WO2021065420A1 - 組電池 - Google Patents

組電池 Download PDF

Info

Publication number
WO2021065420A1
WO2021065420A1 PCT/JP2020/034400 JP2020034400W WO2021065420A1 WO 2021065420 A1 WO2021065420 A1 WO 2021065420A1 JP 2020034400 W JP2020034400 W JP 2020034400W WO 2021065420 A1 WO2021065420 A1 WO 2021065420A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
winding body
negative electrode
electrode
rib
battery
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/034400
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
裕司 荻島
圭亮 南
一基 竹野
Original Assignee
三洋電機株式会社
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 三洋電機株式会社 filed Critical 三洋電機株式会社
Priority to US17/634,411 priority Critical patent/US20220320671A1/en
Priority to JP2021550538A priority patent/JP7429706B2/ja
Priority to EP20872472.4A priority patent/EP4040525A4/en
Priority to CN202080057481.3A priority patent/CN114223093B/zh
Publication of WO2021065420A1 publication Critical patent/WO2021065420A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H01M50/291—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs characterised by their shape
    • 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
    • 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
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • 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
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • 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
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • 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
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/364—Composites as mixtures
    • 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
    • H01M50/103—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • 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
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • 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

Definitions

  • the present disclosure relates to an assembled battery in which square batteries and spacers are alternately laminated.
  • an assembled battery in which square batteries and spacers are alternately laminated is widely known.
  • square batteries and inter-battery spacers are alternately laminated, and ribs are formed on the spacers in a substantially E-shaped range facing the upper portion of the electrode winding body and both ends in the width direction. Batteries are disclosed.
  • ribs formed on the spacer press the battery case accommodating the electrode winding body. More specifically, the ribs press the top of the battery case and both ends in the width direction.
  • the assembled battery according to one aspect of the present disclosure is an assembled battery having a square battery and a spacer, and in the square battery, a positive electrode plate including a positive electrode mixture layer and a negative electrode plate including a negative electrode mixture layer are interposed via a separator. It has a flat portion that is wound and has a flat outer peripheral surface, and two curved portions that have a curved outer peripheral surface, and has a flat wound electrode winding body, a non-aqueous electrolyte, and an electrode winding body. And a battery case accommodating a non-aqueous electrolyte, the spacer has a substrate and a plurality of ribs projecting to at least one side of the substrate, the ribs facing the flat portion of the electrode winder.
  • the rib length is 60 or more and 100 or less.
  • the width of the rib is A and the distance between adjacent ribs is B, 2 ⁇ B / A ⁇ 10
  • the minimum unit in which the spacer, the square battery, and the spacer are laminated in this order is at least one.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the assembled battery of the present embodiment.
  • FIG. 2A is a plan view showing a square battery of the present embodiment.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 2A.
  • FIG. 2C is a cross-sectional view of CC of FIG. 2A.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the spacer of the present embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory view of the front surface of the spacer of the present embodiment and the plane orthogonal to the width direction of the electrode winding body superposed on the spacer via the case.
  • an electrolyte associated with charging and discharging is applied by pressing a flat electrode winding body having a flat portion and a curved portion from the outside of a square battery to a suitable position as described above. Leakage can be effectively suppressed.
  • the assembled battery according to the present disclosure when the electrode winding body expands due to the expansion of the negative electrode during charging, the electrolyte extruded from the flat portion of the electrode winding body is effectively stocked in the curved portion. .. Then, when the volume of the flat portion contracts, such as during electric discharge, the electrolyte stocked in the curved portion returns to the flat portion, so that the shortage of electrolyte in the flat portion is suppressed. Therefore, according to the assembled battery according to the present disclosure, it is possible to reduce high rate deterioration caused by a decrease in the electrolytic mass impregnated in the flat portion of the electrode body.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the assembled battery 10.
  • the assembled battery 10 is configured by alternately stacking square batteries 20 and spacers 40.
  • the plurality of square batteries 20 are laminated via the spacer 40 in the thickness direction to form the battery laminate 11.
  • end plates are arranged at both ends of the battery laminate 11 in the stacking direction, and the end plates are fixed to each other by bind bars (not shown).
  • the adjacent square batteries 20 are electrically connected to each other by a bus bar (not shown).
  • the spacer 40 may be arranged between the end plate and the battery laminate 11.
  • the square battery 20 is not limited to the arrangement position in the assembled battery 10, but is uniformly pressed, and the effect of the present disclosure can be improved.
  • the plurality of square batteries 20 are arranged so that their polar directions alternate so that the positive electrode terminals 33 and the negative electrode terminals 34, which will be described in detail later, are alternately arranged in the stacking direction of the square batteries 20. Then, by connecting the positive electrode terminal 33 and the negative electrode terminal 34 adjacent to each other in the stacking direction with a bus bar, the plurality of square batteries 20 are electrically connected in series.
  • the spacer 40 includes a substantially flat substrate 41, which will be described in detail later.
  • the substrate 41 is a portion arranged between the square batteries 20, and a plurality of ribs 45 (see FIG. 3) having protrusions are formed on one side or both sides in the thickness direction (stacking direction).
  • the end plates arranged at both ends of the battery laminate 11 in the stacking direction have different restraint widths between the square batteries 20 due to the deformation of the square battery 20 due to the expansion and contraction of the electrode winding body described above.
  • the battery is made of a high-rigidity material so that the bus bar is not overloaded, and it is preferable that the assembled battery is lighter in weight for in-vehicle use. Therefore, as the end plate material, a metal such as aluminum or an aluminum alloy, a hard resin, or the like can be preferably exemplified.
  • a binding force is applied in the direction of compressing the square battery 20 in the stacking direction from the outside in the stacking direction of the pair of end plates.
  • a metal bind bar secures a pair of end plates.
  • the binding force is applied to the battery laminate 11 in the compression direction, and further. Can hold the binding force.
  • a binding force can be applied to and held by the square battery 20 via the spacer 40.
  • the square battery 20 has a positive electrode plate 23, a negative electrode plate 24, and a separator (not shown) and is formed into a flat wound type electrode winding body 21, and an electrode winding body 21 (not shown) is an insulating sheet. It is housed in the battery case 30 in a covered state. In addition to the electrode winding body 21 and the insulating sheet, the battery case 30 houses an electrolyte.
  • the electrode winding body 21 has a flat shape in which a positive electrode plate 23 and a negative electrode plate 24 are wound around a winding shaft via a separator and have a flat portion 21b and a pair of curved portions 21a. It is a wound electrode body molded into.
  • the vertical direction in which the flat portion 21b and the pair of curved portions 21a are lined up is defined as the "height direction”
  • the winding axis direction of the electrode winding body 21 is defined as the "width direction”.
  • the direction perpendicular to the vertical direction is defined as the "thickness direction”.
  • the electrode winding body 21 is in a state where the width direction of the electrode winding body 21 is along the lateral direction of the battery case and the height direction of the electrode winding body 21 is along the height direction of the square exterior body 31. 21 is housed in the battery case 30.
  • the flat portion 21b is a portion in which the electrode plates (positive electrode plate 23 and negative electrode plate 24) are arranged substantially in parallel along the height direction without being curved.
  • the pair of curved portions 21a are portions in which the electrode plate is curved in an arc shape, and in the curved portion 21a, the electrode plates are curved so as to be convex outward in the height direction.
  • the pair of curved portions 21a are formed on both sides of the electrode winding body 21 in the height direction so as to sandwich the flat portion 21b.
  • the electrode winding body 21 is made flat by pressing a winding body in which a positive electrode plate 23 and a negative electrode plate 24 are wound in a cylindrical shape via a separator at a predetermined pressure in the radial direction. Manufactured by molding.
  • the electrode winding body 21 includes, for example, two long separators arranged so as to sandwich the positive electrode winding body 23, and from the inside of the winding of the electrode winding body 21, the separator / positive electrode plate 23 / separator / negative electrode plate They are arranged in the order of 24.
  • the length of each separator is preferably at least longer than the length of the positive electrode plate 23.
  • the width of the separator is at least longer than the width of the positive electrode mixture layer (the length of the positive electrode mixture layer along the width direction of the electrode winding body 21). The width of the separator may be longer than the width of the negative electrode mixture layer.
  • the length of the electrode winding body 21 in the height direction is defined as the electrode winding body height (H), and the length of the positive electrode mixture layer along the width direction of the electrode body with respect to the electrode winding body height (H) (
  • the ratio (K / H) of K) is preferably 1.2 or more, and more preferably 1.5 or more.
  • the ratio (K / H) may be referred to as an aspect ratio.
  • the aspect ratio (K / H) is 1.2 or more, the curved portion from both ends in the width direction of the flat portion is larger than the electrolytic mass extruded from both ends in the length direction (both ends in the width direction of the electrode body) of the flat portion during charging.
  • the electrolytic mass extruded in the direction is larger, and the stock function of the non-aqueous electrolyte due to the curved portion is likely to be exhibited.
  • the upper limit of the aspect ratio (K / H) is not particularly limited, but is preferably 3.0 or less.
  • the positive electrode plate 23 has a positive electrode core made of metal and a positive electrode mixture layer formed on both sides of the core, and a positive electrode core is provided along the longitudinal direction at one end in the lateral direction.
  • the exposed positive electrode core body 23a is formed.
  • the positive electrode core body exposed portion 23a is arranged on one end side (right side of FIG. 2B) in the width direction of the electrode winding body 21.
  • the laminated portion of the positive electrode core body exposed portion 23a is electrically connected to the positive electrode current collector 25 by welding or the like.
  • a suitable positive electrode current collector 25 is made of aluminum or an aluminum alloy.
  • the positive electrode current collector 25 is electrically connected to the positive electrode terminal 33.
  • the positive electrode mixture layer contains a positive electrode active material, a conductive material, and a binder.
  • the positive electrode plate 23 is formed by applying a positive electrode mixture slurry containing a positive electrode active material, a conductive material, a binder, a dispersion medium, and the like on a positive electrode core body, drying the coating film to remove the dispersion medium, and then coating the coating film.
  • a positive electrode mixture slurry containing a positive electrode active material, a conductive material, a binder, a dispersion medium, and the like on a positive electrode core body, drying the coating film to remove the dispersion medium, and then coating the coating film.
  • the positive electrode active material is composed mainly of a lithium-containing transition metal composite oxide.
  • the metal elements contained in the lithium-containing transition metal composite oxide include Ni, Co, Mn, Al, B, Mg, Ti, V, Cr, Fe, Cu, Zn, Ga, Sr, Zr, Nb, In, Sn, Ta, W and the like can be mentioned.
  • An example of a suitable lithium-containing transition metal composite oxide is a composite oxide containing at least one of Ni, Co, and Mn. Inorganic compound particles such as aluminum oxide and lanthanoid-containing compounds may be adhered to the particle surface of the lithium-containing transition metal composite oxide.
  • Examples of the conductive material contained in the positive electrode mixture layer include carbon materials such as carbon black, acetylene black, ketjen black, and graphite.
  • Examples of the binder contained in the positive electrode mixture layer include fluororesins such as polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene fluoride (PVdF), polyacrylonitrile (PAN), polyimide, acrylic resin, and polyolefins. These resins may be used in combination with cellulose derivatives such as carboxymethyl cellulose (CMC) or salts thereof, polyethylene oxide (PEO) and the like.
  • the negative electrode plate 24 has a metal negative electrode core body and negative electrode mixture layers formed on both sides of the core body, and a negative electrode core body is provided along the longitudinal direction at one end in the lateral direction.
  • the exposed negative electrode core body exposed portion 24a is formed.
  • the negative electrode core body exposed portion 24a is arranged on the other end side (left side in FIG. 2B) of the electrode winding body 21 in the width direction.
  • the laminated portion of the negative electrode core body exposed portion 24a is electrically connected to the negative electrode current collector 26 by welding or the like.
  • a suitable negative electrode current collector 26 is made of copper or a copper alloy.
  • the negative electrode current collector 26 is electrically connected to the negative electrode terminal 34.
  • a metal foil such as copper or copper alloy, which is stable in the potential range of the negative electrode in the operating voltage range of the battery, can be used.
  • the thickness of the negative electrode core is, for example, 5 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
  • the negative electrode mixture layer contains a negative electrode active material and a binder.
  • the thickness of the negative electrode mixture layer is, for example, 50 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less, preferably 80 ⁇ m or more and 120 ⁇ m or less on one side of the negative electrode core body.
  • a negative electrode mixture slurry containing a negative electrode active material and a binder is applied onto the negative electrode core, the coating film is dried to remove the dispersion medium, and then the coating film is compressed to form a negative electrode mixture layer.
  • the negative electrode mixture layer contains, for example, a carbon-based active material that reversibly occludes and releases lithium ions as a negative electrode active material.
  • Suitable carbon-based active materials are natural graphite such as scaly graphite, lump graphite and earthy graphite, and graphite such as lump artificial graphite and artificial graphite such as graphitized mesophase carbon microbeads (MCMB).
  • MCMB graphitized mesophase carbon microbeads
  • a Si-based active material composed of at least one of Si and a Si-containing compound may be used, or a carbon-based active material and a Si-based active material may be used in combination.
  • the binder contained in the negative electrode mixture layer a fluororesin such as PTFE or PVdF, PAN, polyimide, acrylic resin, polyolefin or the like may be used as in the case of the positive electrode, but styrene-butadiene is preferable. Rubber (SBR) is used.
  • the negative electrode mixture layer may contain CMC or a salt thereof, polyacrylic acid (PAA) or a salt thereof, PVA and the like. CMC or a salt thereof functions as a thickener for adjusting the negative electrode mixture slurry to an appropriate viscosity range, and also functions as a binder as in SBR.
  • a preferable example of the negative electrode mixture layer includes a negative electrode active material having a volume-based median diameter of 8 ⁇ m or more and 12 ⁇ m or less, SBR, and CMC or a salt thereof.
  • the volume-based median diameter is a particle size at which the integrated volume value is 50% in the particle size distribution measured by the laser diffraction / scattering method, and is also called a 50% particle size (D50) or a median diameter.
  • the packing density of the negative electrode mixture layer is mainly determined by the packing density of the negative electrode active material, and the D50, particle size distribution, shape, etc. of the negative electrode active material have a great influence on the packing density.
  • the content of SBR, CMC or a salt thereof is preferably 0.1% by mass or more and 5% by mass or less, and more preferably 0.5% by mass or more and 3% by mass or less, respectively, with respect to the mass of the negative electrode mixture layer.
  • the negative electrode mixture layer includes a first region located in the flat portion 21b of the electrode winding body 21 and a second region located in the pair of curved portions 21a, and is a second region with respect to the packing density (C) of the first region.
  • the ratio (D / C) of the filling density (D) of the region can be 0.75 or more and 0.98 or less.
  • the packing density of the negative electrode mixture layer in the curved portion 21a of the electrode winding body 21 can be 0.75 times or more and 0.98 times or less the packing density in the flat portion 21b.
  • the packing density ratio (D / C) is more preferably 0.78 or more and 0.97 or less, and particularly preferably 0.80 or more and 0.96 or less.
  • the retention of the electrolyte in the negative electrode mixture layer is better in the second region (curved portion 21a) having a low filling density than in the first region (flat portion 21b) having a high filling density.
  • the packing density ratio (D / C) is 0.75 or more and 0.98 or less, the electrolyte extruded when the volume of the flat portion 21b expands can be efficiently stocked in the curved portion 21a, and the flat portion 21b When the volume shrinks, the electrolyte stocked in the curved portion 21a quickly returns to the flat portion 21b. As a result, the shortage of electrolyte in the flat portion 21b and the resulting high rate deterioration can be suppressed more effectively.
  • the filling densities (C, D) of the first region and the second region are not particularly limited as long as the above filling density ratio (D / C) is satisfied, but from the viewpoint of battery capacity and the like, both are 0.9 mg / cm 3 or more. Is preferable, and 1.0 mg / cm 3 or more is more preferable.
  • Packing density of the first region (C) for example 1.15 mg / cm 3 or more 1.35 mg / cm 3 or less, more preferably 1.20 mg / cm 3 or more 1.30 mg / cm 3 or less.
  • Packing density of the second region (D) is, for example, 1.05 mg / cm 3 or more 1.25 mg / cm 3 or less, more preferably 1.10 mg / cm 3 or more 1.20 mg / cm 3 or less.
  • the filling density (C) of the first region is preferably substantially uniform over the entire first region.
  • the packing density (D) of the second region is preferably substantially uniform over the entire second region. However, a portion having a lower packing density than the others or a portion having a higher packing density may be present in a part of the first region (the same applies to the second region).
  • the packing density (C, D) is obtained by measuring the mass of the negative electrode mixture layer and the thickness of the negative electrode mixture layer per unit area of the negative electrode core, and dividing the mass by the thickness.
  • the packing density ratio (D / C) can be controlled in the range of 0.75 or more and 0.98 or less depending on the pressing conditions when the positive electrode plate 23, the negative electrode plate 24, and the wound body of the separator are formed into a flat shape.
  • the filling density ratio (D / C) can be controlled by appropriately changing the press temperature, press pressure, and press time. It is also possible to control the packing density ratio (D / C) by changing the coating amount of the negative electrode mixture slurry between the portion that becomes the first region and the portion that becomes the second region of the negative electrode core body. From the viewpoint of productivity and the like, it is preferable to control the packing density ratio (D / C) by changing the pressing conditions after forming the negative electrode mixture layer having a substantially uniform packing density.
  • An example of the press pressure is 60 kN or more and 115 kN or less, and more preferably 60 kN or more and 80 kN or less.
  • a porous sheet having ion permeability and insulating property is used as the separator.
  • the separator contains at least one selected from, for example, polyolefin, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyimide, polyamide, polyamideimide, polyethersulfone, polyetherimide, and aramid as a main component.
  • a porous substrate containing polyolefins are preferable, and polyethylene and polypropylene are particularly preferable.
  • the separator may be composed of only a resin-made porous base material, or may have a multi-layer structure in which a heat-resistant layer containing inorganic particles or the like is formed on at least one surface of the porous base material. Further, the resin-made porous base material may have a multi-layer structure such as polypropylene / polyethylene / polypropylene.
  • the thickness of the separator is, for example, 10 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less.
  • the separator has, for example, an average pore diameter of 0.02 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less, and a pore ratio of 30% or more and 70% or less.
  • the electrode winding body 21 includes two separators, but the same one can be used for each separator.
  • the battery case 30 has a square exterior body 31 having an opening at the upper side, and a sealing plate 32 for sealing the opening.
  • the square exterior body 31 and the sealing plate 32 are each made of metal, and are preferably made of aluminum or an aluminum alloy.
  • the dimensions are not particularly limited, but as an example, the lateral length is 120 mm or more and 140 mm or less, the height is 60 mm or more and 70 mm or less, and the thickness is 11 mm or more and 14 mm or less.
  • the can thickness and wall thickness of the surface of the electrode winding body facing the flat portion is preferably 0.3 mm or more and 1.5 mm or less, more preferably 0.4 mm or more and 1.1 mm or less, and particularly preferably.
  • the thickness is 1.5 mm or more, the rigidity is high, so that even if the spacer 40 is pressed from outside the battery case 30, the electrode winding body 21 may not be pressed as intended.
  • the electrode winding body 21 is housed in the square exterior body 31 in a state of being covered with an insulating sheet (not shown).
  • a sealing plate 32 is welded and connected to the opening edge of the square exterior body 31 by laser welding or the like.
  • the sealing plate 32 has an electrolyte injection hole 35.
  • the electrolyte injection hole 35 is sealed by the sealing plug 36 after injecting a non-aqueous electrolyte into the battery case 30.
  • the sealing plate 32 is formed with a gas discharge valve 37 for discharging gas when the pressure inside the battery exceeds a predetermined value.
  • a discharge duct long in the stacking direction for discharging the gas discharged from the gas discharge valve 37 to the outside (not shown). None) may be placed.
  • the electrolyte is preferably composed of a non-aqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in the non-aqueous solvent from the viewpoint of ionic conductivity.
  • the non-aqueous solvent for example, esters, ethers, nitriles, amides, and a mixed solvent of two or more of these may be used.
  • the non-aqueous solvent may contain a halogen substituent in which at least a part of hydrogen in these solvents is substituted with a halogen atom such as fluorine.
  • the viscosity of the non-aqueous electrolyte at 25 ° C.
  • the ionic conductivity may decrease and the input / output may decrease.
  • the electrolyte salt for example, a lithium salt such as LiPF6 is used.
  • concentration of the electrolyte salt is preferably 0.7 mol / L or more and 1.5 mol / L or less from the viewpoint of the electrolyte viscosity.
  • the amount of the non-aqueous electrolyte is preferably 20 g or more and 150 g or less, more preferably 25 g or more and 75 g or less, and particularly when the electrode winding body 21 and the battery case 30 have the above dimensions, the positive electrode plate 23 and the negative electrode plate 24 From the viewpoint of filling the voids in the separator and the voids formed between the positive electrode plate 23, the negative electrode plate 24 and the separator, the amount of the non-aqueous electrolyte solution is preferably 30 g or more and 50 g or less.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the substrate 41 of the spacer 40.
  • FIG. 4 is an explanatory view of the front surface of the substrate 41 and the plane (cross section in the height direction) orthogonal to the width direction of the electrode winding body 21 stacked on the spacer 40 via the battery case 30.
  • the spacer 40 is arranged between the adjacent square batteries 20.
  • the spacer 40 preferably has a function of insulating adjacent square batteries 20 from each other. When the battery case 30 is covered with an insulating film, it does not necessarily have to have an insulating function. Further, the spacer 40 has a function of adjusting the length of the battery laminate 11 in the stacking direction (thickness direction). Further, it may have a function of cooling the square battery 20 by forming a rib or the like and allowing a gas such as air to flow through the groove.
  • the spacer 40 is manufactured by molding, for example, polypropylene, polystyrene, polycarbonate, aluminum alloy, stainless steel, or the like, but the material thereof is not limited in the present disclosure.
  • the present inventors have selected an electrolyte that moves by being pushed out or returned by charging / discharging when the position of the flat portion 21b of the electrode winding body 21 and the position of pressing the spacer 40 against the square battery 20 are in a favorable relationship. It was found that high-rate deterioration can be effectively reduced by inducing. More specifically, when the electrode winding body expands due to the expansion of the negative electrode during charging, the electrolyte extruded from the flat portion 21b of the electrode winding body 21 along the pressing direction by the rib 45 is depressed.
  • the electrolyte extruded from the central portion (the central portion in the width direction and the height direction) of the electrode winding body 21 is released. It is not extruded for a long distance in the width direction, but is extruded in the curved portion 21a direction at a substantially shortest distance along the pressing direction by the rib 45.
  • the electrolyte that has been extruded and stocked in the curved portion 21a can be returned to the flat portion by a short distance along the pressing direction by the rib 45 when the volume of the flat portion 21b contracts, such as during electric discharge.
  • the spacer 40 has a flat plate-shaped substrate 41 and a plurality of ribs 45 projecting on one side or both sides of the substrate 41 in the thickness direction.
  • a plurality of ribs 45 are formed by extending in the height direction.
  • the rib 45 is formed so as to face the flat portion 21b of the electrode winding body 21 when the spacer 40 is arranged between the square batteries 20 (see FIG. 4).
  • the rib 45 is formed in a straight line substantially parallel to the height direction. Approximately parallel includes a range of ⁇ 10 ° from the direction in which it is actually parallel.
  • the ribs 45 are continuously formed along the height direction without interruption. As a result, the electrolyte can be extruded without interruption when the flat portion 21b of the electrode winding body 21 is pressed. It is preferable that the lengths of the plurality of ribs 45 are substantially the same as each other. As a result, the flat portion 21b of the electrode winding body 21 can be uniformly pressed.
  • the rib 45 is formed at a portion facing the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer.
  • the pressing force may act on the laminated portion of the positive electrode core body exposed portion 23a and the positive electrode current collector 25 that are electrically connected, and the laminated portion and the negative electrode current collector 26 of the negative electrode core body exposed portion 24a. Absent.
  • the length L2 of the rib 45 is 60 or more and 100 or less when the height L1 of the flat portion 21b of the electrode winding body 21 is 100. More strictly, the length L2 of the rib 45 is preferably 70 or more and 90 or less, and further preferably 70 or more and 80 or less.
  • the rib 45 is formed so that the center in the height direction of the spacer 40 and the center in the height direction of the rib 45 substantially coincide with each other. As a result, the rib 45 can press the flat portion 21b of the electrode winding body 21 evenly upward or downward in the height direction.
  • the ribs 45 are arranged on the substrate 41 at predetermined intervals in the width direction from the adjacent ribs 45.
  • the width of the rib 45 is A and the distance between adjacent ribs 45 is B
  • the relationship between the width A and the distance B is 2 ⁇ B / A ⁇ 10. More strictly, the relationship between the width A and the interval B is preferably 2 ⁇ B / A ⁇ 5.
  • the number of ribs 45 is particularly limited as long as the length of the ribs 45 in the width direction is the width A, the distance between adjacent ribs 45 is the distance B, and the condition of 2 ⁇ B / A ⁇ 10 is satisfied. Not limited. As an example, it can be exemplified that the number is about 10 to 15.
  • the width of the rib 45 is not particularly limited as long as the above-mentioned condition of 2 ⁇ B / A ⁇ 10 is satisfied, but it is preferably 1 to 10% of the width of the electrode winding body, and further, 2 to 2 to 10%. It is preferably 4%. As an example, it can be exemplified that it is about 2 to 4 mm.
  • the distance between the ribs 45 is not particularly limited as long as the above-mentioned condition of 2 ⁇ B / A ⁇ 10 is satisfied. As an example, it can be exemplified that it is about 6 to 8 mm.
  • the width A of the ribs 45 and the distance B between the ribs 45 are preferably substantially uniform from the viewpoint of uniformly pressing the electrode winding body, but are particularly limited as long as the above-mentioned condition of 2 ⁇ B / A ⁇ 10 is satisfied. It is not something that is done.
  • the rib shape is shown only in a preferable linear shape, but is not limited to this.
  • the rib shape seen from the front view of the spacer in FIG. 4 is not limited to a rectangle, and may be a trapezoid or a rhombus.
  • the width A and the interval B described above are defined by the center length in the rib height direction.
  • the protruding shape of the rib is not limited to the one that extends linearly.
  • the substrate side may be wide and the side that comes into contact with the square battery may be thin.
  • the width A and the interval B described above are defined by the length on the substrate side.
  • Example 1 [Making a square battery]
  • a positive electrode plate was prepared by compressing the dried coating film and cutting the current collector on which the coating film was formed.
  • the negative electrode slurry was applied to a copper foil having a width of 106.8 mm (applied width of 94.8 mm) to form a coating film, which was dried.
  • a negative electrode plate was prepared by compressing the dried coating film and cutting the current collector on which the coating film was formed.
  • the separator width is 100.0 mm.
  • a positive electrode and a negative electrode were wound around the separator to prepare a tubular electrode winding body. Further, the tubular electrode winding body was pressed at 70 kN to prepare a flat electrode winding body having a flat portion and a curved portion
  • the flat portion of the electrode winding body had a height of 50 mm.
  • the ratio (D / C) of the packing density (D) of the second region to the packing density (C) of the first region of the negative electrode mixture layer was 0.96.
  • the thickness of the electrode winding body holder is 10.5 mm, and the positive electrode core body exposed portion and the negative electrode core body exposed portion of the electrode winding body are connected to the positive electrode current collector plate and the negative electrode current collector of the sealing body by welding, respectively.
  • the width of the electrode winding body is 120.0 mm (inner dimension 119.2 mm), the thickness is 12.6 mm (inner dimension 11.4 mm, the wall thickness of the surface facing the flat portion of the electrode winding body is 0.6 mm), and the height is high. It was inserted into a can having a size of 65.0 mm (inner dimension 62.9 mm), and 38 g of an electrolyte (electrolyte salt concentration 1.3 mol / L, viscosity 4.0 mPa ⁇ s) was injected. After sufficiently immersing the electrolyte salt, the battery was tentatively charged and the injection port was closed to prepare a non-aqueous electrolyte secondary square battery (battery capacity: 5.0 Ah).
  • an electrolyte electrolyte
  • Example 1 an assembled battery was produced using spacers arranged between adjacent square batteries.
  • Polypropylene was used as the material of the spacer.
  • Ribs having a length of 35 mm and a width of 3 mm are formed on one side of the spacer in the stacking direction in parallel with each other on the surface of the substrate so that the formed ribs are parallel to the height direction of the winding axis of the electrode winding body.
  • a cycle test was conducted to confirm the reversible deterioration rate of the discharge resistance.
  • the cycle test conditions were as follows: at a battery temperature of 50 ° C., a cycle of charging from 20% to 80% of the initial battery capacity at 10 It (50 A) and discharging from 80% to 20% was repeated 2000 cycles without interruption.
  • the charge / discharge current value is not limited to 10 It, and the effect can be obtained by a cycle with a current value of 5 It or more.
  • the "discharge resistance reversible deterioration rate" was defined as the "resistance increase rate immediately after the cycle test" minus the "resistance increase rate immediately after the cycle test”.
  • the resistance increase rate was the discharge resistance after the cycle test / initial discharge resistance ⁇ 100 (%), and the discharge resistance value was the resistance value after 10 seconds when discharged at a battery capacity of 50% to 240 A.
  • Example 2 the assembled battery was manufactured using the same spacer except that the rib length of Example 1 was set to 50 mm and the height of the flat portion of the electrode winding body was set to 100 as shown in Table 1. did.
  • the rib length of the first embodiment is 40 mm
  • the assembled battery uses the same spacer except that the height of the flat portion of the electrode winding body is 80 as shown in Table 1. Was produced.
  • the rib length of the first embodiment is 30 mm
  • the assembled battery uses the same spacer except that the height of the flat portion of the electrode winding body is 60 as shown in Table 1. Was produced.
  • Comparative example 1 ribs having a length of 95 mm and a width of 3 mm were formed parallel to the width direction of the electrode winding body, and five ribs were arranged at intervals of 7 mm in the height direction of the electrode winding body.
  • the square battery of the example is less deteriorated after the cycle test than the square battery of the comparative example.
  • a possible reason is that when the electrode winding body expands due to the expansion of the negative electrode during charging, the electrolyte extruded from the flat portion of the electrode winding body is guided toward the bending portion along the rib direction. , Effectively stocked in the curved section. It is considered that the electrolyte stocked in the curved portion is guided along the rib direction when the volume of the flat portion contracts, such as during electric discharge, and returns to the flat portion, thereby suppressing the shortage of electrolyte in the flat portion. Be done.
  • the rib length is as long as 130 with respect to the height of the electrode winding body. That is, the ribs are close to the sealing plate of the highly rigid battery case and the bottom of the square exterior body, and even if the spacer 40 is pressed from outside the battery case 30, the electrode winding body 21 is not pressed as intended, so that charging and discharging are performed. It is considered that the ability to induce the electrolyte to the curved portion is low with respect to the expansion and contraction of the electrode winding body due to the above. As a result, it is considered that the electrolyte in the flat portion was insufficient and the high rate deterioration became large.
  • the length of the rib is not sufficient with respect to the height of the electrode winding body, and when the electrode winding body expands and contracts due to charging and discharging, the rib is pressed by the rib on the flat portion of the electrode winding body. It is probable that the electrolyte was pushed out of the electrode winder from the unexposed region. As a result, it is considered that the electrolyte in the flat portion is insufficient and the reversible deterioration rate of the discharge resistance is increased.
  • the B / A is as large as 15.7. Since the non-pressing portion is wider than the pressing portion in the width direction, it is considered that the moving direction of the electrolyte cannot be controlled in the curved portion direction. As a result, it is considered that the electrolyte is pushed out of the electrode winding body, so that the electrolyte in the electrode winding body becomes insufficient and the high rate deterioration becomes large.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

角形電池とスペーサとを有する組電池であって、角形電池は、電極巻回体を備え、電極巻回体は、外周面が平坦な平坦部と、外周面が曲面である２つの湾曲部と、を有し、スペーサは、基板と、基板の少なくとも一方側に突出する複数のリブと、を有し、リブは、電極巻回体の平坦部と対向し、電極巻回体の巻回軸と略垂直な方向に延伸して形成され、電極巻回体の平坦部の高さを１００とするとき、リブの長さが６０以上１００以下であって、リブの幅をＡとし、隣接するリブ同士の間隔をＢとするとき、２≦Ｂ／Ａ≦１０である。

Description

組電池
　本開示は、角形電池とスペーサとが交互に積層される組電池に関する。
　従来、角形電池とスペーサとが交互に積層される組電池が広く知られている。例えば、特許文献１には、角形電池と電池間スペーサとが交互に積層され、スペーサに電極巻回体の上部および幅方向両端部に対向する略Ｅ字状の範囲にリブが形成される組電池が開示されている。特許文献１に開示される組電池では、スペーサに形成されるリブが電極巻回体を収容する電池ケースを押圧する。より具体的には、リブは、電池ケースの上部および幅方向の両端部を押圧する。
特開２０１８-０３２５８１号公報
　特許文献１等の従来技術においては、電極巻回体の膨張により電解質が電極巻回体の外部に漏出し、劣化を引き起こす現象（ハイレート劣化）に対して、略Ｅ字状形状にリブが形成されたスペーサを用いることによって、その改善を図る旨、開示されている。しかし、これら従来技術においては、充放電のハイレート化が進む車載用電池では、電極巻回体に電解質を溜めること、すなわち電解質の保持が十分とはいえず劣化率も大きかった。このような課題に対し、ハイレート劣化に対する更なる改善が求められていた。
　本開示の一態様である組電池は、角形電池とスペーサとを有する組電池であって、角形電池は、正極合材層を含む正極板および負極合材層を含む負極板がセパレータを介して巻回され、外周面が平坦な平坦部と、外周面が曲面である２つの湾曲部と、を有し、扁平状巻回形の電極巻回体と、非水電解質と、電極巻回体および非水電解質を収容する電池ケースと、を備え、スペーサは、基板と、基板の少なくとも一方側に突出する複数のリブと、を有し、リブは、電極巻回体の平坦部と対向し、電極巻回体の巻回軸と略垂直な方向に延伸して形成され、電極巻回体の平坦部の高さを１００とするとき、リブの長さが６０以上１００以下であって、リブの幅をＡとし、隣接するリブ同士の間隔をＢとするとき、２≦Ｂ／Ａ≦１０であり、スペーサ、角形電池、スペーサの順に積層された最小単位を少なくとも１以上含む。
　本開示の一態様によれば、充放電に伴う電極巻回体からの電解質の漏出を効果的に抑え、ハイレート劣化を低減する組電池を提供することができる。
図１は、本実施形態の組電池を示す斜視図である。 図２Ａは、本実施形態の角形電池を示す平面図である。 図２Ｂは、図２ＡのＢＢ断面図である。 図２Ｃは、図２ＡのＣＣ断面図である。 図３は、本実施形態のスペーサを示す斜視図である。 図４は、本実施形態のスペーサの正面、およびスペーサにケースを介して重ねられる電極巻回体の幅方向に直交する面の説明図である。
　本開示の一態様によれば、上述のように平坦部及び湾曲部を有する扁平状の電極巻回体に対し、角形電池の外側から好適な位置に押圧をかけることで、充放電に伴う電解質の漏出を効果的に抑えることができる。本開示に係る組電池では、充電時の負極の膨張に起因して電極巻回体が膨張したときに電極巻回体の平坦部から押し出された電解質が、効果的に湾曲部にストックされる。そして、放電時など平坦部の体積が収縮したときに湾曲部にストックされた電解質が平坦部に戻ることで、平坦部における電解質不足が抑制される。したがって、本開示に係る組電池によれば、電極体の平坦部に含浸される電解質量の減少に起因するハイレート劣化を低減できる。
　以下、本開示の実施形態の一例について詳細に説明する。以下の説明において、具体的な形状、材料、方向、数値等は、本開示の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等に合わせて適宜変更することができる。なお、本明細書において、「略～」との記載は略同一を例に説明すると、完全に同一の状態、及び実質的に同一であると認められる状態の両方を意味する。
　図１を用いて、組電池１０について説明する。図１は、組電池１０を示す斜視図である。
　組電池１０は、角形電池２０とスペーサ４０とが交互に積層されて構成される。複数の角形電池２０は、厚み方向にスペーサ４０を介して積層されて電池積層体１１を形成する。なお、組電池１０において、図示していないが、電池積層体１１の積層方向における両端には、それぞれエンドプレートが配置され、また、エンドプレート同士が図示していないバインドバーにより固定される。隣接する角形電池２０同士は、図示していないバスバにより電気的に接続される。なお、図示しないがエンドプレートと電池積層体１１の間にスペーサ４０が配置されてもよい。これにより、角形電池２０は組電池１０内の配置位置に限らず、均一の押圧がかかるところとなり本開示の効果を向上させることができる。
　複数の角形電池２０は、詳細は後述する正極端子３３と負極端子３４とが角形電池２０の積層方向に交互に並ぶように、その極性の向きが交互になるように配置される。そして、積層方向に隣接する正極端子３３と負極端子３４とをバスバで接続することで、複数の角形電池２０が電気的に直列に接続される。
　スペーサ４０は、詳細は後述するが、略平板状の基板４１を含む。基板４１は、角形電池２０間に配置される部分であり、厚み方向（積層方向）の片面、または両面に突起である複数のリブ４５（図３参照）が形成されている。
　電池積層体１１の積層方向（厚み方向）の両端に配置されるエンドプレートは、前述の電極巻回体の膨張や収縮に起因する角形電池２０の変形によって角形電池２０間の拘束幅が変わり、バスバに過度に負荷がかからぬよう高剛性材料にて構成されることが好ましく、組電池が車載用途の場合は更に軽量であることが好ましい。このため、エンドプレート材質としてはアルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属または硬質樹脂等を好ましく例示できる。一対のエンドプレートの積層方向の外側からは角形電池２０を積層方向に圧縮する方向に拘束力が加えられる。例えば、金属製のバインドバーで一対のエンドプレートが固定される。この状態で、拘束力を加えない状態での電池積層体１１の積層方向の長さより、一対のエンドプレート間の距離を短くすることにより、電池積層体１１に圧縮方向に拘束力を加え、更には拘束力が加わった状態を保持することができる。これにより、スペーサ４０を介して角形電池２０に拘束力を加え、また保持することができる。
　次に、図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｃを用いて、角形電池２０について説明する。
　角形電池２０は、正極板２３、負極板２４およびセパレータ（図示なし）を有し扁平状に成形された巻回型の電極巻回体２１と、図示しないが電極巻回体２１は絶縁シートに覆われた状態で電池ケース３０に収容される。電池ケース３０には、電極巻回体２１と絶縁シートの他に、電解質が収容される。
　［電極巻回体］
　図２Ｃに例示するように、電極巻回体２１は、正極板２３と負極板２４がセパレータを介して巻回軸を中心に巻回され、平坦部２１ｂ及び一対の湾曲部２１ａを有する扁平状に成形された巻回形の電極体である。本明細書では、説明の便宜上、平坦部２１ｂと一対の湾曲部２１ａが並ぶ上下方向を「高さ方向」とし、電極巻回体２１の巻き軸方向を「幅方向」とし、幅方向及び高さ方向に垂直な方向を「厚み方向」とする。本実施形態では、電極巻回体２１の幅方向が電池ケースの横方向に沿い、電極巻回体２１の高さ方向が角形外装体３１の高さ方向に沿った状態で、電極巻回体２１が電池ケース３０内に収容されている。
　平坦部２１ｂは、極板（正極板２３及び負極板２４）が湾曲することなく、高さ方向に沿って略平行に配置された部分である。一対の湾曲部２１ａは、極板が円弧状に湾曲した部分であって、湾曲部２１ａにおいて、極板は、高さ方向外側に凸となるように湾曲している。一対の湾曲部２１ａは、平坦部２１ｂを挟むように電極巻回体２１の高さ方向両側に形成されている。
　詳しくは後述するが、電極巻回体２１は、正極板２３と負極板２４がセパレータを介して円筒状に巻回されてなる巻回体を径方向に所定の圧力でプレスし、扁平状に成形することで製造される。
　電極巻回体２１は、例えば、正極板２３を挟むように配置された２枚の長尺状のセパレータを含み、電極巻回体２１の巻内側から、セパレータ／正極板２３／セパレータ／負極板２４の順に配置されている。この場合、各セパレータの長さは、少なくとも正極板２３の長さより長いことが好ましい。また、セパレータの幅は、少なくとも正極合材層の幅（電極巻回体２１の幅方向に沿った正極合材層の長さ）よりも長い。セパレータの幅は、負極合材層の幅より長くてもよい。
　電極巻回体２１の高さ方向の長さを電極巻回体高さ（Ｈ）とし、この電極巻回体高さ（Ｈ）に対する、電極体の幅方向に沿った正極合材層の長さ（Ｋ）の比率（Ｋ／Ｈ）は、１．２以上であることが好ましく、さらに好ましくは１．５以上である。以下、比率（Ｋ／Ｈ）をアスペクト比という場合がある。アスペクト比（Ｋ／Ｈ）が１．２以上になると、充電時に平坦部の長さ方向両端（電極体の幅方向両端）から押し出される電解質量よりも、平坦部の幅方向両端から湾曲部の方向に押し出される電解質量の方が多くなり、湾曲部による非水電解質のストック機能が発現し易くなる。アスペクト比（Ｋ／Ｈ）の上限値は特に限定されないが、好ましくは３．０以下である。
　［正極］
　正極板２３は、金属製の正極芯体と、芯体の両面に形成された正極合材層とを有し、短手方向の一方の端部には、長手方向に沿って正極芯体が露出する正極芯体露出部２３ａが形成されたものである。正極芯体露出部２３ａは、電極巻回体２１の幅方向の一端側（図２（ｂ）の右側）に配置される。正極芯体露出部２３ａの積層部は、正極集電体２５と溶接等で電気的に接続されている。好適な正極集電体２５は、アルミニウム製又はアルミニウム合金製である。正極集電体２５は、正極端子３３と電気的に接続されている。
　上述の正極芯体には、アルミニウム、アルミニウム合金など、電池の作動電圧範囲における正極の電位範囲で安定な金属の箔等を用いることができる。正極合材層は、正極活物質、導電材、及び結着材を含む。正極板２３は、正極芯体上に正極活物質、導電材、結着材、及び分散媒等を含む正極合材スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させて分散媒を除去した後、塗膜を圧縮して正極合材層を正極芯体の両面に形成することにより製造できる。
　正極活物質は、リチウム含有遷移金属複合酸化物を主成分として構成される。リチウム含有遷移金属複合酸化物に含有される金属元素としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｂ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｓｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ等が挙げられる。好適なリチウム含有遷移金属複合酸化物の一例は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎの少なくとも１種を含有する複合酸化物である。なお、リチウム含有遷移金属複合酸化物の粒子表面には、酸化アルミニウム、ランタノイド含有化合物等の無機化合物粒子などが固着していてもよい。
　正極合材層に含まれる導電材としては、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、黒鉛等の炭素材料が例示できる。正極合材層に含まれる結着材としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等のフッ素樹脂、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリイミド、アクリル樹脂、ポリオレフィンなどが例示できる。これらの樹脂と、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）又はその塩等のセルロース誘導体、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）などが併用されてもよい。
　［負極］
　負極板２４は、金属製の負極芯体と、芯体の両面に形成された負極合材層とを有し、短手方向の一方の端部には、長手方向に沿って負極芯体が露出する負極芯体露出部２４ａが形成されたものである。負極芯体露出部２４ａは、電極巻回体２１の幅方向の他端側（図２（ｂ）の左側）に配置される。負極芯体露出部２４ａの積層部は、負極集電体２６と溶接等で電気的に接続されている。好適な負極集電体２６は、銅又は銅合金製である。負極集電体２６は、負極端子３４と電気的に接続されている。
　上述の負極芯体には、銅、銅合金など、電池の作動電圧範囲において負極の電位範囲で安定な金属の箔を用いることができる。負極芯体の厚みは、例えば５μｍ以上２０μｍ以下である。負極合材層は、負極活物質及び結着材を含む。負極合材層の厚みは、負極芯体の片面側で、例えば５０μｍ以上１５０μｍ以下であり、好ましくは８０μｍ以上１２０μｍ以下である。負極板２４は、負極芯体上に負極活物質及び結着材を含む負極合材スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させて分散媒を除去した後、塗膜を圧縮して負極合材層を負極芯体の両面に形成することにより製造できる。
　負極合材層には、負極活物質として、例えばリチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出する炭素系活物質が含まれる。好適な炭素系活物質は、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛、土状黒鉛等の天然黒鉛、塊状人造黒鉛、黒鉛化メソフェーズカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）等の人造黒鉛などの黒鉛である。また、負極活物質には、Ｓｉ及びＳｉ含有化合物の少なくとも一方で構成されるＳｉ系活物質が用いられてもよく、炭素系活物質とＳｉ系活物質が併用されてもよい。
　負極合材層に含まれる結着材には、正極の場合と同様に、ＰＴＦＥ、ＰＶｄＦ等の含フッ素樹脂、ＰＡＮ、ポリイミド、アクリル樹脂、ポリオレフィンなどを用いてもよいが、好ましくはスチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）が用いられる。また、負極合材層には、ＣＭＣ又はその塩、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）又はその塩、ＰＶＡなどが含まれていてもよい。ＣＭＣ又はその塩は、負極合材スラリーを適切な粘度範囲に調整する増粘材として機能し、またＳＢＲと同様に結着材としても機能する。
　負極合材層の好適な一例は、体積基準のメジアン径が８μｍ以上１２μｍ以下の負極活物質と、ＳＢＲと、ＣＭＣ又はその塩とを含む。体積基準のメジアン径は、レーザー回折散乱法で測定される粒度分布において体積積算値が５０％となる粒径であって、５０％粒径（Ｄ５０）又は中位径とも呼ばれる。負極合材層の充填密度は、主に負極活物質の充填密度によって決定され、負極活物質のＤ５０、粒度分布、形状等が充填密度に大きく影響する。ＳＢＲ、ＣＭＣ又はその塩の含有量は、負極合材層の質量に対して、それぞれ、０．１質量％以上５質量％以下が好ましく、０．５質量％以上３質量％以下がより好ましい。
　負極合材層は、電極巻回体２１の平坦部２１ｂに位置する第１領域と、一対の湾曲部２１ａに位置する第２領域とを含み、第１領域の充填密度（Ｃ）に対する第２領域の充填密度（Ｄ）の比率（Ｄ／Ｃ）が、０．７５以上０．９８以下とすることができる。換言すると、電極巻回体２１の湾曲部２１ａにおける負極合材層の充填密度は、平坦部２１ｂにおける当該充填密度の０．７５倍以上０．９８倍以下とすることができる。充填密度比（Ｄ／Ｃ）は、０．７８以上０．９７以下がより好ましく、０．８０以上０．９６以下が特に好ましい。
　負極合材層における電解質の保持性は、充填密度が低い第２領域（湾曲部２１ａ）の方が、充填密度が高い第１領域（平坦部２１ｂ）よりも良好である。充填密度比（Ｄ／Ｃ）が０．７５以上０．９８以下である場合に、平坦部２１ｂの体積が膨張したときに押し出された電解質を湾曲部２１ａに効率良くストックでき、平坦部２１ｂの体積が収縮したときに湾曲部２１ａにストックされた電解質が平坦部２１ｂに素早く戻る。これにより、平坦部２１ｂの電解質不足、及びそれに起因するハイレート劣化をより効果的に抑制できる。
　第１領域及び第２領域の充填密度（Ｃ，Ｄ）は、上記充填密度比（Ｄ／Ｃ）を満たす限り特に限定されないが、電池容量等の観点から、いずれも０．９ｍｇ／ｃｍ３以上が好ましく、１．０ｍｇ／ｃｍ３以上がより好ましい。第１領域の充填密度（Ｃ）は、例えば１．１５ｍｇ／ｃｍ３以上１．３５ｍｇ／ｃｍ３以下、より好ましくは１．２０ｍｇ／ｃｍ３以上１．３０ｍｇ／ｃｍ３以下である。第２領域の充填密度（Ｄ）は、例えば１．０５ｍｇ／ｃｍ３以上１．２５ｍｇ／ｃｍ３以下、より好ましくは１．１０ｍｇ／ｃｍ３以上１．２０ｍｇ／ｃｍ３以下である。
　第１領域の充填密度（Ｃ）は、第１領域の全体において略均一であることが好ましい。同様に、第２領域の充填密度（Ｄ）は、第２領域の全体において略均一であることが好ましい。但し、第１領域の一部に充填密度が他よりも低い部分、又は高い部分が存在していてもよい（第２領域についても同様）。充填密度（Ｃ，Ｄ）は、負極芯体の単位面積あたりの負極合材層の質量、及び負極合材層の厚みを計測し、当該質量を厚みで除して求められる。
　充填密度比（Ｄ／Ｃ）は、正極板２３、負極板２４、及びセパレータの巻回体を扁平状に成形する際のプレス条件によって、０．７５以上０．９８以下の範囲に制御できる。具体的には、プレス温度、プレス圧、プレス時間を適宜変更することで、充填密度比（Ｄ／Ｃ）を制御できる。負極合材スラリーの塗布量を、負極芯体の第１領域になる部分と、第２領域になる部分とで変更し、充填密度比（Ｄ／Ｃ）を制御することも可能であるが、生産性等の観点から、充填密度が略均一な負極合材層を形成した後、プレス条件を変更することで、充填密度比（Ｄ／Ｃ）を制御することが好ましい。
　プレス温度及び時間が同じ条件である場合、プレス圧を高くするほど、第１領域の充填密度（Ｃ）が高くなり、充填密度比（Ｄ／Ｃ）が小さくなり易い。他方、プレス圧を低くするほど、第１領域の充填密度（Ｃ）が低くなり、充填密度比（Ｄ／Ｃ）が大きくなり易い。プレス圧の一例は、６０ｋＮ以上１１５ｋＮ以下であり、より好ましくは６０ｋＮ以上８０ｋＮ以下である。
　［セパレータ］
　セパレータには、イオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シートが用いられる。セパレータ（多孔性シート）は、例えばポリオレフィン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、及びアラミドから選択される少なくとも１種を主成分とする多孔質基材を含む。中でも、ポリオレフィンが好ましく、特にポリエチレン、及びポリプロピレンが好ましい。
　セパレータは、樹脂製の多孔質基材のみで構成されていてもよく、多孔質基材の少なくとも一方の面に無機物粒子等を含む耐熱層などが形成された複層構造であってもよい。また、樹脂製の多孔質基材が、ポリプロピレン／ポリエチレン／ポリプロピレン等の複層構造を有していてもよい。セパレータの厚みは、例えば１０μｍ以上３０μｍ以下である。セパレータは、例えば、平均孔径が０．０２μｍ以上５μｍ以下、空孔率が３０％以上７０％以下である。一般的に、電極巻回体２１は２枚のセパレータを含むが、各セパレータには同じものを用いることができる。
　［電池ケース］
　電池ケース３０は、上方に開口を有する角形外装体３１と、当該開口を封口する封口板３２と、を有する。角形外装体３１および封口板３２は、それぞれ金属製であり、アルミニウム製又はアルミニウム合金製であることが好ましい。寸法は特に限定されないが、一例としては、横方向長さが１２０ｍｍ以上１４０ｍｍ以下、高さが６０ｍｍ以上７０ｍｍ以下、厚みが１１ｍｍ以上１４ｍｍ以下である。電極巻回体の平坦部に対向する面の缶厚み肉厚は０．３ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下であることが好ましく、更に好ましくは０．４ｍｍ以上、１．１ｍｍ以下であり、特に好ましくは０．５ｍｍ以上、０．７ｍｍ以下である。０．３ｍｍ以上ないと強度不足であり、さらには電池ケース３０のひっかき傷に対して缶内部の十分な密閉性を確保できないおそれがある。また、１．５ｍｍ以上では、剛性が高いため、電池ケース３０外からスペーサ４０で押圧しても、電極巻回体２１に狙いどおりの押圧がかからないおそれがある。
　角形外装体３１内には、電極巻回体２１が図示していない絶縁シートに覆われた状態で収容される。角形外装体３１の開口縁部には、封口板３２がレーザー溶接等により溶接接続される。
　封口板３２は、電解質注液孔３５を有する。電解質注液孔３５は、電池ケース３０内に非水電解質を注液した後、封止栓３６により封止される。封口板３２には、電池内部の圧力が所定値以上となった場合にガスを排出するためのガス排出弁３７が形成されている。電池積層体１１において、複数の角形電池２０のガス排出弁３７の上側に対応する位置には、ガス排出弁３７から排出されたガスを外部に排出するための、積層方向に長い排出ダクト（図示なし）を配置してもよい。
　［電解質］
　電解質は、イオン伝導性の観点から非水溶媒と、非水溶媒に溶解した電解質塩とで構成されることが好ましい。非水溶媒には、例えばエステル類、エーテル類、ニトリル類、アミド類、及びこれらの２種以上の混合溶媒等を用いてもよい。非水溶媒は、これら溶媒の水素の少なくとも一部をフッ素等のハロゲン原子で置換したハロゲン置換体を含有していてもよい。非水電解質の２５℃での粘度は、２．０ｍＰａ・s以上６．０ｍＰａ・s以上が好ましく、さらに好ましくは３．０ｍＰａ・s以上５．０ｍＰａ・s以下であり、特に好ましくは３．５ｍＰａ・s以上４．５ｍＰａ・s以下である。２．０ｍＰａ・s未満の場合、充放電による電解質の移動量が大きく、湾曲部２１ａから電極巻回体２１外へ電解質が漏出し、電解質を効率的にストックできないおそれがある。６．０ｍＰａ・sを超える場合、イオン伝導性が低下し、入出力が低下するおそれがある。電解質塩には、例えばＬｉＰＦ６等のリチウム塩が使用される。電解質塩の濃度は電解質粘度の観点から、０．７ｍｏｌ／Ｌ以上１．５ｍｏｌ／Ｌ以下であることが好ましい。非水電解質の量は２０ｇ以上１５０ｇ以下が好ましく、さらに好ましくは２５ｇ以上、７５ｇ以下であり、特に、電極巻回体２１、電池ケース３０が上記寸法を有する場合、正極板２３と負極板２４とセパレータ内の空隙、また正極板２３と負極板２４とセパレータの層間に形成される空隙を満たす観点から、非水電解液の量は３０ｇ以上５０ｇ以下が好ましい。
　次に、図３、図４を用いてスペーサ４０について説明する。図３は、スペーサ４０の基板４１を示す斜視図である。図４は、基板４１の正面、およびスペーサ４０に電池ケース３０を介して重ねられる電極巻回体２１の幅方向に直交する面（高さ方向断面）の説明図である。
　スペーサ４０は、隣接する角形電池２０同士の間に配置される。スペーサ４０は、隣接する角形電池２０同士を絶縁する機能を有していることが好ましい。電池ケース３０が絶縁フィルムで覆われる場合は、絶縁する機能を必ずしも有する必要はない。また、スペーサ４０は、電池積層体１１の積層方向（厚み方向）の長さを調整する機能を有している。さらに、リブ等を形成して溝に空気等の気体を流すことで、角形電池２０を冷却する機能を有してもよい。スペーサ４０は、例えばポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、アルミニウム合金、ステンレス鋼等を成形して作製されるが、本開示ではその材質を限定するものではない。
　本発明者らは、電極巻回体２１の平坦部２１ｂ位置と、スペーサ４０による角形電池２０への押圧位置が好ましい関係にあるときに、充放電により押し出されたり、戻ったりと移動する電解質を誘導することにより、ハイレート劣化を効果的に低減できることを見出した。より具体的には、充電時の負極の膨張に起因して電極巻回体が膨張したときに、電極巻回体２１の平坦部２１ｂからリブ４５による押圧方向に沿って押し出された電解質を、平坦部２１ｂに対して相対的に充填密度が低く、さらに缶の押圧が小さく正極板２３とセパレータ、セパレータと負極板２４の層間距離が大きい湾曲部２１ａに誘導することにより可能となる。つまり、湾曲部２１ａに電解質をストックできる。
　また、本開示の電極巻回体２１は、高さ方向が幅方向に対して短いため、電極巻回体２１の中心部（幅方向および高さ方向の中心部）より押し出された電解質は、幅方向に長距離押し出されるのではなく、湾曲部２１ａ方向に略最短距離でリブ４５による押圧方向に沿って押し出されることとなる。押し出され、湾曲部２１ａにストックされた電解質は、放電時など平坦部２１ｂの体積が収縮したときにリブ４５による押圧方向に沿って平坦部まで短距離の移動で戻ることができるので、電極巻回体２１中心部（平坦部）における電解質不足が低減される。したがって、本開示に係る組電池によれば、電極体の平坦部に含浸される電解質量の減少に起因するハイレート劣化を低減できると考えられる。
　本開示の効果を最大限発現するため、スペーサ４０の好ましい形状について説明する。
　スペーサ４０は、上述したように、平板状の基板４１と、基板４１の厚み方向の片面、または両面に突出する複数のリブ４５を有する。リブ４５は、高さ方向に延伸して複数本が形成される。リブ４５は、スペーサ４０が角形電池２０間に配置されたときに、電極巻回体２１の平坦部２１ｂと対向して形成される（図４参照）。
　リブ４５は、高さ方向と略平行に直線状に形成される。略平行とは、実際に平行な方向から±１０°までの範囲を含む。リブ４５は、高さ方向に沿って途切れることなく連続して形成される。これにより、電極巻回体２１の平坦部２１ｂを押圧する際に電解質を途切れなく押し出すことができる。複数のリブ４５のそれぞれの長さは、互いに略同じであることが好ましい。これにより、電極巻回体２１の平坦部２１ｂを均一に押圧することができる。
　リブ４５は、正極合材層および負極合材層合と対向する部分に形成される。これにより、電気的に接続されている正極芯体露出部２３ａの積層部および正極集電体２５、ならびに負極芯体露出部２４ａの積層部および負極集電体２６に押圧力が作用することがない。
　リブ４５の長さＬ２は、電極巻回体２１の平坦部２１ｂの高さＬ１を１００とするとき、６０以上かつ１００以下である。より厳密には、リブ４５の長さＬ２は、７０以上かつ９０以下であることが好ましく、さらには、７０以上かつ８０以下であることが好ましい。
　スペーサ４０の高さ方向の中心とリブ４５の高さ方向の中心とが略一致するようにリブ４５が形成されることが好ましい。これにより、リブ４５は、高さ方向において上側または下側に偏りなく電極巻回体２１の平坦部２１ｂを押圧することができる。
　リブ４５は、基板４１において隣接するリブ４５と幅方向に所定の間隔をあけて配置される。リブ４５の幅をＡとし、隣接するリブ４５同士の間隔をＢとするとき、幅Ａと間隔Ｂとの関係は、２≦Ｂ／Ａ≦１０である。より厳密には、幅Ａと間隔Ｂとの関係は、２≦Ｂ／Ａ≦５であることが好ましい。
　リブ４５の本数は、上述したように、リブ４５の幅方向の長さを幅Ａとし、隣接するリブ４５同士の間隔を間隔Ｂとし、２≦Ｂ／Ａ≦１０の条件が満たされる限り特に限定されない。一例としては、１０～１５本程度であることを例示できる。
　リブ４５の幅は、上述した２≦Ｂ／Ａ≦１０の条件が満たされる限り特に限定されないが、電極巻回体横幅の１～１０％の長さであることが好ましく、さらには、２～４％であることが好ましい。一例としては２～４ｍｍ程度であることを例示できる。
　リブ４５の間隔は、上述した２≦Ｂ／Ａ≦１０の条件が満たされる限り特に限定されない。一例として６～８ｍｍ程度であることを例示できる。
　リブ４５の幅Ａ、リブ４５の間隔Ｂは、均一に電極巻回体を押圧する観点で略均一であることが好ましいが、上述した２≦Ｂ／Ａ≦１０の条件が満たされる限り特に限定されるものではない。
　リブ形状は好ましい直線形状のみ図示しているがこれに限定されるものではない。例えば、図４のスペーサ正面図からみたリブ形状が長方形に限らず、台形、菱形であっても良い。この場合、前述の幅Ａおよび間隔Ｂはリブ高さ方向中心長さで定義されるものとする。また、リブの突出形状も直線的に延伸するものに限定されるものではない。例えば、基板側が広く、角形型電池に当接する側が細くなっていても良い。この場合、前述の幅Ａおよび間隔Ｂは基板側長さで、定義されるものとする。
　本実施形態の組電池１０では、スペーサ４０には積層方向の一方側に長さ３５ｍｍ、幅３ｍｍのリブ４５を電極巻回体２１の高さ方向に沿って形成し、電極巻回体２１の幅方向に７ｍｍの間隔ごとに１０本配置した。(このとき、電極巻回体２１の平坦部２１ｂの高さを１００としたとき、リブ４５の高さ方向の長さは７０となる。また、リブ幅をＡ、リブとリブ取り部の間隔をＢとするとき、Ｂ/Ａ＝２．３となる)。
　なお、本開示は上述した実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項の範囲内において種々の変更や改良が可能であることは勿論である。
　以下、実施例により本開示をさらに説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。
　＜実施例１＞
　［角形電池の作製］
　正極スラリーを幅１０４．８ｍｍのアルミ箔に塗布（塗布幅８９．６ｍｍ＝電極体の軸方向に沿った正極合材層の長さ（Ｋ））して塗膜を形成し、乾燥させた。乾燥させた塗膜を圧縮し、塗膜が形成された集電体を切断することで正極板を準備した。また、負極スラリーを幅１０６．８ｍｍの銅箔に塗布（塗布幅９４．８ｍｍ）して塗膜を形成し、乾燥させた。乾燥させた塗膜を圧縮し、塗膜が形成された集電体を切断することで負極板を準備した。セパレータ幅は１００．０ｍｍである。正極と負極とをセパレータを介して巻き回し、筒状の電極巻回体を準備した。さらに筒状の電極巻回体を７０ｋＮでプレスし、平坦部と湾曲部を有する扁平状の電極巻回体を作製した。
　電極巻回体は、幅１１６．３ｍｍ、厚み１０．５ｍｍ、高さ（＝電極巻回高さ（Ｈ））５７．６ｍｍであり、アスペクト比Ｋ／Ｈは１．６であった。電極巻回体の平坦部は高さ５０ｍｍであった。負極合材層の第１領域の充填密度（Ｃ）に対する第２領域の充填密度（Ｄ）の比率（Ｄ／Ｃ）は、０．９６であった。電極巻回体ホルダの厚みは１０．５ｍｍであって、電極巻回体の正極芯体露出部および負極芯体露出部を封口体の正極集電板と負極集電体とにそれぞれ溶接によって接続し、電極巻回体を幅１２０．０ｍｍ（内寸１１９．２ｍｍ）、厚み１２．６ｍｍ（内寸１１．４ｍｍ、電極巻回体の平坦部に対向する面の肉厚０．６ｍｍ）、高さ６５．０ｍｍ（内寸６２．９ｍｍ）の缶に挿入し、電解質（電解質塩濃度１．３ｍｏｌ／Ｌ、粘度４．０ｍＰａ・ｓ）を３８ｇ注液した。電解質塩を十分浸漬させたのち、仮性充電を行い、注液口を閉じることで非水電解質二次角形電池を作製した（電池容量は５．０Ａｈ）。
　[組電池の作製]
　作製した角形電池と、後述する複数のリブを有するスペーサを交互に積層し、角形電池間の拘束厚みが１２．５ｍｍとなるよう組電池を作製した。角形電池は正極端子と負極端子が交互に並ぶように向きを変えて積層し、積層方向に隣接する正極端子と負極端子をバスバで接続することで、複数の角形電池を電気的に接続した。
　実施例１では、隣接する角形電池同士の間に配置されるスペーサを用いて組電池を作製した。スペーサの材質としては、ポリプロピレンを用いた。スペーサには積層方向の一方側に長さ３５ｍｍ、幅３ｍｍのリブを基板の表面に互いに並行に形成し、形成されたリブが電極巻回体の巻回軸の高さ方向と平行になるようにスペーサを配置し、電極巻回体の幅方向に７ｍｍの間隔で１０本配置した(このとき、電極巻回体の平坦部の高さを１００としたとき、リブの高さ方向の長さは表１に記載のとおり７０となる。また、リブ幅をＡ、リブとリブの間隔をＢとするとき、表１に記載の通りＢ/Ａ＝２．３となる)。
　電池評価は、サイクル試験を実施し、放電抵抗の可逆劣化率を確認した。サイクル試験条件は、電池温度５０℃にて、初期電池容量の２０％から８０％まで１０Ｉｔ（５０Ａ）で充電、８０％から２０％まで放電のサイクルを、休止をせずに２０００サイクル繰り返した。充放電電流値は１０Ｉｔに限らず、５Ｉｔ以上の電流値でのサイクルにて効果が得られる。「放電抵抗可逆劣化率」は、「サイクル試験６０日後の抵抗上昇率」から「サイクル試験直後の抵抗上昇率」を差し引いたものとして定義した。抵抗上昇率は、サイクル試験後の放電抵抗／初期放電抵抗×１００（％）とし、放電抵抗値は、電池容量５０％から２４０Ａで放電した際の１０秒後の抵抗値とした。
　＜実施例２＞
　実施例２は、実施例１のリブの長さを５０ｍｍとし、表１に記載のとおり電極巻回体の平坦部の高さと同じ１００としたこと以外は、同じスペーサを用いて組電池を作製した。
　＜実施例３＞
　実施例３は、実施例１のリブの長さを４０ｍｍとし、表１に記載のとおり電極巻回体の平坦部の高さに対して８０としたこと以外は、同じスペーサを用いて組電池を作製した。
　＜実施例４＞
　実施例４は、実施例１のリブの長さを３０ｍｍとし、表１に記載のとおり電極巻回体の平坦部の高さに対して６０としたこと以外は、同じスペーサを用いて組電池を作製した。
　＜実施例５＞
　実施例５は、実施例１のリブの長さを３０ｍｍ、リブ幅を２．８ｍｍ、リブを２８ｍｍ間隔で４本配置したこと以外は、同じスペーサを用いて組電池を作製した（このとき、表１に記載のとおり電極巻回体の平坦部の高さを１００としたとき、リブの高さ方向の長さは表１に記載のとおり６０となる。また、リブ幅をＡ、リブとリブの間隔をＢとするとき、表１に記載のとおりＢ/Ａ＝１０となる）。
　＜比較例１＞
　比較例１は、長さ９５ｍｍ、幅３ｍｍのリブを電極巻回体の幅方向と平行に形成し、電極巻回体の高さ方向に７ｍｍの間隔ごとに５本配置した。
　＜比較例２＞
　比較例２は、実施例１のリブの長さを表１に記載のとおり１３０としたこと以外は、同じスペーサを用いて組電池を作製した。
　＜比較例３＞
　比較例３は、実施例１のリブの長さを表１に記載のとおり５０としたこと以外は、同じスペーサを用いて組電池を作製した。
　＜比較例４＞
　比較例４は、長さ５０ｍｍ、幅３ｍｍのリブを電極巻回体の幅方向に対して垂直方向（高さ方向）に形成し、電極巻回体の幅方向に７ｍｍの間隔ごとに正極端子側から３本、負極端子側から３本配置した。角形電池の中央部のリブ間隔は４７ｍｍとなった（このとき、リブの幅をＡ、中央部の隣接するリブ同士の間隔をＢとするとき、表１に記載のとおりＢ／Ａ＝１５．７）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　実施例の角形電池は、比較例の角形電池と比較してサイクル試験後の劣化が抑制される。考えられる理由としては、充電時の負極の膨張に起因して電極巻回体が膨張したときに電極巻回体の平坦部から押し出された電解質が、リブ方向に沿って湾曲部方向へ誘導され、効果的に湾曲部にストックされた。そして、放電時など平坦部の体積が収縮したときに湾曲部にストックされた電解質がリブ方向に沿って誘導され、平坦部に戻ることで、平坦部における電解質不足を抑制することできたためと考えられる。
　比較例１では、電極巻回体を押圧するリブが、電極巻回体の幅方向と平行であることから、充放電による電極巻回体の膨収縮に対して電解質が湾曲部方向へ誘導されず、電解質が電極巻回体の外側に押し出されたと考えられる。この結果、平坦部の電解質が不足し、ハイレート劣化が大きくなったと考えられる。
　比較例２では、リブ長さが電極巻回体高さに対して１３０と長い。すなわち、リブが剛性の高い電池ケースの封口板および角形外装体の底部に近く、電池ケース３０外からスペーサ４０で押圧しても、電極巻回体２１に狙いどおりの押圧がかからないため、充放電による電極巻回体の膨収縮に対して湾曲部へ電解質を誘導する能力が低いと考えられる。この結果、平坦部の電解質が不足し、ハイレート劣化が大きくなったと考えられる。
　比較例３では、リブの長さが電極巻回体の高さに対して十分な長さではなく、充放電による電極巻回体の膨収縮時に、電極巻回体の平坦部のリブにより押圧されていない領域から、電解質が電極巻回体の外側へ押し出されたと考えられる。この結果、平坦部の電解質が不足し、放電抵抗の可逆劣化率が大きくなったと考えられる。
　比較例４では、Ｂ／Ａが１５．７と大きい。幅方向に対する押圧部に対して、非押圧部が広いため、電解質の移動方向を湾曲部方向にコントロールできないと考えられる。その結果、電解質が電極巻回体の外側へ押し出されることで電極巻回体内の電解質が不足し、ハイレート劣化が大きくなったと考えられる。
１０　　組電池
１１　　電池積層体
２０　　角形電池
２１　　電極巻回体
２１ａ　　湾曲部
２１ｂ　　平坦部
２３　　正極板
２３ａ　　正極芯体露出部
２４　　負極板
２４ａ　　負極芯体露出部
２５　　正極集電体
２６　　負極集電体
２７　　絶縁シート
３０　　電池ケース
３１　　角形外装体
３２　　封口板
３３　　正極端子
３３ａ　　鍔部
３４　　負極端子
３４ａ　　鍔部
３５　　電解質注液孔
３６　　封止栓
３７　　ガス排出弁
４０　　スペーサ
４１　　基板
４２　　枠部
４５　　リブ

Claims (7)

  1. 　角形電池とスペーサとを有する組電池であって、
    　前記角形電池は、正極合材層を含む正極板および負極合材層を含む負極板がセパレータを介して巻回され、外周面が平坦な平坦部と、外周面が曲面である２つの湾曲部と、を有し、扁平状巻回形の電極巻回体と、非水電解質と、前記電極巻回体および前記非水電解質を収容する電池ケースと、を備え、
    　前記スペーサは、基板と、前記基板の少なくとも一方側に突出する複数のリブと、を有し、
    　前記リブは、前記電極巻回体の前記平坦部と対向し、前記電極巻回体の巻回軸と略垂直な方向に延伸して形成され、
    　前記電極巻回体の前記平坦部の高さを１００とするとき、前記リブの長さが６０以上１００以下であって、
    　前記リブの幅をＡとし、隣接する前記リブ同士の間隔をＢとするとき、２≦Ｂ／Ａ≦１０であり、
    　前記スペーサ、前記角形電池、前記スペーサの順に積層された最小単位を少なくとも１以上含む、
    　組電池。
  2. 　前記電極巻回体の幅方向及び厚み方向に垂直な方向の長さ（Ｈ）に対する、前記リブの幅方向に沿った前記正極合材層の長さ（Ｋ）の比率（Ｋ／Ｈ）は、１．２以上である、請求項１に記載の組電池。
  3. 　前記電池ケースには、２０ｇ以上１５０ｇ以下の量の前記非水電解質が収容されている、請求項１または請求項２に記載の組電池。
  4. 　前記非水電解質の粘度が２．０ｍＰａ・ｓ以上６．０ｍＰａ・ｓ以下である、請求項１～３のいずれか１項に記載の組電池。
  5. 　前記電池ケースは、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、前記電極巻回体の前記平坦部に対向する面の肉厚が０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の組電池。
  6. 　前記負極合材層は、前記電極巻回体の前記平坦部に位置する第１領域と、前記２つの湾曲部に位置する第２領域とを含み、前記第１領域の充填密度（Ｃ）に対する前記第２領域の充填密度（Ｄ）の比率（Ｄ／Ｃ）が、０．７５以上０．９８以下であることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の組電池。
  7. 　前記負極合材層は、体積基準のメジアン径が８μｍ以上１２μｍ以下の負極活物質と、スチレン－ブタジエンゴムと、カルボキシメチルセルロース又はその塩とを含む、請求項１～６のいずれか１項に記載の組電池。
PCT/JP2020/034400 2019-09-30 2020-09-11 組電池 WO2021065420A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/634,411 US20220320671A1 (en) 2019-09-30 2020-09-11 Battery pack
JP2021550538A JP7429706B2 (ja) 2019-09-30 2020-09-11 組電池
EP20872472.4A EP4040525A4 (en) 2019-09-30 2020-09-11 BATTERY PACK
CN202080057481.3A CN114223093B (zh) 2019-09-30 2020-09-11 组电池

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-180210 2019-09-30
JP2019180210 2019-09-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021065420A1 true WO2021065420A1 (ja) 2021-04-08

Family

ID=75337247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/034400 WO2021065420A1 (ja) 2019-09-30 2020-09-11 組電池

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220320671A1 (ja)
EP (1) EP4040525A4 (ja)
JP (1) JP7429706B2 (ja)
WO (1) WO2021065420A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4362176A1 (en) * 2022-10-14 2024-05-01 LG Energy Solution, Ltd. Secondary battery

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006278182A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解質二次電池とその製造方法
JP2016122587A (ja) * 2014-12-25 2016-07-07 トヨタ自動車株式会社 組電池
JP2017091886A (ja) * 2015-11-12 2017-05-25 トヨタ自動車株式会社 非水電解液二次電池
JP2017098107A (ja) * 2015-11-25 2017-06-01 トヨタ自動車株式会社 蓄電装置
JP2017212120A (ja) * 2016-05-26 2017-11-30 トヨタ自動車株式会社 バッテリ
JP2018032581A (ja) 2016-08-26 2018-03-01 トヨタ自動車株式会社 組電池

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008166191A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Sanyo Electric Co Ltd 電池パック
JP5120631B2 (ja) * 2008-04-14 2013-01-16 トヨタ自動車株式会社 組電池および電源システム
JP5810861B2 (ja) * 2011-11-17 2015-11-11 株式会社Ｇｓユアサ 電池

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006278182A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解質二次電池とその製造方法
JP2016122587A (ja) * 2014-12-25 2016-07-07 トヨタ自動車株式会社 組電池
JP2017091886A (ja) * 2015-11-12 2017-05-25 トヨタ自動車株式会社 非水電解液二次電池
JP2017098107A (ja) * 2015-11-25 2017-06-01 トヨタ自動車株式会社 蓄電装置
JP2017212120A (ja) * 2016-05-26 2017-11-30 トヨタ自動車株式会社 バッテリ
JP2018032581A (ja) 2016-08-26 2018-03-01 トヨタ自動車株式会社 組電池

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4040525A4

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2021065420A1 (ja) 2021-04-08
EP4040525A1 (en) 2022-08-10
JP7429706B2 (ja) 2024-02-08
CN114223093A (zh) 2022-03-22
US20220320671A1 (en) 2022-10-06
EP4040525A4 (en) 2023-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7329803B2 (ja) リチウム二次電池
JP6282857B2 (ja) 電池
JP7112926B2 (ja) 非水電解質二次電池
WO2022045127A1 (ja) リチウム二次電池
JP6176500B2 (ja) 二次電池及びその製造方法ならびに該電池に用いられる負極シートの製造方法
WO2017077698A1 (ja) 蓄電装置用電極板及び蓄電装置
US9917296B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
WO2020026649A1 (ja) 電池用電極、電池、および電池用電極の製造方法
JP7086807B2 (ja) 非水電解質二次電池
JP7441013B2 (ja) 組電池
JP2013246900A (ja) 二次電池
JP7386432B2 (ja) 非水電解質二次電池
WO2021132115A1 (ja) 二次電池用電極、及び二次電池
JP5765574B2 (ja) 二次電池及びその製造方法ならびに該電池に用いられる負極シートの製造方法
JP7108052B2 (ja) 蓄電素子及び蓄電素子の製造方法
WO2021065420A1 (ja) 組電池
WO2022209601A1 (ja) リチウム二次電池
JP2015210848A (ja) 非水電解質二次電池
CN114223093B (zh) 组电池
JP2018106981A (ja) 二次電池
WO2021181894A1 (ja) 組電池
WO2022196445A1 (ja) 非水電解質二次電池
WO2023162766A1 (ja) 二次電池用電極および二次電池
WO2024111410A1 (ja) 円筒形の非水電解質二次電池
WO2021106593A1 (ja) 非水電解質二次電池、及び非水電解質二次電池の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20872472

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021550538

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020872472

Country of ref document: EP

Effective date: 20220502