WO2019221004A1 - リチウムイオン二次電池 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、高容量型活物質としてのLi(Ni5/10Co2/10Mn3/10)O2、Li(Ni6/10Co2/10Mn2/10)O2、Li(Ni8/10Co1/10Mn1/10)O2、Li(Ni0.8Co0.15Al0.05)O2からなる群から選択される少なくとも1種と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVDF)と、導電助剤としてのカーボンブラックとを、高容量型活物質:結着剤:導電助剤=80~99:0.5~19.5:0.5~19.5の質量比で全量が100となるように混合し、N-メチルピロリドン等の有機溶剤で希釈することにより、第1の正極活物質用スラリーを調製する。
まず、高容量型活物質としての人工黒鉛、天然黒鉛、Si、SiOかからなる群から選択される少なくとも1種と、結着剤としてのカルボキシメチルセルロース、スチレンブタジエンゴム、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリフッ化ビニリデンからなる群から選択される少なくとも1種と、導電助剤としてのカーボンブラックとを、高容量型活物質:結着剤:導電助剤=80~99.5:0.5~20:0~10の質量比で全量が100となるように混合し、N-メチルピロリドン等の有機溶剤又は純水で希釈することにより、第1の負極活物質用スラリーを調製する。
次に、同数の第1の正極2と第1の負極3とを、第1のセパレータ4又は第2のセパレータ5を介して交互に配設し、一方の端部には第2の正極6を配設し、他方の端部には第2の負極7を配設する。このとき、第1の正極2の第1の正極活物質21は第1のセパレータ4を介して隣接する第1の負極3の第1の負極活物質31と対向し、第2の正極活物質22は第2のセパレータ5を介して隣接する第1の負極3の第2の負極活物質32と対向するようにする。
本実施例では、まず、柱状の骨格が三次元に連なった三次元網目状構造を有する金属多孔体からなる集電体(以下、「三次元骨格集電体」と略記する)として、アルミニウムからなり、気孔率95%、空孔(セル)数46~50個/インチ、空孔径0.5mm、比表面積5000m2/m3、厚さ1.0mm、縦150mm、横200mmのもの(住友電気工業株式会社製セルメット(登録商標))を用いて、次のようにして第1の正極2を作成した。
次に、本実施例で作製したリチウムイオン二次電池1について、第1の正極活物質21及び第2の正極活物質22の活物質量から、25℃の温度における正極の仮容量を算出した。次に、前記仮容量に基づき、5時間で放電できる(0.2C)電流値を決定した。
結果を図3に示す。尚、図3では、後述の比較例1のリチウムイオン二次電池11におけるエネルギー密度(Wh/g)を1とし、これに対する比の値として示している。
次に、25℃の温度で、前記定格電流に対し充電率(SOC)が50%となる容量にするために0.2Cで2.5時間充電し、このときの開路電圧(OCV)をE0とした。
結果を図4に示す。尚、図4では、後述の比較例1のリチウムイオン二次電池における出力密度を1とし、これに対する比の値として示している。
次に、前記定格容量に対し、0.5Cで4.2Vまで定電流充電し、0.5Cで2.4Vまで定電流放電を行う操作を1サイクルとし、45℃において該操作を200サイクル繰り返した。サイクル数に対する容量維持率の変化を図5に示す。
本実施例で作製したリチウムイオン二次電池11について、前記容量維持率の測定時に、前記操作の開始前(0サイクル)と、200サイクル後との内部抵抗を測定した。結果を図6に示す。
図2に示すように、本比較例のリチウムイオン二次電池11は、同数の第1の正極12と、第1の負極13とが、交互にセパレータ14を介して隣接する構造を備え、一方の端部には第2の正極16が配設され、他方の端部には第2の負極17が配設されている。
Claims (3)
- 三次元網目状構造を有する金属多孔体からなる正極集電体と、前記正極集電体の一方の面に保持された高容量型活物質を含む第1の正極活物質と、前記正極集電体の他方の面に保持された高出力型活物質を含む第2の正極活物質を備える少なくとも一つの正極と、
三次元網目状構造を有する金属多孔体からなる負極集電体と、前記負極集電体の一方の面に保持された高容量型活物質を含む第1の負極活物質と、前記負極集電体の他方の面に保持された高出力型活物質を含む第2の負極活物質を備える少なくとも一つの負極とが、交互にセパレータを介して隣接する構造を備え、
前記第1の正極活物質は、第1のセパレータを介して隣接する前記第1の負極活物質と対向し、前記第2の正極活物質は、第2のセパレータを介して隣接する前記負極の第2の負極活物質と対向していることを特徴とするリチウムイオン二次電池。 - 請求項1記載のリチウムイオン二次電池において、前記第1の正極活物質は、Li(Ni5/10Co2/10Mn3/10)O2、Li(Ni6/10Co2/10Mn2/10)O2、Li(Ni8/10Co1/10Mn1/10)O2、Li(Ni0.8Co0.15Al0.05)O2からなる群から選択される少なくとも1種を含み、
前記第2の正極活物質は、Li(Ni1/6Co4/6Mn1/6)O2、Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2からなる群から選択される少なくとも1種を含むことを特徴とするリチウムイオン二次電池。 - 請求項1記載のリチウムイオン二次電池において、前記第1の負極活物質は、人工黒鉛、天然黒鉛、Si、SiOからなる群から選択される少なくとも1種を含み、
前記第2の負極活物質は、ハードカーボンを含むことを特徴とするリチウムイオン二次電池。
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