JP2013140733A - Secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、円筒状の電極群を有する二次電池に関する。 The present invention relates to a secondary battery having a cylindrical electrode group.
近年、電気自動車等の動力源として、エネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池の開発が進められている。このうち、軸芯に電極を捲回した円筒状の電極群を有する円筒形二次電池では、エネルギー密度を高くするためには軸芯の径が小さいことが望ましい。 In recent years, lithium ion secondary batteries with high energy density have been developed as power sources for electric vehicles and the like. Among these, in a cylindrical secondary battery having a cylindrical electrode group in which an electrode is wound around an axis, it is desirable that the diameter of the axis is small in order to increase the energy density.
しかし、円筒形二次電池では、電極群の捲回中心からの距離によって電池性能に影響が生じる。一例としては、電解液の保液性の差に対して電極活物質層の上流側(内側)の空隙率を下流側(外側)の空隙率よりも高くし、且つ、導電助剤の含有比率を高くする技術が開示されている(特許文献1)。 However, in the cylindrical secondary battery, the battery performance is affected by the distance from the winding center of the electrode group. As an example, the porosity of the upstream side (inside) of the electrode active material layer is made higher than the porosity of the downstream side (outside) with respect to the difference in liquid retention of the electrolytic solution, and the content ratio of the conductive auxiliary agent Has been disclosed (Patent Document 1).
特許文献1に記載されている技術では、電極活物質層の空隙率を上げるため、電極単位長さ当たりの活物質量が減少しており、電池容量が低下する恐れがある。また、電極活物質層の上流側の導電助剤の含有率を増やし、活物質量を減らす塗布工程は複雑になり、実施が容易ではない。
In the technique described in
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡易な構造で電池容量の高い二次電池を提供することである。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a secondary battery having a simple structure and a high battery capacity.
上記課題を解決する本発明の二次電池は、金属箔に合剤層が形成された電極を捲回した円筒状の電極群を有する二次電池であって、合剤層は、電極の捲き終わり端部側よりも捲き始め端部側の方が、厚さが厚くかつ空隙率が高い構成を有することを特徴としている。 The secondary battery of the present invention that solves the above problem is a secondary battery having a cylindrical electrode group in which an electrode in which a mixture layer is formed on a metal foil is wound, and the mixture layer is formed by rolling the electrodes. It is characterized by having a structure in which the thickness at the start end side is higher than that at the end end side and the porosity is higher.
本発明によれば、簡易な構造で円筒状の電極群の径方向中心側の保液性を高くする二次電池を得ることができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the secondary battery which makes liquid retention property of the radial direction center side of a cylindrical electrode group high by a simple structure can be obtained. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.
次に、本実施の形態について図面を用いて説明する。 Next, the present embodiment will be described with reference to the drawings.
〔実施例1〕
図1は、実施例1における二次電池の分解斜視図、図2は、図1に示す二次電池の概略断面図である。
[Example 1]
FIG. 1 is an exploded perspective view of the secondary battery in Example 1, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the secondary battery shown in FIG.
実施例1における二次電池D1は、車両用二次電池の1例である円筒形リチウムイオン二次電池である。二次電池D1は、金属製の有底円筒形状を有する電池容器1と、電池容器1内に収容される円筒形の電極群8を有している。電極群8は、正極電極14と負極電極15の間にセパレータ18を介在させて互いに重ね合わせて、丸棒状の軸芯7に捲回することによって構成されている。
The secondary battery D1 in Example 1 is a cylindrical lithium ion secondary battery which is an example of a vehicle secondary battery. The secondary battery D1 has a
正極電極14は、アルミニウム等の金属薄膜(金属箔)と、その両面に正極合剤が塗布されて形成された正極合剤層16を有している。正極電極14の図中上方の長辺部には、正極タブ12が複数設けられている。負極電極15は、銅等の金属薄膜(金属箔)と、両面に負極合剤が塗布されて形成された負極合剤層17を有している。負極電極15の図中下方の長辺部には、負極タブ13が複数設けられている。
The
これら正極電極14と負極電極15を樹脂製の軸芯7の周囲に多孔質で絶縁性を有するセパレータ18を介して捲回し、最外周のセパレータをテープ19で留めて、円筒状の電極群8を構成する。この際、軸芯7に接する最内周はセパレータ18であり、最外周は負極電極15を覆うセパレータ18である。
The
管状の軸芯7の両端には、正極集電部品5と負極集電部品6が嵌め合いにより固定されている。正極集電部品5には、正極タブ12が、例えば、超音波溶接法により溶接されている。同様に、負極集電部品6には、負極タブ13が、例えば、超音波溶接法により溶接されている。
A positive electrode current collecting
負極の端子を兼ねる電池容器1の内部には、樹脂製の軸芯7を軸として捲回された円筒状の電極群8に、正極、負極の集電部品5,6が取り付けられた状態で収納されている。この際、負極の集電部品6は、負極リード10を介して電池容器1に電気的に接続される。その後、非水電解液が電池容器1内に注入される。
Inside the
また、電池容器1と上蓋ケース4との間には、ガスケット2が設けられ、このガスケット2により電池容器1の開口部を封口するとともに電気的に絶縁する。正極集電部品5の上には、電池容器1の開口部を封口するように設けられた電導性を有する上蓋部がある。上蓋部は、上蓋3と上蓋ケース4によって構成されており、上蓋ケース4に正極リード9の一方が溶接され、他方が正極集電部品5に溶接されることによって、上蓋部と電極群8の正極とが電気的に接続される。
Further, a
正極合剤層16は、正極活物質と、導電助剤と、正極バインダを有する。正極活物質は、リチウム酸化物が好ましい。例として、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、リン酸鉄リチウム、リチウム複合酸化物(コバルト、ニッケル、マンガンから選ばれる2種類以上を含むリチウム酸化物)などが挙げられる。
The positive
導電助剤は、正極合剤中におけるリチウムイオンの吸蔵放出反応で生じた電子の正極電極への伝達を補助できる物質であれば制限はない。導電助剤の例として、黒鉛やアセチレンブラックなどが挙げられる。正極バインダは、正極活物質と導電助剤、及び正極合剤層16と正極集電体を結着させることが可能であり、非水電解液との接触により、大幅に劣化しなければ特に制限はない。正極バインダの例としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)やフッ素ゴムなどが挙げられる。
The conductive auxiliary agent is not limited as long as it is a substance that can assist transmission of electrons generated by the occlusion / release reaction of lithium ions in the positive electrode mixture to the positive electrode. Examples of the conductive aid include graphite and acetylene black. The positive electrode binder is capable of binding the positive electrode active material and the conductive additive, and the positive
正極合剤層の形成方法は、正極電極上に正極合剤層が形成される方法であれば制限はない。正極合剤層の形成方法の例として、正極合剤の構成物質の分散溶液を正極電極上に塗布する方法が挙げられる。塗布方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法、などが挙げられる。分散溶液の溶媒例として、N−メチルピロリドン(NMP)や水が挙げられる。 The method for forming the positive electrode mixture layer is not limited as long as the positive electrode mixture layer is formed on the positive electrode. As an example of the method for forming the positive electrode mixture layer, there is a method in which a dispersion solution of constituent materials of the positive electrode mixture is applied on the positive electrode. Examples of the coating method include a roll coating method and a slit die coating method. Examples of the solvent for the dispersion solution include N-methylpyrrolidone (NMP) and water.
負極合剤層17は、負極活物質と、負極バインダと、増粘材を有する。なお、負極合剤層17は、アセチレンブラックなどの導電助剤を有しても良い。本発明では、負極活物質として、黒鉛炭素を用いることが好ましい。黒鉛炭素を用いることにより、大容量が要求されるプラグインハイブリッド自動車や電気自動車向けのリチウムイオン二次電池が作製できる。
The negative
負極合剤層17の形成方法は、負極電極15上に負極合剤層17が形成される方法であれば制限はない。負極合剤層17の形成方法の例として、負極合剤層17の構成物質の分散溶液を負極電極15上に塗工する方法が挙げられる。塗工方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法、などが挙げられる。
The method for forming the negative
非水電解液は、リチウム塩がカーボネート系溶媒に溶解した溶液を用いることが好ましい。リチウム塩の例として、フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、フッ化ホウ酸リチウム(LiBF6)、などが挙げられる。また、カーボネート系溶媒の例として、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)、プロピレンカーボネート(PC)、メチルエチルカーボネート(MEC)、或いは上記溶媒の1種類以上から選ばれる溶媒を混合したものが挙げられる。 As the non-aqueous electrolyte, a solution in which a lithium salt is dissolved in a carbonate solvent is preferably used. Examples of the lithium salt include lithium fluorophosphate (LiPF 6 ), lithium fluoroborate (LiBF 6 ), and the like. Examples of carbonate solvents include ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), propylene carbonate (PC), methyl ethyl carbonate (MEC), or a mixture of solvents selected from one or more of the above solvents. Can be mentioned.
樹脂製の軸芯7の周囲に捲回された円筒状の電極群8には、正極、負極の集電部品5,6が取り付けられる。そして、電池容器1内に収納して、軸芯7の中央に溶接冶具を通して、電池容器1の缶底と負極のリード10を溶接する。その後、電池容器1内に電解液を注入する。そして、上蓋ケース4に正極リード9の一方を溶接し、他方を正極集電部品5に溶接した後、電池容器1と上蓋ケース4との間にガスケット2を配置して、電池容器1の開口部を封口するとともに、電池容器1と上蓋ケース4とを電気的に絶縁する。以上の組み立て作業により、二次電池D1が組み立てられる。
Positive and negative
正極合剤層16と負極合剤層17を形成する方法は、集電体上に合剤層が形成される方法であれば制限はない。合剤層の形成方法の例として、合剤層の構成物質を含む分散溶液を、集電体上に塗布・乾燥する方法が挙げられる。また、分散溶液の溶媒例として、N−メチルピロリドン(NMP)や水が挙げられる。
The method for forming the positive
図9は、従来の電極の構成を説明する模式図であり、(a)は斜視図、(b)は(a)のA−A’線断面図、(c)は、(a)のB−B’線断面図である。 9A and 9B are schematic views for explaining the configuration of a conventional electrode, where FIG. 9A is a perspective view, FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 9A, and FIG. 9C is B in FIG. FIG.
従来技術の電極100は、例えば10〜20μmの範囲内で厚みが一定のシート形状を有する集電体101の両面に、一定の厚みでかつ一定の空隙率の合剤層111、112が形成された構造を有している。この従来の構成では、図中で上側の合剤層111と図中で下側の合剤層112の層厚は等しく、集電体101の厚さは、合剤層111、112の厚さよりも小さい。
In the
電極100は、例えば図3に示す電極作製フローにより作製される。合剤スラリーの原料として活物質,導電助剤,バインダ樹脂に分散溶液(溶剤)を加え、それらが均一に分散するように混練する。この工程フローは、正極合剤,負極合剤ともに同じである。
The
次に、集電体101の両面に合剤スラリーを塗工,乾燥し,最後に一定の厚みにプレスすることで上側の合剤層111と下側の合剤層112を有した電極100となる。このようにして作製された電極100の合剤層111、112は、軸芯に近い部分から外縁に近い部分まで、すなわち、捲き始め端部Lsから捲き終わり端部Lfまで、厚みと空隙率が均一である。
Next, the mixture slurry is applied to both surfaces of the
電極を捲回して形成された円筒状の電極群は、捲回中心に近いほど(径方向中心側に移行するほど)電極の曲率半径が小さく、捲回中心から遠ざかるほど(径方向外側に移行するほど)電極の曲率半径が大きい。 The cylindrical electrode group formed by winding an electrode has a smaller radius of curvature of the electrode as it is closer to the center of winding (as it moves to the center side in the radial direction), and as it moves away from the center of winding (shifts outward in the radial direction). The radius of curvature of the electrode is large.
リチウムイオン二次電池において、充放電時のリチウムイオンの吸蔵又は放出に伴い、正極活物質又は負極活物質が膨張又は収縮する。その場合、電極の曲率半径が小さい捲回中心に近い部分では、活物質の膨張又は収縮する際の変形に伴う応力が緩和しにくい。したがって、電極群の捲回中心に近い部分では、活物質の膨張に伴い面圧力が上昇し、逆に捲回中心から遠い部分では面圧力が低くなる。したがって、電極捲回中心から近い部分では、充放電時に電解液の保液性が相対的に低くなり、電極の捲回中心から遠い部分では、電解液の保液性が相対的に高くなる課題がある。 In a lithium ion secondary battery, the positive electrode active material or the negative electrode active material expands or contracts with the insertion or extraction of lithium ions during charge / discharge. In that case, in the portion close to the winding center where the radius of curvature of the electrode is small, it is difficult to relieve stress associated with deformation when the active material expands or contracts. Accordingly, the surface pressure increases with the expansion of the active material in the portion near the winding center of the electrode group, and conversely, the surface pressure decreases in the portion far from the winding center. Therefore, in the portion close to the electrode winding center, the liquid retaining property of the electrolytic solution is relatively low during charging and discharging, and in the portion far from the winding center of the electrode, the liquid retaining property of the electrolytic solution is relatively high. There is.
図4は、実施例1の電極の構造を説明する模式図であり、(a)は斜視図、(b)は(a)のA−A’線断面図、(c)は(a)のB−B’線断面図である。なお、以下の説明で用いる「一定」の概念には、予め設定された誤差範囲内のばらつきを有しているものも含まれる。 4A and 4B are schematic views illustrating the structure of the electrode of Example 1. FIG. 4A is a perspective view, FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 4A, and FIG. It is a BB 'line sectional view. Note that the concept of “constant” used in the following description includes those having variations within a preset error range.
電極20は、厚みが一定のシート形状を有する集電体21の両面に、合剤層22、23が形成された構造を有している。合剤層22、23は、図4(c)に示すように、電極20の捲き終わり端部Lf側よりも捲き始め端部Ls側の方が、厚さが厚くかつ空隙率が高い構成を有している。
The
合剤層22、23は、上記した従来と同様に各材料が均一に混練された合剤スラリーを、単位面積当たりの合剤量が一定となるように、一定の塗布厚さで集電体21の両面に塗布している。これにより、合剤層22、23は、捲き終わり端部Lfから捲き始め端部Lsに亘って同一の成分比率及び合剤量を有する。そして、合剤スラリーを乾燥させた後に、厚さ方向にプレス成形される。合剤層22、23は、その厚さが捲き終わり端部Lf側から捲き始め端部Ls側に向かって移行するにしたがって漸次増加するようにプレス成形される。これにより、合剤層22、23の空隙率も、捲き終わり端部Lf側から捲き始め端部Ls側に向かって移行するにしたがって漸次増加するように構成される。 The mixture layers 22 and 23 are prepared by mixing a mixture slurry in which the respective materials are uniformly kneaded in the same manner as in the conventional case, with a constant coating thickness so that the amount of mixture per unit area is constant. It is applied to both sides of 21. Thereby, the mixture layers 22 and 23 have the same component ratio and mixture amount ranging from the end-of-stripping end portion Lf to the start-up end portion Ls. And after drying a mixture slurry, it press-molds in the thickness direction. The mixture layers 22 and 23 are press-molded so that the thickness gradually increases as the thickness of the mixture layers 22 and 23 moves from the side of the rolling end portion Lf toward the side of the rolling start end portion Ls. Thereby, the porosity of the mixture layers 22 and 23 is also configured to gradually increase as it moves from the side of the rolling end portion Lf toward the side of the starting end portion Ls.
本実施例では、電極20を用いて電極群8を構成した場合に電極群8の径方向外側から径方向中心に向かって厚さと空隙率が一定の割合で増加するように、合剤層22、23の層厚が二次曲線状に増加する形状にプレス成形される。
In the present embodiment, when the
合剤層22、23の厚さと空隙率の増加の割合は、上記した例に限定されるものではなく、捲き終わり端部Lf側から捲き始め端部Ls側に向かって増加するものであればよく、例えば断面が一定の勾配で増加するように傾斜した形状を有するものであってもよい。 The ratio of the increase in the thickness of the mixture layers 22 and 23 and the porosity is not limited to the above-described example, as long as it increases from the side of the whispering end Lf toward the side of the whiskering end Ls. For example, it may have a shape inclined so that the cross section increases with a constant gradient.
図5は、電極のプレス工程を説明する模式図である。
本実施例では、塗工工程で集電体21の両面に合剤スラリーが塗工されて、乾燥後に、プレス工程に送られてくる。そして、プレス工程で、図5(a)に示すように、上部プレスロール51と下部プレスロール52の間に挿通されて、合剤層22、23を厚さ方向にプレスする。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an electrode pressing process.
In the present embodiment, the mixture slurry is applied to both surfaces of the
上部プレスロール51と下部プレスロール52は、合剤層22、23の横幅よりも大きな軸方向長さを有するロール部材からなり、上下に離間して互いに平行に配置されている。そして、回転可能でかつ互いに相対的に接近又は離反する方向に移動可能に支持されている。そして、電極20をプレスする位置が捲き始め端部Ls側から捲き終わり端部Lf側に移行するにしたがって、漸次互いに接近する方向に相対的に移動して、プレスロール間のギャップ(間隔)を、初期厚みに対して連続的に減少させることができるようになっている。
The
したがって、図5(b)に示すように、捲き始め端部Ls側から捲き終わり端部Lf側に向かって、合剤層22、23の層厚及び空隙率が連続的に減少する電極20を作製することができる。すなわち、図4(c)に示すように、捲き終わり端部Lf側よりも捲き始め端部Ls側の方が、厚さが厚くかつ空隙率が高い合剤層22、23を有する電極20を作製することができる。
Therefore, as shown in FIG. 5B, the
上記した例では、上部プレスロール51と下部プレスロール52の両方を互いに接近させる方向に移動させる場合を例に説明したが、一方を固定しておき、他方を接近させる方向に移動させる構成としてもよい。また、互いに離反する方向に移動させてもよい。
In the above-described example, the case where both the
捲き始め端部Lsの層厚tsは45μm〜50μmが好ましく、捲き終わり端部Lfの層厚tfは35μm〜40μmが好ましい。そして、捲き始め端部Lsの空隙率は45%〜50%が好ましく、捲き終わり端部Lfの空隙率は、35%〜40%が好ましい。本実施例では、捲き始め端部Lsの層厚tsは50μm、捲き終わり端部Lfの層厚tfは37.5μmに設定されている。そして、捲き始め端部Lsの空隙率は47.4%、捲き終わり端部Lfの空隙率は、29.8%に設定されている。なお、空隙率は、水銀ポロシメータを用いて、水銀圧入法により測定することができる。 The layer thickness ts of the starting end portion Ls is preferably 45 μm to 50 μm, and the layer thickness tf of the starting end portion Lf is preferably 35 μm to 40 μm. And the porosity of the rolling start end portion Ls is preferably 45% to 50%, and the porosity of the winding end portion Lf is preferably 35% to 40%. In this embodiment, the layer thickness ts of the starting end portion Ls is set to 50 μm, and the layer thickness tf of the starting end portion Lf is set to 37.5 μm. The porosity at the start end portion Ls is set to 47.4%, and the porosity at the end end portion Lf is set to 29.8%. The porosity can be measured by mercury porosimetry using a mercury porosimeter.
上記した電極20を用いて電極群8を構成した場合に、電極20の捲き始め端部Ls側が電極群8の径方向中心側に配置され、捲き終わり端部Lf側が電極群8の径方向外側に配置される。したがって、電極群8の径方向中心側に配置される部分の電極厚みと空隙率が、径方向外側に配置される部分よりも大きくなり、径方向中心側により多くの電解液を保液させることができる。したがって、充放電時に電解液の保液性が径方向中心側で低くなるのを防ぐことができる。
When the
上記構成を有する電極20は、電極20の捲き始め端部Ls側から捲き終わり端部Lf側に亘って合剤層22、23の圧縮厚さを変更することによって空隙率を調整しているので、上記した特許文献1に記載された電極活物質層の上流側の導電助剤の含有率を増やす技術と比較して、簡単な構造で電極群8の径方向中心側の部分における電解液の保液性を向上させることができる。かかる電極群8を用いて二次電池D1を作製することにより、電極群8の径方向中心側の保液性が高い二次電池D1を得ることができる。
In the
なお、本実施例では、集電体21の両面に合剤層を設ける場合を例に説明したが、いずれか一方にのみ設けた構成としてもよい。
In addition, although the present Example demonstrated as an example the case where a mixture layer was provided in both surfaces of the
〔実施例2〕
次に、実施例2について図6から図9により本発明を実施するための形態を説明する。
[Example 2]
Next, a mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS.
図6は、実施例2の電極の構成を説明する模式図であり、(a)は斜視図、(b)は(a)のA−A’線断面図、(c)は(a)のB−B’線断面図である。 6A and 6B are schematic views for explaining the configuration of the electrode of Example 2. FIG. 6A is a perspective view, FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. It is a BB 'line sectional view.
本実施例において特徴的なことは、集電体31の一方の面に、電極30の捲き終わり端部Lf側よりも捲き始め端部Ls側の方が、厚さが厚くかつ空隙率が高い構成を有する合剤層32(第1合剤層)が設けられ、集電体31の他方の面に、電極30の捲き始め端部Lsから捲き終わり端部Lfまで厚さ及び空隙率が一定の合剤層33(第2合剤層)が設けられていることである。
What is characteristic in the present embodiment is that, on the one surface of the
電極30は、厚みが一定のシート形状を有する集電体31の両面に、合剤層32、33が形成された構造を有している。合剤層32は、図6(c)に示すように、電極30の捲き終わり端部Lf側よりも捲き始め端部Ls側の方が、厚さが厚くかつ空隙率が高い構成を有している。合剤層33は、電極30の捲き始め端部Lsから捲き終わり端部Lfに亘って厚さ及び空隙率が一定となっている。
The
合剤層32、33は、各材料が均一に混練された合剤スラリーを、一定の塗布厚さで集電体31の両面に塗布しており、単位面積当たりの合剤量を一定としている。そして、合剤層32の厚さが捲き終わり端部Lf側から捲き始め端部Ls側に向かって移行するにしたがって漸次増加するようにプレス成形されている。したがって、合剤層32の空隙率も捲き終わり端部Lf側から捲き始め端部Ls側に向かって移行するにしたがって漸次増加する構成となっている。
In the mixture layers 32 and 33, the mixture slurry in which the respective materials are uniformly kneaded is applied to both surfaces of the
本実施例では、電極30を用いて電極群8を構成した場合に電極群8の径方向外側から径方向中心に向かって厚さと空隙率が一定の割合で増加するように、合剤層32の層厚が二次曲線状に増加する形状にプレス成形される。
In the present embodiment, when the
合剤層32の厚さと空隙率の増加の割合は、上記した例に限定されるものではなく、捲き終わり端部Lf側から捲き始め端部Ls側に向かって増加するものであればよく、例えば断面が一定の勾配で増加するように傾斜した形状を有するものであってもよい。
The ratio of the increase in the thickness of the
図7、図8は、電極のプレス工程を説明する模式図である。
プレス工程は、合剤層33をプレス成形するステップ1と、合剤層32をプレス成形するステップ2を含む。
7 and 8 are schematic views for explaining the electrode pressing step.
The pressing process includes a
最初に合剤層33をプレス成形するステップ1について図7を用いて説明する。
塗工工程で集電体31の一方面に合剤スラリーが塗工されて、乾燥後に、プレス工程に送られる。そして、図7(a)に示すように、上部プレスロール51と下部プレスロール52の間に挿通されて、合剤層33を厚さ方向にプレスする。ステップ1では、上部プレスロール51と下部プレスロール52は、互いに相対的に固定されており、プレスロール間のギャップ(間隔)は一定に保持される。したがって、図7(b)に示すように、集電体31の一方面に、捲き始め端部Ls側から捲き終わり端部Lf側に亘って、層厚及び空隙率が一定の合剤層33をプレス成形することができる。ここでは、下部プレスロール52に集電体31が直接接触するので、垂直方向の応力に対する変形を抑制できる。したがって、集電体31に歪みが発生するのを防ぐことができ、合剤層33の層厚及び空隙率を精度よく一定にプレス成形することができる。
First,
In the coating process, the mixture slurry is applied to one surface of the
次に、合剤層32をプレス成形するステップ2について図8を用いて説明する。
電極30は、ステップ1で集電体31の一方面に合剤層33が形成されると、再び塗工工程に戻されて、集電体31の他方面に合剤スラリーが塗工され、乾燥後に、再びプレス工程に送られる。そして、図8(b)に示すように、上部プレスロール51と下部プレスロール52の間に挿通されて、合剤層32を厚さ方向にプレスする。
Next,
When the
ステップ2では、上部プレスロール51は、電極30をプレスする位置が捲き始め端部Ls側から捲き終わり端部Lf側に移行するにしたがって、下部プレスロール52に漸次接近する方向に相対的に移動して、プレスロール間のギャップ(間隔)を、初期厚みに対して連続的に減少させる。したがって、図8(b)に示すように、集電体31の他方面に、捲き始め端部Ls側から捲き終わり端部Lf側に向かって、層厚及び空隙率が連続的に減少する合剤層32をプレス成形することができる。
In
なお、プレス成形後における合剤層32の最小厚さは、合剤層33の厚さより薄くなることはない。また、上記した例では、上部プレスロール51を下部プレスロール52に接近させる方向に移動させる場合を例に説明したが、双方を移動させ、或いは、下部プレスロール52を上部プレスロール51に接近させる方向に移動させる構成としてもよい。
In addition, the minimum thickness of the
上記した電極30を用いて円筒状の電極群8を構成した場合に、電極30の捲き始め端部Ls側が電極群8の径方向中心側に配置され、捲き終わり端部Lf側が電極群8の径方向外側に配置される。したがって、電極群8の径方向中心側に配置される部分の電極厚みと空隙率が、径方向外側に配置される部分よりも大きくなり、径方向中心側により多くの電解液を保液させることができる。したがって、充放電時に電解液の保液性が径方向中心側で低くなるのを防ぐことができる。
When the
したがって、上記した特許文献1のように助剤の量を捲き始め端部側から捲き終わり端部側に移行するにしたがって変更する場合と比較して、簡単な構造で電極群8の径方向中心側の部分における電解液の保液性を向上させることができる。したがって、かかる電極群8を用いて二次電池D1を作製することにより、電極群8の径方向中心側の保液性が高い二次電池D1を得ることができる。
Therefore, compared with the case where the amount of the auxiliary agent is changed as it moves from the start side to the end side as shown in
電極30は、一方面のみ空隙率を増加させる構造としているので、上記した実施例1と比べて保液性は劣る。しかしながら、実施例1のように両面を同時にプレスする場合は、集電体21がプレス時の応力分布により歪み、シワやうねりを生ずる可能性がある。これに対して、本実施例のように先に合剤層33をプレスする方法の場合、集電体31が下部プレスロール52に直接接触するので、垂直方向の応力に対する変形を抑制できる。したがって、集電体31の歪みが少なく、集電体31の未塗工部にシワの少ない電極30を得ることができる。したがって、電極30を捲回して電極群8を形成した際に電極30を密に捲くことができ、エネルギ密度の高い二次電池D1を得ることができる。
Since the
なお、電極30は、合剤層32が集電体31よりも電極群8の径方向中心側(内周側)に配置され、合剤層33が集電体31よりも電極群8の径方向外側(外周側)に配置されるように捲回されることが好ましい。
In the
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various designs can be made without departing from the spirit of the present invention described in the claims. It can be changed. For example, the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described. Further, a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment. Furthermore, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
1 電池容器
2 ガスケット
3 上蓋
4 上蓋ケース
5 正極集電部品
6 負極集電部品
7 軸芯
8 電極群
12 正極タブ
13 負極タブ
14 正極電極
15 負極電極
16 正極合剤層
17 負極合剤層
18 セパレータ
19 テープ
20、30 電極
21、31 集電体
22、32 合剤層
23、33 合剤層
51 上部プレスロール
52 下部プレスロール
D1 二次電池
Ls 捲き始め端部
Lf 捲き終わり端部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記合剤層は、前記電極の捲き終わり端部側よりも捲き始め端部側の方が、厚さが厚くかつ空隙率が高い構成を有することを特徴とする二次電池。 A secondary battery having a cylindrical electrode group obtained by winding an electrode in which a mixture layer is formed on a metal foil,
2. The secondary battery according to claim 1, wherein the mixture layer has a structure in which the thickness at the end portion side of the electrode is higher than that at the end portion of the electrode at the end of firing, and the porosity is higher.
前記金属箔の他方の面には、前記電極の捲き終わり端部から捲き始め端部まで厚さ及び空隙率が一定の第2合剤層が設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の二次電池。 On one surface of the metal foil, a first mixture layer having a structure in which the thickness at the start end side is higher than that at the end end side of the electrode and the porosity is higher is provided. And
The second surface layer of the metal foil is provided with a second mixture layer having a constant thickness and porosity from the end of the electrode to the end of the electrode. 2. The secondary battery according to 2.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016116971A1 (en) * | 2015-01-20 | 2016-07-28 | パナソニック株式会社 | Positive plate for non-aqueous electrolyte secondary battery, and non-aqueous electrolyte secondary battery |
WO2020044930A1 (en) * | 2018-08-29 | 2020-03-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
JP2020155233A (en) * | 2019-03-18 | 2020-09-24 | トヨタ自動車株式会社 | Manufacturing method of wound electrode body |
-
2012
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Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016116971A1 (en) * | 2015-01-20 | 2016-07-28 | パナソニック株式会社 | Positive plate for non-aqueous electrolyte secondary battery, and non-aqueous electrolyte secondary battery |
CN107210423A (en) * | 2015-01-20 | 2017-09-26 | 松下电器产业株式会社 | Positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery plate and rechargeable nonaqueous electrolytic battery |
JPWO2016116971A1 (en) * | 2015-01-20 | 2017-10-26 | パナソニック株式会社 | Positive electrode plate for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery |
US10483594B2 (en) | 2015-01-20 | 2019-11-19 | Panasonic Corporation | Positive electrode plates for nonaqueous electrolyte secondary batteries, and nonaqueous electrolyte secondary batteries |
CN107210423B (en) * | 2015-01-20 | 2020-10-09 | 松下电器产业株式会社 | Positive electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery |
WO2020044930A1 (en) * | 2018-08-29 | 2020-03-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
JPWO2020044930A1 (en) * | 2018-08-29 | 2021-08-12 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
JP7417904B2 (en) | 2018-08-29 | 2024-01-19 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2020155233A (en) * | 2019-03-18 | 2020-09-24 | トヨタ自動車株式会社 | Manufacturing method of wound electrode body |
JP7116895B2 (en) | 2019-03-18 | 2022-08-12 | トヨタ自動車株式会社 | Manufacturing method of wound electrode body |
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