JP2012195224A - Lithium ion secondary battery, and separator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セパレータ、及び、これを用いたリチウムイオン二次電池に関する。 The present invention relates to a separator and a lithium ion secondary battery using the separator.
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として、リチウムイオン二次電池が利用されている。特許文献1には、電極合材層(正極合材層または負極合材層)とセパレータ(樹脂多孔質層)との間に、多孔性絶縁層(耐熱多孔質層)を設けたリチウムイオン二次電池が開示されている。
In recent years, lithium ion secondary batteries have been used as driving power sources for portable electronic devices such as hybrid vehicles, notebook computers, and video camcorders.
特許文献1の実施例には、多孔性絶縁層(耐熱多孔質層)を、正極合材層または負極合材層の上に積層した形態が開示されている。なお、特許文献1には、多孔性絶縁層(耐熱多孔質層)を、セパレータ(樹脂多孔質層)の表面に積層する形態としても良いことが記載されている。
The example of
特許文献1では、実施例に示されるように、セパレータ(樹脂多孔質層)の多孔度を、多孔性絶縁層(耐熱多孔質層)の多孔度以上としている。しかしながら、このような態様の電池は、電池内部抵抗が大きい傾向にあった。その理由は、充放電に伴う正極板または負極板の膨張・収縮によってセパレータ(樹脂多孔質層)にかかる圧力により、樹脂多孔質層と耐熱多孔質層との境界付近において、樹脂多孔質層の空孔が潰れてしまうためと考えられる。これにより、樹脂多孔質層と耐熱多孔質層との界面が部分的に塞がり、電池内部抵抗が大きくなると考えられる。
In
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、電池内部抵抗を小さくすることが可能なセパレータ、及び、このセパレータを用いた電池内部抵抗の小さいリチウムイオン二次電池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 provides a separator capable of reducing battery internal resistance, and a lithium ion secondary battery having low battery internal resistance using the separator. With the goal.
本発明の一態様は、樹脂多孔質層と、これの表面に積層された耐熱多孔質層と、を有するセパレータ、正極合材層を有する正極板、及び、負極合材層を有する負極板、を備えるリチウムイオン二次電池であって、上記セパレータは、上記樹脂多孔質層の多孔度X(%)と上記耐熱多孔質層の多孔度Y(%)とが、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たし、且つ、Y≧50(%)の関係を満たしてなるリチウムイオン二次電池である。 One embodiment of the present invention is a separator having a resin porous layer and a heat-resistant porous layer laminated on the surface thereof, a positive electrode plate having a positive electrode mixture layer, and a negative electrode plate having a negative electrode mixture layer, Wherein the separator has a porosity X (%) of the resin porous layer and a porosity Y (%) of the heat resistant porous layer of 1 <(Y / X). It is a lithium ion secondary battery satisfying the relationship of ≦ 1.15 and satisfying the relationship of Y ≧ 50 (%).
上述のリチウムイオン二次電池は、セパレータとして、「樹脂多孔質層の多孔度X(%)と耐熱多孔質層の多孔度Y(%)とが、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たし、且つ、Y≧50(%)の関係を満たす」セパレータを用いている。このようなセパレータを用いることで、電池内部抵抗を小さくすることができる。これは、以下のような理由によるものと考えられる。 The above-described lithium ion secondary battery has, as a separator, “the porosity X (%) of the resin porous layer and the porosity Y (%) of the heat resistant porous layer are 1 <(Y / X) ≦ 1.15. And satisfy the relationship of Y ≧ 50 (%) ”. By using such a separator, the battery internal resistance can be reduced. This is considered to be due to the following reasons.
樹脂多孔質層の多孔度X(%)と耐熱多孔質層の多孔度Y(%)とが、1<(Y/X)の関係を満たすようにすることで、「充放電に伴う正極板または負極板の膨張・収縮によってセパレータ(樹脂多孔質層)にかかる圧力により、樹脂多孔質層と耐熱多孔質層との境界付近において、樹脂多孔質層の空孔が潰れてしまう」ことを抑制することができると考えられる。さらに、(Y/X)≦1.15の関係を満たすようにすることで、充放電に伴う正極板または負極板の膨張・収縮によりセパレータに圧力がかかった場合に、「樹脂多孔質層と耐熱多孔質層との境界付近において、樹脂多孔質層をなす樹脂が耐熱多孔質層の空孔内に食い込む形態で、耐熱多孔質層の空孔が塞がれる」ことを抑制することができると考えられる。さらに、Y≧50(%)の関係を満たすようにすることで、充放電時におけるLiイオンの電極間移動がスムーズに行われると考えられる。 By making the porosity X (%) of the resin porous layer and the porosity Y (%) of the heat-resistant porous layer satisfy the relationship of 1 <(Y / X), the “positive electrode accompanying charge / discharge” Or, the pressure applied to the separator (resin porous layer) due to the expansion / contraction of the negative electrode plate prevents the pores of the resin porous layer from being crushed near the boundary between the resin porous layer and the heat-resistant porous layer. I think it can be done. Further, by satisfying the relationship of (Y / X) ≦ 1.15, when pressure is applied to the separator due to expansion / contraction of the positive electrode plate or the negative electrode plate accompanying charge / discharge, “resin porous layer and In the vicinity of the boundary with the heat resistant porous layer, the resin forming the resin porous layer bites into the pores of the heat resistant porous layer, thereby preventing the holes of the heat resistant porous layer from being blocked. it is conceivable that. Furthermore, by satisfying the relationship of Y ≧ 50 (%), it is considered that the movement of Li ions between electrodes during charging and discharging is performed smoothly.
以上の理由から、上述のリチウムイオン二次電池では、電池内部抵抗を小さくすることができると考えられる。 For the above reason, it is considered that the battery internal resistance can be reduced in the above-described lithium ion secondary battery.
なお、耐熱多孔質層は、耐熱性微粒子及びバインダを有する多孔質層である。耐熱性微粒子としては、例えば、αアルミナ、ベーマイト、水酸化マグネシウムなどを挙げることができる。
また、樹脂多孔質層としては、例えば、ポリエチレンからなる単層の樹脂多孔質層や、ポリエチレンからなる多孔質層の上下にポリプロピレンからなる多孔質層を積層した3層構造の樹脂多孔質層などを挙げることができる。
The heat resistant porous layer is a porous layer having heat resistant fine particles and a binder. Examples of the heat-resistant fine particles include α-alumina, boehmite, and magnesium hydroxide.
Examples of the resin porous layer include a single-layer resin porous layer made of polyethylene and a resin porous layer having a three-layer structure in which a porous layer made of polypropylene is laminated on top and bottom of a porous layer made of polyethylene. Can be mentioned.
また、多孔度(空孔率)(%)は、例えば、演算式 [1−Σ(Wn/ρnV)]×100(%)により算出することができる。ここで、Wnは、対象物(例えば、耐熱多孔質層)の各構成要素の重量である。Vは、対象物の見かけ体積である。ρnは、対象物の各構成要素の真密度である。見かけ体積Vは、空孔を含めた対象物の体積であり、対象物の平均厚みと面積(縦寸法×横寸法)との積により算出することができる。
例えば、2つの構成要素からなる対象物の多孔度(%)=〔1−[W1/(ρ1×V)+W2/(ρ2×V)]〕×100 として求められる。
Moreover, the porosity (porosity) (%) can be calculated by, for example, the arithmetic expression [1-Σ (Wn / ρnV)] × 100 (%). Here, Wn is the weight of each component of the object (for example, the heat resistant porous layer). V is the apparent volume of the object. ρn is the true density of each component of the object. The apparent volume V is the volume of the object including the voids, and can be calculated by the product of the average thickness of the object and the area (vertical dimension × horizontal dimension).
For example, the porosity (%) of an object composed of two components = [1- [W1 / (ρ1 × V) + W2 / (ρ2 × V)]] × 100.
さらに、上記のリチウムイオン二次電池であって、前記耐熱多孔質層の多孔度Yは、Y≦67(%)の関係を満たしてなるリチウムイオン二次電池とすると良い。 Furthermore, in the above lithium ion secondary battery, the heat resistant porous layer may have a porosity Y satisfying the relationship of Y ≦ 67 (%).
耐熱多孔質層の多孔度Yを、50〜67%の範囲内とすることで、電池内部抵抗を適切に小さくすることができる。 By setting the porosity Y of the heat resistant porous layer within the range of 50 to 67%, the battery internal resistance can be appropriately reduced.
さらに、上記いずれかのリチウムイオン二次電池であって、前記正極合材層は、その多孔度が20〜45%の範囲内で、且つ、その厚みが30〜90μmの範囲内であり、前記負極合材層は、その多孔度が20〜55%の範囲内で、且つ、その厚みが30〜90μmの範囲内であるリチウムイオン二次電池とすると良い。 Furthermore, in any one of the above lithium ion secondary batteries, the positive electrode mixture layer has a porosity in the range of 20 to 45% and a thickness in the range of 30 to 90 μm, The negative electrode mixture layer is preferably a lithium ion secondary battery having a porosity in the range of 20 to 55% and a thickness in the range of 30 to 90 μm.
正極合材層及び負極合材層の多孔度及び厚みを上述のような範囲内とすることで、電池内部抵抗を小さくすることができる。その理由は、以下のように考えられる。
正極合材層及び負極合材層について、多孔度を20%以上、且つ、厚みを30μm以上とすることで、電解液の保液性を良好にすることができると考えられる。また、正極合材層について、多孔度を45%以下且つ厚みを90μm以下とすると共に、負極合材層について、多孔度を55%以下且つ厚みを90μm以下とすることで、電極合材層(正極合材層及び負極合材層)における反応ムラ(反応の一部集中)を抑制することができると考えられる。
Battery internal resistance can be made small by making the porosity and thickness of a positive mix layer and a negative mix layer in the above ranges. The reason is considered as follows.
With respect to the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer, it is considered that the liquid retainability of the electrolytic solution can be improved by setting the porosity to 20% or more and the thickness to 30 μm or more. The positive electrode mixture layer has a porosity of 45% or less and a thickness of 90 μm or less, and the negative electrode mixture layer has a porosity of 55% or less and a thickness of 90 μm or less. It is considered that reaction unevenness (partial concentration of reaction) in the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer) can be suppressed.
以上の理由から、上述のリチウムイオン二次電池では、電池内部抵抗を小さくすることができると考えられる。 For the above reason, it is considered that the battery internal resistance can be reduced in the above-described lithium ion secondary battery.
さらに、上記のリチウムイオン二次電池であって、前記正極合材層は、正極集電箔の両面に塗工されてなり、上記正極合材層の前記厚みとは、上記正極集電箔の両面に塗工されている2層の上記正極合材層のそれぞれ1層ずつの厚みであり、前記負極合材層は、負極集電箔の両面に塗工されてなり、上記負極合材層の前記厚みとは、上記負極集電箔の両面に塗工されている2層の上記負極合材層のそれぞれ1層ずつの厚みであるリチウムイオン二次電池とすると良い。 Furthermore, in the above lithium ion secondary battery, the positive electrode mixture layer is coated on both surfaces of the positive electrode current collector foil, and the thickness of the positive electrode mixture layer is the same as that of the positive electrode current collector foil. Each of the two positive electrode mixture layers coated on both surfaces has a thickness of one layer, and the negative electrode mixture layer is coated on both surfaces of the negative electrode current collector foil. The thickness is preferably a lithium ion secondary battery having a thickness of one layer of each of the two negative electrode mixture layers coated on both surfaces of the negative electrode current collector foil.
正極合材層を正極集電箔の両面に塗工すると共に、負極合材層を負極集電箔の両面に塗工することで、電池の出力密度などを向上させることができる。
なお、上述の電池において、正極合材層の厚みとは、正極集電箔の両面(第1面と第2面)に塗工されている2層の正極合材層のそれぞれ1層ずつの厚みである。従って、上述の電池では、正極集電箔の第1面に塗工されている第1正極合材層の厚みが30〜90μmの範囲内とされ、且つ、正極集電箔の第2面に塗工されている第2正極合材層の厚みも30〜90μmの範囲内とされている。
By coating the positive electrode mixture layer on both surfaces of the positive electrode current collector foil and applying the negative electrode mixture layer on both surfaces of the negative electrode current collector foil, the output density of the battery can be improved.
In the above-described battery, the thickness of the positive electrode mixture layer is the thickness of each of the two positive electrode mixture layers applied to both surfaces (first surface and second surface) of the positive electrode current collector foil. It is thickness. Therefore, in the battery described above, the thickness of the first positive electrode mixture layer coated on the first surface of the positive electrode current collector foil is in the range of 30 to 90 μm, and the second surface of the positive electrode current collector foil is The thickness of the coated second positive electrode mixture layer is also in the range of 30 to 90 μm.
また、負極合材層の厚みとは、負極集電箔の両面(第1面と第2面)に塗工されている2層の負極合材層のそれぞれ1層ずつの厚みである。従って、上述の電池では、負極集電箔の第1面に塗工されている第1負極合材層の厚みが30〜90μmの範囲内とされ、且つ、負極集電箔の第2面に塗工されている第2負極合材層の厚みも30〜90μmの範囲内とされている。 The thickness of the negative electrode mixture layer is the thickness of each of the two negative electrode mixture layers coated on both surfaces (the first surface and the second surface) of the negative electrode current collector foil. Therefore, in the battery described above, the thickness of the first negative electrode mixture layer coated on the first surface of the negative electrode current collector foil is in the range of 30 to 90 μm, and on the second surface of the negative electrode current collector foil. The thickness of the coated second negative electrode mixture layer is also in the range of 30 to 90 μm.
さらに、上記いずれかのリチウムイオン二次電池であって、前記樹脂多孔質層の多孔度Xは、当該樹脂多孔質層に対向する前記正極合材層または前記負極合材層の多孔度よりも大きく、且つ、前記耐熱多孔質層の多孔度Yは、当該耐熱多孔質層に対向する前記正極合材層または前記負極合材層の多孔度よりも大きいリチウムイオン二次電池とするのが好ましい。 Furthermore, in any of the above lithium ion secondary batteries, the porosity X of the resin porous layer is greater than the porosity of the positive electrode mixture layer or the negative electrode mixture layer facing the resin porous layer. It is preferable that the lithium ion secondary battery is large and the porosity Y of the heat resistant porous layer is larger than the porosity of the positive electrode mixture layer or the negative electrode mixture layer facing the heat resistant porous layer. .
樹脂多孔質層の多孔度X及び耐熱多孔質層の多孔度Yを、各々の多孔質層に対向する電極合材層(正極合材層または負極合材層)の多孔度よりも大きくすることで、充放電の際、各々の多孔質層とこれに対向する電極合材層との境界において、リチウムイオンの移動がスムーズになると考えられる。これにより、電池内部抵抗を小さくすることができる。 The porosity X of the resin porous layer and the porosity Y of the heat resistant porous layer are made larger than the porosity of the electrode mixture layer (positive electrode mixture layer or negative electrode mixture layer) facing each porous layer. Thus, it is considered that lithium ions move smoothly at the boundary between each porous layer and the electrode mixture layer facing the porous layer during charging and discharging. Thereby, battery internal resistance can be made small.
さらに、上記いずれかのリチウムイオン二次電池であって、前記耐熱多孔質層は、耐熱性微粒子として、αアルミナ、ベーマイト、または、水酸化マグネシウムを含むリチウムイオン二次電池とするのが好ましい。 Furthermore, in any of the above lithium ion secondary batteries, the heat resistant porous layer is preferably a lithium ion secondary battery containing α-alumina, boehmite, or magnesium hydroxide as heat-resistant fine particles.
耐熱多孔質層を構成する耐熱性微粒子として、αアルミナ、ベーマイト、または、水酸化マグネシウムを用いることで、耐熱性に優れた耐熱多孔質層を形成し、且つ、電池内部抵抗を確実に小さくすることができる。 By using α-alumina, boehmite, or magnesium hydroxide as the heat-resistant fine particles constituting the heat-resistant porous layer, a heat-resistant porous layer with excellent heat resistance is formed and the internal resistance of the battery is reliably reduced. be able to.
さらに、上記のリチウムイオン二次電池であって、前記耐熱多孔質層は、前記耐熱性微粒子として、ベーマイトまたは水酸化マグネシウムを含むリチウムイオン二次電池とするのが好ましい。 Furthermore, in the above lithium ion secondary battery, the heat resistant porous layer is preferably a lithium ion secondary battery containing boehmite or magnesium hydroxide as the heat resistant fine particles.
耐熱多孔質層を構成する耐熱性微粒子として、ベーマイトまたは水酸化マグネシウムを用いることで、電池内部抵抗を特に小さくすることができる。 By using boehmite or magnesium hydroxide as the heat-resistant fine particles constituting the heat-resistant porous layer, the battery internal resistance can be particularly reduced.
本発明の他の態様は、樹脂多孔質層と、これの表面に積層された耐熱多孔質層と、を有するセパレータであって、上記樹脂多孔質層の多孔度X(%)と上記耐熱多孔質層の多孔度Y(%)とが、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たし、且つ、Y≧50(%)の関係を満たしてなるセパレータである。
Another aspect of the present invention is a separator having a resin porous layer and a heat-resistant porous layer laminated on the surface thereof, wherein the porosity X (%) of the resin porous layer and the heat-resistant porous layer are It is a separator that satisfies the
上述のセパレータは、樹脂多孔質層の多孔度X(%)と耐熱多孔質層の多孔度Y(%)とが、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たし、且つ、Y≧50(%)の関係を満たしている。このようなセパレータをリチウムイオン二次電池に用いることで、電池内部抵抗を小さくすることができる。その理由は、前述の通りである。 In the separator described above, the porosity X (%) of the resin porous layer and the porosity Y (%) of the heat resistant porous layer satisfy the relationship of 1 <(Y / X) ≦ 1.15, and Y The relationship of ≧ 50 (%) is satisfied. By using such a separator for a lithium ion secondary battery, the battery internal resistance can be reduced. The reason is as described above.
さらに、上記のセパレータであって、前記耐熱多孔質層の多孔度Yが、Y≦67(%)の関係を満たすセパレータとすると良い。 Furthermore, it is preferable that the separator satisfy the relationship of Y ≦ 67 (%), in which the heat resistant porous layer has a porosity Y.
耐熱多孔質層の多孔度Yが50〜67%の範囲内であるセパレータを、リチウムイオン二次電池に用いることで、電池内部抵抗を適切に小さくすることができる。 By using a separator in which the porosity Y of the heat resistant porous layer is in the range of 50 to 67% for the lithium ion secondary battery, the battery internal resistance can be appropriately reduced.
次に、本発明の実施形態(実施例1〜61)について説明する。
本実施形態のリチウムイオン二次電池1は、図1に示すように、円筒型(18650型)のリチウムイオン二次電池である。このリチウムイオン二次電池1は、電極体40と、この電極体40を収容する電池ケース60とを有する。
Next, embodiments (Examples 1 to 61) of the present invention will be described.
As shown in FIG. 1, the lithium ion
電池ケース60は、円筒型の電池ケースであり、金属板に絞り加工を行って有底筒状に成形した金属製の電池缶61と、円盤状をなす金属製の電池蓋62とを有する(図1参照)。電池蓋62は、電気絶縁性樹脂からなる円環状のガスケット69を電池缶61との間に介在させた状態で、電池缶61の開口部61bでかしめられて、電池缶61を封口している。これにより、電池缶61と電池蓋62との間をガスケット69により電気的に絶縁しつつ、電極体40を収容した電池缶61と電池蓋62とが一体とされて、電池ケース60をなしている。
The
電極体40は、正極板10と負極板20とセパレータ30とが、捲回軸45の周りに捲回された円筒形状の捲回電極体である。
The
正極板10は、正極集電箔11と、その表面(両面)に塗工された正極合材層13とを有している(図2参照)。詳細には、正極合材層13として、正極集電箔11の第1面11bに塗工されている第1正極合材層13bと、正極集電箔11の第2面11cに塗工されている第2正極合材層13cを有している。
The
本実施形態では、正極集電箔として、アルミニウム箔を用いている。また、正極合材層13は、正極活物質、導電材、バインダにより構成されている。本実施形態では、正極活物質として、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2を用いている。また、導電材として、アセチレンブラックを用いている。また、バインダとして、PVdFを用いている。本実施形態では、後述するように、実施例として、正極合材層13の多孔度や厚みを異ならせた電池1を多数作製した。
In the present embodiment, an aluminum foil is used as the positive electrode current collector foil. The positive
負極板20は、負極集電箔21と、その表面(両面)に塗工された負極合材層23とを有している。詳細には、負極合材層23として、負極集電箔21の第1面21bに塗工されている第1負極合材層23bと、負極集電箔21の第2面21cに塗工されている第2負極合材層23cを有している。
The
本実施形態では、負極集電箔21として、銅箔を用いている。また、負極合材層23は、負極活物質、バインダ、増粘剤により構成されている。本実施形態では、負極活物質として、アモルファスコートグラファイトを用いてる。また、バインダとして、SBRを用いている。また、増粘剤として、CMCを用いている。本実施形態では、後述するように、実施例として、負極合材層23の多孔度や厚みを異ならせた電池1を多数作製した。
In the present embodiment, a copper foil is used as the negative electrode
セパレータ30は、樹脂多孔質層31と、これの表面(片面)に積層された耐熱多孔質層33とを有する。本実施形態では、樹脂多孔質層31として、ポリエチレンからなる単層の樹脂多孔質層、または、ポリエチレンからなる多孔質層の上下にポリプロピレンからなる多孔質層を積層した3層構造の樹脂多孔質層を用いている。耐熱多孔質層33は、耐熱性微粒子とバインダと増粘剤とにより構成されている。
The
本実施形態では、耐熱性微粒子として、αアルミナ、ベーマイト、または、水酸化マグネシウムを用いている。また、バインダとして、アクリル系バインダ(日本ゼオン社製)を用いている。また、増粘剤として、CMC(第1工業製薬社製、BSH6)を用いている。本実施形態では、後述するように、実施例として、樹脂多孔質層31の多孔度Xや厚み及び耐熱多孔質層33の多孔度Yを異ならせた(これにより、Y/Xの値を異ならせて)セパレータ30を用いて、多数の電池1を作製した。
In the present embodiment, α-alumina, boehmite, or magnesium hydroxide is used as the heat-resistant fine particles. An acrylic binder (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) is used as the binder. Further, CMC (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., BSH6) is used as a thickener. In this embodiment, as will be described later, as an example, the porosity X and thickness of the resin
また、本実施形態では、電解液として、エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とジメチルカーボネート(DMC)とを、体積比で3:4:3に調整した混合有機溶媒に、溶質としてLiPF6を添加した非水電解液を用いている。なお、電解液中のLiPF6の濃度は、1.1mol/Lとしている。 In this embodiment, as an electrolyte, a mixed organic solvent in which ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC), and dimethyl carbonate (DMC) are adjusted to a volume ratio of 3: 4: 3 is used as a solute. A nonaqueous electrolytic solution to which LiPF 6 is added is used. The concentration of LiPF 6 in the electrolytic solution is a 1.1 mol / L.
また、電極体40の正極合材層未塗工部(正極板10のうち正極合材層13が塗工されていない部位)は、その端面において、略十字形状の金属板からなる正極集電部材71に溶接されている。さらに、正極集電部材71は、帯状の金属薄板からなる接続部材53を通じて、電池蓋62に電気的に接続されている。これにより、本実施形態の電池1では、電池蓋62が正極外部端子となる。なお、電池蓋62と正極集電部材71との間には、電気絶縁性の樹脂板16を介在させている。
In addition, the positive electrode mixture layer uncoated portion of the electrode body 40 (the portion of the
また、電極体40の負極合材層未塗工部(負極板20のうち負極合材層23が塗工されていない部位)は、その端面において、円板状の金属板からなる負極集電部材72に溶接されている。さらに、負極集電部材72は、電池缶61の底部61kに溶接されている。これにより、本実施形態の電池1では、電池缶61の底部61kが負極外部端子となる。
In addition, the negative electrode mixture layer uncoated portion of the electrode body 40 (the portion of the
(実施例1)
次に、実施例1にかかるリチウムイオン二次電池1について説明する。
実施例1では、正極合材層13について、多孔度を36%、厚みを36μmとした。ここで、正極合材層13の厚みとは、正極集電箔11の両面(第1面11bと第2面11c)に塗工されている2層の正極合材層13(第1正極合材層13bと第2正極合材層13c)のそれぞれ1層ずつの厚みである。従って、実施例1では、正極集電箔11の第1面11bに塗工されている第1正極合材層13bの厚みが36μmとされ、且つ、正極集電箔11の第2面11cに塗工されている第2正極合材層13cの厚みも36μmとされている。多孔度についても、第1正極合材層13b及び第2正極合材層13cのそれぞれについて、36%としている。
また、正極合材層13(第1正極合材層13b及び第2正極合材層13cのそれぞれ)の密度は、2.3g/cc、目付は16.8mg/cm2であった。
Example 1
Next, the lithium ion
In Example 1, the positive
The density of the positive electrode mixture layer 13 (each of the first positive
また、負極合材層23について、多孔度を36.5%、厚みを33μmとした。ここで、負極合材層23の厚みとは、負極集電箔21の両面(第1面21bと第2面21c)に塗工されている2層の負極合材層23(第1負極合材層23bと第2負極合材層23c)のそれぞれ1層ずつの厚みである。従って、実施例1では、負極集電箔21の第1面21bに塗工されている第1負極合材層23bの厚みが33μmとされ、且つ、負極集電箔21の第2面21cに塗工されている第2負極合材層23cの厚みも33μmとされている。多孔度についても、第1負極合材層23b及び第2負極合材層23cのそれぞれについて、36.5%としている。
また、負極合材層23(第1負極合材層23b及び第2負極合材層23cのそれぞれ)の密度は1.4g/cc、目付は9.2mg/cm2であった。
Further, the negative
The density of the negative electrode mixture layer 23 (each of the first negative
また、セパレータ30として、ポリエチレンからなる単層の樹脂多孔質層31と、耐熱性微粒子としてαアルミナを含む耐熱多孔質層33とを有するセパレータを用いた。樹脂多孔質層31について、多孔度Xを51%、厚みを20μmとした。また、耐熱多孔質層33について、多孔度Yを53%、厚みを4μmとした。従って、実施例1では、Y/Xの値が1.04となる。
Further, as the
次に、実施例1にかかる電池1の製造方法について説明する。
まず、正極板10を作製した。具体的には、正極活物質(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)と導電材(アセチレンブラック)とバインダ(PVdF)と溶媒(N−メチル−2−ピロリドン)とを混合して、スラリー状の正極合材を得た。次いで、この正極合材スラリーを、厚み15μmの正極集電箔11(アルミニウム箔)の両面(第1面11bと第2面11c)に塗布し、乾燥させて、正極合材層13(第1正極合材層13bと第2正極合材層13c)とした。その後、ロールプレスで圧延して、正極合材層13(第1正極合材層13bと第2正極合材層13c)の多孔度を36%、厚み(第1正極合材層13bと第2正極合材層13cのそれぞれの厚み)を36μmとした、正極板10を得た。
Next, a method for manufacturing the
First, the
また、負極板20を作製した。具体的には、負極活物質(アモルファスコートグラファイト)とバインダ(SBR)と増粘剤(CMC)と溶媒(N−メチル−2−ピロリドン)とを混合して、スラリー状の負極合材を得た。次いで、この負極合材スラリーを、厚み10μmの負極集電箔21(銅箔)の両面(第1面21bと第2面21c)に塗布し、乾燥させて、負極合材層23(第1負極合材層23bと第2負極合材層23c)とした。その後、ロールプレスで圧延して、負極合材層23(第1負極合材層23bと第2負極合材層23c)の多孔度を36.5%、厚み(第1負極合材層23bと第2負極合材層23cのそれぞれの厚み)を33μmとした、負極板20を得た。
Moreover, the
また、セパレータ30を作製した。まず、耐熱多孔質層33を形成するためのペーストを作製する。具体的には、耐熱性微粒子として、αアルミナ(αAl2O3)(住友化学社製、AKP3000)を用意する。また、バインダとして、アクリル系バインダ(日本ゼオン社製)を用意する。また、増粘剤として、CMC(第1工業製薬社製、BSH6)を用意する。
Moreover, the
次いで、混練機を用いて、上述のαアルミナとバインダと増粘剤(以上が固形分)を、溶媒である水と混合して、ペーストとした。なお、本実施例1では、このペーストの固形分率を40wt%としている。また、αアルミナとバインダと増粘剤との重量比を、98:1.3:0.7としている。また、混練機としてディスパーミル(ROBO MICS 社製)を用い、5000rpmの回転数で15分間、αアルミナとバインダと増粘剤と水を混練して、ペーストを作製している。 Next, using the kneader, the above-mentioned α-alumina, binder, and thickener (solid content above) were mixed with water as a solvent to obtain a paste. In Example 1, the solid content of the paste is 40 wt%. The weight ratio of α-alumina, binder, and thickener is 98: 1.3: 0.7. Also, using a disper mill (manufactured by ROBO MICS) as a kneading machine, α-alumina, binder, thickener and water are kneaded for 15 minutes at a rotational speed of 5000 rpm to produce a paste.
また、ポリエチレンからなり、多孔度Xが51%で厚みが20μmの単層の樹脂多孔質層31を用意する。なお、樹脂多孔質層31の表面(耐熱多孔質層33を形成する面)は、コロナ放電処理により親水処理を施している。
次いで、公知のグラビア塗工機を用いて、樹脂多孔質層31の表面(片面、親水処理した面)に、上述のペーストを塗工した。その後、75℃の温度でペーストを乾燥させることで、多孔度Yが53%で厚みが4μmの耐熱多孔質層33を、樹脂多孔質層31の表面に形成することができた。このようにして、本実施例1のセパレータ30を得た。
Further, a single-layer resin
Next, using the known gravure coating machine, the above-mentioned paste was applied to the surface (one surface, the surface subjected to hydrophilic treatment) of the resin
次に、円筒状の捲回軸45の周りに、正極板10、セパレータ30、負極板20、及びセパレータ30を、この順で捲回する。但し、本実施例1では、セパレータ30の耐熱多孔質層33が正極合材層13と対向する向き(従って、樹脂多孔質層31が負極合材層23と対向する)で、正極板10、負極板20、及びセパレータ30を配置して捲回している。このようにして、略円筒形状の電極体40を形成する。その後、電極体40の外周を、電気絶縁性の樹脂フィルム68で被覆する。
Next, the
その後、電極体40の正極合材層未塗工部(正極板10のうち正極合材層13が塗工されていない部位)の端面に、略十字形状の金属板からなる正極集電部材71を溶接する。さらに、電極体40の負極合材層未塗工部(負極板20のうち負極合材層23が塗工されていない部位)の端面に、円板状の金属板からなる負極集電部材72を溶接する。さらに、正極集電部材71に、接続部材53を溶接する。
Thereafter, the positive electrode current collecting
次に、正極集電部材71及び負極集電部材72を溶接した電極体40を、電池缶61の開口部61bを通じて、電池缶61の内部に収容(挿入)する。その後、負極集電部材72を電池缶61の底部61kに溶接する。これにより、電池缶61の底部61kが負極外部端子となる。次いで、電池缶61の全周にわたってビード61gを形成した後、電池缶61の内部に電解液を注入する。
Next, the
次いで、電池缶61の開口部61bに、ガスケット69を介して電池蓋62を組み付ける。なお、電池缶61の開口部61b内に電池蓋62を組み付ける際、電池蓋62に接続部材53を溶接する。これにより、正極集電部材71と電池蓋62とが接続部材53を通じて電気的に接続されるので、電池蓋62が正極外部端子となる。
Next, the
その後、電池缶61の開口部61bに対しカシメ加工を行って、電池蓋62により電池缶61を封口する。このとき、電池缶61と電池蓋62との間をガスケット69により電気的に絶縁しつつ、電池缶61と電池蓋62とを一体とした電池ケース60が形成される。その後、上記のようにして組み立てた電池について、充放電、エージングなどの処理を行って、本実施例1の電池1が完成する。
Thereafter, crimping is performed on the
なお、正極合材層13等の多孔度の値(%)は、次のようにして算出している。
多孔度を算出する対象物の見かけ体積(空孔を含めた体積)をV、対象物の構成要素の数をn、それぞれの構成要素の重量をWn、真密度をρnとして、下記の演算式(1)によって算出する。
多孔度(%)=[1−Σ(Wn/ρnV)]×100・・・(1)
The porosity value (%) of the positive
Assuming that the apparent volume (volume including pores) of the object for calculating the porosity is V, the number of components of the object is n, the weight of each component is Wn, and the true density is ρn, Calculated according to (1).
Porosity (%) = [1-Σ (Wn / ρnV)] × 100 (1)
例えば、正極合材層13の多孔度Eは、以下のように算出することができる。
まず、正極合材層13の見かけ体積Vを算出する。具体的には、測定サンプルとして、正極板10を縦5cm×横7cmの矩形状に切り出したものを用意する。次いで、この測定サンプルの30カ所について、マイクロメータを用いて厚みを測定し、これらの平均値を正極板10の厚みとした。
For example, the porosity E of the positive
First, the apparent volume V of the positive
正極板10は、厚み15μmの正極集電箔11と、その両面に積層された2つの正極合材層13とからなるため、1つの正極合材層13の厚みT(μm)は、次の演算式(2)によって得られる。
T=(測定した正極板10の厚み−15)/2・・・(2)
従って、正極合材層13の見かけ体積V(cm3)は、次の演算式(3)によって得られる。
V=T(μm)×10-4 ×正極合材層13の塗工面積(cm2)・・・(3)
Since the
T = (measured thickness of positive electrode plate−15) / 2 (2)
Therefore, the apparent volume V (cm 3 ) of the positive
V = T (μm) × 10 −4 × coating area of the positive electrode mixture layer 13 (cm 2 ) (3)
ところで、正極合材層13の構成要素は、(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)と導電材(アセチレンブラック)とバインダ(PVdF)である。これらの真密度ρnは、それぞれ、材料メーカーから取得することができる。これらの真密度を、順に、ρ1,ρ2,ρ3とする。また、これらの重量Wnは、正極合材層13を作製するときに加えた各々の重量に一致する。これらの重量を、順に、W1,W2,W3とする。
By the way, the constituent elements of the positive
以上のようにして求めた、見かけ体積V、構成要素の重量Wn及び真密度ρnに基づいて、上記の演算式(1)によって、正極合材層13の多孔度E(%)を算出する。具体的には、以下のようにして算出することができる。
多孔度E=1−[(W1/(ρ1×V))+(W2/(ρ2×V))+(W3/(ρ3×V))]×100
このようにして演算した結果、実施例1にかかる正極合材層13の多孔度Eは、36%となった。
Based on the apparent volume V, the weight Wn of the constituent elements, and the true density ρn obtained as described above, the porosity E (%) of the positive
Porosity E = 1 − [(W1 / (ρ1 × V)) + (W2 / (ρ2 × V)) + (W3 / (ρ3 × V))] × 100
As a result of the calculation, the porosity E of the positive
また、負極合材層23の多孔度Fは、上述の正極合材層13の多孔度Eと同様に算出することができる。
また、樹脂多孔質層31の多孔度Xは、材料メーカーから取得することができる。
Further, the porosity F of the negative
Moreover, the porosity X of the resin
また、耐熱多孔質層33の多孔度Yは、次のようにして算出することができる。
まず、正極合材層13の場合と同様に、測定サンプルとして、セパレータ30を縦5cm×横7cmの矩形状に切り出したものを用意する。次いで、この測定サンプルの30カ所について、マイクロメータを用いて厚みを測定し、これらの平均値をセパレータ30の厚みとする。
Further, the porosity Y of the heat resistant
First, as in the case of the positive
次いで、測定サンプルから耐熱多孔質層33を除去する。この際、測定サンプルをエタノールで湿らせることで、測定サンプルから耐熱多孔質層33を除去しやすくなる。その後、耐熱多孔質層33を除去した測定サンプル(すなわち、樹脂多孔質層31)の厚みを、上述したセパレータ30と同様にして求める。そして、上述のようにして求めたセパレータ30の厚みから樹脂多孔質層31の厚みを差し引くことで、耐熱多孔質層33の厚みTを得ることができる。その後、下記の演算式(4)によって、耐熱多孔質層33の見かけ体積V(cm3)を求める。
V=T(μm)×10-4 ×耐熱多孔質層33の塗工面積(cm2)・・・(4)
Next, the heat resistant
V = T (μm) × 10 −4 × heat-resistant
ところで、耐熱多孔質層33の構成要素は、耐熱性微粒子(αアルミナ)とバインダ(アクリル系バインダ)と増粘剤(CMC)である。これらの真密度ρnは、それぞれ、材料メーカーから取得することができる。これらの真密度を、順に、ρ1,ρ2,ρ3とする。また、これらの重量Wnは、耐熱多孔質層33を作製するときに加えた各々の重量に一致する。これらの重量を、順に、W1,W2,W3とする。
By the way, the constituent elements of the heat-resistant
以上のようにして求めた、見かけ体積V、構成要素の重量Wn及び真密度ρnに基づいて、上記の演算式(1)によって、耐熱多孔質層33の多孔度Y(%)を算出する。具体的には、以下のようにして算出することができる。
多孔度Y=1−[(W1/(ρ1×V))+(W2/(ρ2×V))+(W3/(ρ3×V))]×100
このようにして演算した結果、実施例1にかかる耐熱多孔質層33の多孔度Yは、53%となった。
Based on the apparent volume V, the weight Wn of the component, and the true density ρn obtained as described above, the porosity Y (%) of the heat-resistant
Porosity Y = 1-[(W1 / (ρ1 × V)) + (W2 / (ρ2 × V)) + (W3 / (ρ3 × V))] × 100
As a result of the calculation, the porosity Y of the heat-resistant
(実施例2〜10)
次に、実施例2〜10の電池について説明する。実施例2〜10の電池は、実施例1の電池と比較して、セパレータのみが異なり、その他については同様である。従って、ここでは、実施例1と異なる点を中心に説明し、同様な点については説明を省略または簡略化する。なお、実施例1〜10では、耐熱多孔質層33を構成する耐熱性微粒子(フィラー)として、αアルミナを用いている点で共通している。
(Examples 2 to 10)
Next, the batteries of Examples 2 to 10 will be described. The batteries of Examples 2 to 10 are different from the battery of Example 1 only in the separator, and the others are the same. Therefore, here, the description will focus on the points different from the first embodiment, and the description of the same points will be omitted or simplified. Examples 1 to 10 are common in that α-alumina is used as the heat-resistant fine particles (filler) constituting the heat-resistant
実施例2では、樹脂多孔質層31として、実施例1と同様に、ポリエチレンからなる単層の樹脂多孔質層を用いている。但し、樹脂多孔質層31の厚みは、実施例1と異なり、16μmとしている。樹脂多孔質層31の多孔度Xは、実施例1と同様に51%である。
また、実施例2では、実施例1と比較して、ペーストの固形分率のみを異ならせて、耐熱多孔質層33を形成した。なお、実施例2では、ペーストの固形分率を37%にしている。これにより、耐熱多孔質層33について、多孔度Yのみを実施例1と異なる57%とした。このようにして、実施例2では、Y/Xの値を、実施例1と異なる1.12とした。
In Example 2, as the resin
Moreover, in Example 2, compared with Example 1, only the solid content rate of the paste was varied, and the heat resistant
上記以外は、実施例1と同様にして、実施例2にかかる電池を作製した。なお、本明細書において、単層の樹脂多孔質層31を用いている実施例では、いずれも、セパレータ30の耐熱多孔質層33が正極合材層13と対向する向き(従って、樹脂多孔質層31が負極合材層23と対向する)で、正極板10、負極板20、及びセパレータ30を捲回して、電極体40を形成している。
A battery according to Example 2 was made in the same manner as Example 1 except for the above. In the present specification, in each of the examples using the single-layered resin
実施例3では、樹脂多孔質層31として、実施例1とは異なり、ポリエチレンからなる多孔質層の上下にポリプロピレンからなる多孔質層を積層した3層構造の樹脂多孔質層を用いている。また、樹脂多孔質層31の多孔度Xは、実施例1と異なり、48%であるが、厚みは、実施例1と同様に20μmである。
In the third embodiment, unlike the first embodiment, a resin porous layer having a three-layer structure in which a porous layer made of polypropylene is laminated on top and bottom of a porous layer made of polyethylene is used as the resin
また、実施例3では、実施例1と比較して、ペーストの固形分率及び乾燥温度のみを異ならせて、耐熱多孔質層33を形成した。なお、実施例3では、ペーストの固形分率を38.5%、乾燥温度を80℃にしている。これにより、耐熱多孔質層33について、多孔度Yのみを実施例1と異なる55%とした。このようにして、実施例3では、Y/Xの値を、実施例1と異なる1.15とした。
Moreover, in Example 3, compared with Example 1, only the solid content rate and drying temperature of the paste were varied, and the heat resistant
また、実施例3では、セパレータ30の樹脂多孔質層31が正極合材層13と対向する向き(従って、耐熱多孔質層33が負極合材層23と対向する)で、正極板10、負極板20、及びセパレータ30を捲回して、電極体40を形成している。
Further, in Example 3, the
上記以外は、実施例1と同様にして、実施例3にかかる電池を作製した。なお、本明細書において、3層構造の樹脂多孔質層31を用いている実施例では、いずれも、セパレータ30の樹脂多孔質層31が正極合材層13と対向する向き(従って、耐熱多孔質層33が負極合材層23と対向する)で、正極板10、負極板20、及びセパレータ30を捲回して、電極体40を形成している。
A battery according to Example 3 was made in the same manner as Example 1 except for the above. In the present specification, in all examples using the resin
実施例4〜10についても、樹脂多孔質層31または耐熱多孔質層33について、多孔度または厚みを異ならせて、実施例1とはY/Xの値が異なる電池を作製した。ここで、実施例1〜10にかかる樹脂多孔質層31及び耐熱多孔質層33に関するデータを、図3に示す。実施例4〜10にかかる樹脂多孔質層31の多孔度X及び厚み等は、図3に示す通りである。なお、実施例1〜10では、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たすようにしている。
Also in Examples 4 to 10, batteries having different Y / X values from those of Example 1 were produced by changing the porosity or thickness of the resin
(比較例1〜5)
また、比較例1〜5として、実施例1の電池と比較して、セパレータ(樹脂多孔質層及び耐熱多孔質層の多孔度または厚み)のみを異ならせて、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たさない電池を作製した。なお、比較例1〜5では、耐熱多孔質層を形成するにあたり、実施例1と比較して、ペーストの固形分率及び乾燥温度のみを異ならせている。比較例1〜5にかかる樹脂多孔質層及び耐熱多孔質層に関するデータについても、図3に示す。
(Comparative Examples 1-5)
Further, as Comparative Examples 1 to 5, as compared with the battery of Example 1, only the separator (porosity or thickness of the resin porous layer and the heat resistant porous layer) is changed, and 1 <(Y / X) ≦ A battery that does not satisfy the relationship of 1.15 was produced. In Comparative Examples 1 to 5, when the heat-resistant porous layer is formed, only the solid content rate and the drying temperature of the paste are different from those in Example 1. The data regarding the resin porous layer and heat-resistant porous layer according to Comparative Examples 1 to 5 are also shown in FIG.
次に、実施例1〜10及び比較例1〜5の電池について、内部抵抗(IV抵抗値)を測定した。
具体的には、まず、各々の電池のSOCを60%とする。次いで、25℃の温度環境下で、各々の電池について、0.3Cの一定電流値Iで、10秒間放電させる。そして、この放電直後の電池電圧値Vを測定する。その後、各々の電池を充電して、再び、SOC60%とする。次いで、今度は、1Cの一定電流値Iで10秒間放電させ、この放電直後の電池電圧値Vを測定する。その後、各々の電池を充電して、再び、SOC60%とする。次いで、今度は、3Cの一定電流値Iで10秒間放電させ、この放電直後の電池電圧値Vを測定する。
Next, the internal resistance (IV resistance value) of the batteries of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 5 was measured.
Specifically, first, the SOC of each battery is set to 60%. Next, each battery is discharged at a constant current value I of 0.3 C for 10 seconds under a temperature environment of 25 ° C. And the battery voltage value V immediately after this discharge is measured. Then, each battery is charged to make
その後、各々の電池について、x軸を電流値I、y軸を電池電圧値Vとした座標平面に、上述のようにして測定した値(I,V)をそれぞれプロットする。次いで、各々の電池について、最小二乗法により、プロットしたこれらの点から近似直線(一次関数)を求め、その傾きを、その電池のIV抵抗値(mΩ)として求めた。これらの結果を図3に示す。 Then, for each battery, the values (I, V) measured as described above are plotted on a coordinate plane in which the x-axis is the current value I and the y-axis is the battery voltage value V. Next, for each battery, an approximate straight line (linear function) was obtained from these plotted points by the least square method, and the slope thereof was obtained as the IV resistance value (mΩ) of the battery. These results are shown in FIG.
図3に示すように、実施例1〜10の電池では、IV抵抗値が57〜73mΩと小さな値を示した。これに対し、比較例1〜5の電池では、IV抵抗値が112〜142mΩと大きな値を示し、実施例の電池の2倍程度の値になった。 As shown in FIG. 3, in the batteries of Examples 1 to 10, the IV resistance value was as small as 57 to 73 mΩ. On the other hand, in the batteries of Comparative Examples 1 to 5, the IV resistance value was as large as 112 to 142 mΩ, which was about twice that of the battery of the example.
ここで、上述の実施例1〜10及び比較例1〜5の結果に基づいて、Y/Xの値とIV抵抗値との関係を調査した。その結果を図4に示す。なお、図4では、実施例1〜10を●(黒丸)、比較例1〜5を○(白丸)で表している。
図4に示す結果より、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たすようにすることで、電池内部抵抗(IV抵抗値)を小さくすることができることがわかる。
Here, based on the results of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 5 described above, the relationship between the Y / X value and the IV resistance value was investigated. The result is shown in FIG. In FIG. 4, Examples 1 to 10 are represented by ● (black circles), and Comparative Examples 1 to 5 are represented by ○ (white circles).
From the results shown in FIG. 4, it can be seen that the battery internal resistance (IV resistance value) can be reduced by satisfying the relationship of 1 <(Y / X) ≦ 1.15.
このような結果となった理由は、次のように考えている。樹脂多孔質層31の多孔度X(%)と耐熱多孔質層33の多孔度Y(%)とが、1<(Y/X)の関係を満たすようにすることで、「充放電に伴う正極板10及び負極板20の膨張・収縮によってセパレータ30(樹脂多孔質層31)にかかる圧力により、樹脂多孔質層31と耐熱多孔質層33との境界付近において、樹脂多孔質層31の空孔が潰れてしまう」ことを抑制することができたと考えられる。さらに、(Y/X)≦1.15の関係を満たすようにすることで、充放電に伴う正極板10及び負極板20の膨張・収縮によりセパレータ30に圧力がかかった場合に、「樹脂多孔質層31と耐熱多孔質層33との境界付近において、樹脂多孔質層31をなす樹脂が耐熱多孔質層33の空孔内に食い込む形態で、耐熱多孔質層33の空孔が塞がれる」ことを抑制することができたと考えられる。
The reason for such a result is considered as follows. By making the porosity X (%) of the resin
(比較例6〜8)
次に、比較例6〜8として、実施例1の電池と比較して、セパレータ(樹脂多孔質層及び耐熱多孔質層の多孔度など)のみを異ならせて、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たすが、Y<50(%)とした電池を作製した。なお、比較例6〜8では、耐熱多孔質層を形成するにあたり、実施例1と比較して、ペーストの固形分率及び乾燥温度のみを異ならせている。比較例6〜8の電池についても、実施例1と同様にして、内部抵抗(IV抵抗値)を測定した。これらのデータを、図5に示す。
(Comparative Examples 6-8)
Next, as Comparative Examples 6 to 8, as compared with the battery of Example 1, only the separator (the porosity of the resin porous layer and the heat-resistant porous layer) is different, and 1 <(Y / X) ≦ A battery satisfying the relationship of 1.15 but having Y <50 (%) was produced. In Comparative Examples 6 to 8, when the heat resistant porous layer is formed, only the solid content rate and the drying temperature of the paste are different from those in Example 1. For the batteries of Comparative Examples 6 to 8, the internal resistance (IV resistance value) was measured in the same manner as in Example 1. These data are shown in FIG.
ここで、上述の実施例1〜10及び比較例6〜8の結果に基づいて、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たす電池において、耐熱多孔質層の多孔度Yの値とIV抵抗値との関係を調査した。その結果を図6に示す。なお、図6では、実施例1〜10を●(黒丸)、比較例6〜8を○(白丸)で表している。 Here, based on the results of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 6 to 8 described above, the value of the porosity Y of the heat-resistant porous layer in the battery satisfying the relationship of 1 <(Y / X) ≦ 1.15. And the IV resistance value were investigated. The result is shown in FIG. In FIG. 6, Examples 1 to 10 are represented by ● (black circles), and Comparative Examples 6 to 8 are represented by ○ (white circles).
図6に示す結果より、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たしていても、Y<50(%)とした場合は、電池内部抵抗(IV抵抗値)が大きくなってしまうことがわかる。これに対し、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たし、且つ、Y≧50(%)の関係を満たすようにすることで、電池内部抵抗(IV抵抗値)を小さくすることができる。Y≧50(%)の関係を満たすようにすることで、充放電時におけるLiイオンの電極間移動がスムーズに行われるためと考えている。 From the results shown in FIG. 6, even if the relationship of 1 <(Y / X) ≦ 1.15 is satisfied, if Y <50 (%), the battery internal resistance (IV resistance value) becomes large. I understand that. On the other hand, by satisfying the relationship of 1 <(Y / X) ≦ 1.15 and satisfying the relationship of Y ≧ 50 (%), the battery internal resistance (IV resistance value) can be reduced. Can do. It is considered that by satisfying the relationship of Y ≧ 50 (%), the movement of Li ions between electrodes during charging and discharging is performed smoothly.
以上より、「樹脂多孔質層31の多孔度X(%)と耐熱多孔質層33の多孔度Y(%)とが、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たし、且つ、Y≧50(%)の関係を満たす」セパレータ30を用いることで、電池内部抵抗を小さくすることができるといえる。なお、実施例1〜10では、Y≦67(%)となっている。
From the above, “the porosity X (%) of the resin
(実施例11〜20)
次に、実施例11〜20の電池について説明する。実施例11〜20の電池は、それぞれ、実施例1〜10の電池と比較して、セパレータの耐熱多孔質層のみが異なり、その他については同様である。特に、本実施例11〜20では、耐熱多孔質層33を構成する耐熱性微粒子(フィラー)としてベーマイトを用いている点で、実施例1〜10と異なっている。
(Examples 11 to 20)
Next, the batteries of Examples 11 to 20 will be described. The batteries of Examples 11 to 20 are different from the batteries of Examples 1 to 10, respectively, only in the heat-resistant porous layer of the separator, and the others are the same. In particular, Examples 11 to 20 are different from Examples 1 to 10 in that boehmite is used as the heat-resistant fine particles (filler) constituting the heat-resistant
実施例11では、樹脂多孔質層31として、実施例1と同様に、ポリエチレンからなる単層の樹脂多孔質層であって、多孔度Xが51%、厚みが20μmの樹脂多孔質層31を用いている。また、実施例11では、実施例1と比較して、耐熱性微粒子(フィラー)及びペーストの固形分率のみを異ならせて、耐熱多孔質層33を形成した。なお、実施例11では、耐熱性微粒子(フィラー)としてベーマイトを用いており、ペーストの固形分率を39.6%にしている。
上記以外は、実施例1と同様にして、実施例11にかかる電池を作製した。
In Example 11, the resin
A battery according to Example 11 was made in the same manner as Example 1 except for the above.
実施例12では、樹脂多孔質層31として、実施例2と同様に、ポリエチレンからなる単層の樹脂多孔質層であって、多孔度Xが51%、厚みが16μmの樹脂多孔質層31を用いている。また、実施例12では、実施例2と比較して、耐熱性微粒子(フィラー)及びペーストの固形分率のみを異ならせて、耐熱多孔質層33を形成した。なお、実施例12では、耐熱性微粒子としてベーマイトを用いており、ペーストの固形分率を36.2%にしている。
上記以外は、実施例2と同様にして、実施例12にかかる電池を作製した。
In Example 12, the resin
A battery according to Example 12 was made in the same manner as Example 2 except for the above.
実施例13〜20についても、実施例3〜10と比較して、耐熱多孔質層のみが異なる電池を作製した。具体的には、耐熱性微粒子としてベーマイトを用いて耐熱多孔質層33を形成した。
ここで、実施例11〜20にかかる樹脂多孔質層31及び耐熱多孔質層33に関するデータを、図7に示す。なお、実施例11〜20でも、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たすようにしている。
Also in Examples 13 to 20, batteries having different heat resistant porous layers were produced as compared with Examples 3 to 10. Specifically, the heat resistant
Here, the data regarding the resin
(比較例9〜13)
また、比較例9〜13として、実施例11の電池と比較して、セパレータ(樹脂多孔質層及び耐熱多孔質層の多孔度または厚み)のみを異ならせて、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たさない電池を作製した。なお、比較例9〜13では、耐熱多孔質層を形成するにあたり、実施例11と比較して、ペーストの固形分率及び乾燥温度のみを異ならせている。比較例9〜13にかかる樹脂多孔質層及び耐熱多孔質層に関するデータについても、図7に示す。
(Comparative Examples 9-13)
Further, as Comparative Examples 9 to 13, as compared with the battery of Example 11, only the separator (porosity or thickness of the resin porous layer and the heat-resistant porous layer) is changed, and 1 <(Y / X) ≦ A battery that does not satisfy the relationship of 1.15 was produced. In Comparative Examples 9 to 13, when the heat-resistant porous layer is formed, only the solid content rate and the drying temperature of the paste are different from those in Example 11. The data regarding the resin porous layer and the heat resistant porous layer according to Comparative Examples 9 to 13 are also shown in FIG.
次に、実施例11〜20及び比較例9〜13の電池について、実施例1と同様にして、内部抵抗(IV抵抗値)を測定した。これらの結果を図7に示す。
図7に示すように、実施例11〜20の電池では、IV抵抗値が43〜56mΩと小さな値を示した。これに対し、比較例9〜13の電池では、IV抵抗値が91〜116mΩと大きな値を示し、実施例の電池の2倍程度の値になった。
Next, for the batteries of Examples 11 to 20 and Comparative Examples 9 to 13, the internal resistance (IV resistance value) was measured in the same manner as in Example 1. These results are shown in FIG.
As shown in FIG. 7, in the batteries of Examples 11 to 20, the IV resistance value was as small as 43 to 56 mΩ. On the other hand, in the batteries of Comparative Examples 9 to 13, the IV resistance value was as large as 91 to 116 mΩ, which was about twice that of the battery of the example.
ここで、上述の実施例11〜20及び比較例9〜13の結果に基づいて、Y/Xの値とIV抵抗値との関係を調査した。その結果を図8に示す。なお、図8では、実施例11〜20を●(黒丸)、比較例9〜13を○(白丸)で表している。
図8に示す結果より、耐熱性微粒子としてベーマイトを用いた場合でも、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たすようにすることで、電池内部抵抗(IV抵抗値)を小さくすることができることがわかる。その理由は、前述の通りである。
Here, based on the results of Examples 11 to 20 and Comparative Examples 9 to 13 described above, the relationship between the Y / X value and the IV resistance value was investigated. The result is shown in FIG. In FIG. 8, Examples 11 to 20 are represented by ● (black circles), and Comparative Examples 9 to 13 are represented by ○ (white circles).
From the results shown in FIG. 8, even when boehmite is used as the heat-resistant fine particles, the battery internal resistance (IV resistance value) is reduced by satisfying the relationship of 1 <(Y / X) ≦ 1.15. You can see that The reason is as described above.
(比較例14〜16)
次に、比較例14〜16として、実施例11の電池と比較して、セパレータ(樹脂多孔質層及び耐熱多孔質層の多孔度など)のみを異ならせて、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たすが、Y<50(%)とした電池を作製した。なお、比較例14〜16では、耐熱多孔質層を形成するにあたり、実施例11と比較して、ペーストの固形分率及び乾燥温度のみを異ならせている。比較例14〜16の電池についても、実施例11と同様にして、内部抵抗(IV抵抗値)を測定した。これらのデータを、図9に示す。
(Comparative Examples 14-16)
Next, as Comparative Examples 14 to 16, as compared with the battery of Example 11, only the separator (such as the porosity of the resin porous layer and the heat resistant porous layer) was changed, and 1 <(Y / X) ≦ A battery satisfying the relationship of 1.15 but having Y <50 (%) was produced. In Comparative Examples 14 to 16, when the heat-resistant porous layer is formed, only the solid content rate and the drying temperature of the paste are different from those in Example 11. For the batteries of Comparative Examples 14 to 16, the internal resistance (IV resistance value) was measured in the same manner as in Example 11. These data are shown in FIG.
ここで、上述の実施例11〜20及び比較例14〜16の結果に基づいて、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たす電池において、耐熱多孔質層の多孔度Yの値とIV抵抗値との関係を調査した。その結果を図10に示す。なお、図10では、実施例11〜20を●(黒丸)、比較例14〜16を○(白丸)で表している。 Here, the value of the porosity Y of the heat-resistant porous layer in the battery satisfying the relationship of 1 <(Y / X) ≦ 1.15 based on the results of Examples 11 to 20 and Comparative Examples 14 to 16 described above. And the IV resistance value were investigated. The result is shown in FIG. In FIG. 10, Examples 11 to 20 are represented by ● (black circles), and Comparative Examples 14 to 16 are represented by ○ (white circles).
図10に示す結果より、耐熱性微粒子としてベーマイトを用いた場合において、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たしていても、Y<50(%)とした場合は、電池内部抵抗(IV抵抗値)が大きくなってしまうことがわかる。これに対し、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たし、且つ、Y≧50(%)の関係を満たすようにすることで、電池内部抵抗(IV抵抗値)を小さくすることができる。その理由は、前述の通りである。
From the results shown in FIG. 10, when boehmite is used as the heat-resistant fine particles, even if the
以上より、耐熱多孔質層33に含有させる耐熱性微粒子をベーマイトとした場合でも、樹脂多孔質層31の多孔度X(%)と耐熱多孔質層33の多孔度Y(%)とが、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たし、且つ、Y≧50(%)の関係を満たすようにすることで、電池内部抵抗を小さくすることができるといえる。なお、実施例11〜20では、Y≦67(%)となっている。
From the above, even when the heat-resistant fine particles contained in the heat-resistant
ここで、実施例1〜10にかかる電池と実施例11〜20にかかる電池について、内部抵抗(IV抵抗値)を比較する。
実施例1と実施例11とは、耐熱多孔質層33を構成する耐熱性微粒子として、αアルミナを用いたか、ベーマイトを用いたかという点で異なる関係にある。実施例2〜10と実施例12〜20についても、同様な関係である。
Here, the internal resistance (IV resistance value) of the batteries according to Examples 1 to 10 and the batteries according to Examples 11 to 20 are compared.
Example 1 is different from Example 11 in that α-alumina or boehmite is used as the heat-resistant fine particles constituting the heat-resistant
そこで、実施例1と実施例11とを比較すると、実施例11のほうが、実施例1よりもIV抵抗値が10mΩ以上小さくなっている。また、実施例2〜10と実施例12〜20とをそれぞれ比較しても、実施例2〜10よりも実施例12〜20のほうが、IV抵抗値が10mΩ以上小さくなっている。以上の結果より、耐熱多孔質層を構成する耐熱性微粒子として、ベーマイトを用いることで、電池内部抵抗を特に小さくすることができるといえる。 Therefore, when Example 1 and Example 11 are compared, the IV resistance value of Example 11 is 10 mΩ or less smaller than that of Example 1. Moreover, even if Examples 2-10 are compared with Examples 12-20, respectively, IV resistance value of Example 12-20 is 10 mΩ or more smaller than Examples 2-10. From the above results, it can be said that the internal resistance of the battery can be particularly reduced by using boehmite as the heat-resistant fine particles constituting the heat-resistant porous layer.
(実施例21〜26)
次に、実施例21〜26の電池について説明する。実施例21〜26の電池は、それぞれ、実施例1,3,4,6,7,9の電池と比較して、セパレータの耐熱多孔質層のみが異なり、その他については同様である。特に、本実施例21〜26では、耐熱多孔質層33を構成する耐熱性微粒子(フィラー)として水酸化マグネシウムを用いている点で、実施例1,3,4,6,7,9と異なっている。
(Examples 21 to 26)
Next, the batteries of Examples 21 to 26 will be described. The batteries of Examples 21 to 26 are different from the batteries of Examples 1, 3, 4, 6, 7, and 9 only in the heat-resistant porous layer of the separator, and the others are the same. In particular, Examples 21 to 26 differ from Examples 1, 3, 4, 6, 7, and 9 in that magnesium hydroxide is used as the heat-resistant fine particles (filler) constituting the heat-resistant
実施例21では、樹脂多孔質層31として、実施例1と同様に、ポリエチレンからなる単層の樹脂多孔質層であって、多孔度Xが51%、厚みが20μmの樹脂多孔質層31を用いている。また、実施例21では、実施例1と比較して、耐熱性微粒子(フィラー)及びペーストの固形分率のみを異ならせて、耐熱多孔質層33を形成した。なお、実施例21では、耐熱性微粒子(フィラー)として水酸化マグネシウムを用いており、ペーストの固形分率を40.2%にしている。
上記以外は、実施例1と同様にして、実施例21にかかる電池を作製した。
In Example 21, the resin
A battery according to Example 21 was made in the same manner as Example 1 except for the above.
実施例22では、樹脂多孔質層31として、実施例3と同様に、ポリエチレンからなる多孔質層の上下にポリプロピレンからなる多孔質層を積層した3層構造の樹脂多孔質層であって、多孔度Xが48%、厚みが20μmの樹脂多孔質層31を用いている。また、実施例22では、実施例3と比較して、耐熱性微粒子(フィラー)及びペーストの固形分率のみを異ならせて、耐熱多孔質層33を形成した。実施例22では、耐熱性微粒子として水酸化マグネシウムを用いており、ペーストの固形分率を39.1%にしている。
上記以外は、実施例3と同様にして、実施例22にかかる電池を作製した。
In Example 22, the resin
A battery according to Example 22 was made in the same manner as Example 3 except for the above.
実施例23〜26についても、実施例4,6,7,9と比較して、耐熱多孔質層のみが異なる電池を作製した。具体的には、耐熱性微粒子として水酸化マグネシウムを用いて耐熱多孔質層33を形成した。
ここで、実施例21〜26にかかる樹脂多孔質層31及び耐熱多孔質層33に関するデータを、図11に示す。なお、実施例21〜26でも、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たすようにしている。
Also in Examples 23 to 26, batteries having different heat resistant porous layers were produced as compared with Examples 4, 6, 7, and 9. Specifically, the heat resistant
Here, the data regarding the resin
(比較例17〜20)
また、比較例17〜20として、実施例21等の電池と比較して、セパレータ(樹脂多孔質層及び耐熱多孔質層の多孔度または厚み)のみを異ならせて、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たさない電池を作製した。なお、比較例17〜20では、耐熱多孔質層を形成するにあたり、実施例21と比較して、ペーストの固形分率及び乾燥温度のみを異ならせている。比較例17〜20にかかる樹脂多孔質層及び耐熱多孔質層に関するデータについても、図11に示す。
(Comparative Examples 17-20)
Further, as Comparative Examples 17 to 20, as compared with the battery of Example 21 or the like, only the separator (porosity or thickness of the resin porous layer and the heat resistant porous layer) is changed, and 1 <(Y / X) A battery that does not satisfy the relationship of ≦ 1.15 was produced. In Comparative Examples 17 to 20, in forming the heat resistant porous layer, only the solid content rate and the drying temperature of the paste are different from those in Example 21. The data regarding the resin porous layer and the heat resistant porous layer according to Comparative Examples 17 to 20 are also shown in FIG.
次に、実施例21〜26及び比較例17〜20の電池について、実施例1と同様にして、内部抵抗(IV抵抗値)を測定した。これらの結果を図11に示す。
図11に示すように、実施例21〜26の電池では、IV抵抗値が52〜56mΩと小さな値を示した。これに対し、比較例17〜20の電池では、IV抵抗値が100〜127mΩと大きな値を示し、実施例の電池の2倍程度の値になった。
Next, for the batteries of Examples 21 to 26 and Comparative Examples 17 to 20, the internal resistance (IV resistance value) was measured in the same manner as in Example 1. These results are shown in FIG.
As shown in FIG. 11, in the batteries of Examples 21 to 26, the IV resistance value was as small as 52 to 56 mΩ. On the other hand, in the batteries of Comparative Examples 17 to 20, the IV resistance value was as large as 100 to 127 mΩ, which was about twice that of the battery of the example.
ここで、上述の実施例21〜26及び比較例17〜20の結果に基づいて、Y/Xの値とIV抵抗値との関係を調査した。その結果を図12に示す。なお、図12では、実施例21〜26を●(黒丸)、比較例17〜20を○(白丸)で表している。
図12に示す結果より、耐熱性微粒子として水酸化マグネシウムを用いた場合でも、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たすようにすることで、電池内部抵抗(IV抵抗値)を小さくすることができることがわかる。その理由は、前述の通りである。
Here, based on the result of the above-mentioned Examples 21-26 and Comparative Examples 17-20, the relationship between the value of Y / X and IV resistance value was investigated. The result is shown in FIG. In FIG. 12, Examples 21 to 26 are represented by ● (black circles), and Comparative Examples 17 to 20 are represented by ○ (white circles).
From the results shown in FIG. 12, even when magnesium hydroxide is used as the heat-resistant fine particles, the battery internal resistance (IV resistance value) is reduced by satisfying the relationship of 1 <(Y / X) ≦ 1.15. It can be seen that it can be made smaller. The reason is as described above.
(比較例21,22)
次に、比較例21,22として、実施例21の電池と比較して、セパレータ(樹脂多孔質層及び耐熱多孔質層の多孔度など)のみを異ならせて、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たすが、Y<50(%)とした電池を作製した。なお、比較例21,22では、耐熱多孔質層を形成するにあたり、実施例21と比較して、ペーストの固形分率及び乾燥温度のみを異ならせている。比較例21,22の電池についても、実施例21と同様にして、内部抵抗(IV抵抗値)を測定した。これらのデータを、図13に示す。
(Comparative Examples 21 and 22)
Next, as Comparative Examples 21 and 22, compared with the battery of Example 21, only the separator (the porosity of the resin porous layer and the heat-resistant porous layer) is different, and 1 <(Y / X) ≦ A battery satisfying the relationship of 1.15 but having Y <50 (%) was produced. In Comparative Examples 21 and 22, when forming the heat-resistant porous layer, only the solid content rate and the drying temperature of the paste are different from those in Example 21. For the batteries of Comparative Examples 21 and 22, the internal resistance (IV resistance value) was measured in the same manner as in Example 21. These data are shown in FIG.
ここで、上述の実施例21〜26及び比較例21,22の結果に基づいて、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たす電池において、耐熱多孔質層の多孔度Yの値とIV抵抗値との関係を調査した。その結果を図14に示す。なお、図14では、実施例21〜26を●(黒丸)、比較例21,22を○(白丸)で表している。 Here, based on the results of Examples 21 to 26 and Comparative Examples 21 and 22 described above, the value of the porosity Y of the heat-resistant porous layer in the battery satisfying the relationship of 1 <(Y / X) ≦ 1.15. And the IV resistance value were investigated. The result is shown in FIG. In FIG. 14, Examples 21 to 26 are represented by ● (black circles), and Comparative Examples 21 and 22 are represented by ○ (white circles).
図14に示す結果より、耐熱性微粒子として水酸化マグネシウムを用いた場合において、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たしていても、Y<50(%)とした場合は、電池内部抵抗(IV抵抗値)が大きくなってしまうことがわかる。これに対し、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たし、且つ、Y≧50(%)の関係を満たすようにすることで、電池内部抵抗(IV抵抗値)を小さくすることができる。その理由は、前述の通りである。
From the results shown in FIG. 14, when magnesium hydroxide is used as the heat-resistant fine particles, even if the
以上より、耐熱多孔質層33に含有させる耐熱性微粒子を水酸化マグネシウムとした場合でも、樹脂多孔質層31の多孔度X(%)と耐熱多孔質層33の多孔度Y(%)とが、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たし、且つ、Y≧50(%)の関係を満たすようにすることで、電池内部抵抗を小さくすることができるといえる。なお、実施例21〜26でも、Y≦67(%)となっている。
From the above, even when the heat-resistant fine particles contained in the heat-resistant
ここで、実施例1,3,4,6,7,9にかかる電池と実施例21〜26にかかる電池について、内部抵抗(IV抵抗値)を比較する。
実施例1と実施例21とは、耐熱多孔質層33を構成する耐熱性微粒子として、αアルミナを用いたか、ベーマイトを用いたかという点で異なる関係にある。実施例3,4,6,7,9と実施例22〜26についても、同様な関係である。
Here, the internal resistances (IV resistance values) of the batteries according to Examples 1, 3, 4, 6, 7, and 9 and the batteries according to Examples 21 to 26 are compared.
Example 1 is different from Example 21 in that α-alumina or boehmite is used as the heat-resistant fine particles constituting the heat-resistant
そこで、実施例1と実施例21とを比較すると、実施例21のほうが、実施例1よりもIV抵抗値が10mΩ程度小さくなっている。また、実施例3,4,6,7,9と実施例22〜26とをそれぞれ比較しても、実施例3,4,6,7,9よりも実施例22〜26のほうが、IV抵抗値が10mΩ程度小さくなっている。以上の結果より、耐熱多孔質層を構成する耐熱性微粒子として、水酸化マグネシウムを用いることで、電池内部抵抗を特に小さくすることができるといえる。 Therefore, when Example 1 is compared with Example 21, the IV resistance value of Example 21 is about 10 mΩ smaller than that of Example 1. Further, even when Examples 3, 4, 6, 7, and 9 and Examples 22 to 26 are compared, Examples 22 to 26 are more resistant to IV resistance than Examples 3, 4, 6, 7, and 9, respectively. The value is about 10 mΩ smaller. From the above results, it can be said that the internal resistance of the battery can be particularly reduced by using magnesium hydroxide as the heat-resistant fine particles constituting the heat-resistant porous layer.
(実施例27〜61)
次に、実施例27〜61の電池について説明する。実施例27〜61の電池は、実施例1〜26の電池と比較して、正極合材層13の多孔度と厚み、及び、負極合材層23の多孔度と厚みが異なり、その他については同様である。実施例27〜61では、正極合材層13及び負極合材層23の多孔度と厚みを様々に異ならせて、電池を作製している。これらのデータを、図15及び図16に示す。
(Examples 27-61)
Next, the batteries of Examples 27 to 61 will be described. The batteries of Examples 27 to 61 differ from the batteries of Examples 1 to 26 in that the porosity and thickness of the positive
なお、実施例27〜61では、正極合材層13の多孔度及び厚みの調整は、正極集電箔11の表面(両面)に正極合材層13を塗工した後の圧延条件の調整により行っている。負極合材層23の多孔度及び厚みの調整についても同様である。
また、実施例27〜61では、樹脂多孔質層31の多孔度X(%)と耐熱多孔質層33の多孔度Y(%)とについて、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たし、且つ、Y≧50(%)の関係を満たすようにしている。
In Examples 27 to 61, the porosity and thickness of the positive
Further, in Examples 27 to 61, the relation of 1 <(Y / X) ≦ 1.15 between the porosity X (%) of the resin
次に、実施例27〜61にかかる電池について、実施例1と同様にして、内部抵抗(IV抵抗値)測定した。これらの結果を、図15及び図16に示す。この測定結果に基づいて、正極合材層13及び負極合材層23の多孔度と厚みについて、好ましい範囲を検討する。
Next, the internal resistance (IV resistance value) of the batteries according to Examples 27 to 61 was measured in the same manner as in Example 1. These results are shown in FIG. 15 and FIG. Based on this measurement result, a preferable range is examined for the porosity and thickness of the positive
実施例27〜31の電池では、IV抵抗値が54〜73mΩと小さな値を示した。これに対し、実施例32〜61の電池では、IV抵抗値が90〜105mΩとなり、実施例27〜31に比べて大きな値を示した。 In the batteries of Examples 27 to 31, the IV resistance value was as small as 54 to 73 mΩ. On the other hand, in the batteries of Examples 32 to 61, the IV resistance value was 90 to 105 mΩ, which was larger than those of Examples 27 to 31.
具体的に検討すると、IV抵抗値が小さな値を示した実施例27〜31の電池では、正極合材層13について、多孔度を20〜45%の範囲内とし、且つ、厚みを30〜90μmの範囲内としている。さらに、負極合材層23について、多孔度を20〜55%の範囲内とし、且つ、厚みを30〜90μmの範囲内としている。
Specifically, in the batteries of Examples 27 to 31 in which the IV resistance value showed a small value, the porosity of the positive
一方、IV抵抗値が大きな値を示した実施例32〜61では、正極合材層13の多孔度と厚み、及び、負極合材層23の多孔度と厚みのうち、少なくともいずれかについて、上述の範囲外としている。
以上より、正極合材層13について、多孔度を20〜45%の範囲内とし、且つ、厚みを30〜90μmの範囲内とすると共に、負極合材層23について、多孔度を20〜55%の範囲内とし、且つ、厚みを30〜90μmの範囲内とすることで、電池内部抵抗を小さくすることができるといえる。
On the other hand, in Examples 32-61 in which the IV resistance value showed a large value, at least one of the porosity and thickness of the positive
As described above, the porosity of the positive
その理由は、次のように考えている。正極合材層13及び負極合材層23について、多孔度を20%以上、且つ、厚みを30μm以上とすることで、電解液の保液性を良好にすることができると考えられる。また、正極合材層13について、多孔度を45%以下且つ厚みを90μm以下とすると共に、負極合材層23について、多孔度を55%以下且つ厚みを90μm以下とすることで、電極合材層(正極合材層13及び負極合材層23)における反応ムラ(反応の一部集中)を抑制することができると考えられる。このような理由により、正極合材層13及び負極合材層23の多孔度及び厚みを上述のような範囲内とすることで、電池内部抵抗を小さくすることができると考えている。
The reason is considered as follows. With respect to the positive
ここで、図15及び図16に示す結果について、詳細に検討する。具体的には、実施例27,32,34,36,38,40,43,44,46,48,50,52,54,56,58の結果について、比較検討する。これらの実施例は、正極合材層13の多孔度と厚み、及び、負極合材層23の多孔度と厚みの少なくともいずれかのみが異なり、その他については同様とされている。なお、これらの実施例では、耐熱多孔質層33を構成する耐熱性微粒子としてαアルミナを用い、耐熱多孔質層33の多孔度Yを52%、厚みを4μmとしている。また、樹脂多孔質層31として、ポリエチレンからなる多孔質層の上下にポリプロピレンからなる多孔質層を積層した3層構造の樹脂多孔質層で、多孔度Xが48%で厚みが20μmの樹脂多孔質層31を用いている。また、Y/Xの値を1.08としている。
Here, the results shown in FIGS. 15 and 16 will be examined in detail. Specifically, the results of Examples 27, 32, 34, 36, 38, 40, 43, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, and 58 are compared and examined. In these examples, only the porosity and thickness of the positive
実施例27では、正極合材層13及び負極合材層23の多孔度及び厚みを、いずれも上述の範囲内としている。この実施例27では、IV抵抗値が73mΩであった。
一方、実施例32では、正極合材層13及び負極合材層23の多孔度及び厚みを、いずれも上述の範囲外としている。この実施例32では、IV抵抗値が105mΩとなり、実施例27に比べて約30mΩも大きくなった。
In Example 27, the porosity and thickness of the positive
On the other hand, in Example 32, the porosity and thickness of the positive
また、実施例34では、正極合材層13及び負極合材層23の多孔度及び厚みのうち、正極合材層13の多孔度のみを、上述の範囲外としている。この実施例34では、IV抵抗値が92mΩとなり、実施例27に比べて約20mΩ大きくなった。
また、実施例36では、正極合材層13及び負極合材層23の多孔度及び厚みのうち、負極合材層23の多孔度のみを、上述の範囲外としている。この実施例36では、IV抵抗値が93mΩとなり、実施例27に比べて20mΩ大きくなった。
In Example 34, only the porosity of the positive
In Example 36, only the porosity of the negative
また、実施例38では、正極合材層13及び負極合材層23の多孔度及び厚みのうち、正極合材層13の厚みのみを、上述の範囲外としている。この実施例38では、IV抵抗値が93mΩとなり、実施例27に比べて20mΩ大きくなった。
また、実施例40では、正極合材層13及び負極合材層23の多孔度及び厚みのうち、負極合材層23の厚みのみを、上述の範囲外としている。この実施例40では、IV抵抗値が92mΩとなり、実施例27に比べて約20mΩ大きくなった。
In Example 38, only the thickness of the positive
In Example 40, only the thickness of the negative
また、実施例42では、正極合材層13及び負極合材層23の多孔度及び厚みのうち、正極合材層13及び負極合材層23の多孔度を、上述の範囲外としている。この実施例42では、IV抵抗値が96mΩとなり、実施例27に比べて23mΩ大きくなった。
また、実施例44では、正極合材層13及び負極合材層23の多孔度及び厚みのうち、正極合材層13の多孔度及び厚みを、上述の範囲外としている。この実施例44では、IV抵抗値が99mΩとなり、実施例27に比べて26mΩ大きくなった。
In Example 42, among the porosity and thickness of the positive
In Example 44, the porosity and thickness of the positive
また、実施例46では、正極合材層13及び負極合材層23の多孔度及び厚みのうち、正極合材層13の多孔度及び負極合材層23の厚みを、上述の範囲外としている。この実施例46では、IV抵抗値が96mΩとなり、実施例27に比べて23mΩ大きくなった。
また、実施例48では、正極合材層13及び負極合材層23の多孔度及び厚みのうち、正極合材層13の厚み及び負極合材層23の多孔度を、上述の範囲外としている。この実施例48では、IV抵抗値が97mΩとなり、実施例27に比べて24mΩ大きくなった。
In Example 46, among the porosity and thickness of the positive
In Example 48, among the porosity and thickness of the positive
また、実施例50では、正極合材層13及び負極合材層23の多孔度及び厚みのうち、負極合材層23の多孔度及び厚みを、上述の範囲外としている。この実施例50では、IV抵抗値が98mΩとなり、実施例27に比べて25mΩ大きくなった。
また、実施例52では、正極合材層13及び負極合材層23の多孔度及び厚みのうち、正極合材層13及び負極合材層23の厚みを、上述の範囲外としている。この実施例52では、IV抵抗値が98mΩとなり、実施例27に比べて25mΩ大きくなった。
In Example 50, among the porosity and thickness of the positive
In Example 52, among the porosity and thickness of the positive
また、実施例54では、正極合材層13及び負極合材層23の多孔度及び厚みのうち、正極合材層13の多孔度と厚み、及び負極合材層23の多孔度を、上述の範囲外としている。この実施例54では、IV抵抗値が99mΩとなり、実施例27に比べて26mΩ大きくなった。
また、実施例56では、正極合材層13及び負極合材層23の多孔度及び厚みのうち、正極合材層13の厚み、及び負極合材層23の多孔度と厚みを、上述の範囲外としている。この実施例56では、IV抵抗値が98mΩとなり、実施例27に比べて25mΩ大きくなった。
In Example 54, among the porosity and thickness of the positive
In Example 56, among the porosity and thickness of the positive
また、実施例58では、正極合材層13及び負極合材層23の多孔度及び厚みのうち、正極合材層13の多孔度と厚み、及び負極合材層23の厚みを、上述の範囲外としている。この実施例58では、IV抵抗値が97mΩとなり、実施例27に比べて24mΩ大きくなった。
In Example 58, among the porosity and thickness of the positive
以上のように、正極合材層13及び負極合材層23の多孔度及び厚みを、いずれも上述の範囲内とした電池では、正極合材層13の多孔度と厚み、及び、負極合材層23の多孔度と厚みのうち、少なくともいずれかについて上述の範囲外とした電池に比べて、IV抵抗値が約20mΩ以上も小さくなった。このような結果は、耐熱多孔質層33に耐熱性微粒子としてαアルミナを含有させた場合に限らず、ベーマイトまたは水酸化マグネシウムを含有させた場合でも、同様な結果が得られた(図15及び図16参照)。
As described above, in the battery in which the porosity and thickness of the positive
これらの結果より、正極合材層13について、多孔度を20〜45%の範囲内とし、且つ、厚みを30〜90μmの範囲内とすると共に、負極合材層23について、多孔度を20〜55%の範囲内とし、且つ、厚みを30〜90μmの範囲内とすることで、電池内部抵抗を小さくすることができるといえる。
From these results, the positive
また、本実施形態(実施例1〜61)では、樹脂多孔質層31の多孔度Xを、樹脂多孔質層31に対向する正極合材層13または負極合材層23の多孔度よりも大きくし、且つ、耐熱多孔質層33の多孔度Yを、耐熱多孔質層33に対向する正極合材層13または負極合材層23の多孔度よりも大きくしている。
In the present embodiment (Examples 1 to 61), the porosity X of the resin
例えば、実施例1の電池では、樹脂多孔質層31を負極合材層23と対向させ、耐熱多孔質層33を正極合材層13と対向させている(図2参照)。この実施例1では、樹脂多孔質層31の多孔度Xを51%、これに対向する負極合材層23の多孔度を36.5%、耐熱多孔質層33の多孔度Yを53%、これに対向する正極合材層13の多孔度を36%としている。従って、樹脂多孔質層31の多孔度X及び耐熱多孔質層33の多孔度Yを、各々の多孔質層に対向する電極合材層(正極合材層13または負極合材層23)の多孔度よりも大きくしている。
For example, in the battery of Example 1, the resin
また、実施例3の電池では、樹脂多孔質層31を正極合材層13と対向させ、耐熱多孔質層33を負極合材層23と対向させている。この実施例3では、樹脂多孔質層31の多孔度Xを48%、これに対向する正極合材層13の多孔度を36%、耐熱多孔質層33の多孔度Yを55%、これに対向する負極合材層23の多孔度を36.5%としている。従って、樹脂多孔質層31の多孔度X及び耐熱多孔質層33の多孔度Yを、各々の多孔質層に対向する電極合材層(正極合材層13または負極合材層23)の多孔度よりも大きくしている。
In the battery of Example 3, the resin
このように、樹脂多孔質層31の多孔度X及び耐熱多孔質層33の多孔度Yを、各々の多孔質層に対向する電極合材層(正極合材層13または負極合材層23)の多孔度よりも大きくすることで、充放電の際、各々の多孔質層とこれに対向する電極合材層との境界において、リチウムイオンの移動がスムーズになると考えられる。このことも、電池内部抵抗を小さくすることができた要因と考えている。
In this way, the porosity X of the resin
以上において、本発明を実施形態(実施例1〜61)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。 In the above, the present invention has been described with reference to the embodiments (Examples 1 to 61). However, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be appropriately modified and applied without departing from the scope of the present invention. Needless to say, you can.
1 リチウムイオン二次電池
10 正極板
13 正極合材層
20 負極板
23 負極合材層
30 セパレータ
31 樹脂多孔質層
33 耐熱多孔質層
DESCRIPTION OF
Claims (6)
正極合材層を有する正極板、及び、
負極合材層を有する負極板、を備える
リチウムイオン二次電池であって、
上記セパレータは、
上記樹脂多孔質層の多孔度X(%)と上記耐熱多孔質層の多孔度Y(%)とが、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たし、且つ、Y≧50(%)の関係を満たしてなる
リチウムイオン二次電池。 A separator having a resin porous layer and a heat-resistant porous layer laminated on the surface thereof,
A positive electrode plate having a positive electrode mixture layer, and
A lithium ion secondary battery comprising a negative electrode plate having a negative electrode mixture layer,
The separator is
The porosity X (%) of the resin porous layer and the porosity Y (%) of the heat resistant porous layer satisfy the relationship 1 <(Y / X) ≦ 1.15, and Y ≧ 50 ( %) Relationship, a lithium ion secondary battery.
前記耐熱多孔質層の多孔度Yは、Y≦67(%)の関係を満たしてなる
リチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 1,
The lithium ion secondary battery in which the porosity Y of the heat resistant porous layer satisfies a relationship of Y ≦ 67 (%).
前記正極合材層は、その多孔度が20〜45%の範囲内で、且つ、その厚みが30〜90μmの範囲内であり、
前記負極合材層は、その多孔度が20〜55%の範囲内で、且つ、その厚みが30〜90μmの範囲内である
リチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2,
The positive electrode mixture layer has a porosity in the range of 20 to 45% and a thickness in the range of 30 to 90 μm.
The negative electrode composite material layer is a lithium ion secondary battery having a porosity in the range of 20 to 55% and a thickness in the range of 30 to 90 μm.
前記正極合材層は、正極集電箔の両面に塗工されてなり、
上記正極合材層の前記厚みとは、上記正極集電箔の両面に塗工されている2層の上記正極合材層のそれぞれ1層ずつの厚みであり、
前記負極合材層は、負極集電箔の両面に塗工されてなり、
上記負極合材層の前記厚みとは、上記負極集電箔の両面に塗工されている2層の上記負極合材層のそれぞれ1層ずつの厚みである
リチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 3,
The positive electrode mixture layer is coated on both sides of the positive electrode current collector foil,
The thickness of the positive electrode mixture layer is the thickness of each of the two positive electrode mixture layers coated on both surfaces of the positive electrode current collector foil,
The negative electrode mixture layer is coated on both sides of the negative electrode current collector foil,
The said thickness of the said negative electrode compound material layer is a lithium ion secondary battery which is the thickness of each one layer of the said two negative electrode compound material layers coated on both surfaces of the said negative electrode current collection foil.
セパレータであって、
上記樹脂多孔質層の多孔度X(%)と上記耐熱多孔質層の多孔度Y(%)とが、1<(Y/X)≦1.15の関係を満たし、且つ、Y≧50(%)の関係を満たしてなる
セパレータ。 A separator having a resin porous layer and a heat-resistant porous layer laminated on the surface thereof,
The porosity X (%) of the resin porous layer and the porosity Y (%) of the heat resistant porous layer satisfy the relationship 1 <(Y / X) ≦ 1.15, and Y ≧ 50 ( %) Is a separator that satisfies the above relationship.
前記耐熱多孔質層の多孔度Yが、Y≦67(%)の関係を満たす
セパレータ。 The separator according to claim 5,
A separator in which the porosity Y of the heat-resistant porous layer satisfies a relationship of Y ≦ 67 (%).
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