JP2014082122A - リチウムイオン二次電池 - Google Patents
リチウムイオン二次電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014082122A JP2014082122A JP2012229986A JP2012229986A JP2014082122A JP 2014082122 A JP2014082122 A JP 2014082122A JP 2012229986 A JP2012229986 A JP 2012229986A JP 2012229986 A JP2012229986 A JP 2012229986A JP 2014082122 A JP2014082122 A JP 2014082122A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- negative electrode
- metal
- secondary battery
- active material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 32
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 32
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 183
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 183
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 54
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 26
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 48
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 47
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 41
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 15
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims description 14
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 11
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 11
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 5
- 238000007747 plating Methods 0.000 abstract description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000570 Cupronickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Abstract
【課題】外力が加わったときの安全性を向上させつつ、充放電に対する安定性を向上できるリチウムイオン二次電池を提供すること。
【解決手段】電極組立体12の最も外側には、正極活物質層22が設けられていない正極金属基材33を有する正極板30と、負極活物質層26が設けられていない負極金属基材34を有する負極板31とがセパレータ部20aを間に介在させた状態で重なっており、正極金属基材33は、アルミニウムより融点が高い金属(例えば銅)から形成されているとともに、アルミニウムめっき層33aにより、全体が覆われている。
【選択図】図4
【解決手段】電極組立体12の最も外側には、正極活物質層22が設けられていない正極金属基材33を有する正極板30と、負極活物質層26が設けられていない負極金属基材34を有する負極板31とがセパレータ部20aを間に介在させた状態で重なっており、正極金属基材33は、アルミニウムより融点が高い金属(例えば銅)から形成されているとともに、アルミニウムめっき層33aにより、全体が覆われている。
【選択図】図4
Description
本発明は、リチウムイオン二次電池に関する。
従来から、EV(Electric Vehicle)やPHV(Plug-in Hybrid Vehicle)などの車両に搭載される蓄電装置としては、リチウムイオン二次電池がよく知られている。このリチウムイオン二次電池では、金属箔(アルミニウム箔や銅箔)に活物質を含む活物質層を形成した正極及び負極を、間にセパレータを介在させた状態で積層又は捲回するなどして電極組立体を形成するとともに、該電極組立体をケースに収容している(例えば特許文献1)。
特許文献1では、表面に活物質層を設けていない金属製の正極部材と負極部材とを電極組立体の最も外側に重ね合わせることで、外力が加わったときに、これら正極部材と負極部材とを短絡させ、リチウムイオン二次電池としての発熱を抑制している。そして、特許文献1では、正極部材が660℃以上の融点である金属から形成されている。このため、短絡時に生じる熱によって正極部材が溶融し難くなることから、正極部材と負極部材との短絡が正極部材の溶融に伴って解除されることを抑制し、二次電池としての安全性を高めている。
しかしながら、特許文献1において、上記正極部材は、ステンレス、鉄、チタン、ニッケル、又は銅から形成されている。このため、特許文献1では、正極部材を形成する金属が充電時にイオン化して溶解してしまう可能性があり、リチウムイオン二次電池としての安定性が低下する虞があった。
この発明は、上記従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、外力が加わったときの安全性を向上させつつ、充放電に対する安定性を向上できるリチウムイオン二次電池を提供することにある。
上記課題を解決するリチウムイオン二次電池は、リチウムイオンを脱挿入可能な正極活物質を含む正極活物質層が金属箔の少なくとも一方の面に設けられた第1正極、リチウムイオンを脱挿入可能な負極活物質を含む負極活物質層が金属箔の少なくとも一方の面に設けられた第1負極、及び前記第1正極と前記第1負極とを絶縁するセパレータを有し、前記第1正極と前記第1負極とが前記セパレータを間に介在させた状態で層状に重なる電極組立体を備えたリチウムイオン二次電池であって、前記層状に重なる方向における前記電極組立体の最も外側には、活物質層が設けられていないシート状の金属基材を有する第2正極と、活物質層が設けられていないシート状の金属基材を有する第2負極とが絶縁部材を間に介在させた状態で前記層状に重なる方向に重なっており、前記第2正極の金属基材は、アルミニウムより融点が高い金属から形成されているとともに、アルミニウム系金属のコート層、及び電解質に対して耐性を有する樹脂のコート層の少なくとも一方により、全体が覆われている。
この構成によれば、電極組立体の最も外側には、それぞれ活物質層が形成されていないシート状の金属基材を有する第2正極、及び第2負極が重なっている。このため、例えばリチウムイオン二次電池に外力が加わったときには、第2正極と第2負極とを短絡させ、第1正極と第1負極のみが短絡する場合と比較して発熱を抑制できる。また、第2正極の金属基材は、アルミニウムよりも融点が高い金属から形成されている。このため、短絡によって生じる熱で第2正極が溶融することを抑制できる。したがって、第2正極の溶融によって第2正極と第2負極との短絡が解除されることを抑制し、リチウムイオン二次電池としての安全性を高めることができる。そして、第2正極の金属基材は、アルミニウム系金属のコート層、及び電解質に対して耐性を有する樹脂のコート層の少なくとも一方により、全体が覆われていることから、充電及び放電に伴って、第2正極の金属基材がイオン化して溶解することを抑制できる。したがって、充放電に対する安定性を向上できる。
また、上記リチウムイオン二次電池について、前記第2正極の金属基材は、アルミニウム系金属のコート層により全体が覆われていることが好ましい。この構成によれば、コート層に導電性を付与しつつ、充電及び放電に伴って、第2正極の金属基材がイオン化して溶解することを抑制できる。
また、上記リチウムイオン二次電池について、前記第2負極の金属基材は、銅より融点が高い金属から形成されているとともに、リチウム電位に対して3V以下でリチウムと合金化しない金属のコート層、及び前記樹脂のコート層の少なくとも一方により、全体が覆われていることが好ましい。
この構成によれば、第2負極の金属基材について銅より融点が高い金属から形成されていることから、第2負極の溶融によって第2正極と第2負極との短絡が解除されることを抑制できる。そして、第2負極の金属基材は、リチウム電位に対して3V以下でリチウムと合金化しない金属のコート層、及び電解質に対して耐性を有する樹脂のコート層の少なくとも一方により、全体が覆われていることから、充電及び放電に伴って、第2負極の金属基材がイオン化して溶解することを抑制できる。
また、上記リチウムイオン二次電池について、前記第2正極の金属基材は、銅系金属から形成されていることが好ましい。この構成によれば、第2正極としての電気抵抗を小さくできる。
本発明によれば、外力が加わったときの安全性を向上させつつ、充放電に対する安定性を向上できる。
以下、リチウムイオン二次電池の一実施形態について説明する。
図1に示すように、車両に搭載されるリチウムイオン二次電池(以下「二次電池」と示す)10は、ケース11に電極組立体12が収容されている。ケース11は、電極組立体12を収容する略有底矩形箱状の本体部材13と、該本体部材13の開口部13aを閉塞する矩形板状の蓋部材14とから構成されている。本体部材13及び蓋部材14は、アルミニウムなどの金属製である。
図1に示すように、車両に搭載されるリチウムイオン二次電池(以下「二次電池」と示す)10は、ケース11に電極組立体12が収容されている。ケース11は、電極組立体12を収容する略有底矩形箱状の本体部材13と、該本体部材13の開口部13aを閉塞する矩形板状の蓋部材14とから構成されている。本体部材13及び蓋部材14は、アルミニウムなどの金属製である。
本体部材13は、矩形板状の底壁13bと、該底壁13bの4つの縁部からそれぞれ垂直に立設された側壁13c、側壁13d、側壁13e、及び側壁13fとを有する。各壁13b〜13f、及び蓋部材14の厚さは、例えば1mmである。また、ケース11を形成する壁の1つとなる蓋部材14には、正極端子15及び負極端子16が固定され、外部に向かって突出されている。
図2に示すように、ケース11には、電解質としての非水電解液17が充填されている。また、電極組立体12は、絶縁性を有する樹脂製シート11aに覆われた状態でケース11に収容されている。
図3に示すように、電極組立体12は、第1正極としての正極シート18と、正極シート18とは極性が異なる第1負極としての負極シート19と、正極シート18と負極シート19との間を絶縁する袋状セパレータ20とを有する。
袋状セパレータ20は、多孔質の樹脂製シートを袋状に形成されており、相互に対向する平面状のセパレータ部20aを有する。各袋状セパレータ20には、正極シート18が各セパレータ部20aの間に挟まれた状態でそれぞれ収容されている。
そして、電極組立体12は、正極シート18を収容した袋状セパレータ20、及び負極シート19を交互に積層された積層型の電極組立体である。このため、電極組立体12では、正極シート18、及び負極シート19が間にセパレータ部20a(袋状セパレータ20)を介在させた状態で交互に層状に重なっている。以下、電極組立体12における正極シート18及び負極シート19が重なる方向を積層方向Dと示す。
正極シート18は、正極金属箔21と、リチウムイオンを脱挿入可能な正極活物質を含み正極金属箔21の両面に設けられた活物質層としての正極活物質層22と、を有する。正極金属箔21は、アルミニウム系金属(本実施形態ではアルミニウム)から形成されている。アルミニウムの融点は、660℃である。また、正極金属箔21の厚さは、例えば15μmである。
正極シート18には、正極活物質層22が設けられていない非形成部23が、縁部18aに沿って該縁部18aの延びる方向の全幅にわたって形成されている。非形成部23は、正極金属箔21が露出する。また、縁部18aには、非形成部23の一部となる正極集電タブ24が突出している。正極集電タブ24は、各正極シート18において、同一位置に同一形状で設けられている。
このため、図2に示すように、蓋部材14側に配置される電極組立体12の縁部12aには、複数の正極集電タブ24が層状に重なる正極集電タブ群24aが突設される。正極集電タブ群24aは、正極端子15と電気的に接続される。
また、図3に示すように、負極シート19は、負極金属箔25と、リチウムイオンを脱挿入可能な負極活物質を含み負極金属箔25の両面に設けられた活物質層としての負極活物質層26と、を有する。負極金属箔25は、リチウム電位に対して3V以下でリチウムと合金化しない金属である銅系金属(本実施形態では銅)から形成されている。銅の融点は、1084℃であり、正極金属箔21を形成する金属(本実施形態ではアルミニウム)よりも高い温度である。また、負極金属箔25の厚さは、例えば20μmである。
負極シート19の縁部19aには、表面に負極活物質層26が設けられていないことで負極金属箔25が露出する負極集電タブ28が突出している。即ち、負極活物質層26は、負極集電タブ28を除く負極金属箔25の両面の全体に設けられている。また、負極集電タブ28は、各負極シート19において、正極シート18と負極シート19とを積層する場合に正極集電タブ24と重ならない同一位置に、同一形状で設けられている。
このため、図2に示すように、電極組立体12の縁部12aには、正極集電タブ群24aとは異なる部分に、複数の負極集電タブ28が層状に重なった負極集電タブ群28aが突設される。負極集電タブ群28aは、負極端子16と電気的に接続される。なお、積層方向Dにおける電極組立体12の両端には、負極シート19がそれぞれ配置されている。
正極シート18のうち正極集電タブ24を除いた部分、及び負極シート19のうち負極集電タブ28を除いた部分は、積層方向Dから見て袋状セパレータ20より小さく、電極組立体12において、その全体が袋状セパレータ20(セパレータ部20a)に重なっている。また、電極組立体12において、正極シート18のうち正極集電タブ24を除いた部分は、積層方向Dから見て、負極シート19のうち負極活物質層26が形成された部分に重なっている。すなわち、正極シート18の正極活物質層22は、負極シート19の負極活物質層26とそれぞれ全面にわたって対向している。
そして、図3及び図4に示すように、積層方向Dにおける電極組立体12の最も外側には、全体として矩形のシート状(矩形板状)に形成された第2正極としての正極板30と、第2負極としての負極板31とが配置されている。なお、本実施形態の正極板30は、袋状セパレータ20に収容されている。
すなわち、積層方向Dにおける電極組立体12の両端には、該両端に配置された負極シート19に対して、それぞれ負極板31、セパレータ部20a、正極板30、セパレータ部20aがこの順で積層され、相互に面接触された状態で重なっている。つまり、正極板30と負極板31は、セパレータ部20a(袋状セパレータ20)を間に介在させた状態で電極組立体12の外側に重なっている。本実施形態では、正極板30を収容する袋状セパレータ20(各セパレータ部20a)が正極板30と負極板31とを絶縁する絶縁部材となる。
各負極板31は、矩形のシート状(板状又は箔状)である金属基材としての負極金属基材34を有する。負極金属基材34の両面(全体)には、負極活物質層26が設けられていない。負極金属基材34は、負極シート19において負極集電タブ28を除いた部分と積層方向Dからみて同一(略同一)の形状及び大きさであり、電極組立体12において、積層方向Dからみて相互に重なっている。
負極金属基材34は、銅系金属(本実施形態では銅)から形成されている。負極金属基材34の厚さは、例えば0.1mm以上1mm以下である。電極組立体12において、負極板31(負極金属基材34)は、袋状セパレータ20(セパレータ部20a)を介することなく負極シート19に接触されている。
また、負極金属基材34には、矩形の金属箔(本実施形態では銅箔)を溶接することにより、負極タブ31aが縁部31bから突出されている。負極タブ31aは、負極板31を電極組立体12に積層した状態において、負極集電タブ28と重なる位置に設けられており、各負極集電タブ28と共に負極集電タブ群28aを構成する。そして、負極タブ31aは、負極端子16及び各負極集電タブ28と電気的に接続されている。即ち、各負極板31は、負極タブ31aを介して各負極シート19と電気的に接続されている。
また、各正極板30は、矩形のシート状(板状又は箔状)である金属基材としての正極金属基材33を有する。正極金属基材33は、正極金属箔21を形成する金属(本実施形態ではアルミニウム)よりも融点が高い金属である銅系金属(本実施形態では銅)から形成されている。
正極金属基材33の両面(全体)には、正極活物質層22が設けられていない。正極金属基材33と、負極金属基材34とは、同一(略同一)の大きさ及び形状である。また、正極金属基材33は、負極シート19において負極集電タブ28を除いた部分と積層方向Dからみて同一(略同一)の形状及び大きさであり、電極組立体12において、積層方向Dからみて相互に重なっている。正極金属基材33の厚さは、例えば0.1mm以上1mm以下である。
また、正極金属基材33には、例えば溶融アルミニウムめっきを施すことにより、アルミニウム系金属(本実施形態ではアルミニウム)のコート層としてのアルミニウムめっき層33aが設けられている。正極金属基材33は、全体がアルミニウムめっき層33aによって覆われている。アルミニウムめっき層33aの厚さは、例えば20μm以上100μm以下であり、好ましくは20μm以上75μm以下である。
また、正極金属基材33には、矩形の金属箔(本実施形態ではアルミニウム箔)を溶接することにより、正極タブ30aが縁部30bから突出されている。正極タブ30aは、正極板30を電極組立体12に積層した状態において、正極集電タブ24と重なる位置に設けられており、各正極集電タブ24と共に正極集電タブ群24aを構成する。そして、正極タブ30aは、正極端子15及び各正極集電タブ24と電気的に接続されている。即ち、正極板30は、正極タブ30aを介して各正極シート18と電気的に接続されている。
次に、本実施形態の二次電池10の作用について説明する。
図4に示すように、積層方向Dにおける電極組立体12の最も外側には、それぞれ活物質層が形成されていない正極板30(正極金属基材33)、及び負極板31(負極金属基材34)が重なっている。
図4に示すように、積層方向Dにおける電極組立体12の最も外側には、それぞれ活物質層が形成されていない正極板30(正極金属基材33)、及び負極板31(負極金属基材34)が重なっている。
このため、例えば釘などの鋭利な金属片36が積層方向Dから二次電池10に刺さる場合には、該金属片36を介して、正極金属箔21と負極金属箔25とが短絡することに加えて、正極金属基材33と、負極金属基材34とが短絡する。したがって、本実施形態では、正極シート18と負極シート19との間を流れる電流を減少させ、二次電池10としての発熱を抑制できる。
また、正極金属基材33は、正極金属箔21を形成する金属(本実施形態ではアルミニウム)より融点が高い金属(本実施形態では銅)から形成されている。このため、短絡による発熱によって、二次電池10の温度が上昇する場合には、正極金属基材33よりも融点が低い正極金属箔21が先に溶融し、金属片36を介した正極シート18と負極シート19との短絡が解除される。
その一方で、正極金属基材33は、正極金属箔21よりも融点が高く溶融し難いことから、該正極金属基材33の溶融によって正極金属基材33と負極金属基材34との短絡が解除されることを抑制できる。なお、正極金属基材33を覆うアルミニウムめっき層33aについては、正極金属基材33よりも低い温度で溶融する可能性があるが、該温度で正極金属基材33が溶融しないことから、アルミニウムめっき層33aが溶融したとしても、正極金属基材33と負極金属基材34との短絡は解除されない。このため、二次電池10としての安全性を高めることができる。
また、例えば二次電池10に対して積層方向Dから高い圧力が付与される場合や、局所的に押圧される場合など、外力によってケース11(二次電池10)が変形する場合には、正極板30と負極板31とが優先的に短絡され、上述したように二次電池10としての発熱が抑制される。
そして、正極金属基材33は、全体がアルミニウムめっき層33aによって覆われている。このため、本実施形態では、充電及び放電に伴って、正極金属基材33がイオン化して溶解することを抑制できる。したがって、二次電池10として、充放電に対する安定性を向上できる。
また、正極金属基材33は、銅系金属から形成されている。このため、正極板30としての電気抵抗を小さくできる。特に本実施形態では、正極金属基材33が銅製であることから、正極板30としての電気抵抗を好適に小さくできる。
したがって、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)電極組立体12の最も外側には、正極金属基材33、及び負極金属基材34が積層されていることから、例えば二次電池10に外力が加わったときには、正極金属基材33と負極金属基材34とを優先的に短絡させ、正極シート18と負極シート19のみが短絡する場合と比較して発熱を抑制できる。また、正極金属基材33は、アルミニウムよりも融点が高い金属である銅製である。このため、短絡によって生じる熱で正極金属基材33が溶融することを抑制できる。したがって、正極金属基材33の溶融によって正極板30と負極板31との短絡が解除されることを抑制し、二次電池10としての安全性を高めることができる。そして、正極金属基材33は、アルミニウムめっき層33aにより、全体が覆われていることから、充電及び放電に伴って、正極金属基材33がイオン化して溶解することを抑制できる。したがって、充放電に対する安定性を向上できる。
(1)電極組立体12の最も外側には、正極金属基材33、及び負極金属基材34が積層されていることから、例えば二次電池10に外力が加わったときには、正極金属基材33と負極金属基材34とを優先的に短絡させ、正極シート18と負極シート19のみが短絡する場合と比較して発熱を抑制できる。また、正極金属基材33は、アルミニウムよりも融点が高い金属である銅製である。このため、短絡によって生じる熱で正極金属基材33が溶融することを抑制できる。したがって、正極金属基材33の溶融によって正極板30と負極板31との短絡が解除されることを抑制し、二次電池10としての安全性を高めることができる。そして、正極金属基材33は、アルミニウムめっき層33aにより、全体が覆われていることから、充電及び放電に伴って、正極金属基材33がイオン化して溶解することを抑制できる。したがって、充放電に対する安定性を向上できる。
(2)正極金属基材33は、アルミニウムめっき層33aにより全体が覆われていることから、正極金属基材33の表面に導電性を付与しつつ、充電及び放電に伴って、正極金属基材33がイオン化して溶解することを抑制できる。
(3)正極金属基材33は、銅系金属(本実施形態では銅)から形成されていることから、正極板30(正極金属基材33)としての電気抵抗を小さくできる。
(4)正極板30及び負極板31は、積層方向Dにおける電極組立体12の両端にそれぞれ配置されている。したがって、積層方向Dにおける二次電池10の両端のうち、何れの端面から外力が加わる場合であっても、正極金属基材33と負極金属基材34とを優先的に短絡させ、二次電池10としての安全性を向上できる。
(4)正極板30及び負極板31は、積層方向Dにおける電極組立体12の両端にそれぞれ配置されている。したがって、積層方向Dにおける二次電池10の両端のうち、何れの端面から外力が加わる場合であっても、正極金属基材33と負極金属基材34とを優先的に短絡させ、二次電池10としての安全性を向上できる。
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 正極金属基材33は、非水電解液17に対して耐性を有する樹脂(例えばポリエチレンやポリプロピレンなど)のコート層により、全体が覆われていてもよい。ここで「非水電解液17に対して耐性を有する」とは、非水電解液17中において正極活物質や負極活物質の性能を低下させる程度に成分が溶出したり、正極金属基材33から剥離したりしないことを意味する。この場合には、正極金属基材33を袋状セパレータ20に収容しなくてもよい。なお、正極金属基材33の一部をアルミニウムめっき層33aで覆い、残部を上記樹脂のコート層で覆ってもよい。
○ 正極金属基材33は、非水電解液17に対して耐性を有する樹脂(例えばポリエチレンやポリプロピレンなど)のコート層により、全体が覆われていてもよい。ここで「非水電解液17に対して耐性を有する」とは、非水電解液17中において正極活物質や負極活物質の性能を低下させる程度に成分が溶出したり、正極金属基材33から剥離したりしないことを意味する。この場合には、正極金属基材33を袋状セパレータ20に収容しなくてもよい。なお、正極金属基材33の一部をアルミニウムめっき層33aで覆い、残部を上記樹脂のコート層で覆ってもよい。
○ 正極金属基材33は、正極金属箔21を形成する金属(アルミニウム)よりも融点が高い金属であれば、例えば純鉄、鋳鉄、鋼、及びステンレスのような鉄系材料や、銅系材料のうち銅合金などから形成されていてもよい。
○ 負極金属箔25、及び負極金属基材34は、例えば銅合金やニッケルなど、リチウム電位に対して3V以下でリチウムと合金化しない金属であれば適宜変更してもよい。
○ 負極金属基材34は、銅よりも融点が高い金属(例えば鉄系材料など)から形成されていてもよい。この場合、負極金属基材34は、リチウム電位に対して3V以下でリチウムと合金化しない金属(例えば銅やニッケルなど)のコート層、及び上記樹脂のコート層の少なくとも一方により、全体が覆われていてもよい。この構成によれば、負極金属基材34について銅より融点が高い金属から形成されていることから、負極板31の溶融によって正極板30と負極板31との短絡が解除されることを抑制できる。そして、充電及び放電に伴って、負極金属基材34がイオン化して溶解することを抑制できる。
○ 負極金属基材34は、銅よりも融点が高い金属(例えば鉄系材料など)から形成されていてもよい。この場合、負極金属基材34は、リチウム電位に対して3V以下でリチウムと合金化しない金属(例えば銅やニッケルなど)のコート層、及び上記樹脂のコート層の少なくとも一方により、全体が覆われていてもよい。この構成によれば、負極金属基材34について銅より融点が高い金属から形成されていることから、負極板31の溶融によって正極板30と負極板31との短絡が解除されることを抑制できる。そして、充電及び放電に伴って、負極金属基材34がイオン化して溶解することを抑制できる。
○ 正極金属基材33、及び負極金属基材34は、正極金属箔21を形成するアルミニウム、及び負極金属箔25を形成する銅よりも融点が高い金属(例えば鉄系材料など)から形成されていてもよい。これによれば、正極金属箔21や負極金属箔25よりも先に正極金属基材33や負極金属基材34が溶融し、正極金属基材33と負極金属基材34との短絡が解消されてしまうことを抑制できる。
○ 積層方向Dにおける電極組立体12の両端に配置された負極シート19に対して、セパレータ部20a、正極板30、セパレータ部20a、及び負極板31の順で積層してもよい。すなわち、正極板30と負極板31とを入れ替えてもよい。
○ 正極板30、及び負極板31は、積層方向Dにおける電極組立体12の一端(片側)にのみ積層してもよい。
○ 正極板30、及び負極板31は、積層方向Dからみて円形状や、楕円形状、又は6角形状など、その形状を適宜変更してもよい。
○ 正極板30、及び負極板31は、積層方向Dからみて円形状や、楕円形状、又は6角形状など、その形状を適宜変更してもよい。
○ 正極板30、及び負極板31は、帯状に形成して電極組立体12を取り囲むように積層されていてもよい。
○ 正極板30、及び負極板31は、積層方向Dから見て正極シート18や負極シート19より小さくてもよく、大きくてもよい。
○ 正極板30、及び負極板31は、積層方向Dから見て正極シート18や負極シート19より小さくてもよく、大きくてもよい。
○ 負極シート19や負極板31は、袋状セパレータ20に収容されていてもよい。またセパレータは、袋状に形成されていなくてもよい。
○ 正極板30と負極板31との間、及び正極板30や負極板31と電極組立体12(負極シート19)との間には、リチウムイオンを通過させない絶縁性のシート(絶縁部材)を介在させてもよい。
○ 正極板30と負極板31との間、及び正極板30や負極板31と電極組立体12(負極シート19)との間には、リチウムイオンを通過させない絶縁性のシート(絶縁部材)を介在させてもよい。
○ 正極シート18、及び負極シート19は帯状の電極であってもよい。この場合、電極組立体12は、正極シート18、及び負極シート19を、間に帯状のセパレータを介在させた状態で捲回した捲回型の電極組立体としてもよい。
○ 正極シート18における正極活物質層22の形成範囲、及び負極シート19における負極活物質層26の形成範囲を変更してもよい。
○ ケース11は、円柱状や六角柱状などに形状を変更してもよい。
○ ケース11は、円柱状や六角柱状などに形状を変更してもよい。
○ 正極シート18、及び負極シート19は、片面に活物質を塗布して形成されていてもよい。
○ 車両以外に用いられるリチウムイオン二次電池に具体化してもよい。
○ 車両以外に用いられるリチウムイオン二次電池に具体化してもよい。
以下、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について追記する。
(イ)前記第2正極の金属基材、及び前記第2負極の金属基材は、前記第1正極の金属箔を形成する金属、及び前記第1負極の金属箔を形成する金属よりも融点が高い金属から形成されている請求項1〜4のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。
(イ)前記第2正極の金属基材、及び前記第2負極の金属基材は、前記第1正極の金属箔を形成する金属、及び前記第1負極の金属箔を形成する金属よりも融点が高い金属から形成されている請求項1〜4のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。
D…積層方向(重なる方向)、10…リチウムイオン二次電池、12…電極組立体、17…非水電解液(電解質)、18…正極シート(第1正極)、19…負極シート(第1負極)、20…袋状セパレータ(セパレータ、絶縁部材)、20a…セパレータ部、21…正極金属箔(金属箔)、22…正極活物質層(活物質層)、25…負極金属箔(金属箔)、26…負極活物質層(活物質層)、30…正極板(第2正極)、31…負極板(第2負極)、33…正極金属基材(金属基材)、33a…アルミニウムめっき層(コート層)、34…負極金属基材(金属基材)。
Claims (4)
- リチウムイオンを脱挿入可能な正極活物質を含む正極活物質層が金属箔の少なくとも一方の面に設けられた第1正極、リチウムイオンを脱挿入可能な負極活物質を含む負極活物質層が金属箔の少なくとも一方の面に設けられた第1負極、及び前記第1正極と前記第1負極とを絶縁するセパレータを有し、前記第1正極と前記第1負極とが前記セパレータを間に介在させた状態で層状に重なる電極組立体を備えたリチウムイオン二次電池であって、
前記層状に重なる方向における前記電極組立体の最も外側には、活物質層が設けられていないシート状の金属基材を有する第2正極と、活物質層が設けられていないシート状の金属基材を有する第2負極とが絶縁部材を間に介在させた状態で前記層状に重なる方向に重なっており、
前記第2正極の金属基材は、アルミニウムより融点が高い金属から形成されているとともに、アルミニウム系金属のコート層、及び電解質に対して耐性を有する樹脂のコート層の少なくとも一方により、全体が覆われていることを特徴とするリチウムイオン二次電池。 - 前記第2正極の金属基材は、アルミニウム系金属のコート層により全体が覆われている請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記第2負極の金属基材は、銅より融点が高い金属から形成されているとともに、リチウム電位に対して3V以下でリチウムと合金化しない金属のコート層、及び前記樹脂のコート層の少なくとも一方により、全体が覆われている請求項1または2に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記第2正極の金属基材は、銅系金属から形成されている請求項1〜3のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012229986A JP2014082122A (ja) | 2012-10-17 | 2012-10-17 | リチウムイオン二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012229986A JP2014082122A (ja) | 2012-10-17 | 2012-10-17 | リチウムイオン二次電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014082122A true JP2014082122A (ja) | 2014-05-08 |
Family
ID=50786133
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012229986A Pending JP2014082122A (ja) | 2012-10-17 | 2012-10-17 | リチウムイオン二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014082122A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019140079A (ja) * | 2018-02-06 | 2019-08-22 | トヨタ自動車株式会社 | 積層電池 |
CN114914549A (zh) * | 2022-06-22 | 2022-08-16 | 上海兰钧新能源科技有限公司 | 电池 |
-
2012
- 2012-10-17 JP JP2012229986A patent/JP2014082122A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019140079A (ja) * | 2018-02-06 | 2019-08-22 | トヨタ自動車株式会社 | 積層電池 |
CN114914549A (zh) * | 2022-06-22 | 2022-08-16 | 上海兰钧新能源科技有限公司 | 电池 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6158474B2 (ja) | 二次電池 | |
JP6091815B2 (ja) | 2次電池 | |
JP6491448B2 (ja) | 二次電池および電池モジュール | |
US11121439B2 (en) | Secondary battery | |
JP2013175407A (ja) | 蓄電装置、車両 | |
WO2014027606A1 (ja) | 蓄電装置 | |
JP2018107030A (ja) | 蓄電装置及び蓄電装置の製造方法 | |
JP2012204305A (ja) | 電池セル | |
WO2014115688A1 (ja) | リチウムイオン蓄電装置 | |
JP6275853B2 (ja) | 低い抵抗の電極タブを含む二次電池 | |
JP2014112492A (ja) | 蓄電装置 | |
KR101921730B1 (ko) | 이차전지 | |
JP2014082122A (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP2015210922A (ja) | 蓄電装置 | |
JP5621750B2 (ja) | 二次電池および二次電池を搭載した車両 | |
JP2014143134A (ja) | 蓄電装置 | |
JP2014022153A (ja) | 蓄電装置 | |
JP5454649B1 (ja) | 蓄電装置及び溶接方法 | |
JP5590110B2 (ja) | 蓄電装置 | |
WO2014087743A1 (ja) | 蓄電装置 | |
JP2014082123A (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP2014146467A (ja) | 蓄電装置 | |
JP2016009621A (ja) | 蓄電モジュール | |
JP2014056672A (ja) | 蓄電装置、及び蓄電装置の製造方法 | |
JP2013246879A (ja) | 蓄電装置、及び二次電池 |