JP2011124058A - Lithium-ion secondary battery, vehicle and battery-equipped apparatus with the battery - Google Patents
Lithium-ion secondary battery, vehicle and battery-equipped apparatus with the battery Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011124058A JP2011124058A JP2009280109A JP2009280109A JP2011124058A JP 2011124058 A JP2011124058 A JP 2011124058A JP 2009280109 A JP2009280109 A JP 2009280109A JP 2009280109 A JP2009280109 A JP 2009280109A JP 2011124058 A JP2011124058 A JP 2011124058A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- negative electrode
- active material
- material layer
- electrode active
- positive electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- 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
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
【課題】 負極活物質層の外向き部にリチウムイオンが入り込むのを防止して、電池容量の低下を抑制したリチウムイオン二次電池、このリチウムイオン二次電池を搭載した車両及び電池搭載機器を提供する。
【解決手段】 リチウムイオン二次電池1は、正極集電板38の両面に配置された正極活物質層31,35を含む正電極板30と、負極集電板28の両面に配置された負極活物質層21,25を含む負電極板20と、セパレータ50と、を有し、正電極板と負電極板との間にセパレータを介してなる発電要素10、及び、発電要素に保持され、リチウムイオンを含む電解液60、を備え、正極活物質層のいずれの部位も負極活物質層に対向してなり、負極活物質層のうち、正電極板に対向せず発電要素の外側を向く外向き部21Bに、電解液の浸透を防ぐ浸透防止処理が施されてなる。
【選択図】 図6PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lithium ion secondary battery which prevents a lithium ion from entering an outward portion of a negative electrode active material layer and suppresses a decrease in battery capacity, a vehicle equipped with this lithium ion secondary battery, and a battery-equipped device. provide.
SOLUTION: A lithium ion secondary battery 1 includes a positive electrode plate 30 including positive electrode active material layers 31 and 35 disposed on both surfaces of a positive electrode current collector plate 38, and a negative electrode disposed on both surfaces of a negative electrode current collector plate 28. The negative electrode plate 20 including the active material layers 21 and 25, and the separator 50, the power generation element 10 including the separator between the positive electrode plate and the negative electrode plate, and held by the power generation element, An electrolyte solution 60 containing lithium ions, and any part of the positive electrode active material layer faces the negative electrode active material layer, and faces the outside of the power generation element without facing the positive electrode plate in the negative electrode active material layer. The outward portion 21B is subjected to a penetration preventing process for preventing the penetration of the electrolytic solution.
[Selection] Figure 6
Description
本発明は、正電極板と負電極板との間にセパレータを介してなる発電要素を備えるリチウムイオン二次電池、このリチウムイオン二次電池を搭載した車両及び電池搭載機器に関する。 The present invention relates to a lithium ion secondary battery including a power generation element having a separator between a positive electrode plate and a negative electrode plate, a vehicle equipped with the lithium ion secondary battery, and a battery-equipped device.
近年、ハイブリッド自動車やノート型パソコン、ビデオカムコーダなどのポータブル電子機器の駆動用電源に、リチウムイオン二次電池(以下、単に電池ともいう)が利用されている。
特許文献1には、負極(負電極板)の寸法を、正極(正電極板)よりも大きくしてなる非水二次電池(電池)において、正極の合剤(正極活物質層)及び/又は負極の合剤(負極活物質層)の端部1〜10mmをリチウムイオン不透過性材料で被覆してなる非水二次電池(電池)が開示されている。これにより、充電した状態における非水二次電池(電池)の自己放電を抑制する効果が生じる。
In recent years, lithium ion secondary batteries (hereinafter also simply referred to as batteries) have been used as power sources for driving portable electronic devices such as hybrid cars, notebook computers, and video camcorders.
Patent Document 1 discloses a positive electrode mixture (positive electrode active material layer) and / or a non-aqueous secondary battery (battery) in which a negative electrode (negative electrode plate) has a larger dimension than a positive electrode (positive electrode plate). Or the nonaqueous secondary battery (battery) formed by coat | covering the edge part 1-10mm of the mixture (negative electrode active material layer) of a negative electrode with a lithium ion impermeable material is disclosed. Thereby, the effect which suppresses the self-discharge of the nonaqueous secondary battery (battery) in the charged state arises.
ところで、特許文献1の非水二次電池に限らず、電池の負電極板(負極活物質層)は、充放電により負極活物質へのリチウムイオンの挿入・放出を行うために設けられている。しかし、製造の都合上、負極活物質層のうち、正電極板に対向せずに、正電極板と負電極板とセパレータとからなる発電要素の外部を向く外向き部を設ける場合がある。このような外向き部としては、例えば、捲回型の発電要素の一部をなす負電極板の外向き活物質層のうち、最外周に位置する部分や、積層型の発電要素をなす負電極板のうち、積層方向の最外側に位置する最外負電極板の外向き負極活物質層が挙げられる。 By the way, not only the nonaqueous secondary battery of patent document 1, but the negative electrode plate (negative electrode active material layer) of a battery is provided in order to insert and discharge | release lithium ion to a negative electrode active material by charging / discharging. . However, for the convenience of manufacture, an outwardly facing portion of the negative electrode active material layer that faces the outside of the power generation element including the positive electrode plate, the negative electrode plate, and the separator may be provided without facing the positive electrode plate. Examples of such outward facing portions include, for example, the outermost active material layer of the negative electrode plate that forms part of a wound-type power generation element, the portion located on the outermost periphery, and the negative power generation element that forms a stacked power generation element. Among the electrode plates, an outwardly facing negative electrode active material layer of the outermost negative electrode plate located on the outermost side in the stacking direction can be mentioned.
しかるに、このような外向き部にも、例えば、負極活物質層の他の部位からの拡散や、正極活物質層からの回り込みにより、リチウムイオンが移動してくることがある。ところが、この外向き部は正極活物質層(正電極板)に対向していないので、一旦外向き部に入り込んだリチウムイオンは、電池の放電の際にその外向き部から放出され難い。従って、この外向き部にリチウムイオンが入り込んだ分、以降、電池反応に利用できるリチウムイオンの量が減少してしまう、即ち、電池容量が低下してしまう。
なお、特許文献1の電池には、負極活物質層の外向き部についての、上述した課題も、それを解決するための技術についても記載はない。
However, lithium ions may move to the outward portion as well, for example, due to diffusion from other parts of the negative electrode active material layer or wraparound from the positive electrode active material layer. However, since the outward portion does not face the positive electrode active material layer (positive electrode plate), the lithium ions once entering the outward portion are unlikely to be released from the outward portion when the battery is discharged. Therefore, the amount of lithium ions that can be used for the battery reaction is reduced, that is, the battery capacity is reduced by the amount of lithium ions entering the outward portion.
In addition, the battery of patent document 1 has neither description about the subject mentioned above about the outward part of a negative electrode active material layer, nor the technique for solving it.
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、負極活物質層の外向き部にリチウムイオンが入り込むのを防止して、電池容量の低下を抑制したリチウムイオン二次電池、このリチウムイオン二次電池を搭載した車両及び電池搭載機器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and prevents lithium ions from entering the outward portion of the negative electrode active material layer, thereby suppressing a decrease in battery capacity. It aims at providing the vehicle and battery mounting apparatus which mount a lithium ion secondary battery.
本発明の一態様は、正極集電板、及び、この正極集電板の両面に配置された正極活物質層を含む正電極板と、負極集電板、及び、この負極集電板の両面に配置された負極活物質層を含む負電極板と、セパレータと、を有し、上記正電極板と上記負電極板との間に上記セパレータを介してなる発電要素、及び、上記発電要素に保持され、リチウムイオンを含む電解液、を備え、上記正極活物質層のいずれの部位も上記負極活物質層に対向してなるリチウムイオン二次電池であって、上記負極活物質層のうち、上記正電極板に対向せず上記発電要素の外側を向く外向き部の少なくとも一部に、上記電解液の浸透を防ぐ浸透防止処理が施されてなるリチウムイオン二次電池である。 One embodiment of the present invention includes a positive electrode current collector plate, a positive electrode plate including a positive electrode active material layer disposed on both surfaces of the positive electrode current collector plate, a negative electrode current collector plate, and both surfaces of the negative electrode current collector plate A negative electrode plate including a negative electrode active material layer disposed on the separator, and a power generation element including the separator between the positive electrode plate and the negative electrode plate, and the power generation element An electrolyte containing lithium ions, and a lithium ion secondary battery in which any part of the positive electrode active material layer is opposed to the negative electrode active material layer, of the negative electrode active material layer, It is a lithium ion secondary battery in which a permeation preventing treatment for preventing permeation of the electrolytic solution is applied to at least a part of the outward portion facing the outside of the power generation element without facing the positive electrode plate.
上述の電池では、負極活物質層の外向き部の少なくとも一部に、浸透防止処理が施されてなるので、この部分に電解液が浸透しない。このため、リチウムイオンが電解液を通じてその外向き部に入り込み、負極活物質層に吸蔵されたままとなるのを抑制又は防止することができる。かくして、電池容量の低下を抑制した電池とすることができる。 In the battery described above, since the permeation prevention treatment is performed on at least a part of the outward portion of the negative electrode active material layer, the electrolytic solution does not permeate into this portion. For this reason, it is possible to suppress or prevent lithium ions from entering the outward portion through the electrolytic solution and remaining occluded in the negative electrode active material layer. Thus, a battery in which a decrease in battery capacity is suppressed can be obtained.
なお、発電要素としては、いずれも帯状の正電極板、負電極板及びセパレータを有し、これらを捲回軸の周りに捲回してなる捲回型発電要素や、セパレータを介在させつつ、正電極板と負電極板とを交互に積層してなる積層型発電要素が挙げられる。また、外向き部としては、例えば、発電要素が捲回体発電要素であり、負極集電板の両面に負極活物質層を設けた場合において、負極集電板の外側面に配置された外側負極活物質層のうち、最外周に位置する最外周外向き部が挙げられる。また、発電要素が積層型発電要素である場合に、負電極板のうち、積層型発電要素の積層方向の最外側に位置する最外負電極板において、負極集電板よりも積層方向外側に位置する最外負極活物質層が挙げられる。 Each of the power generation elements includes a strip-shaped positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator, which are wound around a winding axis, or a positive power generation element with a separator interposed therebetween. A laminated power generation element formed by alternately laminating electrode plates and negative electrode plates can be mentioned. Further, as the outward portion, for example, when the power generation element is a wound power generation element and the negative electrode active material layers are provided on both surfaces of the negative electrode current collector plate, the outer side disposed on the outer surface of the negative electrode current collector plate Of the negative electrode active material layer, an outermost outermost portion located at the outermost periphery is exemplified. Further, when the power generating element is a stacked power generating element, the outermost negative electrode plate located on the outermost side in the stacking direction of the stacked power generating element among the negative electrode plates is positioned on the outer side in the stacking direction than the negative current collector plate. The outermost negative electrode active material layer located is mentioned.
また、浸透防止処理としては、例えば、被覆材料(次述)を溶媒に溶解又は分散したものを、負極活物質層の外向き部に塗布し乾燥する、フィルム状の被覆材料を外向き部に貼り付け、その後加熱溶着する、被覆材料を外向き部にこすりつける、粉末状の被覆材料を外向き部に吹き付け、その後加熱溶着するなどの処理が挙げられる。
なお、被覆材料としては、例えば、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリブタジエン、水素添加ポリブタジエン、ポリビニル系樹脂、ポリエーテル、ポリエステル、ポリイミド、ポリサルファイド、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、セルロース誘導体、等の有機高分子材料や、パラフィン系炭化水素、フッ素化パラフィン、フロロシリコン類等の撥液性材料が挙げられる。
Further, as the permeation prevention treatment, for example, a coating material (described below) dissolved or dispersed in a solvent is applied to the outward portion of the negative electrode active material layer and dried. Examples of the treatment include sticking, then heat welding, rubbing the coating material on the outward portion, spraying a powdery coating material on the outward portion, and then heat welding.
Examples of the coating material include polyolefin, polystyrene, polybutadiene, hydrogenated polybutadiene, polyvinyl resin, polyether, polyester, polyimide, polysulfide, epoxy resin, fluorine resin, silicon resin, urethane resin, phenol resin, cellulose derivative, And liquid repellent materials such as paraffinic hydrocarbons, fluorinated paraffins, and fluorosilicones.
さらに、上述のリチウムイオン二次電池であって、前記発電要素は、いずれも帯状の前記正電極板、前記負電極板及び前記セパレータを有し、これら上記正電極板、上記負電極板及び上記セパレータを、捲回軸の周りに捲回してなる捲回型発電要素であり、上記正電極板は、前記正極活物質層であって、前記正極集電板の、内側面に配置された内側正極活物質層、及び、外側面に配置された外側正極活物質層を含み、上記負電極板は、前記負極活物質層であって、前記負極集電板の、内側面に配置された内側負極活物質層、及び、外側面に配置された外側負極活物質層を含み、上記外側正極活物質層が上記内側負極活物質層に対向し、前記外向き部は、上記外側負極活物質層のうち、最外周に位置する最外周外向き部であるリチウムイオン二次電池とすると良い。 Furthermore, in the above-described lithium ion secondary battery, the power generation element includes the positive electrode plate, the negative electrode plate, and the separator, each of which has a strip shape, and the positive electrode plate, the negative electrode plate, and the above A winding type power generation element formed by winding a separator around a winding axis, wherein the positive electrode plate is the positive electrode active material layer and is disposed on the inner side surface of the positive electrode current collector plate The negative electrode plate is the negative electrode active material layer, and the inner side of the negative electrode current collector plate is disposed on the inner side surface of the negative electrode active material layer. A negative electrode active material layer; and an outer negative electrode active material layer disposed on an outer surface, wherein the outer positive electrode active material layer faces the inner negative electrode active material layer, and the outward portion is formed by the outer negative electrode active material layer. Of these, lithium ion It may be a battery.
上述のリチウムイオン二次電池では、発電要素は上述の捲回型発電要素であり、外向き部は上述の最外周外向き部である。つまり、この電池は、捲回型発電要素を備え、外側負極活物質層のうち、最外周外向き部の少なくとも一部に浸透防止処理が施されてなる。従って、この部分への電解液の浸透を防止できる。このため、最外周外向き部のうち少なくとも浸透防止処理が施された部位について、リチウムイオンが電解液を通じて入り込み、負極活物質層に吸蔵されたままとなるのを抑制又は防止することができる。かくして、電池容量の低下を抑制した電池とすることができる。 In the above-described lithium ion secondary battery, the power generation element is the above-described wound power generation element, and the outward portion is the above-described outermost outward portion. That is, this battery includes a wound power generation element, and permeation preventing treatment is performed on at least a part of the outermost outer circumferential outward portion of the outer negative electrode active material layer. Therefore, the penetration of the electrolytic solution into this portion can be prevented. For this reason, it is possible to suppress or prevent lithium ions from entering through the electrolytic solution and remaining occluded in the negative electrode active material layer in at least a portion of the outermost outer peripheral portion that has been subjected to the permeation prevention treatment. Thus, a battery in which a decrease in battery capacity is suppressed can be obtained.
さらに、上述のリチウムイオン二次電池であって、前記内側負極活物質層は、自身の巻き終わり部分に、前記セパレータを介して対向する前記外側正極活物質層が存在しない内側非対向部を有し、上記内側非対向部の少なくとも一部にも前記浸透防止処理が施されてなるリチウムイオン二次電池とすると良い。 Further, in the lithium ion secondary battery described above, the inner negative electrode active material layer has an inner non-opposing portion where the outer positive electrode active material layer facing through the separator does not exist at a winding end portion of the inner negative electrode active material layer. And it is good to set it as the lithium ion secondary battery by which the said permeation | blocking prevention process is given also to at least one part of the said inner non-opposing part.
ところで、内側負極活物質層には、捲回型発電要素の巻き終わり部分に、セパレータを介して対向する外側正極活物質層が存在しない内側非対向部を設ける場合がある。これは、正極活物質層が負極活物質層よりも大きい場合、正極活物質層から放出されたリチウムイオンが負極活物質層の端部に集中して、金属リチウムが析出する不具合を防止するためである。しかしながら、この内側非対向部には、前述の外向き部と同様、負極活物質層の他の部位からの拡散や、正極活物質層からの回り込みにより、リチウムイオンが入り込み、負極活物質層に吸蔵されたままとなる。従って、外向き部と同様、内側非対向部に入り込んだリチウムイオンの分だけ、電池容量が低下してしまう。 By the way, the inner side negative electrode active material layer may be provided with an inner non-facing portion where the outer side positive electrode active material layer opposed via the separator does not exist at the winding end portion of the wound power generation element. This is because, when the positive electrode active material layer is larger than the negative electrode active material layer, lithium ions released from the positive electrode active material layer are concentrated on the end of the negative electrode active material layer, thereby preventing a problem that metallic lithium is deposited. It is. However, similarly to the outward portion described above, the inner non-opposing portion is diffused from other parts of the negative electrode active material layer or wraps around from the positive electrode active material layer, so that lithium ions enter the negative electrode active material layer. It remains occluded. Therefore, as with the outward portion, the battery capacity is reduced by the amount of lithium ions that have entered the inner non-opposing portion.
これに対し、上述の電池では、内側負極活物質層の内側非対向部について、その少なくとも一部に浸透防止処理が施されてなる。このため、リチウムイオンが、電解液を通じて内側非対向部に入り込み、負極活物質層に吸蔵されたままとなるのを抑制することができる。かくして、電池容量の低下を確実に抑制した電池とすることができる。 On the other hand, in the above-mentioned battery, at least a part of the inner non-facing portion of the inner negative electrode active material layer is subjected to permeation prevention treatment. Therefore, lithium ions can be prevented from entering the inner non-opposing portion through the electrolytic solution and remaining occluded in the negative electrode active material layer. Thus, a battery in which a decrease in battery capacity is reliably suppressed can be obtained.
または、前述のリチウムイオン二次電池であって、前記発電要素は、前記セパレータを介在させつつ、前記正電極板と前記負電極板とを交互に積層してなる積層型発電要素であり、前記外向き部は、前記負電極板のうち、積層方向の最外側に位置する最外負電極板において、前記負極集電板よりも上記積層方向外側に位置する最外負極活物質層であるリチウムイオン二次電池とすると良い。 Alternatively, in the lithium ion secondary battery described above, the power generation element is a stacked power generation element in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are alternately stacked with the separator interposed therebetween, The outward portion is an outermost negative electrode plate positioned on the outermost side in the stacking direction among the negative electrode plates, and is an outermost negative electrode active material layer positioned on the outer side in the stacking direction than the negative electrode current collector plate It is preferable to use an ion secondary battery.
上述のリチウムイオン二次電池では、発電要素は上述の積層型発電要素であり、外向き部は上述の最外負極活物質層である。つまり、この電池は、積層型発電要素を備え、最外負極活物質層の少なくとも一部に浸透防止処理が施されてなる。従って、この部分への電解液の浸透を防止できる。このため、最外負極活物質層のうち少なくとも浸透防止処理が施された部位について、リチウムイオンが電解液を通じて入り込み、負極活物質層に吸蔵されたままとなるのを抑制又は防止することができる。かくして、電池容量の低下を抑制した電池とすることができる。 In the above-described lithium ion secondary battery, the power generation element is the above-described stacked power generation element, and the outward portion is the above-described outermost negative electrode active material layer. That is, this battery includes a laminated power generation element, and at least a part of the outermost negative electrode active material layer is subjected to permeation prevention treatment. Therefore, the penetration of the electrolytic solution into this portion can be prevented. For this reason, it is possible to suppress or prevent lithium ions from entering through the electrolyte and remaining occluded in the negative electrode active material layer in at least a portion of the outermost negative electrode active material layer that has been subjected to the permeation prevention treatment. . Thus, a battery in which a decrease in battery capacity is suppressed can be obtained.
さらに、上述のいずれかのリチウムイオン二次電池であって、前記外向き部の周縁に、前記浸透防止処理が施されてなるリチウムイオン二次電池とすると良い。 Furthermore, any of the lithium ion secondary batteries described above may be a lithium ion secondary battery in which the permeation preventing process is performed on the periphery of the outward portion.
発明者らの研究によれば、正極活物質層から外向き部に移動してくるリチウムイオンは、その外向き部の周縁から入り込みやすいことが判ってきた。
これに基づいて、上述の電池では、外向き部の周縁に浸透防止処理が施されてなるので、リチウムイオンが外向き部に入り込むのをより確実に低減することができる。
According to the inventors' research, it has been found that lithium ions moving from the positive electrode active material layer to the outward portion are likely to enter from the periphery of the outward portion.
Based on this, in the battery described above, the permeation preventing process is performed on the periphery of the outward portion, so that lithium ions can be more reliably reduced from entering the outward portion.
または、前述のいずれかのリチウムイオン二次電池であって、前記外向き部の全体に、前記浸透防止処理が施されてなるリチウムイオン二次電池とすると良い。 Alternatively, any one of the above-described lithium ion secondary batteries may be a lithium ion secondary battery in which the entire outward portion is subjected to the permeation prevention treatment.
上述の電池では、外向き部の全体に浸透防止処理が施されてなるので、リチウムイオンが外向き部に入り込むのを確実に防止することができる。 In the battery described above, since the penetration preventing process is performed on the entire outward portion, it is possible to reliably prevent lithium ions from entering the outward portion.
或いは、本発明の他の態様は、前述のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池を搭載し、このリチウムイオン二次電池に蓄えた電気エネルギを動力源の全部又は一部に使用する車両である。 Alternatively, another aspect of the present invention is a vehicle in which the lithium ion secondary battery described in any of the above is mounted and the electric energy stored in the lithium ion secondary battery is used for all or part of the power source. is there.
上述の車両は、電池容量の低下を抑制した電池を搭載しているので、安定した性能の動力源を有する車両とすることができる。 Since the above-mentioned vehicle is equipped with a battery that suppresses a decrease in battery capacity, it can be a vehicle having a power source with stable performance.
なお、車両としては、電池による電気エネルギを動力源の全部又は一部に使用する車両であれば良く、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド鉄道車両、フォークリフト、電気車いす、電動アシスト自転車、電動スクータが挙げられる。 The vehicle may be a vehicle that uses electric energy from a battery as a whole or a part of a power source. For example, an electric vehicle, a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle, a hybrid railway vehicle, a forklift, an electric wheelchair, electric Examples include assist bicycles and electric scooters.
或いは、本発明の他の態様は、前述のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池を搭載し、このリチウムイオン二次電池に蓄えた電気エネルギを駆動エネルギ源の全部又は一部に使用する電池搭載機器である。 Alternatively, according to another aspect of the present invention, there is provided a battery in which the lithium ion secondary battery according to any one of the foregoing is mounted and the electric energy stored in the lithium ion secondary battery is used for all or part of the driving energy source. On-board equipment.
上述の電池搭載機器は、電池容量の低下を抑制した電池を搭載しているので、安定した性能の駆動エネルギ源を有する電池搭載機器とすることができる。 Since the battery-mounted device described above is mounted with a battery in which a decrease in battery capacity is suppressed, it can be a battery-mounted device having a drive energy source with stable performance.
なお、電池搭載機器としては、電池を搭載し、これをエネルギ源の全部又は一部に使用する機器であれば良く、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話、電池駆動の電動工具、無停電電源装置など、電池で駆動される各種の家電製品、オフィス機器、産業機器が挙げられる。 In addition, as a battery mounting apparatus, what is necessary is just an apparatus which mounts a battery and uses this for all or one part of an energy source, for example, a personal computer, a mobile telephone, a battery drive electric tool, an uninterruptible power supply, etc. And various home appliances driven by batteries, office equipment, and industrial equipment.
(実施形態1)
次に、本発明の実施形態1について、図面を参照しつつ説明する。
まず、本実施形態1にかかる電池1について、図1を参照して説明する。
この電池1は、いずれも帯状の正電極板30、負電極板20及びセパレータ50を有し、これら正電極板30と負電極板20との間にセパレータ50を介してなる発電要素10と、この発電要素10に保持され、リチウムイオンを含む電解液60とを備えるリチウムイオン二次電池である(図1参照)。なお、電池1は、図1に示すように、発電要素10を電池ケース80に収容してなる。
(Embodiment 1)
Next, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the battery 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
The battery 1 includes a belt-like
この電池ケース80は、共にアルミニウム製の電池ケース本体81及び封口蓋82を有する。このうち電池ケース本体81は有底矩形箱形であり、この電池ケース80と発電要素10との間には、樹脂からなり、箱状に折り曲げた絶縁フィルム(図示しない)が介在させてある。また、封口蓋82は矩形板状であり、電池ケース本体81の開口を閉塞して、この電池ケース本体81に溶接されている。この封口蓋82には、発電要素10と接続している正極集電部材91及び負極集電部材92のうち、それぞれ先端に位置する正極端子部91A及び負極端子部92Aが貫通しており、図1中、上方に向く蓋表面82aから突出している。これら正極端子部91A及び負極端子部92Aと封口蓋82との間には、それぞれ絶縁性の樹脂からなる絶縁部材95が介在し、互いを絶縁している。さらに、この封口蓋82には矩形板状の安全弁97も封着されている。
The
また、電解液60は、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを、体積比でEC:EMC=3:7に調整した混合有機溶媒に、溶質としてLiPF6を添加し、リチウムイオンを1mol/lの濃度とした非水電解液である。
In addition, the
また、発電要素10は、いずれも帯状の正電極板30、負電極板20及びセパレータ50を有し、これら正電極板30、負電極板20及びセパレータ50を、捲回軸AXの周りに扁平形状に捲回されてなる捲回型発電要素である(図1参照)。なお、この発電要素10の正電極板30及び負電極板20はそれぞれ、クランク状に屈曲した板状の正極集電部材91又は負極集電部材92と接合している(図1参照)。このうち、ポリエチレンからなる帯状のセパレータ50は、正電極板30と負電極板20との間に介在して、これらを離間させている。
Each of the power generating elements 10 includes a strip-shaped
また、正電極板30は、図2の斜視図に示すように、長手方向DAに延びる帯状で、アルミニウム製のアルミ箔38と、このアルミ箔38の両面(次述する外側面38X,内側面38Y)にそれぞれ帯状に配置された2つの正極活物質層31,35とを有している。なお、アルミ箔38は、発電要素10の内側、即ち捲回軸AX側を向く内側面38Y、及び、発電要素10の外側を向く外側面38Xを有している。また、発電要素10の断面図(図1のA−A断面)である図5、及び、拡大断面図(図5のB部)である図6に示すように、正極活物質層のうち、アルミ箔38の外側面38Xに配置されたものを外側正極活物質層31とし、内側面38Yに配置されたものを内側正極活物質層35とする。
外側正極活物質層31及び内側正極活物質層35は、いずれも、LiCoO2からなる正極活物質粒子(図示しない)と、アセチレンブラックからなる導電材(図示しない)と、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)からなる結着材(図示しない)とを含んでいる。
Further, as shown in the perspective view of FIG. 2, the
Both the outer positive electrode
また、負電極板20は、図3,4の斜視図に示すように、長手方向DAに延びる帯状で、銅製の銅箔28と、この銅箔28の両面(次述する外側面28X,内側面28Y)にそれぞれ帯状に配置された2つの負極活物質層21,25とを有している。なお、銅箔28は、アルミ箔38と同様、発電要素10の内側を向く内側面28Y、及び、発電要素10の外側を向く外側面28Xを含む。また、図5,6に示すように、負極活物質層のうち、銅箔28の外側面28Xに配置されたものを外側負極活物質層21とし、内側面28Yに配置されたものを内側負極活物質層25とする。
外側負極活物質層21及び内側負極活物質層25は、いずれも、グラファイトからなる負極活物質粒子(図示しない)、及び、PVDFからなる結着材(図示しない)を含んでいる。
3 and 4, the
Each of the outer negative electrode
このうち、内側負極活物質層25は、図6に示すように、セパレータ50を介して、正電極板30の外側正極活物質層31と互いに対向して配置されている。なお、内側負極活物質層25は、その外側正極活物質層31と対向する内側対向部25Aと、内側負極活物質層25の巻き終わり部分(図5のB部)において、対向する外側正極活物質層31が存在しない内側非対向部25Bとを有する。
逆に、外側正極活物質層31は、いずれの部位も内側負極活物質層25に対向してなる。このように、本実施形態1にかかる電池1では、内側負極活物質層25が、内側非対向部25Bの分、外側正極活物質層31に比して、長手方向DAに大きい(長い)形態とされており、電池1を充電した際、負電極板20の内側負極活物質層25の巻き終わり側の端部に金属リチウムが析出するのを防止している。
Among these, the inner negative electrode
Conversely, the outer positive electrode
一方、外側負極活物質層21は、図6に示すように、セパレータ50を介して、正電極板30の内側正極活物質層35と互いに対向して配置されている。なお、外側負極活物質層21は、その内側正極活物質層35と対向する外側対向部21Aと、正電極板30に対向せずに発電要素10の外側を向き、外側負極活物質層21の最外周に位置する最外周外向き部21Bとを有する。
逆に、内側正極活物質層35は、いずれの部位も外側負極活物質層21に対向してなる。
On the other hand, as shown in FIG. 6, the outer negative electrode
On the contrary, the inner cathode
さらに、本実施形態1の電池1では、最外周外向き部21Bの全体に、電解液60の浸透を防ぐ浸透防止処理が施されている。具体的には、フッ素樹脂のポリテトラフルオロエチレンを溶媒に分散させたものを、最外周外向き部21Bに塗布し加熱乾燥する処理が施されている。この浸透防止処理によって、最外周外向き部21Bの表面には、ポリテトラフルオロエチレンの皮膜が形成される。これにより、最外周外向き部21Bの内部に電解液60が浸透するのを防止する。このため、電解液60を通じて、最外周外向き部21Bの内部にリチウムイオンが入り込むのを防止できる。
Furthermore, in the battery 1 of the first embodiment, the permeation preventing process for preventing the permeation of the
なお、本発明者らは、本実施形態1の電池1、即ち、負極活物質層21のうち、最外周外向き部21Bに電解液60の浸透防止処理を施した電池、及び、浸透防止処理を施していない比較電池C1について、電池容量の変化を調べた。
具体的には、最外周外向き部21Bに、ポリテトラフルオロエチレンの分散液を塗布し乾燥させた電池1と、負極活物質層のいずれにも浸透防止処理を施していない比較電池C1とを用意した。これら各電池を、それぞれ25℃の環境下で満充電(即ち、1Cの電流値で4.1V(満充電電圧)まで定電流充電し、その後、その電圧を保ちつつ電流値を0.05Cまで徐々に低下させて、60分間充電)にした。次いで、満充電の各電池について、1Cの電流値で2.5Vとなるまで定電流放電を行い、放電した放電容量(初期放電容量)をそれぞれ測定した。
測定後、再び各電池を25℃の環境下で満充電にして、25℃の環境下に50日間それぞれ静置した。
その後、各電池の放電容量(静置後放電容量)をそれぞれ測定し、静置前後での各電池の放電容量の変化について調べた。具体的には、各電池の、静置後放電容量を初期放電容量で除した電池容量維持率を算出した。
In addition, the inventors of the battery 1 of the first embodiment, that is, the battery in which the outermost outer circumferential
Specifically, a battery 1 in which a dispersion of polytetrafluoroethylene is applied to the outermost outwardly facing
After the measurement, each battery was again fully charged in an environment of 25 ° C., and left to stand in an environment of 25 ° C. for 50 days.
Thereafter, the discharge capacity (discharge capacity after standing) of each battery was measured, and the change in the discharge capacity of each battery before and after standing was examined. Specifically, the battery capacity maintenance rate of each battery was calculated by dividing the static discharge capacity after standing by the initial discharge capacity.
比較電池C1の電池容量維持率が90.0%であったのに対し、電池1の電池容量維持率は96.5%であり、電池1は、比較電池C1に比して、電池容量の低下が抑制できることが判る。これは、浸透防止処理を施していない、比較電池C1の最外周外向き部には、静置の間に、負極活物質層の他の部位からの拡散等によりリチウムイオンが電解液を通じて入り込む。しかるに、このリチウムイオンは、外側負極活物質層のうち、正電極板に対向しない最外周外向き部に入り込んだので、放電の際にそこから放出され難く、電池反応に利用されずに、最外周外向き部に吸蔵されたままとなる。
これに対し、浸透防止処理が施された電池1の最外周外向き部21Bには、電解液60が浸透しない。リチウムイオンは、電解液60内を移動するのであるから、静置している間に、電解液60が浸透しない最外周外向き部21Bには、リチウムイオンが入り込み、そこの負極活物質中にリチウムイオンが挿入されることもない。かくして、比較電池C1に比して電池1の電池容量の低下が抑制されたと考えられる。
The battery capacity maintenance rate of the comparative battery C1 was 90.0%, whereas the battery capacity maintenance rate of the battery 1 was 96.5%. The battery 1 had a battery capacity higher than that of the comparative battery C1. It can be seen that the decrease can be suppressed. This is because lithium ions enter through the electrolyte into the outermost part of the outermost periphery of the comparative battery C1, which has not been subjected to permeation prevention treatment, due to diffusion or the like from other parts of the negative electrode active material layer during standing. However, since this lithium ion has entered the outermost outer peripheral portion of the outer negative electrode active material layer that does not face the positive electrode plate, it is not easily released from the battery during discharge, and is not used for the battery reaction. It remains occluded in the outer circumferential outward portion.
On the other hand, the
以上より、本実施形態1にかかる電池1では、捲回型の発電要素10を備え、外側負極活物質層21の最外外向き部21Bに、浸透防止処理が施されてなるので、この部分に電解液60が浸透しない。このため、リチウムイオンが電解液60を通じて、この最外外向き部21Bに入り込み、負極活物質層(外側負極活物質層21)に吸蔵されたままとなるのを防止することができる。かくして、電池容量の低下を抑制した電池1とすることができる。
As described above, the battery 1 according to the first embodiment includes the wound power generation element 10, and the outermost outward facing
また、最外周外向き部21Bの全体に浸透防止処理が施されてなるので、リチウムイオンがその最外周外向き部21Bに入り込むのを確実に防止することができる。
In addition, since the permeation preventing process is performed on the entire outermost
次に、本実施形態1にかかる電池1の製造方法について説明する。
まず、負電極板20を作製する。具体的には、PVDFからなる結着材を溶解したN−メチル−2−ピロリドン(NMP)中に前述したグラファイトからなる負極活物質粒子を投入し、混練してできたペースト(図示しない)を、長手方向DAに延びる帯状の銅箔28の外側面28X及び内側面28Yに塗布し、乾燥させた。その後、図示しないロールプレスで、乾燥させたペーストを圧縮して、高密度化した負極活物質層(外側負極活物質層21,内側負極活物質層25)を形成した。
次いで、ポリテトラフルオロエチレンを溶媒に分散させた分散液(図示しない)を、外側負極活物質層21のうち外側非対向部21Bとなる部位の全面に塗布し、加熱乾燥させ、負電極板20を作製した(図3,4参照)。
Next, a method for manufacturing the battery 1 according to the first embodiment will be described.
First, the
Next, a dispersion liquid (not shown) in which polytetrafluoroethylene is dispersed in a solvent is applied to the entire surface of the outer negative electrode
一方、結着材を溶解したNMP中に、正極活物質粒子及び導電材をそれぞれ投入し混練してできたペースト(図示しない)を、長手方向DAに延びる帯状のアルミ箔38の外側面38X及び内側面38Yに塗布し、乾燥させた。その後、図示しないロールプレスで乾燥させたペーストを圧縮し、正極活物質層(外側正極活物質層31,内側正極活物質層35)を有する正電極板30を作製した(図2参照)。
On the other hand, a paste (not shown) obtained by adding and kneading positive electrode active material particles and a conductive material into NMP in which a binder is dissolved is used as an
上述のように作製した負電極板20と正電極板30とを、これらの間にセパレータ50を介在させて捲回し、発電要素10とする。なお、負電極板20の内側負極活物質層25の内側対向部25Aに、セパレータ50を介して、正電極板30の外側正極活物質層31、また、外側負極活物質層21の外側対向部21Aに、セパレータ50を介して、正電極板30の内側正極活物質層35が、それぞれ対向するように、セパレータ50、負電極板20、セパレータ50、正電極板30の順に重ねて捲回する。
The
その後は、負電極板20(銅箔28)及び正電極板30(アルミ箔38)にそれぞれ負極集電部材92及び正極集電部材91を溶接し、電池ケース本体81に挿入し、前述した電解液60を注入後、封口蓋82で電池ケース本体81を溶接で封口する。かくして、電池1が完成する(図1参照)。
Thereafter, the negative
(変形形態1)
次に、本発明の変形形態1にかかる電池101について、図1,2,5,7〜9を参照しつつ説明する。
この電池101は、前述の実施形態1にかかる電池1と同様、内側負極活物質層の巻き終わり部分に、セパレータを介して対向する外側正極活物質層が存在しない内側非対向部を有している。但し、この内側非対向部にも浸透防止処理が施されてなる点で、電池1と異なり、それ以外は同様である。
そこで、実施形態1にかかる電池1と異なる点を中心に説明し、同様の部分の説明は省略、又は、簡略化する。なお、同様の部分については同様の作用効果を生じる。また、同内容のものには同番号を付して説明する。
(Modification 1)
Next, the battery 101 according to the first modification of the present invention will be described with reference to FIGS.
Similar to the battery 1 according to the first embodiment, the battery 101 has an inner non-facing portion where there is no outer positive electrode active material layer facing through the separator at the winding end portion of the inner negative electrode active material layer. Yes. However, this battery is the same as the battery 1 except that the inner non-opposing portion is also subjected to a permeation preventing process.
Therefore, the description will be focused on differences from the battery 1 according to the first embodiment, and description of similar parts will be omitted or simplified. In addition, about the same part, the same effect is produced. In addition, the same contents are described with the same numbers.
変形形態1にかかる電池101は、いずれも帯状の正電極板30、負電極板120及びセパレータ50を有し、これら正電極板30と負電極板120との間にセパレータ50を介してなる発電要素110と、この発電要素110に保持され、リチウムイオンを含む電解液60とを備えるリチウムイオン二次電池である(図1参照)。
このうち負電極板120は、図7,8の斜視図に示すように、実施形態1と同様の銅箔28と、この銅箔28の両面(外側面28X,内側面28Y)にそれぞれ帯状に配置された2つの負極活物質層(外側負極活物質層21,内側負極活物質層125)とを有する。なお外側負極活物質層21及び内側負極活物質層125は、いずれも、実施形態1と同様、グラファイトからなる負極活物質粒子(図示しない)、及び、PVDFからなる結着材(図示しない)を含んでいる。
The battery 101 according to the first modification has a belt-like
Among these, as shown in the perspective views of FIGS. 7 and 8, the
このうち、内側負極活物質層125は、図9に示すように、セパレータ50を介して、正電極板30の外側正極活物質層31と互いに対向して配置されている。なお、内側負極活物質層125は、その外側正極活物質層31と対向する内側対向部125Aと、内側負極活物質層125の巻き終わり部分(図5のB部)において、対向する外側正極活物質層31が存在しない内側非対向部125Bとを有する。
Among these, the inner negative electrode
そして、この内側負極活物質層125の内側非対向部125Bにも、実施形態1の最外周外向き部21Bと同様の浸透防止処理が施されている点で、実施形態1と異なる。
具体的には、実施形態1と同様の、ポリテトラフルオロエチレンを溶媒に分散させたものを、内側非対向部125Bの全体に塗布し加熱乾燥する処理が施されている。この浸透防止処理によって、内側非対向部125Bの表面に、ポリテトラフルオロエチレンの皮膜が形成される。これにより、最外周外向き部21Bと共に、内側非対向部125Bの内部にも電解液60が浸透するのが防止されている。このため、電解液60を通じて、内側非対向部125Bの内部にリチウムイオンが入り込むのを防止できる。
この電池101についても、実施形態1の電池1と同様にして、電池容量の変化を調べたところ、比較例の比較電池C1はもちろん、電池1に比しても、より電池容量の低下が抑制されることを確認した。
The inner
Specifically, the same treatment as that of the first embodiment in which polytetrafluoroethylene is dispersed in a solvent is applied to the entire inner
Regarding the battery 101, when the change in the battery capacity was examined in the same manner as the battery 1 of the first embodiment, the battery capacity was further prevented from lowering than the battery 1 as well as the comparative battery C1 of the comparative example. Confirmed that it will be.
このように、本変形形態1にかかる電池101では、内側負極活物質層125の内側非対向部125Bの全体について浸透防止処理が施されてなる。このため、最外周外向き部21Bと同様、リチウムイオンが、電解液60を通じて内側非対向部125Bに入り込み、負極活物質層(内側負極活物質層125)に吸蔵されたままとなるのを抑制することができる。かくして、電池容量の低下を確実に抑制した電池101とすることができる。
As described above, in the battery 101 according to the first modification, the entire inner
次に、本変形形態1にかかる電池101の製造方法について説明する。
まず、負電極板120を作製する。具体的には、実施形態1と同様、結着材を溶解したNMP中に負極活物質粒子を投入し、混練してできたペースト(図示しない)を、帯状の銅箔28の外側面28X及び内側面28Yに塗布し、乾燥させた。その後、図示しないロールプレスで、乾燥させたペーストを圧縮して、高密度化した負極活物質層(外側負極活物質層21,内側負極活物質層125)を形成した。
次いで、ポリテトラフルオロエチレンを溶媒に分散させた分散液(図示しない)を、外側負極活物質層21のうちの外側非対向部21Bの全面、及び、内側負極活物質層125のうちの内側非対向部125Bの全面にそれぞれ塗布し、加熱乾燥させ、負電極板120を作製した(図7,8参照)。
Next, a method for manufacturing the battery 101 according to the first modification will be described.
First, the
Next, a dispersion liquid (not shown) in which polytetrafluoroethylene is dispersed in a solvent is applied to the entire surface of the outer
上述のように作製した負電極板120と、実施形態1と同様にして作製した正電極板30とを、これらの間にセパレータ50を介在させて捲回し、発電要素110とする。なお、負電極板120の内側負極活物質層125の内側対向部125Aに、セパレータ50を介して、正電極板30の外側正極活物質層31、また、外側負極活物質層21の外側対向部21Aに、セパレータ50を介して、正電極板30の内側正極活物質層35が、それぞれ対向するように、セパレータ50、負電極板20、セパレータ50、正電極板30の順に重ねて捲回する。
その後は、実施形態1と同様にして電池101が完成する(図1参照)。
The
Thereafter, the battery 101 is completed in the same manner as in the first embodiment (see FIG. 1).
(変形形態2)
次に、本発明の変形形態2にかかる電池201について、図1〜3,5,10を参照しつつ説明する。
この電池201は、最外周外向き部の周縁に浸透防止処理が施されてなる点で、前述の実施形態1にかかる電池1と異なり、それ以外は同様である。
(Modification 2)
Next, a battery 201 according to the second modification of the present invention will be described with reference to FIGS.
This battery 201 is the same as the battery 1 according to the first embodiment described above except that a permeation prevention process is performed on the outer periphery of the outermost outer peripheral portion.
この電池201の負電極板220は、図3,10の斜視図に示すように、実施形態1と同様の銅箔28と、この銅箔28の両面(外側面28X,内側面28Y)にそれぞれ帯状に配置された2つの負極活物質層(外側負極活物質層221,内側負極活物質層25)とを有している。なお、これら外側負極活物質層221及び内側負極活物質層25は、いずれも、実施形態1と同様、グラファイトからなる負極活物質粒子(図示しない)、及び、PVDFからなる結着材(図示しない)を含む。
As shown in the perspective views of FIGS. 3 and 10, the
このうち、外側負極活物質層221は、図10に示すように、実施形態1と同様の外側対向部21Aと、この外側対向部21Aの長手方向DAに隣接する最外周外向き部221Bとを有する。ここまでは、実施形態1にかかる電池1と同様である。但し、この最外周外向き部221Bは、自身の周縁部分に位置する周縁部221Eと、この周縁部221Eで囲まれた中央部221Cとからなる。
Among these, as shown in FIG. 10, the outer negative electrode
そして、この最外周外向き部221Bの周縁部221Eに、電解液60の浸透を防ぐ浸透防止処理が施されている点で、実施形態1と異なる。
具体的には、最外周外向き部221Bの周縁部221Eには、実施形態1と同様、ポリテトラフルオロエチレンを溶媒に分散させたものを塗布し加熱乾燥する処理が施されている。この浸透防止処理によって、最外周外向き部221Bの周縁部221Eの表面には、ポリテトラフルオロエチレンの皮膜が形成される。
And it differs from Embodiment 1 in the point that the penetration preventing process which prevents penetration of
Specifically, the
本発明者らの研究によれば、正極活物質層31,35から最外周外向き部221Bに移動してくるリチウムイオンは、この最外周外向き部221Bの中でも、中央部221Cよりも周縁部221Eに向けて移動し、ここに多く入り込みやすいことが判ってきた。
これに対して、本変形形態2にかかる電池201では、最外周外向き部221Bの周縁部221Eに浸透防止処理が施されてなるので、リチウムイオンが最外周外向き部221Bに入り込むのをより確実に低減することができる。
According to the study by the present inventors, lithium ions moving from the positive electrode active material layers 31 and 35 to the outermost outer periphery
On the other hand, in the battery 201 according to the second modification, since the permeation prevention process is performed on the
(実施形態2)
次に、本発明の実施形態2にかかる電池301について、図11,12を参照しつつ説明する。
この電池301は、複数の正電極板と複数の負電極板とを、セパレータを介して交互に積層してなる積層型発電要素を有する点で、前述の実施形態1にかかる電池1と異なる。
(Embodiment 2)
Next, a
The
即ち、この電池301は、正電極板330、負電極板320(後述する最外負電極板320G,中間負電極板320T)及びセパレータ350を有する発電要素310と、この発電要素310に保持され、リチウムイオンを含む電解液60とを備えるリチウムイオン二次電池である(図11参照)。なお、電池301は、発電要素310を実施形態1と同様の電池ケース80に収容してなる(図11参照)。
That is, the
このうち、発電要素310は、いずれも複数の正電極板330及び負電極板320を、セパレータ350を介して交互に積層してなる積層型発電要素である(図12参照)。なお、この発電要素310において正電極板330と負電極板320とでは、積層方向DL(図12中、左右方向)両方の最外側に、それぞれ最外負電極板320Gが配置されている形態となっている。このため、いずれの正電極板330も、負電極板320(最外負電極板320G、又は、負電極板320のうち、2枚の最外負電極板320Gの間に位置する中間負電極板320T)同士の間に挟まれることになる。従って、正電極板330の両面の正極活物質層331は、いずれも負電極板320の負極活物質層321に対向している。
Among these, the
正電極板330は、矩形板状でアルミニウム製のアルミ箔338と、このアルミ箔338の両面にそれぞれ配置された2つの正極活物質層331,331とを有している。
この正極活物質層331は、実施形態1と同様の、いずれも図示しない正極活物質粒子、導電材及び結着材を含んでいる。
The
This positive electrode
一方、負電極板320は、矩形板状で銅製の銅箔328と、この銅箔328の両面にそれぞれ配置された2つの負極活物質層321,321とを有している。この負電極板320のうちの最外負電極板320Gにおける負極活物質層321のうち、銅箔328よりも積層方向DL外側に位置するものを最外負極活物質層321Gと呼ぶこととする。
このうち負極活物質層321(最外負極活物質層321Gを含む)は、実施形態1の負極活物質層21と同様、負極活物質粒子及び結着材を含む。
図12に示すように、最外負電極板320Gの最外負極活物質層321Gは、正電極板330に対向せず発電要素310の外側を向いて配置されている。
On the other hand, the
Among these, the negative electrode active material layer 321 (including the outermost negative electrode
As shown in FIG. 12, the outermost negative electrode
しかも、本実施形態2では、この最外負極活物質層321Gの全体に、電解液60の浸透を防ぐ浸透防止処理が施されている。具体的には、実施形態1と同様、ポリテトラフルオロエチレンを溶媒に分散させたものを、最外負極活物質層321Gに塗布し加熱乾燥する処理が施されている。この浸透防止処理によって、最外負極活物質層321Gの表面には、ポリテトラフルオロエチレンの皮膜が形成される。これにより、最外負極活物質層321Gの内部に電解液60が浸透するのを防止する。このため、電解液60を通じて、最外負極活物質層321Gの内部にリチウムイオンが入り込むのを防止できる。
Moreover, in the second embodiment, the entire outermost negative electrode
本実施形態2にかかる電池301では、積層型の発電要素310を備え、最外負電極板320Gの最外負極活物質層321Gに、浸透防止処理が施されてなるので、この部分に電解液60が浸透しない。このため、リチウムイオンが電解液60を通じて、この最外負極活物質層321Gに入り込み、最外負極活物質層321Gに吸蔵されたままとなるのを防止することができる。かくして、電池容量の低下を抑制した電池301とすることができる。
In the
次に、本実施形態2にかかる電池301の製造方法について説明する。
まず、負電極板320を作製する。具体的には、実施形態1と同様、結着材を溶解したNMP中に負極活物質粒子を投入し、混練してできたペースト(図示しない)を、矩形板状の銅箔328の両面に塗布し、乾燥させた。その後、図示しないロールプレスで、乾燥させたペーストを圧縮して、高密度化した負極活物質層321を有する負電極板を作製した。
次いで、最外負電極板320Gに用いる予定の負電極板について、片側の負極活物質層321の全面に、ポリテトラフルオロエチレンを溶媒に分散させた分散液(図示しない)を塗布し、加熱乾燥させた。これにより、浸透防止処理が施されてなる最外負電極板320Gを作製した。なお、浸透防止処理を施さなかった負電極板は中間負電極板320Tとして用いる。
Next, a method for manufacturing the
First, the
Next, with respect to the negative electrode plate to be used for the outermost
一方、結着材を溶解したNMP中に、LiCoO2からなる正極活物質粒子及び導電材をそれぞれ投入し混練してできたペースト(図示しない)を、矩形板状のアルミ箔338の両面に塗布し、乾燥させた。その後、図示しないロールプレスで、乾燥させたペーストを圧縮した正電極板330を作製した。
On the other hand, paste (not shown) obtained by charging and kneading the cathode active material particles made of LiCoO 2 and the conductive material into NMP in which the binder is dissolved is applied to both sides of the
上述のように作製した正電極板330、負電極板320との間に、セパレータ120を介在させて積層し、発電要素110とする。
具体的には、まず、正電極板330、セパレータ350、中間負電極板320T、セパレータ350の順に繰り返し積層する。
ついで、積層方向DLの最外側に位置する正電極板330の外側に、セパレータ350を介して、最外負電極板320Gを配置、積層する。なお、この際に、最外負電極板320Gの最外負極活物質層321Gが、正電極板330に対向せず、銅箔328よりも積層方向DL外側に配置する。さらに、最外負電極板320Gの積層方向DL外側にセパレータ350をそれぞれ配置、積層して、積層型の発電要素310ができあがる。
The power generation element 110 is formed by stacking the
Specifically, first, the
Next, the outermost
その後は、正電極板330(アルミ箔338)及び負電極板320(銅箔328)にそれぞれ正極集電部材91或いは負極集電部材92を溶接し、電池ケース本体81に挿入し、前述した電解液60を注入後、封口蓋82で電池ケース本体81を溶接で封口する。かくして、電池301が完成する(図11参照)。
Thereafter, the positive electrode current collecting
(実施形態3)
本実施形態3にかかる車両400は、前述した電池1,101,201,301を複数含むバッテリパック410を搭載したものである。具体的には、図13に示すように、車両400は、エンジン440、フロントモータ420及びリアモータ430を併用して駆動するハイブリッド自動車である。この車両400は、車体490、エンジン440、これに取り付けられたフロントモータ420、リアモータ430、ケーブル450、インバータ460、及び、矩形箱形状のバッテリパック410を有している。このうちバッテリパック410は、前述した電池1,101,201,301を複数収容してなる。
(Embodiment 3)
A
本実施形態3にかかる車両400は、電池容量の低下を抑制した電池1,101,201,301を搭載しているので、安定した性能の動力源を有する車両400とすることができる。
Since the
(実施形態4)
また、本実施形態4のハンマードリル500は、前述した電池1,101,201,301を含むバッテリパック510を搭載したものであり、図14に示すように、バッテリパック510、本体520を有する電池搭載機器である。なお、バッテリパック510はハンマードリル500の本体520のうち底部521に可能に収容されている。
(Embodiment 4)
Further, the
本実施形態4にかかるハンマードリル500は、電池容量の低下を抑制した電池1,101,201,301を搭載しているので、安定した性能の駆動エネルギ源を有する電池搭載機器とすることができる。
Since the
以上において、本発明を実施形態1〜4及び変形形態1,2に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、実施形態1等では、浸透防止処理として、例えば、ポリテトラフルオロエチレンからなる被覆材料を溶媒に分散したものを、外向き部に塗布し乾燥させる処理を施した。しかし、例えば、フィルム状の被覆材料を外向き部に貼り付け、その後加熱溶着する、被覆材料を外向き部にこすりつける、粉末状の被覆材料を外向き部に吹き付け、その後加熱溶着するなどの処理を施しても良い。
また、被覆材料として、フッ素樹脂のポリテトラフルオロエチレンを用いたが、例えば、それ以外のフッ素樹脂の他、前述した有機高分子材料や撥液性材料を用いても良い。
In the above, the present invention has been described with reference to the first to fourth embodiments and the first and second embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be appropriately changed without departing from the gist thereof. Needless to say, this is applicable.
For example, in Embodiment 1 or the like, as the permeation prevention treatment, for example, a treatment in which a coating material made of polytetrafluoroethylene is dispersed in a solvent is applied to the outward portion and dried. However, for example, a film-like coating material is attached to the outward portion and then heated and welded, the coating material is rubbed against the outward portion, a powdery coating material is sprayed on the outward portion, and then heated and welded. Processing may be performed.
Further, although the fluororesin polytetrafluoroethylene is used as the coating material, for example, the above-described organic polymer material or liquid repellent material may be used in addition to the other fluororesin.
また、変形形態1では、内側負極活物質層の内側非対向部の全体に浸透防止処理を施した形態を示したが、その内側非対向部の一部(例えば、内側非対向部の周縁)に浸透防止処理を施しても良い。また、変形形態2では、外側負極活物質層の最外外向き部の周縁に浸透防止処理を施した形態を示したが、これに限定されず、最外外向き部の少なくとも一部に浸透防止処理が施されていれば良い。また、実施形態2では、最外負極活物質層の全体に浸透防止処理を施した形態を示したが、その最外負極活物質層の一部(例えば、最外負極活物質層の周縁)に浸透防止処理を施しても良い。 Moreover, although the deformation | transformation form showed the form which performed the permeation | blocking prevention process to the whole inner non-opposing part of the inner side negative electrode active material layer, the part of the inner non-opposing part (for example, the periphery of an inner non-opposing part) An anti-penetration treatment may be applied to. Further, in the second modification, a form in which the perimeter of the outermost outwardly facing portion of the outer negative electrode active material layer is subjected to permeation prevention treatment is shown, but the present invention is not limited to this, and permeates at least a part of the outermost outwardly facing part. What is necessary is just to perform the prevention process. In Embodiment 2, the entire outermost negative electrode active material layer has been subjected to permeation prevention treatment. However, a part of the outermost negative electrode active material layer (for example, the periphery of the outermost negative electrode active material layer). An anti-penetration treatment may be applied to.
1,101,201,301 電池(リチウムイオン二次電池)
10,110,210 発電要素(捲回型発電要素)
20,120,220,320 負電極板
21,221 外側負極活物質層(負極活物質層)
21B,221B 最外周外向き部(外向き部)
25,125 内側負極活物質層(負極活物質層)
25B,125B 内側非対向部
28,328 銅箔(負極集電板)
28X 外側面
28Y 内側面
30,330 正電極板
31 外側正極活物質層(正極活物質層)
35 内側正極活物質層(正極活物質層)
38,338 アルミ箔(正極集電板)
38X 外側面
38Y 内側面
50,350 セパレータ
60 電解液
310 発電要素(積層型発電要素)
320G 最外負電極板
321 負極活物質層
321G 最外負極活物質層(外向き部)
331 正極活物質層
400 車両
500 ハンマードリル(電池搭載機器)
AX 捲回軸
DA 長手方向
DL 積層方向
1,101,201,301 battery (lithium ion secondary battery)
10, 110, 210 Power generation element (winding power generation element)
20, 120, 220, 320
21B, 221B Outermost outermost part (outward part)
25,125 Inner negative electrode active material layer (negative electrode active material layer)
25B, 125B Inner
28X
35 Inner positive electrode active material layer (positive electrode active material layer)
38,338 Aluminum foil (positive current collector)
38X
320G Outermost
331 Positive electrode
AX Winding axis DA Longitudinal direction DL Laminating direction
Claims (8)
上記発電要素に保持され、リチウムイオンを含む電解液、を備え、
上記正極活物質層のいずれの部位も上記負極活物質層に対向してなる
リチウムイオン二次電池であって、
上記負極活物質層のうち、上記正電極板に対向せず上記発電要素の外側を向く外向き部の少なくとも一部に、上記電解液の浸透を防ぐ浸透防止処理が施されてなる
リチウムイオン二次電池。 Positive electrode current collector plate, positive electrode plate including positive electrode active material layer disposed on both surfaces of this positive electrode current collector plate, negative electrode current collector plate, and negative electrode active material disposed on both surfaces of this negative electrode current collector plate A power generation element having a negative electrode plate including a layer and a separator, and the separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, and
An electrolyte solution that is held by the power generation element and contains lithium ions,
Any portion of the positive electrode active material layer is a lithium ion secondary battery facing the negative electrode active material layer,
Among the negative electrode active material layers, at least a part of the outward portion facing the outside of the power generation element not facing the positive electrode plate is subjected to a permeation prevention treatment for preventing permeation of the electrolytic solution. Next battery.
前記発電要素は、
いずれも帯状の前記正電極板、前記負電極板及び前記セパレータを有し、これら上記正電極板、上記負電極板及び上記セパレータを、捲回軸の周りに捲回してなる捲回型発電要素であり、
上記正電極板は、
前記正極活物質層であって、前記正極集電板の、内側面に配置された内側正極活物質層、及び、外側面に配置された外側正極活物質層を含み、
上記負電極板は、
前記負極活物質層であって、前記負極集電板の、内側面に配置された内側負極活物質層、及び、外側面に配置された外側負極活物質層を含み、
上記外側正極活物質層が上記内側負極活物質層に対向し、
前記外向き部は、
上記外側負極活物質層のうち、最外周に位置する最外周外向き部である
リチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 1,
The power generation element is:
Each of the wound-type power generation elements has a belt-like positive electrode plate, the negative electrode plate, and the separator, and the positive electrode plate, the negative electrode plate, and the separator are wound around a winding axis. And
The positive electrode plate is
The positive electrode active material layer, including an inner positive electrode active material layer disposed on an inner surface of the positive electrode current collector plate, and an outer positive electrode active material layer disposed on an outer surface;
The negative electrode plate is
The negative electrode active material layer, including an inner negative electrode active material layer disposed on an inner surface of the negative electrode current collector plate, and an outer negative electrode active material layer disposed on an outer surface;
The outer cathode active material layer faces the inner anode active material layer;
The outward portion is
The lithium ion secondary battery which is an outermost outer periphery outward part located in the outermost periphery among the said outer side negative electrode active material layers.
前記内側負極活物質層は、
自身の巻き終わり部分に、前記セパレータを介して対向する前記外側正極活物質層が存在しない内側非対向部を有し、
上記内側非対向部の少なくとも一部にも前記浸透防止処理が施されてなる
リチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 2,
The inner negative electrode active material layer is
An inner non-opposing portion where the outer positive electrode active material layer facing through the separator is not present at the winding end portion thereof,
A lithium ion secondary battery in which the permeation prevention treatment is applied to at least a part of the inner non-facing portion.
前記発電要素は、
前記セパレータを介在させつつ、前記正電極板と前記負電極板とを交互に積層してなる積層型発電要素であり、
前記外向き部は、
前記負電極板のうち、積層方向の最外側に配置された最外負電極板において、前記負極集電板よりも上記積層方向外側に位置する最外負極活物質層である
リチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 1,
The power generation element is:
A laminated power generation element formed by alternately laminating the positive electrode plate and the negative electrode plate while interposing the separator,
The outward portion is
Among the negative electrode plates, in the outermost negative electrode plate disposed on the outermost side in the stacking direction, a lithium ion secondary battery that is the outermost negative electrode active material layer positioned on the outer side in the stacking direction than the negative electrode current collector plate .
前記外向き部の周縁に、前記浸透防止処理が施されてなる
リチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 4,
The lithium ion secondary battery by which the said permeation prevention process is given to the periphery of the said outward part.
前記外向き部の全体に、前記浸透防止処理が施されてなる
リチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 4,
The lithium ion secondary battery by which the said penetration prevention process is given to the said whole outward part.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009280109A JP2011124058A (en) | 2009-12-10 | 2009-12-10 | Lithium-ion secondary battery, vehicle and battery-equipped apparatus with the battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009280109A JP2011124058A (en) | 2009-12-10 | 2009-12-10 | Lithium-ion secondary battery, vehicle and battery-equipped apparatus with the battery |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011124058A true JP2011124058A (en) | 2011-06-23 |
Family
ID=44287758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009280109A Withdrawn JP2011124058A (en) | 2009-12-10 | 2009-12-10 | Lithium-ion secondary battery, vehicle and battery-equipped apparatus with the battery |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2011124058A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014011078A (en) * | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Toyota Motor Corp | Nonaqueous electrolyte secondary battery manufacturing method |
| KR20150082593A (en) | 2012-11-12 | 2015-07-15 | 도요타지도샤가부시키가이샤 | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
| JP2017041407A (en) * | 2015-08-21 | 2017-02-23 | 日産自動車株式会社 | Lithium ion secondary battery |
| JP2019192333A (en) * | 2018-04-18 | 2019-10-31 | プライムアースEvエナジー株式会社 | Negative electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary battery, nonaqueous electrolyte secondary battery, method for manufacturing nonaqueous electrolyte secondary battery, and positive electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary battery |
| JP2024531398A (en) * | 2022-05-13 | 2024-08-29 | 寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司 | Secondary battery and its manufacturing method, battery module, battery pack and power consumption device |
-
2009
- 2009-12-10 JP JP2009280109A patent/JP2011124058A/en not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014011078A (en) * | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Toyota Motor Corp | Nonaqueous electrolyte secondary battery manufacturing method |
| KR20150082593A (en) | 2012-11-12 | 2015-07-15 | 도요타지도샤가부시키가이샤 | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
| US9647261B2 (en) | 2012-11-12 | 2017-05-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
| JP2017041407A (en) * | 2015-08-21 | 2017-02-23 | 日産自動車株式会社 | Lithium ion secondary battery |
| JP2019192333A (en) * | 2018-04-18 | 2019-10-31 | プライムアースEvエナジー株式会社 | Negative electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary battery, nonaqueous electrolyte secondary battery, method for manufacturing nonaqueous electrolyte secondary battery, and positive electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary battery |
| JP7040985B2 (en) | 2018-04-18 | 2022-03-23 | プライムアースEvエナジー株式会社 | Negative plate of non-aqueous electrolyte secondary battery, non-aqueous electrolyte secondary battery, manufacturing method of non-aqueous electrolyte secondary battery, and positive electrode plate of non-aqueous electrolyte secondary battery |
| JP2024531398A (en) * | 2022-05-13 | 2024-08-29 | 寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司 | Secondary battery and its manufacturing method, battery module, battery pack and power consumption device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104603988B (en) | Electrode plates and secondary batteries | |
| JP5157354B2 (en) | Bipolar battery and manufacturing method thereof | |
| US20160043373A1 (en) | Lithium-ion secondary cell and method for manufacturing same | |
| JP6086240B2 (en) | Non-aqueous electrolyte battery and manufacturing method thereof | |
| US20160254569A1 (en) | Assembled battery | |
| WO2013076847A1 (en) | Method for manufacturing nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| US9859534B2 (en) | Secondary battery | |
| KR20150050075A (en) | Electrode for a secondary battery, preparation method thereof and secondary battery including the same | |
| US20160351949A1 (en) | Lithium ion secondary battery | |
| US20190348644A1 (en) | High power battery and battery case | |
| WO2019116761A1 (en) | Lithium-ion secondary battery and method for manufacturing same | |
| JP5401756B2 (en) | Secondary battery | |
| JP2007109636A (en) | Battery electrode | |
| CN106654168B (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery and method for producing same, and conductive assistant for nonaqueous electrolyte secondary battery and method for producing same | |
| JP5381588B2 (en) | Lithium ion secondary battery, vehicle and battery-equipped equipment | |
| JP2011124058A (en) | Lithium-ion secondary battery, vehicle and battery-equipped apparatus with the battery | |
| JP5343808B2 (en) | Lithium ion secondary battery, vehicle and battery-equipped equipment | |
| US20230095398A1 (en) | Method for producing battery, and battery | |
| US11557761B2 (en) | Lithium ion secondary battery | |
| JP2007280687A (en) | Battery electrode | |
| JP6682203B2 (en) | Secondary battery manufacturing method | |
| US10541418B2 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| JP2011081973A (en) | Lithium ion secondary battery, vehicle, and battery mounting equipment | |
| JP7334142B2 (en) | Method for manufacturing sealed lithium-ion secondary battery | |
| JP6595000B2 (en) | Method for producing lithium ion secondary battery |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20130305 |