JP2012059489A - Laminated battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リチウムイオン電池に代表される二次電池に関し、特に外装体としてラミ
ネートフィルムを用いたラミネート電池に関するものである。
The present invention relates to a secondary battery represented by a lithium ion battery, and more particularly to a laminate battery using a laminate film as an exterior body.
近年、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなどのポータブル電子機器の小型・軽量化に伴って、これらのポータブル電子機器の電源として軽く、薄く、高容量な二次電池が求められている。 In recent years, as portable electronic devices such as mobile phones, notebook personal computers, digital still cameras, and digital video cameras have become smaller and lighter, a light, thin, and high-capacity secondary battery has been used as a power source for these portable electronic devices. It has been demanded.
このような二次電池としてエネルギー密度の大きなリチウムイオン電池が着目されているが、従来のように円筒形または扁平形の金属製の外装缶を用いたリチウムイオン電池では形状が限られてしまうため、より形状の自由度の高い二次電池が要望されている。 Lithium ion batteries with large energy density are attracting attention as such secondary batteries, but the shape of lithium ion batteries using a cylindrical or flat metal outer can as in the past is limited. There is a demand for a secondary battery having a higher degree of freedom in shape.
そこで、アルミニウムラミネートフィルムなどの外装体を用いたラミネート電池の開発が進んでいる。 Therefore, development of a laminate battery using an exterior body such as an aluminum laminate film is in progress.
しかし、このようなラミネート電池は従来のリチウムイオン電池とは異なり、外装体がフィルムで構成されているため、ラミネート電池の内部にガスが発生した場合には、金属製の外装缶に比べると外装体の変形を押さえ込むための強度が不足することで電池膨れが発生する課題があった。 However, unlike a conventional lithium ion battery, such a laminated battery has an outer casing made of a film. Therefore, when gas is generated inside the laminated battery, the outer casing is more in comparison with a metal outer can. There was a problem that battery swelling occurred due to insufficient strength to suppress deformation of the body.
加えて、近年の携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータの消費電力の大幅な上昇、高温環境での使用などにより、非水電解液の分解などによりガスが発生しやすい状況に
なっており、以前にも増して電池膨れが重要な課題となってきている。
In addition, due to the drastic increase in power consumption of mobile phones and notebook personal computers in recent years and the use in high-temperature environments, gas is likely to be generated due to decomposition of non-aqueous electrolyte. In addition, battery swelling has become an important issue.
そこで、図3に示すように正極板22と負極板23とが多孔質絶縁体からなるセパレータ24を介して直接的に接触しないよう巻回もしくは積層してなる電極群21を電池
ケースに収納したリチウム二次電池において、ゼオライトを電極活物質に混合することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
Therefore, as shown in FIG. 3, the electrode group 21 formed by winding or stacking the positive electrode plate 22 and the negative electrode plate 23 so as not to be in direct contact via the
また、図4に示すように正極集電体31に正極合剤層32を形成した正極板33と多孔質絶縁体からなるセパレータ37と正極板33と対向して配置された負極集電体34に負極合剤層35を形成した負極板36と多孔質絶縁体からなるセパレータ38とを順に積層し、長手方向に巻回して構成した電極群39において、セパレータ37,38としてガス吸収剤をセパレータ基材に混ぜ込む構成としたことが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
Further, as shown in FIG. 4, a positive electrode plate 33 in which a positive electrode mixture layer 32 is formed on a positive electrode current collector 31, a
さらに、図5に示すように正極活物質層と負極活物質層との間に固体電解質またはゲル電解質を配設した電極群41をラミネートフィルムよりなる外装材42に収容し、周囲を熱溶着した非水電解質電池において、外装材42と電極群41との間にかなり厚みのあるガス吸着性物質43,44を設けることが提案されている(例えば、特許文献3参照)。 Further, as shown in FIG. 5, an electrode group 41 in which a solid electrolyte or a gel electrolyte is disposed between a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer is accommodated in an exterior material 42 made of a laminate film, and the periphery is thermally welded. In a non-aqueous electrolyte battery, it has been proposed to provide gas-adsorbing substances 43 and 44 having a considerable thickness between the exterior material 42 and the electrode group 41 (see, for example, Patent Document 3).
しかしながら、特許文献1の従来技術におけるリチウム二次電池では、正極合剤層または負極合剤層にゼオライトを混合することで、電池反応に寄与しない余分な添加物が存在するために本来の電池反応を阻害する恐れがある。
However, in the lithium secondary battery according to the prior art of
また、特許文献2の従来技術における非水電解質二次電池では、ガス吸収剤をセパレータに混合することで、セパレータの内部に余分な添加物が存在するため、セパレータが本来有する電解液保持特性、シャットダウン特性などの機能を損なう恐れがある。
Moreover, in the non-aqueous electrolyte secondary battery in the prior art of
さらに、特許文献3の従来技術における非水電解質のラミネート電池では、かなりの厚さのガス吸着性物質を設けるための余分なスペースがラミネート電池の内部に必要となり、
体積エネルギー密度が低下し高容量なラミネート電池を実現することが困難となる。
Furthermore, in the nonaqueous electrolyte laminated battery in the prior art of
It becomes difficult to realize a laminated battery having a high capacity and a low volume energy density.
また、ラミネートフィルムを金型にて圧力を加え絞り成形を行って電極群の収納部を形成することで、収納部におけるコーナー部の内面の厚みは薄くなるため、ラミネートフィルムの成形した内面に電極群を入れる際、摩擦が生じてラミネートフィルムの内面に傷が入り非水電解液が浸入して漏液したり、電解液を介して内部短絡を起こす確率が上がる場合があるという課題があった。 In addition, since the laminate film is formed by applying pressure to the laminate film to form an electrode group housing portion, the thickness of the inner surface of the corner portion of the housing portion is reduced. When putting a group, there was a problem that there was a case where friction occurred and the inner surface of the laminate film was scratched and the nonaqueous electrolytic solution entered and leaked, or the probability of causing an internal short circuit through the electrolytic solution was increased. .
本発明は上記従来の課題を鑑みてなされたもので、正極板および負極板を多孔質絶縁体を介して巻回または積層して構成した電極群と非水電解液とを成形されたラミネートフィルムからなる外装材で封止したラミネート電池であって、ラミネートフィルムに電極群を収容する収納部を形成し、この収納部におけるコーナー部の内面にガス吸着剤を配置したことにより、電池の特性を阻害することなく、電池特性低下を防ぎ、余分なスペースを必要とせず、しかも電極群の組込み時のラミネートフィルムの薄肉部の補強を行って安全性を高め、かつラミネートフィルムからなる外装材の膨らみを抑制できるラミネート電池を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and is a laminate film in which an electrode group formed by winding or laminating a positive electrode plate and a negative electrode plate via a porous insulator and a non-aqueous electrolyte is formed. A laminate battery sealed with an exterior material made of the above, wherein a storage portion for storing an electrode group is formed in a laminate film, and a gas adsorbent is arranged on the inner surface of the corner portion of the storage portion, thereby improving the battery characteristics. Without hindering, battery characteristics are prevented from deteriorating, no extra space is required, and the thin part of the laminate film is reinforced when the electrode group is assembled to increase safety, and the swell of the exterior material made of the laminate film It aims at providing the laminated battery which can suppress.
上記目的を達成するために本発明は、正極板および負極板を多孔質絶縁体を介して巻回または積層して構成した電極群と非水電解液とを成形されたラミネートフィルムからなる外装材で封止したラミネート電池であって、外装材に電極群を収容する収納部を有し、この収納部におけるコーナー部の内面にガス吸着剤を配置したことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides an exterior material comprising a laminate film formed by molding an electrode group formed by winding or laminating a positive electrode plate and a negative electrode plate via a porous insulator and a non-aqueous electrolyte. The laminated battery is sealed in a battery having a housing portion for housing an electrode group in an exterior material, and a gas adsorbent is disposed on the inner surface of a corner portion of the housing portion.
本発明によれば、外装材の収納部へ電極群を収容した際の収納部におけるコーナー部の内面にガス吸着剤を配置することによって、電池内部へ余分なスペースを確保することなく、体積エネルギー密度を低下させずに構成することができ、電池の特性を阻害することなく、電池の内圧上昇による膨れを抑制することができる。 According to the present invention, by arranging the gas adsorbent on the inner surface of the corner portion of the storage portion when the electrode group is stored in the storage portion of the exterior material, the volume energy can be obtained without securing extra space inside the battery. The battery can be configured without lowering the density, and swelling due to an increase in the internal pressure of the battery can be suppressed without impairing battery characteristics.
また、外装材の収納部を成形する際に薄くなるコーナー部の内面を保護して非水電解液の漏液および電極群と外装材との短絡を抑止できる。 Further, the inner surface of the corner portion that becomes thin when the housing portion for the exterior material is molded can be protected to prevent leakage of the nonaqueous electrolyte and a short circuit between the electrode group and the exterior material.
本発明の第1の発明においては、正極板および負極板を多孔質絶縁体を介して巻回または積層して構成した電極群と非水電解液とを成形されたラミネートフィルムからなる外装材で封止したラミネート電池であって、ラミネートフィルムに電極群を収容する収納部を形成し、この収納部におけるコーナー部の少なくとも一箇所以上の内面にガス吸着剤を配置したことにより、この収容部のコーナー部には収納部と電極群の接することのないすき間ができる。このすき間、特に収納部のコーナー部のすき間を埋めるように、ガス吸着材を収納部のコーナー部内面に配置したラミネート電池とすることにより、ガス吸着剤を配置するのに余分なスペースが不必要かつ電池の特性を阻害することなく、ラミネート電池内部に発生するガスを効率よく吸収し、電池膨れを抑制することができることで安全性の高い扁平形ラミネート電池を提供することができる。 In the first invention of the present invention, an exterior material comprising a laminate film formed by molding an electrode group formed by winding or laminating a positive electrode plate and a negative electrode plate via a porous insulator and a non-aqueous electrolyte solution. A sealed laminated battery, in which a storage portion for storing an electrode group is formed in a laminate film, and a gas adsorbent is disposed on at least one inner surface of a corner portion in the storage portion, In the corner portion, there is a gap between the storage portion and the electrode group that does not contact. By using a laminated battery in which the gas adsorbent is placed on the inner surface of the corner of the storage unit so as to fill this gap, especially the corner of the storage unit, no extra space is required to place the gas adsorbent. In addition, it is possible to efficiently absorb the gas generated inside the laminated battery without inhibiting the battery characteristics, and to suppress battery swelling, thereby providing a highly safe flat laminated battery.
また、収納部を成形する際に薄くなったコーナー部の内面を保護して非水電解液の漏液および電極群と外装材との短絡を抑止できる。 Moreover, the inner surface of the corner part which became thin when shape | molding a storage part can be protected, and the leakage of a non-aqueous electrolyte and the short circuit with an electrode group and an exterior material can be suppressed.
本発明の第2の発明においては、ガス吸着剤を収納部における各コーナー部の内面に配置したことにより、ラミネートフィルムを金型にて圧力を加え絞り成形を行ったことで薄くなった収納部の内面、特に各コーナー部内面を保護するようにガス吸着剤を配置することによって、収納部のラミネートフィルムが薄くなったコーナー部の剛性を高め、電極群を挿入する際の摩擦による収納部の内面を保護して非水電解液の漏液および電極群と外装材の短絡を抑止できる。 In the second invention of the present invention, the gas adsorbent is arranged on the inner surface of each corner portion in the storage portion, so that the storage portion is thinned by drawing the laminate film by applying pressure with a mold. By arranging the gas adsorbent so as to protect the inner surface of each corner portion, especially the inner surface of each corner portion, the rigidity of the corner portion where the laminate film of the storage portion is thinned is increased, and the storage portion of the storage portion due to friction when inserting the electrode group is increased. By protecting the inner surface, leakage of the non-aqueous electrolyte and short circuit between the electrode group and the exterior material can be suppressed.
さらに、収納部における各コーナー部の内面に形成されたガス吸着剤と電極群とが接することにより、外装材と電極群との位置を固定することができ、後工程にあるリード付近のシール精度を向上させ、漏液防止など電池の品質を向上させる。 Furthermore, the gas adsorbent formed on the inner surface of each corner portion in the storage portion and the electrode group can be in contact with each other, so that the position of the exterior material and the electrode group can be fixed, and the sealing accuracy near the lead in the subsequent process And improve battery quality, such as preventing leakage.
本発明の第3の発明においては、ガス吸着剤を無機酸化物をシリカゲル、ゼオライト、活性炭、ステアリン酸金属塩、ハイドロタルサイト、水素吸蔵合金、活性アルミナ、遷移金属酸化物、ソーダ石灰、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、アスカライトの少なくとも一種以上の材料により構成したことにより、H2、CO、CO2、CH4、C2H6などの発生したガスに対して最適なガス吸着剤を選択することで、より効果的にガスを吸着し電池のふくらみを最小限に抑えることができる。 In the third invention of the present invention, the gas adsorbent is an inorganic oxide silica gel, zeolite, activated carbon, stearic acid metal salt, hydrotalcite, hydrogen storage alloy, activated alumina, transition metal oxide, soda lime, calcium oxide. Selecting the most suitable gas adsorbent for the generated gas such as H 2 , CO, CO 2 , CH 4 , C 2 H 6 by being composed of at least one material of magnesium oxide and ascarite Thus, the gas can be more effectively adsorbed and the swelling of the battery can be minimized.
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながらラミネート電池の一例である扁平形ラミネート電池の構成を説明する。 Hereinafter, a configuration of a flat laminate battery which is an example of a laminate battery will be described with reference to the drawings for an embodiment of the present invention.
図1は、ラミネートフィルムからなる外装材14の内面にガス吸着剤1を形成した扁平形ラミネート電池15の分解斜視図を示す。このときのラミネートフィルムからなる外装材14は、例えばナイロンフィルム、アルミニウム箔、ポリエチレンフィルムを積層し貼り合わせたアルミニウムラミネートフィルムにより構成されている。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a
予め、ラミネートフィルムを金型にて圧力を加え絞り成形を行い、収納部16を形成した。この際、収納部16のコーナー部が特に薄くなるので、その薄くなった部分を保護するように収納部16におけるコーナー部の内面にガス吸着剤1を配置することにより、収納部16のラミネートフィルムが薄くなったコーナー部の剛性を高め、電極群11を挿入する際の摩擦による収納部16の内面を保護して電解液の漏液および電極群11と外装材14の短絡を防止する。
またガス吸着材1を収納部16の各コーナー部へ配置することにより、収納部16へ電極群11を挿入した際に、電極群11と収納部16のコーナー部のすき間を埋めることで収納部16内部の電極群11の揺動を限りなく小さくすることができ、後工程にあるラミネートフィルムを溶着させるシール時の電極群11によるリード位置のズレを防止し、シール工程の精度を向上させ、リードの位置ズレから生じるシール不良による漏液を抑止することができ、ラミネート電池の品質を飛躍的に高める。
In advance, the
Further, by disposing the gas adsorbent 1 at each corner portion of the
電極群11は正極集電体4と正極合剤層5からなる正極板6と負極集電体7と負極合剤層8からなる負極板9の間に多孔質絶縁体としてのセパレータ10aおよび10bを同方向に渦巻状に巻回した構成からなる。また、正極板6は 正極リード12から、また負極板9は負極リード13から各々正極と負極の電気を取り出す構造となっており、扁平形ラミネート電池15の内部で発生したガスをガス吸着剤1で吸着させる構成としている。
The
また、ラミネート電池15の内部で発生するガスの種類によって異なるが、ガス吸着剤1として無機酸化物からなる構造材を用い耐電解液性のある結着材で結合したガス吸着剤を構成した。ガス吸着剤1はシリカゲル、ゼオライト、活性炭、ステアリン酸金属塩、ハイドロタルサイト、水素吸蔵合金、活性アルミナ、遷移金属酸化物、ソーダ石灰、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、アスカライトの少なくとも一種以上の材料の中から選定することができる。
Further, although depending on the type of gas generated inside the
正極集電体4の両面に正極合剤層5を形成した正極板6と負極集電体7の両面に負極合剤層8を形成した負極板9の間に多孔質絶縁体としてのセパレータ10a,10bを介して一方向に渦巻状に巻回して構成した電極群11を図2に示したように扁平形になるように加圧し、この電極群11から正極リード12および負極リード13を導出した後に図2(a)に示すようにラミネートフィルムからなる外装材14に所定量の非水電解液とともに収容し、三辺の熱溶着面2を封止し残りの一方は折り返すことで図2(b)に示す扁平形ラミネート電池15を構成している。
Separator 10a as a porous insulator between
図2(a)は、ラミネートフィルムからなる外装材14へ金型にて圧力を加え絞り成形を行い収納部16を形成し、その収納部16のコーナー部の内面にガス吸着剤1を配置して電極群11を封入した扁平形ラミネート電池15の外装材14を開封した斜視図を示す。扁平形ラミネート電池15の内部で発生したガスが、ラミネート電池外部へ流出する場合、収納部のラミネートが薄くなった部分に発生するピンホール、あるいは溶着不良による溶着部のピンホールを通って流出するが、その際、図2(d)の斜線部分へ滞留しやすい、この収納部16のコーナー部の内面にガス吸着剤1を設けたことによってより効率的かつ確実にラミネート電池内部で発生したガスを吸着させる構成にしている。
In FIG. 2A, the
図2の(b)は、正極リード12,負極リード13の取り付け側から見た電極群11とラミネートフィルムからなる収納部16の断面図を示す。ラミネートフィルムからなる外装材14のコーナー部の内面にガス吸着剤1を配置した構造で、特にラミネートフィルムで形成する電極群11の収納部16のコーナー部の近傍へ配置することによって、ガス吸着剤1を配置するためのスペースを確保することなく配置することができ、内部で発生したガスを効果的に吸着させる構成としている。
FIG. 2B is a cross-sectional view of the
図2の(c)は、図2(b)のコーナー部近傍の拡大図を示す。外装材14の収納部16を絞り成形する際にコーナー部内面の外装材14の厚みは薄くなる。薄くなった部分を保護するように収納部16のコーナー部と電極群11のすき間を埋めてガス吸着剤1を配置することにより、収納部16のコーナー部の剛性を高め、電解液の漏液および電極群11と外装材14との短絡を抑止できる。
FIG. 2C shows an enlarged view of the vicinity of the corner portion of FIG. When the
さらに、以下に電極群11の構成要素について、さらに詳しく説明する。
Further, the constituent elements of the
まず、正極活物質としては、例えばコバルト酸リチウムおよびその変性体(コバルト酸リチウムにアルミニウムやマグネシウムを固溶させたものなど)、ニッケル酸リチウムおよびその変性体(一部ニッケルをコバルト置換させたものなど)、マンガン酸リチウムおよびその変性体などの複合酸化物を挙げることができる。 First, as the positive electrode active material, for example, lithium cobaltate and its modified body (such as lithium cobaltate in which aluminum or magnesium is dissolved), lithium nickelate and its modified body (partly nickel-substituted cobalt) Etc.), and complex oxides such as lithium manganate and modified products thereof.
このときの導電材としては、例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック、各種グラファイトを単独あるいは組み合わせて用いても良い。 As the conductive material at this time, for example, carbon black such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black and thermal black, and various graphites may be used alone or in combination.
このときの結着材としては、例えばポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリフッ化ビニリデンの変性体、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、アクリレート単位を有するゴム粒子結着材などを用いることができ、この際に反応性官能基を導入したアクリレートモノマー、またはアクリレートオリゴマーを結着材中に混入させることも可能である。 As the binder at this time, for example, polyvinylidene fluoride (PVdF), a modified polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene (PTFE), a rubber particle binder having an acrylate unit, and the like can be used. It is also possible to mix an acrylate monomer or an acrylate oligomer having a reactive functional group introduced into the binder.
正極板6は正極集電体4としてアルミニウムまたはアルミニウム合金あるいはニッケルまたはニッケル合金よりなる金属箔を用いることができ、正極集電体4の片面または両面に正極活物質、導電材、結着材を分散媒中にプラネタリーミキサー等の分散機により混合分散させた正極合剤塗料を塗布、乾燥、圧延して正極合剤層5を形成することにより作製される。
In the
次に、負極活物質としては、例えば各種天然黒鉛および人造黒鉛、シリサイドなどのシリコン系複合材料、並びに各種合金組成材料を用いることができる。 Next, as the negative electrode active material, for example, various natural graphites and artificial graphites, silicon-based composite materials such as silicide, and various alloy composition materials can be used.
このときの結着材としては、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)およびその変性体を用いることができる。しかしながら、リチウムイオンの受入れ性を向上させるという観点からは、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム粒子(SBR)またはその変性体と増粘剤としてカルボキシメチルセルロース(CMC)をはじめとするセルロース系樹脂等とを併用したものや、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム粒子またはその変性体に上記セルロース系樹脂を少量添加したものを使用するのが好ましい。また、シリサイドなどのシリコン系複合材料、並びに各種合金組成材料では負極集電体7の表面に負極活物質層8を柱状に選択的に担持する場合で、特に蒸着による場合、結着材としては負極活物質層8と集電体9との境界で負極活物質の酸素濃度を増加させて脆化を緩和し結着力を増すことが好ましい。
As the binder at this time, polyvinylidene fluoride (PVdF) and a modified body thereof can be used. However, from the viewpoint of improving the acceptability of lithium ions, styrene-butadiene copolymer rubber particles (SBR) or a modified product thereof and a cellulose resin such as carboxymethyl cellulose (CMC) as a thickener are used. It is preferable to use those used in combination, or those obtained by adding a small amount of the above cellulose-based resin to styrene-butadiene copolymer rubber particles or modified products thereof. Further, in the case of silicon composite materials such as silicide, and various alloy composition materials, the negative electrode
負極板9は負極集電体7として銅または銅合金よりなる多孔質金属体を用いることができ、厚みが10μm以上40μm以下である負極集電体7の片面または両面に負極活物質,結着材、必要に応じて導電材、増粘剤を分散媒中にプラネタリーミキサー等の分散機により混合分散させた負極合剤塗料を塗布、乾燥、圧延して負極合剤層8を形成することにより作製される。
The negative electrode plate 9 can use a porous metal body made of copper or a copper alloy as the negative electrode current collector 7. The negative electrode current collector 7 is bonded to one or both sides of the negative electrode current collector 7 having a thickness of 10 μm to 40 μm. A negative
また、多孔質絶縁体としてのセパレータ10a,10bについては、扁平形ラミネート電池15の使用範囲に耐えうる組成であれば特に限定されないが、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂の微多孔フィルムを、単一あるいは複合して用いるのが一般的でありまた態様として好ましい。このセパレータ10a,10bの厚みは特に限定されないが10〜25μmとすれば良い。
Further, the separators 10a and 10b as the porous insulators are not particularly limited as long as the separators 10a and 10b have a composition that can withstand the use range of the
この扁平形ラミネート電池15において正極リード12と負極リード13はそれぞれ正極板6と負極板9に接続され、外装材14により封止されることで密閉性が確保されおり、正極リード12と負極リード13の先コーナー部が外装材14の外部に突出し、外部端子としての機能を果たしている。
In this
さらに、このときの非水電解液は、電解質塩としてLiPF6およびLiBF4などの各種リチウム化合物を用いることができる。また溶媒としてエチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、メチルエチルカーボネート(MEC)を単独および組み合わせて用いることができる。また、正極板6または負極板9の上に良好な被膜を形成させるためおよび過充電時の安定性を保証するために、ビニレンカーボネート(VC)およびシクロヘキシルベンゼン(CHB)並びにその変性体を用いるのが好ましい。
Furthermore, the nonaqueous electrolytic solution at this time can use various lithium compounds such as LiPF 6 and LiBF 4 as electrolyte salts. Further, ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), and methyl ethyl carbonate (MEC) can be used alone or in combination as a solvent. Further, in order to form a good film on the
以下、本発明の具体的な実施例について図面を参照しながら、さらに詳しく説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
本発明における一実施例として、ラミネートフィルムからなる外装材14の収納部16のコーナー部へガス吸着剤1を形成した扁平形ラミネート電池の実施例について以下に説明する。
As an embodiment of the present invention, an embodiment of a flat laminate battery in which the
正極板6および負極板9の間に多孔質絶縁体としてのセパレータ10a,10bを介して巻回した電極群11を非水電解液とともにラミネートフィルムからなる外装材14に封入した扁平形ラミネート電池15の構成であって、図2に示すように、ラミネートフィルムを金型にて圧力を加え絞り成形を行った収納部16へ電極群11を収容した場合の収納部16のコーナー部の一箇所にガス吸着剤1を配置したラミネートフィルムからなる外装材14を作製し、図1に示すような扁平形ラミネート電池15を製作し実施例1とした。ガス吸着剤には、耐電解液性からなる結着材としてポリエチレン(PE)を含有した無機酸化物からなる構造材の活性炭と水素吸蔵合金を用いた。
A flat
正極板6および負極板9の間に多孔質絶縁体としてのセパレータ10a、10bを介して巻回した電極群11を非水電解液とともにラミネートフィルムからなる外装材14に封入した扁平形ラミネート電池15の構成であって、図2に示すように、ラミネートフィルムを金型にて圧力を加え絞り成形を行った収納部16へ電極群11を収容した場合の各収納部16における各コーナー部へガス吸着材1を塗布したラミネートフィルムからなる外装材14を作製し、図1に示すような扁平形ラミネート電池15を製作し実施例2とした。ガス吸着剤には、耐電解液性からなる結着材としてポリエチレン(PE)を含有した無機酸化物からなる構造材の活性炭と水素吸蔵合金を用いた。
A flat
本実施の形態では、ラミネート電池として扁平形ラミネート電池を採用したが、他の形状のラミネート電池でも構わない。 In the present embodiment, a flat laminate battery is adopted as the laminate battery, but a laminate battery of another shape may be used.
(比較例1)
正極板6および負極板9の間に多孔質絶縁体としてのセパレータ10a、10bを介して巻回した電極群11を非水電解液とともにラミネートフィルムからなる外装材14に封入した扁平形ラミネート電池15の構成であって、ラミネートフィルムの電極群11の収納部16の内面および電極群11の収納部16の側面にはガス吸着層1を塗布しないものとし、図1に示すような扁平形ラミネート電池15を製作し比較例1とした。
(Comparative Example 1)
A flat
(比較例2)
正極板6および負極板9の間にガス吸着層1を混ぜ込んだ多孔質絶縁体としての
セパレータ10a,10bを介して巻回した電極群11を非水電解液とともにラミネートフィルムからなる外装材14に封入した扁平形ラミネート電池15の構成とした。ガス吸着層1を混ぜ込んだ多孔質絶縁体10a,10bは、250℃にて溶融したポリエチレン(PE)に、流動パラフィンおよび活性炭と水素吸蔵合金を投入して混ぜた後、厚み1mmの板状に成形し加熱しながら、四塩化炭素によって流動パラフィンを除去し、100℃にて真空乾燥することによりガス吸着層1を混ぜ込んだ構成として、図1に示すような扁平形ラミネート電池15を製作し比較例2とした。
(Comparative Example 2)
An
上記実施例1〜2および比較例1〜2扁平形ラミネート電池をそれぞれ50個ずつ作製し以下のような評価を行った。 Each of the above-described Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2, flat-type laminate batteries, 50 pieces were produced and evaluated as follows.
(電池ふくれ量)
扁平形ラミネート電池15を製作直後の電池の厚みと、充放電を500サイクル行った後の電池の厚みを測定し、これらの平均値の差を算出した。
(Battery swelling)
The thickness of the battery immediately after production of the
(容量維持率)
扁平形ラミネート電池15を定電流560mA/4.2Vカットの後に定電圧4.2V保持/40mAカットの充電と定電流800mA/3Vカットの放電の充放電条件にて500回充放電サイクルを繰り返した後の放電容量を初期容量に対する容量維持率として評価した。
(Capacity maintenance rate)
The
(内部短絡不良率)
250回の充放電サイクルを終了するまでの内部短絡不良した電池の割合を算出した。
(Internal short-circuit failure rate)
The percentage of batteries with internal short circuit failure until the end of 250 charge / discharge cycles was calculated.
(発生ガスの耐内圧圧力)
電極群を収納しない空のラミネート電池外装材を形成し、水中で内圧試験を行い、一定量の内部からのガスが漏れた際の圧力からラミネートの封止性を評価した。
(Internal pressure resistance of generated gas)
An empty laminate battery outer packaging material that does not house the electrode group was formed, an internal pressure test was performed in water, and the sealing performance of the laminate was evaluated from the pressure when a certain amount of gas leaked from the inside.
以上の評価結果を(表1)に示した。 The above evaluation results are shown in Table 1.
まず、500サイクル後の電池ふくれ量が大きかった比較例1および比較例2の扁平形ラミネート電池を分解し、発生したガスの分析を行った。その結果、CO2、H2、CH4、C2H6のガスが検出された。 First, the flat laminate batteries of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 that had a large amount of battery swelling after 500 cycles were disassembled, and the generated gas was analyzed. As a result, CO 2 , H 2 , CH 4 , and C 2 H 6 gases were detected.
(表1)の結果より、実施例1〜2において500サイクル後の容量維持率は90%を維持し、内部短絡の不良率については0%の結果であった。 From the results of (Table 1), in Examples 1 and 2, the capacity maintenance rate after 500 cycles was maintained at 90%, and the failure rate of internal short circuit was 0%.
実施例1においてはラミネートフィルムの外装材14の収納部16のコーナー部のいずれか一箇所の内面にガス吸着剤1を形成したものとしては、耐電解液性からなる結着材としてポリエチレン(PE)を含有した無機酸化物からなる構造材の活性炭と水素吸蔵合金によりCH4、C2H6およびH2が吸着されたことで500サイクル後の電池ふくれ量が減少したものと考えられる。
In Example 1, as the
実施例2においてはラミネートフィルムの外装材14の収納部16における各コーナー部の内面に、耐電解液性からなる結着材としてポリエチレン(PE)を含有した無機酸化物からなる構造材の活性炭と水素吸蔵合金によるガス吸着材1を配置することにより、実施例1よりも効果的にCH4、C2H6およびH2が吸着されたことで500サイクル後の電池ふくれ量が減少したものと考えられる。
In Example 2, activated carbon of a structural material made of an inorganic oxide containing polyethylene (PE) as a binder made of an electrolytic solution resistance on the inner surface of each corner portion in the
電池ふくれ量から実施例1と比較するとガス吸収量は向上していると考えられ、収納部16の各コーナー部へ配置したものの方がガス吸着の効率が良いと考えられる。また、収納部16のコーナー部へガス吸着剤1を配置することによって、電極群11を固定することができ、振動などによって電池内部の部品が外装材14を傷つけることを保護し、シール性の向上にも繋がる。
The amount of gas absorption is considered to be improved compared to Example 1 from the amount of battery swelling, and it is considered that the gas absorption efficiency is better when the gas is disposed at each corner of the
比較例1は、ガス吸着層1を構成しないため実施例1〜2のいずれよりも500サイクル後の電池ふくれ量が増加していることがわかる。
Since Comparative Example 1 does not constitute the
比較例2は、多孔質絶縁体としてガス吸着層1を混ぜ込んだセパレータ10aを用いているため、正極板6と負極板9でのイオン伝導率が悪くなったと考えられ500サイクル後の容量維持率が悪くなっている。
Since Comparative Example 2 uses the separator 10a mixed with the
以上の結果より、本発明の扁平形ラミネート電池において正極板6および負極板9を多孔質絶縁体としてのセパレータ10a,10bを介して巻回または積層した電極群11を非水電解液とともにラミネートフィルムからなる外装材14に封入した扁平形ラミネート電池であって、ラミネートフィルムを金型にて圧力を加え絞り成形を行った収納部16へ電極群11を挿入した場合の収納部のコーナー部へガス吸着剤1を構成したことにより、500サイクル後の電池ふくれ量を抑制することができ、かつ500サイクル後の容量維持率も高いことが分かった。また、内部短絡不良率が低下することや発生ガスの耐内圧圧力も維持できることが分かった。
From the above results, in the flat laminate battery of the present invention, the
なお、実施例1〜2においてはガス吸着材1として、活性炭、水素吸蔵合金を用いたが、これらに限定されるものではなく、発生するガスの種類に応じて、酸化カルシウム、シリカゲル、ゼオライト、活性炭、ステアリン酸金属塩、ハイドロタルサイト、水素吸蔵合金、活性アルミナ、遷移金属酸化物、ソーダ石灰、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、アスカライトの少なくとも一種以上の材料から任意に選定することができる。
In Examples 1 and 2, activated carbon and hydrogen storage alloy were used as the
本発明に係るラミネート電池は、電極群の収納部におけるコーナー部の内面にガス吸着剤を配したことにより、充放電により非水系ラミネート電池の内部で発生したガスをガス吸着剤で吸着することで、外装材であるラミネートフィルムの膨らみを抑制することが可能であり、電子機器および通信機器の多機能化に伴って高容量化が望まれているポータブル電子機器の電源などとして有用である。 In the laminate battery according to the present invention, the gas adsorbent is arranged on the inner surface of the corner portion in the electrode group housing portion, thereby adsorbing the gas generated inside the non-aqueous laminate battery by charge / discharge with the gas adsorbent. Further, it is possible to suppress the swelling of the laminate film that is an exterior material, and it is useful as a power source for portable electronic devices in which higher capacity is desired along with the multifunctionalization of electronic devices and communication devices.
1 ガス吸着剤
2 熱溶着面
4 正極集電体
5 正極合剤層
6 正極板
7 負極集電体
8 負極合剤層
9 負極板
10a,10b 多孔質絶縁体としてのセパレータ
11 電極群
12 正極リード
13 負極リード
14 ラミネートフィルムからなる外装材
15 扁平形ラミネート電池
16 収納部
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Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014115403A1 (en) * | 2013-01-23 | 2014-07-31 | トヨタ自動車株式会社 | Nonaqueous-electrolyte secondary battery and manufacturing method therefor |
WO2015136722A1 (en) * | 2013-05-20 | 2015-09-17 | 栗田工業株式会社 | Lithium ion battery and electronic device using same |
KR20170068730A (en) * | 2015-12-10 | 2017-06-20 | 주식회사 엘지화학 | Battery Cell Comprising Electrode Lead Having Gas Adsorbent |
KR20170134114A (en) * | 2016-05-27 | 2017-12-06 | 주식회사 엘지화학 | A pouch for an electrochemical device and an electrochemical device comprising the same |
KR20190072203A (en) | 2017-12-15 | 2019-06-25 | 주식회사 엘지화학 | Cylindrical Battery Having Carbon Material |
KR20190084794A (en) * | 2018-01-09 | 2019-07-17 | 주식회사 엘지화학 | Battery Case Having Gas Adsorption Layer |
JP2020009665A (en) * | 2018-07-10 | 2020-01-16 | 日東電工株式会社 | Gas adsorption sheet for secondary battery |
WO2020202698A1 (en) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Battery |
CN113889711A (en) * | 2021-09-08 | 2022-01-04 | 珠海恩捷新材料科技有限公司 | Metal composite membrane capable of adsorbing gas, preparation method thereof and bagged battery |
WO2022138625A1 (en) * | 2020-12-23 | 2022-06-30 | 三洋電機株式会社 | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
WO2023191199A1 (en) * | 2022-04-01 | 2023-10-05 | 삼성에스디아이 주식회사 | Exterior material for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including same |
-
2010
- 2010-09-08 JP JP2010200659A patent/JP2012059489A/en active Pending
Cited By (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014143062A (en) * | 2013-01-23 | 2014-08-07 | Toyota Motor Corp | Nonaqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing the same |
US10177408B2 (en) | 2013-01-23 | 2019-01-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Non-aqueous electrolyte secondary battery and method for producing same |
WO2014115403A1 (en) * | 2013-01-23 | 2014-07-31 | トヨタ自動車株式会社 | Nonaqueous-electrolyte secondary battery and manufacturing method therefor |
WO2015136722A1 (en) * | 2013-05-20 | 2015-09-17 | 栗田工業株式会社 | Lithium ion battery and electronic device using same |
US10547090B2 (en) | 2015-12-10 | 2020-01-28 | Lg Chem, Ltd. | Battery cell including electrode lead containing gas adsorbent |
KR20170068730A (en) * | 2015-12-10 | 2017-06-20 | 주식회사 엘지화학 | Battery Cell Comprising Electrode Lead Having Gas Adsorbent |
JP2018525784A (en) * | 2015-12-10 | 2018-09-06 | エルジー・ケム・リミテッド | Battery cell with electrode lead containing gas adsorbent |
KR102103378B1 (en) * | 2015-12-10 | 2020-04-22 | 주식회사 엘지화학 | Battery Cell Comprising Electrode Lead Having Gas Adsorbent |
KR20170134114A (en) * | 2016-05-27 | 2017-12-06 | 주식회사 엘지화학 | A pouch for an electrochemical device and an electrochemical device comprising the same |
KR102250898B1 (en) | 2016-05-27 | 2021-05-10 | 주식회사 엘지화학 | A pouch for an electrochemical device and an electrochemical device comprising the same |
KR20190072203A (en) | 2017-12-15 | 2019-06-25 | 주식회사 엘지화학 | Cylindrical Battery Having Carbon Material |
KR102234218B1 (en) | 2018-01-09 | 2021-03-31 | 주식회사 엘지화학 | Battery Case Having Gas Adsorption Layer |
JP2020513151A (en) * | 2018-01-09 | 2020-04-30 | エルジー・ケム・リミテッド | Battery case including gas adsorption layer |
WO2019139272A1 (en) * | 2018-01-09 | 2019-07-18 | 주식회사 엘지화학 | Battery case comprising gas adsorption layer |
KR20190084794A (en) * | 2018-01-09 | 2019-07-17 | 주식회사 엘지화학 | Battery Case Having Gas Adsorption Layer |
JP7045543B2 (en) | 2018-01-09 | 2022-04-01 | エルジー エナジー ソリューション リミテッド | Battery case including gas adsorption layer |
US11581592B2 (en) | 2018-01-09 | 2023-02-14 | Lg Energy Solution, Ltd. | Battery case having gas adsorption layer |
JP2020009665A (en) * | 2018-07-10 | 2020-01-16 | 日東電工株式会社 | Gas adsorption sheet for secondary battery |
JP7043361B2 (en) | 2018-07-10 | 2022-03-29 | 日東電工株式会社 | Gas adsorption sheet for secondary batteries |
WO2020202698A1 (en) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Battery |
WO2022138625A1 (en) * | 2020-12-23 | 2022-06-30 | 三洋電機株式会社 | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
CN113889711A (en) * | 2021-09-08 | 2022-01-04 | 珠海恩捷新材料科技有限公司 | Metal composite membrane capable of adsorbing gas, preparation method thereof and bagged battery |
WO2023191199A1 (en) * | 2022-04-01 | 2023-10-05 | 삼성에스디아이 주식회사 | Exterior material for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including same |
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