化学セル
KR102607003B1 (ko) 덮개 어셈블리, 전지 및 전지 팩
JP2011222128A (ja) 二次電池
JP5812884B2 (ja) 二次電池
JP6587929B2 (ja) 非水電解質二次電池
CN109891639B (zh) 非水电解质二次电池用电极以及非水电解质二次电池
JP6648202B2 (ja) 非水電解質二次電池
TW202304039A (zh) 非水電解質二次電池
JP6540476B2 (ja) 電極体を有する二次電池
JP2004220816A (ja) 電池用リード端子及び非水電解質電池
JP2003317807A (ja) 電気化学素子
TW202215692A (zh) 非水電解質二次電池