JP2020149881A - Secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、二次電池に関し、より詳しくは電極に貼着された絶縁テープを備える二次電池に関する。 The present disclosure relates to a secondary battery, and more particularly to a secondary battery including an insulating tape attached to an electrode.
従来、巻回型の電極体を備えた二次電池において、電極体を構成する電極に芯体表面が露出した露出部を設け、集電用のリードを当該露出部に接続した構造が知られている。リード及び露出部の表面は、合剤層が存在しない、低抵抗な金属の表面が露出した部分であるため、ここで内部短絡が発生すると、短絡箇所に大電流が流れて電池の発熱量が多くなる。そのため、リード及び露出部を覆うように絶縁テープを貼着し、かかる低抵抗な短絡の発生を防止している(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in a secondary battery provided with a winding type electrode body, a structure is known in which an exposed portion whose core body surface is exposed is provided on an electrode constituting the electrode body, and a lead for current collection is connected to the exposed portion. ing. Since the surfaces of the leads and exposed parts are exposed parts of low resistance metal without a mixture layer, if an internal short circuit occurs here, a large current will flow to the shorted part and the amount of heat generated by the battery will increase. More. Therefore, an insulating tape is attached so as to cover the lead and the exposed portion to prevent the occurrence of such a low resistance short circuit (see, for example, Patent Document 1).
ところで、二次電池では、電池が変形するような強い衝撃力が外部から加わった場合でも、発火を起こすような内部短絡を生じさせない高い安全性能が求められている。上記のように、リード及び露出部を覆う絶縁テープは低抵抗な短絡の発生を防止するが、リード及び絶縁テープはある程度の厚みを有するため、これらの厚みに起因して電極表面に段差が形成される。そして、電池が変形するような強い衝撃力が外部から加わったときに、段差が存在する部分でセパレータが破断して短絡が発生する場合がある。 By the way, a secondary battery is required to have high safety performance that does not cause an internal short circuit that causes ignition even when a strong impact force that deforms the battery is applied from the outside. As described above, the insulating tape covering the lead and the exposed portion prevents the occurrence of a low-resistance short circuit, but since the lead and the insulating tape have a certain thickness, a step is formed on the electrode surface due to these thicknesses. Will be done. Then, when a strong impact force that deforms the battery is applied from the outside, the separator may break at the portion where the step exists and a short circuit may occur.
本開示の目的は、電池が変形するような強い衝撃力が外部から加わった場合においても、内部短絡の発生を防止できる二次電池を提供することである。 An object of the present disclosure is to provide a secondary battery capable of preventing the occurrence of an internal short circuit even when a strong impact force that deforms the battery is applied from the outside.
本開示の一態様である二次電池は、正極と負極がセパレータを介して巻回された電極体を備える二次電池において、前記正極及び前記負極は、芯体と、前記芯体の表面に設けられた合剤層とを含み、前記正極及び前記負極の少なくとも一方には、前記芯体の表面が露出した露出部に接続されるリードと、前記リード及び前記露出部を覆う絶縁テープとが設けられる。前記絶縁テープは、基材と、前記基材の一方の面に設けられた接着層とを含み、前記基材の一方の面において、前記接着層は前記基材の幅方向両側に設けられ、前記リードと重なる前記基材の幅方向中央部には、前記接着層が存在しない領域が前記リードの幅以上の幅で形成されている。 The secondary battery according to one aspect of the present disclosure is a secondary battery including an electrode body in which a positive electrode and a negative electrode are wound around a separator, and the positive electrode and the negative electrode are formed on a core body and a surface of the core body. A lead connected to an exposed portion where the surface of the core body is exposed, and an insulating tape covering the lead and the exposed portion are provided on at least one of the positive electrode and the negative electrode, including the provided mixture layer. It is provided. The insulating tape includes a base material and an adhesive layer provided on one surface of the base material, and the adhesive layer is provided on both sides in the width direction of the base material on one surface of the base material. A region in which the adhesive layer does not exist is formed at a width equal to or greater than the width of the lead in the central portion of the base material that overlaps with the lead in the width direction.
本開示の一態様である二次電池によれば、電池が変形するような強い衝撃力が外部から加わった場合においても、内部短絡の発生を防止できる。 According to the secondary battery which is one aspect of the present disclosure, it is possible to prevent the occurrence of an internal short circuit even when a strong impact force that deforms the battery is applied from the outside.
上述のように、二次電池において内部短絡の発生を防止することは重要な課題である。本発明者は、リードと重なるテープの幅方向中央部に接着層が存在しない領域(リードの幅≦当該領域の幅)を形成した絶縁テープを用いることで、電池が変形するような強い衝撃力が外部から加わった場合においても、内部短絡の発生が高度に抑制されることを見出した。この絶縁テープはリードと重なる部分の厚みが薄くなっているため、リード及び絶縁テープの厚みに起因して正極の表面に形成される段差を小さくすることができる。この絶縁テープを用いることで段差の影響を緩和され、段差が形成された部分でセパレータが破断して短絡が生じることが防止されると考えられる。 As described above, it is an important issue to prevent the occurrence of an internal short circuit in the secondary battery. The present inventor uses an insulating tape in which a region (lead width ≤ width of the region) where an adhesive layer does not exist is formed in the central portion of the tape overlapping the lead in the width direction, so that a strong impact force that deforms the battery is obtained. It was found that the occurrence of internal short circuit is highly suppressed even when is applied from the outside. Since the thickness of the portion of the insulating tape that overlaps with the lead is thin, the step formed on the surface of the positive electrode due to the thickness of the lead and the insulating tape can be reduced. It is considered that the use of this insulating tape alleviates the influence of the step and prevents the separator from breaking at the portion where the step is formed to cause a short circuit.
以下、本開示の実施形態の一例について詳細に説明する。実施形態の説明で参照する図面は模式的に記載されたものであるから、各構成要素の寸法比率等は以下の説明を参酌して判断されるべきである。 Hereinafter, an example of the embodiment of the present disclosure will be described in detail. Since the drawings referred to in the description of the embodiment are schematically described, the dimensional ratio and the like of each component should be determined in consideration of the following description.
本実施形態では、巻回型の電極体が有底円筒形状の外装缶に収容された二次電池を例示するが、外装体は円筒形の外装缶に限定されず、例えば角形の外装缶であってもよく、金属層及び樹脂層を含むラミネートシートで構成された外装体であってもよい。また、電極体の外周面に形成される負極の芯体露出部が外装缶の内面に接触して負極と外装缶が電気的に接続された構造を例示するが、電極体の外周面と外装缶の内面は電気的に接続されていなくてもよい。 In the present embodiment, a secondary battery in which a wound electrode body is housed in a bottomed cylindrical outer can is illustrated, but the outer body is not limited to the cylindrical outer can, for example, a square outer can. It may be an exterior body made of a laminated sheet including a metal layer and a resin layer. Further, the structure in which the exposed portion of the core body of the negative electrode formed on the outer peripheral surface of the electrode body is in contact with the inner surface of the outer can and the negative electrode and the outer can are electrically connected is illustrated. The inner surface of the can does not have to be electrically connected.
図1は、実施形態の一例である二次電池10の断面図である。図1に例示するように、二次電池10は、電極体14と、電解質(図示せず)と、電極体14及び電解質を収容する外装缶16とを備える。電極体14は、正極11、負極12、及びセパレータ13を有し、正極11と負極12がセパレータ13を介して渦巻き状に巻回された巻回構造を有する。外装缶16は、軸方向一方側が開口した有底円筒形状の金属製容器であって、外装缶16の開口は封口体17によって塞がれている。以下では、説明の便宜上、二次電池10の封口体17側を上、外装缶16の底部側を下とする。
FIG. 1 is a cross-sectional view of the
電解質には、例えば非水電解質が用いられる。非水電解質は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む。非水溶媒には、例えばエステル類、エーテル類、ニトリル類、アミド類、及びこれらの2種以上の混合溶媒等を用いてもよい。非水溶媒は、これら溶媒の水素の少なくとも一部をフッ素等のハロゲン原子で置換したハロゲン置換体を含有していてもよい。なお、非水電解質は液体電解質に限定されず、固体電解質であってもよい。電解質塩には、例えばLiPF6等のリチウム塩が使用される。電解質の種類は特に限定されず、水系電解質であってもよい。 As the electrolyte, for example, a non-aqueous electrolyte is used. The non-aqueous electrolyte contains a non-aqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in the non-aqueous solvent. As the non-aqueous solvent, for example, esters, ethers, nitriles, amides, and a mixed solvent of two or more of these may be used. The non-aqueous solvent may contain a halogen substituent in which at least a part of hydrogen in these solvents is replaced with a halogen atom such as fluorine. The non-aqueous electrolyte is not limited to the liquid electrolyte, and may be a solid electrolyte. As the electrolyte salt, for example, a lithium salt such as LiPF 6 is used. The type of the electrolyte is not particularly limited, and may be an aqueous electrolyte.
電極体14を構成する正極11、負極12、及びセパレータ13は、いずれも帯状の長尺体であって、渦巻状に巻回されることで電極体14の径方向に交互に積層される。正極11は、正極芯体30と、正極芯体30の表面に設けられた正極合剤層31とを有する。同様に、負極12は、負極芯体40と、負極芯体40の表面に設けられた負極合剤層41とを有する。二次電池10は、電極体14の上下にそれぞれ配置された絶縁板18,19を備える。
The
電極体14の外周面には、負極12が配置され、負極芯体40の表面が露出した露出部42が形成されている。露出部42は、電極体14の外周面の一部に形成されてもよいが、好ましくは外周面の全域に形成される。露出部42は、電極体14の外側を向いた負極芯体40の片面(外面)のみに形成されてもよく、負極芯体40の両面に形成されてもよい。露出部42は、例えば電極体14の外周面に位置する負極芯体40の長手方向一端から電極体14の周長の1周〜2周分程度の長さの範囲に形成される。
A
二次電池10では、負極12の露出部42が外装缶16の内面に接触して、負極12と外装缶16が電気的に接続されている。本実施形態では、封口体17が正極外部端子となり、外装缶16が負極外部端子となる。正極11に取り付けられた正極リード20は、絶縁板18の貫通孔を通って封口体17側に延び、封口体17の底板である内部端子板23の下面に溶接等で接続される。負極12には、負極リードが接続されていなくてもよく、電極体14の巻芯側に位置する負極12の長手方向他端部に露出部を形成し、外装缶16の底部内面に溶接等で接続される負極リードが当該露出部に取り付けられていてもよい。
In the
外装缶16と封口体17の間にはガスケット28が設けられ、電池内部の密閉性が確保される。外装缶16には、側面部の一部が内側に張り出した、封口体17を支持する溝入部21が形成されている。溝入部21は、外装缶16の周方向に沿って環状に形成されることが好ましく、その上面で封口体17を支持する。封口体17は、溝入部21と、封口体17に対して加締められた外装缶16の開口端部とにより、外装缶16の上部に固定される。
A
封口体17は、電極体14側から順に、内部端子板23、下弁体24、絶縁部材25、上弁体26、及びキャップ27が積層された構造を有する。封口体17を構成する各部材は、例えば円盤状又はリング状を呈し、絶縁部材25を除く各部材は互いに電気的に接続されている。下弁体24と上弁体26は各々の中央部で互いに接続され、各々の周縁部の間には絶縁部材25が介在している。異常発熱で電池の内圧が上昇すると、下弁体24が上弁体26をキャップ27側に押し上げるように変形して破断し、下弁体24と上弁体26の間の電流経路が遮断される。更に内圧が上昇すると、上弁体26が破断し、キャップ27の通気孔からガスが排出される。
The sealing
以下、図2〜図4を更に参照しながら、電極体14を構成する正極11、負極12、及びセパレータ13について、特に正極11及び正極11に貼着される絶縁テープ50について詳説する。図2は正極11の正面図、図4は図2中のAA線断面の一部を示す図である。図3は、絶縁テープ50の平面図及び背面図である。
Hereinafter, with reference to FIGS. 2 to 4, the
[正極]
正極11は、上述の通り、正極芯体30と、正極芯体30の表面に設けられた正極合剤層31とを有する。正極芯体30には、アルミニウムなど正極11の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。正極合剤層31は、正極活物質、導電剤、及び結着剤を含み、正極リード20が接続される部分である露出部32を除く正極芯体30の両面に設けられることが好ましい。正極合剤層31の厚みは、正極芯体30の片側で、例えば50μm〜150μmである。正極11は、例えば正極芯体30の表面に正極活物質、導電剤、及び結着剤等を含む正極合剤スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧縮して正極合剤層31を正極芯体30の両面に形成することにより作製できる。
[Positive electrode]
As described above, the
正極活物質は、リチウム含有遷移金属複合酸化物を主成分として構成される。リチウム含有遷移金属複合酸化物に含有される金属元素としては、Ni、Co、Mn、Al、B、Mg、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Ga、Sr、Zr、Nb、In、Sn、Ta、W等が挙げられる。好適なリチウム含有遷移金属複合酸化物の一例は、Ni、Co、Mnの少なくとも1種を含有する複合酸化物である。具体例としては、Ni、Co、Mnを含有するリチウム含有遷移金属複合酸化物、Ni、Co、Alを含有するリチウム含有遷移金属複合酸化物が挙げられる。 The positive electrode active material is composed mainly of a lithium-containing transition metal composite oxide. Examples of the metal elements contained in the lithium-containing transition metal composite oxide include Ni, Co, Mn, Al, B, Mg, Ti, V, Cr, Fe, Cu, Zn, Ga, Sr, Zr, Nb, In, Sn, Ta, W and the like can be mentioned. An example of a suitable lithium-containing transition metal composite oxide is a composite oxide containing at least one of Ni, Co, and Mn. Specific examples include a lithium-containing transition metal composite oxide containing Ni, Co and Mn, and a lithium-containing transition metal composite oxide containing Ni, Co and Al.
正極合剤層31に含まれる導電剤としては、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、黒鉛等の炭素材料が例示できる。正極合剤層31に含まれる結着剤としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)等のフッ素樹脂、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂などが例示できる。これらの樹脂と、カルボキシメチルセルロース(CMC)又はその塩等のセルロース誘導体、ポリエチレンオキシド(PEO)等が併用されてもよい。
Examples of the conductive agent contained in the positive
図2に例示するように、正極11には、正極芯体30の表面が露出した露出部32に接続される正極リード20と、正極リード20及び露出部32を覆う絶縁テープ50とが設けられている。露出部32は、正極芯体30の表面が正極合剤層31に覆われずに露出した部分であって、正極11の厚み方向に重なって正極11の両面にそれぞれ形成される。本実施形態では、正極11の長手方向中央部に露出部32が形成されており、正極リード20及び絶縁テープ50が正極11の長手方向中央部に配置されている。また、露出部32は、正極11の短手方向全長にわたって、正極リード20の幅Wよりも広い幅で形成されている。露出部32は、正極11の短手方向に長い正面視長方形状を有する。
As illustrated in FIG. 2, the
正極リード20は、一般的に、正極芯体30及び正極合剤層31よりも厚みのある帯状の導電部材である。正極リード20は、例えば50μm〜500μmの厚みと、3mm〜4mmの幅Wを有する。正極リード20の構成材料は特に限定されないが、好ましくはアルミニウムを主成分とする金属で構成される。正極リード20は、正極11の両面に形成された2つの露出部32のうちの一方に溶接等により接続される。正極リード20の一部は、正極芯体30の上端から延出して、封口体17の内部端子板23に接続される。
The
絶縁テープ50は、正極リード20が取り付けられる正極11の一方の面(以下、「第1面」とする)に加えて、正極11の他方の面(以下、「第2面」とする)にも露出部32を覆うように貼着されることが好ましい。即ち、正極11に形成された2つの露出部32は、いずれも絶縁テープ50によって覆われる。2枚の絶縁テープ50は互いに接合されていてもよい。なお、正極11の第2面に貼着される絶縁テープには、従来公知のテープを用いてもよい。
The insulating
絶縁テープ50は、正極リード20及び露出部32よりも幅広の正面視長方形状(短冊状)を有する。絶縁テープ50は、正極リード20のうち、露出部32上に位置する部分の全体を覆った状態で、正極11の第1面に貼着されることが好ましい。また、絶縁テープ50は、例えば、2つの露出部32の全体を覆って正極11の第1面及び第2面にそれぞれ貼着される。絶縁テープ50は、その長手方向が正極11の短手方向に沿うように、幅方向が正極11の長手方向に沿うように貼着される。
The insulating
絶縁テープ50は、正極リード20の正極芯体30の上端から延出した延出部にわたって貼着されることが好ましい。正極リード20の延出部の一部はセパレータ13を介して負極12と対向するため、セパレータ13が損傷したときに低抵抗な短絡の発生が懸念される。ゆえに、当該部分にも絶縁テープ50が貼着される。また、絶縁テープ50は、露出部32の全体を確実に覆うことができるように、露出部32よりも大きな寸法を有し、露出部32の両側に形成される正極合剤層31の一部を覆うと共に、正極11の短手方向両側にはみ出した状態で貼着される。
The insulating
図3及び図4に例示するように、絶縁テープ50は、基材51と、基材51の一方の面(以下、「裏面」とする)に設けられた接着層52とを有する。絶縁テープ50の厚みは特に限定されないが、一例としては20μm〜70μmである。基材51の厚みは、一般的に接着層52よりも厚く、例えば10μm〜45μmである。接着層52の厚みは、例えば5μm〜30μmである。基材51には、本開示の目的を損なわない範囲で接着層52以外の層が設けられていてもよい。
As illustrated in FIGS. 3 and 4, the insulating
基材51は、絶縁性、耐電解液性等を有する樹脂を主成分として構成される。基材51を構成する好適な樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステル、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン、ポリイミド(PI)、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミド、ポリアミドイミドなどが例示できる。中でも、機械的強度(突き刺し強度)が高いポリイミドが特に好ましい。基材51には、例えばポリイミドで構成される樹脂フィルムを用いることができる。基材51は、アルミナ、チタニア等のフィラーを含んでいてもよい。
The
接着層52は、正極11に対する接着性をテープに付与するための層である。接着層52は、例えば基材51の裏面に接着剤を塗工して形成される。接着層52は、絶縁性、耐電解液性等に優れた接着剤を用いて構成されることが好ましい。接着層52を構成する接着剤は、ホットメルト型又は熱硬化型であってもよいが、生産性等の観点から、室温で粘着性を有するものが好ましい。接着層52を構成する接着剤の一例は、アクリル系接着剤、合成ゴム系接着剤である。
The
絶縁テープ50は、接着層52によって、露出部32の両側に形成された正極合剤層31の表面に貼着される。基材51の裏面において、接着層52は基材51の幅方向両側に設けられ、正極リード20と重なる基材51の幅方向中央部には接着層52が存在しない領域53が正極リード20の幅W以上の幅W2で形成されている。絶縁テープ50は、領域53が正極リード20と重なり、正極リード20の表面に当接した状態で正極11の第1面に貼着される。即ち、絶縁テープ50は正極リード20に貼着されない。なお、絶縁テープ50は露出部32に貼着されていてもよい。
The insulating
絶縁テープ50は、正極リード20と重なる幅方向中央部に接着層52を有さないため、幅方向中央部で厚みが薄くなっており、正極リード20及び絶縁テープ50の厚みに起因して正極11の第1面に形成される段差を小さくすることができる。即ち、絶縁テープ50を用いることで段差が緩和される。ゆえに、電池の外部から強い衝撃力が加わった場合であっても、段差が形成された部分でセパレータ13が破断して短絡が生じることを防止できる。
Since the insulating
絶縁テープ50では、上述のように、基材51の幅方向両側のみに接着層52が設けられる。このため、接着層52が設けられない領域53が存在する絶縁テープ50の幅方向中央部には、接着層52によって挟まれた溝状の凹部が形成される。接着層52は、例えば基材51の長手方向全長にわたって、基材51の幅方向両端から、それぞれ同じ幅で設けられる。この場合、溝状の凹部は、絶縁テープ50の長手方向全長にわたって一定の幅で形成される。
In the insulating
絶縁テープ50の幅W1は、例えば正極リード20の幅Wの2倍〜3倍であり、一例としては5mm〜10mmである。領域53(溝状の凹部)の幅W2は、正極リード20の幅Wの1倍以上であり、好ましくは1.05倍〜1.50倍、より好ましくは1.10倍〜1.20倍である。この場合、正極11に対する絶縁テープ50の良好な接着力を確保しながら、接着層52が正極リード20と重ならないように絶縁テープ50を配置できる。絶縁テープ50は、正極リード20が当該凹部に嵌るように貼着されている。
The width W1 of the insulating
[負極]
負極12は、上述の通り、負極芯体40と、負極芯体40の表面に設けられた負極合剤層41とを有する。また、負極12には、電極体14の外周面に対応する部分に、負極芯体40の表面が露出した露出部42が形成されている。負極芯体40には、銅など負極12の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。負極合剤層41は、負極活物質及び結着剤を含み、例えば負極リードが接続される部分及び露出部42を除く負極芯体40の両面に設けられることが好ましい。負極合剤層41の厚みは、負極芯体40の片側で、例えば50μm〜150μmである。負極12は、例えば負極芯体40の表面に負極活物質、及び結着剤等を含む負極合剤スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧縮して負極合剤層41を負極芯体40の両面に形成することにより作製できる。
[Negative electrode]
As described above, the
負極合剤層41には、負極活物質として、例えばリチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出する炭素系活物質が含まれる。好適な炭素系活物質は、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛、土状黒鉛等の天然黒鉛、塊状人造黒鉛(MAG)、黒鉛化メソフェーズカーボンマイクロビーズ(MCMB)等の人造黒鉛などの黒鉛である。また、負極活物質には、Si及びSi含有化合物の少なくとも一方で構成されるSi系活物質が用いられてもよく、炭素系活物質とSi系活物質が併用されてもよい。
The negative
負極合剤層41に含まれる結着剤には、正極11の場合と同様に、フッ素樹脂、PAN、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂等を用いることもできるが、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)を用いることが好ましい。また、負極合剤層41は、更に、CMC又はその塩、ポリアクリル酸(PAA)又はその塩、ポリビニルアルコール(PVA)などを含むことが好ましい。中でも、SBRと、CMC又はその塩、PAA又はその塩を併用することが好適である。
As the binder contained in the negative
なお、正極11及び負極12に、又は負極12のみに、リードを覆う絶縁テープ50が設けられていてもよい。負極リードが設けられる場合、負極リードと重なる基材51の幅方向中央部には、接着層52が存在しない領域53が負極リードの幅以上の幅で形成される。絶縁テープ50の領域53が形成された部分は、接着層52によって挟まれた溝状の凹部となる。絶縁テープ50は、負極リードが当該凹部に嵌るように貼着される。
The insulating
[セパレータ]
セパレータ13には、イオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シートが用いられる。多孔性シートの具体例としては、微多孔薄膜、織布、不織布等が挙げられる。セパレータ13の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン樹脂、セルロースなどが好適である。セパレータ13は、単層構造、積層構造のいずれであってもよい。セパレータ13の表面には、耐熱層などが形成されていてもよい。
[Separator]
For the
以下、実施例により本開示を更に説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present disclosure will be further described with reference to Examples, but the present disclosure is not limited to these Examples.
<実施例1>
[正極の作製]
正極活物質として、一般式LiNi0.88Co0.09Al0.03O2 で表されるリチウム含有遷移金属複合酸化物を用いた。100質量部の正極活物質と、1質量部のアセチレンブラックと、0.9質量部のポリフッ化ビニリデンとを混合し、分散媒としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を用いて、正極合剤スラリーを調製した。次に、当該正極合剤スラリーを厚みが15μmのアルミニウム箔からなる正極芯体の両面に塗布し、塗膜を乾燥、圧縮した後、所定の電極サイズに切断し、正極芯体の両面に正極合剤層が形成された正極(厚み0.144mm、幅62.6mm、長さ861mm)を作製した。なお、正極の長手方向中央部に芯体表面が露出した露出部を設け、当該露出部に幅3.5mmの正極リードを溶接した。
<Example 1>
[Preparation of positive electrode]
As the positive electrode active material, a lithium-containing transition metal composite oxide represented by the general formula LiNi 0.88 Co 0.09 Al 0.03 O 2 was used. 100 parts by mass of positive electrode active material, 1 part by mass of acetylene black, and 0.9 parts by mass of polyvinylidene fluoride are mixed, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) is used as a dispersion medium. An agent slurry was prepared. Next, the positive electrode mixture slurry is applied to both sides of a positive electrode core made of an aluminum foil having a thickness of 15 μm, the coating film is dried and compressed, cut to a predetermined electrode size, and positive electrodes are formed on both sides of the positive electrode core. A positive electrode (thickness 0.144 mm, width 62.6 mm, length 861 mm) on which the mixture layer was formed was prepared. An exposed portion with an exposed core surface was provided at the center of the positive electrode in the longitudinal direction, and a positive electrode lead having a width of 3.5 mm was welded to the exposed portion.
[絶縁テープの貼着]
絶縁テープとして、ポリイミド製の基材と、基材の裏面に設けられた、室温で粘着性を有する接着層とを含む粘着テープを用いた。接着層は基材の幅方向両側のみに設けられ、基材の幅方向中央部には接着層が存在しない領域(凹部)が3.5mmの幅で形成されている。正極の正極リードが溶接された面に対して、正極リード及び露出部が覆われ、且つ正極リードがテープの裏面に形成された凹部に嵌るようにして、絶縁テープを貼着した。
[Attachment of insulating tape]
As the insulating tape, an adhesive tape containing a polyimide base material and an adhesive layer provided on the back surface of the base material and having adhesiveness at room temperature was used. The adhesive layer is provided only on both sides in the width direction of the base material, and a region (recess) in which the adhesive layer does not exist is formed in the central portion in the width direction of the base material with a width of 3.5 mm. The insulating tape was attached so that the positive electrode lead and the exposed portion were covered with respect to the welded surface of the positive electrode lead of the positive electrode, and the positive electrode lead was fitted into the recess formed on the back surface of the tape.
[負極の作製]
負極活物質として、95質量部の黒鉛粉末、及び5質量部のSiOxで表されるシリコン酸化物の混合粉末を用いた。100質量部の負極活物質と、1質量部のカルボキシメチルセルロース(CMC)と、1質量部のスチレン−ブタジエンゴム(SBR)とを混合し、分散媒として水を用いて、負極合剤スラリーを調製した。次に、当該負極合剤スラリーを銅箔からなる負極芯体の両面に塗布し、塗膜を乾燥、圧縮した後、所定の電極サイズに切断し、負極芯体の両面に負極合剤層が形成された負極(厚み0.160mm、幅64.2mm、長さ959mm)を作製した。なお、負極の長手方向両端部に芯体表面が露出した露出部を設け、一方の露出部に負極リードを溶接した。
[Preparation of negative electrode]
As the negative electrode active material, 95 parts by mass of graphite powder and 5 parts by mass of a mixed powder of silicon oxide represented by SiO x were used. A negative electrode mixture slurry is prepared by mixing 100 parts by mass of the negative electrode active material, 1 part by mass of carboxymethyl cellulose (CMC), and 1 part by mass of styrene-butadiene rubber (SBR), and using water as a dispersion medium. did. Next, the negative electrode mixture slurry is applied to both sides of the negative electrode core made of copper foil, the coating film is dried and compressed, and then cut into a predetermined electrode size to form negative electrode mixture layers on both sides of the negative electrode core. The formed negative electrode (thickness 0.160 mm, width 64.2 mm, length 959 mm) was produced. An exposed portion with an exposed core surface was provided at both ends in the longitudinal direction of the negative electrode, and a negative electrode lead was welded to one exposed portion.
[非水電解液の調製]
エチレンカーボネート(EC)と、ジメチルカーボネート(DMC)とを、1:3の体積比で混合した非水溶媒に、ビニレンカーボネート(VC)を5質量%の濃度で添加し、LiPF6を1.5mol/Lの濃度で溶解して、非水電解液を調製した。
[Preparation of non-aqueous electrolyte solution]
Vinylene carbonate (VC) was added at a concentration of 5% by mass to a non-aqueous solvent in which ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) were mixed at a volume ratio of 1: 3, and 1.5 mol of LiPF 6 was added. A non-aqueous electrolyte was prepared by dissolving at a concentration of / L.
[電池の作製]
上記正極と上記負極を、ポリエチレン製のセパレータを介して渦巻状に巻回することにより、巻回型の電極体を作製した。このとき、正極合剤層がセパレータを介して負極合剤層と対向するように、また負極の露出部(負極リードが存在しない露出部)が電極体の外周面を構成するように、各電極及びセパレータを巻回した。電極体の上下に絶縁板をそれぞれ配置した後、負極リードを有底円筒形状の外装缶の底部内面に溶接し、正極リードを封口体の内部端子板に溶接して、電極体を外装缶内に収容した。その後、外装缶内に非水電解液を減圧方式で注入し、ガスケットを介して外装缶の開口を封口体で封止することにより、円筒形の非水電解質二次電池(容量4600mAh)を作製した。
[Battery production]
A wound electrode body was produced by spirally winding the positive electrode and the negative electrode through a polyethylene separator. At this time, each electrode is formed so that the positive electrode mixture layer faces the negative electrode mixture layer via the separator and the exposed portion of the negative electrode (exposed portion in which the negative electrode lead does not exist) constitutes the outer peripheral surface of the electrode body. And the separator was wound. After arranging insulating plates on the top and bottom of the electrode body, the negative electrode lead is welded to the inner surface of the bottom of the bottomed cylindrical outer can, the positive electrode lead is welded to the inner terminal plate of the sealing body, and the electrode body is inside the outer can. Housed in. After that, a non-aqueous electrolyte solution is injected into the outer can by a reduced pressure method, and the opening of the outer can is sealed with a sealing body via a gasket to prepare a cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery (capacity: 4600 mAh). did.
<実施例2>
絶縁テープの凹部の幅を3.7mm(正極リードの幅の1.057倍)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして円筒形の非水電解質二次電池を作製した。
<Example 2>
A cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the width of the recess of the insulating tape was changed to 3.7 mm (1.057 times the width of the positive electrode lead).
<実施例3>
絶縁テープの凹部の幅を4.0mm(正極リードの幅の1.143倍)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして円筒形の非水電解質二次電池を作製した。
<Example 3>
A cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the width of the recess of the insulating tape was changed to 4.0 mm (1.143 times the width of the positive electrode lead).
<比較例1>
絶縁テープの裏面全体に接着層を設けて凹部を形成しなかったこと以外は、実施例1と同様にして円筒形の非水電解質二次電池を作製した。
<Comparative example 1>
A cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that an adhesive layer was provided on the entire back surface of the insulating tape to form no recesses.
<比較例2>
絶縁テープの凹部の幅を3.0mmに変更したこと以外は、実施例1と同様にして円筒形の非水電解質二次電池を作製した。
<Comparative example 2>
A cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the width of the recess of the insulating tape was changed to 3.0 mm.
[インパクト試験]
実施例及び比較例の各電池について、電池を横切るように直径15.8mmの丸棒を高さ方向中央に配置し、丸棒の鉛直上方61±2.5cmの高さから、質量9.1kgの錘を落下させて電池に衝撃を加えた。インパクト試験後の各電池について、内部短絡の有無を確認した結果を表1に示す。
[Impact test]
For each of the batteries of Examples and Comparative Examples, a round bar having a diameter of 15.8 mm was arranged in the center in the height direction so as to cross the battery, and the mass was 9.1 kg from a height of 61 ± 2.5 cm vertically above the round bar. The weight of the battery was dropped to give a shock to the battery. Table 1 shows the results of confirming the presence or absence of an internal short circuit for each battery after the impact test.
表1に示すように、インパクト試験において、比較例の電池では内部短絡が確認されたのに対して、実施例の電池では内部短絡が確認されなかった。即ち、リードと重なるテープ基材の幅方向中央部に接着層が存在しない領域がリードの幅以上の幅で形成された絶縁テープを用いることにより、電池が変形するような強い衝撃力が外部から加わった場合においても、内部短絡の発生を防止できる。 As shown in Table 1, in the impact test, an internal short circuit was confirmed in the battery of the comparative example, whereas an internal short circuit was not confirmed in the battery of the example. That is, by using an insulating tape in which the region where the adhesive layer does not exist in the central portion of the tape base material that overlaps with the lead is formed with a width equal to or larger than the width of the lead, a strong impact force that deforms the battery is applied from the outside. Even if it is added, the occurrence of an internal short circuit can be prevented.
10 二次電池、11 正極、12 負極、13 セパレータ、14 電極体、16 外装缶、17 封口体、18,19 絶縁板、20 正極リード、21 溝入部、23 内部端子板、24 下弁体、25 絶縁部材、26 上弁体、27 キャップ、28 ガスケット、30 正極芯体、31 正極合剤層、32,42 露出部、40 負極芯体、41 負極合剤層、50 絶縁テープ、51 基材、52 接着層、53 領域 10 Rechargeable battery, 11 Positive electrode, 12 Negative electrode, 13 Separator, 14 Electrode body, 16 Exterior can, 17 Seal body, 18, 19 Insulation plate, 20 Positive electrode lead, 21 Grooved part, 23 Internal terminal plate, 24 Lower valve body, 25 Insulation member, 26 Upper valve body, 27 Cap, 28 Gasket, 30 Positive electrode core, 31 Positive electrode mixture layer, 32, 42 Exposed part, 40 Negative electrode core, 41 Negative electrode mixture layer, 50 Insulation tape, 51 Base material , 52 Adhesive layer, 53 areas
Claims (4)
前記正極及び前記負極は、芯体と、前記芯体の表面に設けられた合剤層とを含み、
前記正極及び前記負極の少なくとも一方には、前記芯体の表面が露出した露出部に接続されるリードと、前記リード及び前記露出部を覆う絶縁テープとが設けられ、
前記絶縁テープは、基材と、前記基材の一方の面に設けられた接着層とを含み、
前記基材の一方の面において、前記接着層は前記基材の幅方向両側に設けられ、前記リードと重なる前記基材の幅方向中央部には、前記接着層が存在しない領域が前記リードの幅以上の幅で形成されている、二次電池。 In a secondary battery including an electrode body in which a positive electrode and a negative electrode are wound via a separator,
The positive electrode and the negative electrode include a core body and a mixture layer provided on the surface of the core body.
At least one of the positive electrode and the negative electrode is provided with a lead connected to an exposed portion where the surface of the core body is exposed, and an insulating tape covering the lead and the exposed portion.
The insulating tape includes a base material and an adhesive layer provided on one surface of the base material.
On one surface of the base material, the adhesive layers are provided on both sides in the width direction of the base material, and a region in which the adhesive layer does not exist is a region of the lead in the central portion in the width direction of the base material that overlaps with the lead. A secondary battery that is formed with a width greater than or equal to the width.
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