JP3332781B2 - Lithium ion battery - Google Patents

Lithium ion battery

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JP3332781B2
JP3332781B2 JP04117997A JP4117997A JP3332781B2 JP 3332781 B2 JP3332781 B2 JP 3332781B2 JP 04117997 A JP04117997 A JP 04117997A JP 4117997 A JP4117997 A JP 4117997A JP 3332781 B2 JP3332781 B2 JP 3332781B2
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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はリチウムイオン電池
に係り、特に、正極板と負極板をセパレータを介して卷
回して電極体とし、この電極体を電解液とともに金属外
装缶に収納して封缶したリチウムイオン電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium ion battery, and more particularly, to a positive electrode plate and a negative electrode plate which are wound around a separator to form an electrode body. It relates to a can lithium ion battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子機器の小型化、軽量化はめざ
ましく、それに伴い、電源となる電池に対しても小型軽
量化の要望が非常に大きい。一次電池の分野では既にリ
チウム電池等の小型軽量電池が実用化されているが、こ
れらは一次電池であるが故に繰り返し使用できず、その
用途は限られたものであった。一方、二次電池の分野で
は従来より鉛蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池、ニ
ッケル−水素蓄電池等が用いられてきたが、これらは小
型軽量化という点で大きな問題点を有している。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been a remarkable reduction in the size and weight of electronic devices, and accordingly, there has been a great demand for smaller and lighter batteries that serve as power supplies. In the field of primary batteries, small and lightweight batteries such as lithium batteries have already been put to practical use, but since these are primary batteries, they cannot be used repeatedly, and their uses have been limited. On the other hand, in the field of secondary batteries, lead storage batteries, nickel-cadmium storage batteries, nickel-hydrogen storage batteries, and the like have been conventionally used, but these have major problems in terms of reduction in size and weight.

【0003】そこで、小型軽量でかつ高容量で充放電可
能な電池としてリチウムイオン電池が実用化されるよう
になり、小型ビデオカメラ、携帯電話、ノートパソコン
等の携帯用電子・通信機器等に用いられるようになっ
た。この種のリチウムイオン電池は、負極活物質として
リチウムイオンを吸蔵・脱離し得るカーボン系材料を用
い、正極活物質として、LiCoO2,LiNiO2,L
iMn24,LiFeO2等のリチウム含有遷移金属酸
化物を用い、電解液として有機溶媒に溶質としてリチウ
ム塩を溶解したイオン伝導体を用い、電池として組み立
てた後、初回の充電により正極活物質から出たリチウム
イオンがカーボン粒子内に入って充放電可能となる電池
である。
Therefore, lithium-ion batteries have come into practical use as small, lightweight, high-capacity, chargeable / dischargeable batteries, and are used in portable electronic and communication devices such as small video cameras, mobile phones, and notebook personal computers. Is now available. This type of lithium ion battery uses a carbon-based material capable of inserting and extracting lithium ions as a negative electrode active material, and uses LiCoO 2 , LiNiO 2 , L as a positive electrode active material.
using IMN 2 O 4, LiFeO lithium-containing transition metal oxides such as 2, the ion conductor obtained by dissolving a lithium salt as a solute using an organic solvent as an electrolytic solution, after assembling the battery, the positive electrode active material by the first charging This is a battery in which lithium ions discharged from the battery enter the carbon particles and can be charged and discharged.

【0004】このリチウムイオン電池は、正極活物質お
よび負極活物質をそれぞれ金属製の芯体(箔)に塗布し
て正極板および負極板とし、セパレータを間に入れて巻
回して電極体とする。この電極体を金属製の外装缶に挿
入した後、外装缶内に電解液を充填して封缶することに
より組み立てられる。金属製の外装缶としては鉄、ステ
ンレス製外装缶あるいはアルミニウム、アルミニウム合
金製等の外装缶が用いられる。
In this lithium ion battery, a positive electrode plate and a negative electrode plate are formed by coating a positive electrode active material and a negative electrode active material on a metal core (foil), respectively, and a separator is interposed therebetween and wound to form an electrode. . After inserting the electrode body into a metal outer can, the outer can is filled with an electrolyte and sealed. As the metal outer can, an outer can made of iron or stainless steel or an outer can made of aluminum, an aluminum alloy, or the like is used.

【0005】ここで、鉄、ステンレス製外装缶を用いる
場合は、外装缶を負極にして上記電極体の最外周が負極
になるように構成し、アルミニウム、アルミニウム合金
製外装缶を用いる場合は、外装缶を正極にして上記電極
体の最外周が正極になるように構成している。このよう
に構成することにより、外装缶と電極板との短絡を防止
するとともに、外装缶の金属が電解液中に溶出すること
を防止している。
[0005] Here, when using an outer can made of iron or stainless steel, the outer can is used as a negative electrode, and the outermost periphery of the electrode body is used as a negative electrode. When using an outer can made of aluminum or an aluminum alloy, The outer can is used as a positive electrode, and the outermost periphery of the electrode body is used as a positive electrode. With this configuration, a short circuit between the outer can and the electrode plate is prevented, and the metal of the outer can is prevented from being eluted into the electrolytic solution.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、リチウムイ
オン電池において、正極板の板幅が負極板の板幅より大
きい場合、充電の際に、負極板の板幅から突出した正極
板の正極活物質から出るリチウムイオンが負極板の両端
部に集中して、リチウムデンドライトが析出するように
なる。したがって、このリチウムデンドライトの析出を
防止するために、正極板の板幅を負極板の板幅より小さ
く形成するとともに、正極板の全面が負極板に対向する
ように卷回している。
In a lithium ion battery, if the width of the positive electrode plate is larger than the width of the negative electrode plate, the positive electrode active material of the positive electrode plate protruding from the negative electrode plate during charging is charged. Lithium ions coming out of the anode plate are concentrated at both ends of the negative electrode plate, and lithium dendrite is deposited. Therefore, in order to prevent the precipitation of the lithium dendrite, the plate width of the positive electrode plate is formed smaller than the plate width of the negative electrode plate, and the entire surface of the positive electrode plate is wound so as to face the negative electrode plate.

【0007】ここで、アルミニウム製外装缶あるいはア
ルミニウム合金製外装缶を用いる場合、外装缶は正極と
なるため、正極板の板幅を負極板の板幅より小さく形成
したものを用いると、このリチウムイオン電池を落下し
た等により外装缶に外力が加わって、外装缶の底部に凹
み等を生じると、正極端子となる外装缶と負極板が接触
して短絡するという問題を生じる。そして、外装缶と負
極板とが短絡すると、短絡部が発熱して電池が破損する
恐れを生じる。
Here, when an aluminum outer can or an aluminum alloy outer can is used, the outer can becomes a positive electrode. Therefore, if the width of the positive electrode plate is smaller than that of the negative electrode plate, the lithium can is used. When an external force is applied to the outer can by dropping the ion battery or the like and a dent or the like is generated at the bottom of the outer can, a problem occurs that the outer can serving as a positive electrode terminal and the negative electrode plate come into contact with each other to cause a short circuit. Then, when the outer can and the negative electrode plate are short-circuited, the short-circuited portion generates heat, and the battery may be damaged.

【0008】そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなさ
れたものであり、正極端子となる外装缶に外力が加わっ
て外装缶が変形しても、この外装缶と負極板とが接触し
ないように電極体を構成して短絡を防止することにあ
る。
In view of the above, the present invention has been made in view of the above problems, and prevents the outer can from coming into contact with the negative electrode plate even when the outer can is deformed by an external force applied to the outer can serving as a positive electrode terminal. In order to prevent a short circuit by forming an electrode body.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明は、 上記の課題を解決するために、正極板と負極
板をセパレータを介して巻回しその最外周に前記正極板
が配設されるように形成した電極体を正極端子となる金
属製外装缶に収納し、同外装缶に電解液を充填して封缶
したリチウムイオン電池であって、前記正極板がその極
板芯体の両端部を露出させて正極活物質を塗布してな
り、前記負極板がその極板芯体の全面に負極活物質を塗
布してなり、前記正極活物質の塗布幅が前記負極活物質
の塗布幅より小さくされると共に前記正極板の両端部か
ら露出した極板芯体が前記負極板の両端から突出した状
態にて前記正極活物質が塗布された部分の全面が前記負
極板に対向するようにしたことを特徴とするリチウムイ
オン電池を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems , the present invention has a positive electrode plate and a negative electrode plate wound around a separator, and the positive electrode plate is wound around the outermost periphery thereof.
The electrode body formed so that the
Housed in the genus made outer Sokan, sealed and filled with an electrolyte Dogaiso cans
A lithium-ion batteries, the positive electrode plate is the electrode
Exposing both ends of the plate core and applying the positive electrode active material
The negative electrode plate is coated with a negative electrode active material over the entire surface of the electrode plate core.
Cloth, and the coating width of the positive electrode active material is
Is smaller than the coating width of the
The electrode core exposed from the electrode protrudes from both ends of the negative electrode plate.
In this state, the entire surface of the portion coated with the positive electrode active material is the negative
An object of the present invention is to provide a lithium ion battery characterized by being opposed to an electrode plate .

【0010】このリチウムイオン電池におけるように、
正極板の板幅を負極板の板幅より大きく形成するととも
に、電極体の最外周に正極板を配設すると、正極端子と
なる外装缶に外力が加わって外装缶が変形しても、この
変形した部分は負極板より大きく形成された正極板に接
触することとなるので、正極端子となる外装缶と負極板
とが接触することが防止でき、短絡を防止できるように
なる。
As in this lithium ion battery ,
When the width of the positive electrode plate is formed larger than the width of the negative electrode plate, and the positive electrode plate is disposed on the outermost periphery of the electrode body, even if an external force is applied to the outer can serving as the positive electrode terminal and the outer can is deformed, Since the deformed portion comes into contact with the positive electrode plate formed larger than the negative electrode plate, contact between the outer can serving as the positive electrode terminal and the negative electrode plate can be prevented, and a short circuit can be prevented.

【0011】また、本発明のリチウムイオン電池におい
ては、上記のように、正極活物質の塗布幅が負極活物質
の塗布幅より小さくされると共に正極板の両端部から露
出した極板芯体が負極板の両端から突出した状態で正極
活物質が塗布された部分の全面が負極板に対向するよう
にしたことにより、正極板の板幅を負極板の板幅より大
きく形成してもリチウムデンドライトの析出を防止でき
利点がある。
The lithium ion battery of the present invention
As described above, the coating width of the positive electrode active material is
Of the positive electrode plate at both ends.
With the electrode plate core protruding from both ends of the negative electrode plate,
Make sure that the entire surface of the part coated with the active material faces the negative electrode plate.
This has the advantage that the precipitation of lithium dendrite can be prevented even if the width of the positive electrode plate is made larger than the width of the negative electrode plate .

【0012】さらに、本発明のリチウムイオン電池にお
いて、上記の金属製外装缶をアルミニウム又はアルミニ
ウム合金より形成した場合には、この種のリチウムイ
オン電池の軽量化が可能になる。
Further, the lithium ion battery of the present invention
There are, in the case where the metal outer can was more formed on aluminum or Arumini <br/> um alloy, it is possible to weight of the lithium ion battery of this kind.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下に、本発明のリチウムイオン
電池の一実施形態を図1および図2に基づいて説明す
る。なお、図1は正・負極板をセパレータを介して重ね
合わせた状態を示す図であり、図2はセパレータを介し
て重ね合わせた正・負極板を卷回して外装缶内に収納し
た状態を示す図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the lithium ion battery of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a state in which positive and negative plates are superimposed via a separator, and FIG. 2 is a diagram showing a state in which the positive and negative plates superposed through a separator are wound and housed in an outer can. FIG.

【0014】a.負極板の作製 天然黒鉛よりなる負極活物質とポリビニリデンフルオラ
イト(PVDF)よりなる結着剤等とを、N−メチルピ
ロリドンからなる有機溶剤等に溶解したものを混合し
て、スラリーあるいはペーストとする。これらのスラリ
ーあるいはペーストを、スラリーの場合はダイコータ
ー、ドクターブレード等を用いて、ペーストの場合はロ
ーラコーティング法等により金属芯体(例えば、長さが
320mm、幅が40mm、厚みが20μmの銅箔)1
1の両面の全面にわたって均一に塗布して、活物質層1
2を塗布した負極板10を形成する。
A. Preparation of Negative Electrode Plate A negative electrode active material made of natural graphite and a binder made of polyvinylidenefluoride (PVDF) and the like dissolved in an organic solvent made of N-methylpyrrolidone are mixed to form a slurry or paste. I do. These slurries or pastes are prepared by using a die coater, a doctor blade or the like in the case of a slurry, or a metal core (for example, copper having a length of 320 mm, a width of 40 mm and a thickness of 20 μm) by a roller coating method or the like in the case of a paste. Foil) 1
The active material layer 1 is applied uniformly over the entire surface of both sides of the active material layer 1.
2 is applied to form a negative electrode plate 10.

【0015】この後、活物質層12を塗布した負極板1
0を乾燥機中を通過させて、スラリーあるいはペースト
作製に必要であった有機溶剤を除去して乾燥させる。こ
の後、この乾燥負極板10をロールプレス機により圧延
して、厚みが0.14mmの負極板10とする。
Thereafter, the negative electrode plate 1 coated with the active material layer 12 is formed.
0 is passed through a dryer to remove the organic solvent necessary for preparing the slurry or paste, and then dried. Thereafter, the dried negative electrode plate 10 is rolled by a roll press to obtain a negative electrode plate 10 having a thickness of 0.14 mm.

【0016】なお、負極活物質としては、天然黒鉛以外
に、リチウムイオンを吸蔵・脱離し得るカーボン系材
料、例えば、グラファイト、カーボンブラック、コーク
ス、ガラス状炭素、炭素繊維、またはこれらの焼成体等
が好適である。また、酸化錫、酸化チタン等のリチウム
イオンを吸蔵・脱離し得る酸化物を用いてもよい。
As the negative electrode active material, in addition to natural graphite, a carbon-based material capable of inserting and extracting lithium ions, for example, graphite, carbon black, coke, glassy carbon, carbon fiber, or a fired product thereof Is preferred. Further, an oxide such as tin oxide or titanium oxide capable of inserting and extracting lithium ions may be used.

【0017】b.正極板の作製 一方、LiCoO2からなる正極活物質と、アセチレン
ブラック、グラファイト等の炭素系導電剤と、ポリビニ
リデンフルオライト(PVDF)よりなる結着剤等と
を、N−メチルピロリドンからなる有機溶剤等に溶解し
たものを混合して、スラリーあるいはペーストとする。
なお、スラリーあるいはペースト中にポリエチレンオキ
シド、ポリアクリロニトリル、セルロース等の添加剤を
添加してもよい。
B. Preparation of Positive Electrode On the other hand, a positive electrode active material made of LiCoO 2 , a carbon-based conductive agent such as acetylene black and graphite, a binder made of polyvinylidene fluorite (PVDF), and the like are combined with an organic material made of N-methylpyrrolidone. A solution dissolved in a solvent or the like is mixed to form a slurry or paste.
Note that additives such as polyethylene oxide, polyacrylonitrile, and cellulose may be added to the slurry or paste.

【0018】これらのスラリーあるいはペーストを、ス
ラリーの場合はダイコーター、ドクターブレード等を用
いて、ペーストの場合はローラコーティング法等により
金属芯体(例えば、長さが340mm、幅が41mm、
厚みが20μmのアルミニウム箔)21の両面の上・下
端部にそれぞれ約1mm幅の不塗布部23を残して均一
に塗布(なお、一部は片面のみに塗布する)して、活物
質層22を塗布した正極板20を形成する。
These slurries or pastes are prepared by using a die coater, a doctor blade or the like in the case of a slurry, or a metal core (for example, a length of 340 mm, a width of 41 mm,
An uncoated portion 23 having a width of about 1 mm is uniformly applied to each of the upper and lower ends of both surfaces of an aluminum foil 21 having a thickness of 20 μm. Is applied to form a positive electrode plate 20.

【0019】なお、この正極板20は、後述する電極体
Aとした場合に最外周になる部分の片面には活物質層2
2を塗布しないように塗布している。このように、電極
体Aとした場合に最外周になる部分の正極板20の片面
に活物質層22を塗布しないと、金属芯体21と外装缶
40とが直接接触するようになるので接触抵抗を減少さ
せることが可能になるとともに、電池反応に寄与しない
無駄な活物質を節約することができるようになる。
The positive electrode plate 20 has an active material layer 2 on one side of an outermost portion when an electrode body A described later is used.
2 is applied so as not to be applied. As described above, if the active material layer 22 is not applied to one surface of the positive electrode plate 20 at the outermost portion when the electrode body A is used, the metal core 21 and the outer can 40 come into direct contact with each other. The resistance can be reduced, and unnecessary active materials that do not contribute to the battery reaction can be saved.

【0020】この後、活物質層22を塗布した正極板2
0を乾燥機中を通過させて、スラリーあるいはペースト
作製に必要であった有機溶剤を除去して乾燥させる。乾
燥後、この乾燥正極板20をロールプレス機により圧延
して、厚みが0.17mmの正極板20とする。このよ
う形成された正極板20は、幅方向の上・下端部はそれ
ぞれ1mm幅の不塗布部23が形成されることとなるの
で、この不塗布部23は金属芯体21が露出することと
なる。
Thereafter, the positive electrode plate 2 coated with the active material layer 22
0 is passed through a dryer to remove the organic solvent necessary for preparing the slurry or paste, and then dried. After drying, the dried positive electrode plate 20 is rolled by a roll press to obtain a positive electrode plate 20 having a thickness of 0.17 mm. In the positive electrode plate 20 thus formed, the non-coated portion 23 having a width of 1 mm is formed at each of the upper and lower ends in the width direction. Become.

【0021】なお、正極活物質としては、LiCoO2
以外に、リチウムイオンをゲストとして受け入れ得るリ
チウム含有遷移金属化合物、例えば、LiNiO2、L
iCoXNi(1-X)2、LiCrO2、LiVO2、Li
MnO2、αLiFeO2、LiTiO2、LiScO2
LiYO2、LiMn24等が好ましいが、特に、Li
NiO2、LiCoXNi(1-X)2を単独で用いるかある
いはこれらの二種以上を混合して用いるのが好適であ
る。また、ポリアセチレン、ポリアニリン等の導電性ポ
リマーを用いてもよい。
The positive electrode active material is LiCoO 2
Besides, a lithium-containing transition metal compound capable of accepting lithium ions as a guest, for example, LiNiO 2 , L
iCo X Ni (1-X) O 2 , LiCrO 2 , LiVO 2 , Li
MnO 2 , αLiFeO 2 , LiTiO 2 , LiScO 2 ,
LiYO 2 , LiMn 2 O 4 and the like are preferable, and particularly, Li
It is preferable to use NiO 2 or LiCo x Ni (1-x) O 2 alone or to use a mixture of two or more thereof. Further, a conductive polymer such as polyacetylene or polyaniline may be used.

【0022】c.電極体の作製 上述のようにして作製した負極板10と正極板20と
を、有機溶媒との反応性が低く、かつ安価なポリオレフ
ィン系樹脂からなる微多孔膜、好適にはポリエチレン製
微多孔膜(例えば、長さが720mm、幅が42mm、
厚みが0.025mmのものを長さ方向に半分に折り返
したもの)30を間にし、かつ、各極板10,20の幅
方向の中心線を一致させて重ね合わせる。この後、正極
板20が外側になるようにする(即ち、負極板10が内
側になるようにする)とともに、上記した片面のみに正
極活物質が塗布された部分の金属芯体21が露出した部
分が外側になるようにし、かつ、露出した部分が巻き終
わり部となるようにして、図示しない巻き取り機により
卷回する。この後、最外周をテープ止めして渦巻状電極
体とした後、プレス機で角形外装缶に挿入できるような
形に成形して電極体Aとする。
C. Production of Electrode Body The negative electrode plate 10 and the positive electrode plate 20 produced as described above were prepared by forming a microporous film made of an inexpensive polyolefin resin having low reactivity with an organic solvent, preferably a polyethylene microporous film. (For example, a length of 720 mm, a width of 42 mm,
A plate having a thickness of 0.025 mm and folded in half in the length direction) 30 is interposed therebetween, and the electrode plates 10 and 20 are overlapped so that their center lines in the width direction coincide. Thereafter, the positive electrode plate 20 was set to the outside (that is, the negative electrode plate 10 was set to the inside), and the metal core 21 where only the one side was coated with the positive electrode active material was exposed. Winding is performed by a winder (not shown) such that the portion is on the outside and the exposed portion is the end of winding. After that, the outermost periphery is taped to form a spiral electrode body, and then formed into a shape that can be inserted into a rectangular outer can with a press machine to obtain an electrode body A.

【0023】d.リチウムイオン電池の作製 ついで、1枚板からプレス加工により成形したアルミニ
ウム合金製の角形外装缶(例えば、外形寸法が、高さ4
6mm、幅22mm、厚み7.5mm、肉厚0.5mm
のもの)40の内底部と、上述のようにして作製した電
極体Aの正極板20の一部に溶接した図示しない正極リ
ードとを溶接した後、この電極体Aを外装缶40内に挿
入する。この後、電極体Aの上部にスペーサ41を挿入
し、負極板10の一部に溶接した負極リード42と負極
端子43とを溶接する。
D. Preparation of Lithium-ion Battery Next, a rectangular outer can made of aluminum alloy (for example, when the outer dimensions are 4
6mm, width 22mm, thickness 7.5mm, wall thickness 0.5mm
After welding the inner bottom portion of the electrode body 40 and a positive electrode lead (not shown) welded to a part of the positive electrode plate 20 of the electrode body A manufactured as described above, the electrode body A is inserted into the outer can 40. I do. Thereafter, the spacer 41 is inserted above the electrode body A, and the negative electrode lead 42 and the negative electrode terminal 43 welded to a part of the negative electrode plate 10 are welded.

【0024】この後、外装缶40の開口部に封口板44
を載置して封口し、エチレンカーボネート(EC)30
重量部とジエチルカーボネート(DEC)70重量部よ
りなる混合溶媒に電解質塩として1MLiPF6を添加
した電解液を注入する。ついで、負極端子を兼ねる封口
キャップ45と負極端子43とを溶接した後、充電して
本実施形態のリチウムイオン電池とする。なお、電解液
としては、有機溶媒に溶質としてリチウム塩を溶解した
イオン伝導体であって、イオン伝導率が高く、正・負の
各電極に対して化学的、電気化学的に安定で、使用可能
温度範囲が広くかつ安全性が高く、安価なものを使用す
る。
Thereafter, a sealing plate 44 is provided in the opening of the outer can 40.
Is placed and sealed, and ethylene carbonate (EC) 30
An electrolyte obtained by adding 1 M LiPF 6 as an electrolyte salt to a mixed solvent consisting of 70 parts by weight of diethyl carbonate (DEC) and 70 parts by weight of diethyl carbonate (DEC) is injected. Next, the sealing cap 45 also serving as the negative electrode terminal and the negative electrode terminal 43 are welded and then charged to obtain the lithium ion battery of the present embodiment. The electrolyte is an ionic conductor in which a lithium salt is dissolved as a solute in an organic solvent, has a high ionic conductivity, and is chemically and electrochemically stable with respect to each of the positive and negative electrodes. Use inexpensive ones that have a wide range of possible temperatures, high safety, and low cost.

【0025】例えば、有機溶媒としては上記エチレンカ
ーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)
との混合溶媒以外に、プロピレンカーボネート(P
C)、スルフォラン(SL)、テトラハイドロフラン
(THF)、γブチロラクトン(GBL)、ジメチルカ
ーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(E
MC)、1,2ジメトキシエタン(DME)等あるいは
これらの混合溶媒が好適である。また、溶質としては電
子吸引性の強いリチウム塩を使用し、上記LiPF6
外に例えば、LiBF4、LiClO4、LiAsF6
LiCF3SO3、Li(CF3SO22N、LiC49
SO3等が好適である。
For example, as the organic solvent, the above ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) are used.
Propylene carbonate (P
C), sulfolane (SL), tetrahydrofuran (THF), γ-butyrolactone (GBL), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (E
MC), 1,2-dimethoxyethane (DME), etc., or a mixed solvent thereof is suitable. As a solute, a lithium salt having a strong electron-withdrawing property is used. In addition to LiPF 6 , for example, LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 ,
LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9
SO 3 and the like are preferred.

【0026】(比較例)以下に、比較例のリチウムイオ
ン電池を図3および図4に基づいて説明する。なお、図
3は正・負極板をセパレータを介して重ね合わせた状態
を示す図であり、図4はセパレータを介して重ね合わせ
た正・負極板を卷回して外装缶内に収納した状態を示す
図である。
Comparative Example Hereinafter, a lithium ion battery of a comparative example will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a view showing a state in which positive and negative plates are overlapped with a separator interposed therebetween, and FIG. 4 is a view showing a state in which the positive and negative plates which are stacked with a separator interposed therebetween are wound and housed in an outer can. FIG.

【0027】e.比較例の負極板の作製 天然黒鉛よりなる負極活物質とポリビニリデンフルオラ
イト(PVDF)よりなる結着剤等とを、N−メチルピ
ロリドンからなる有機溶剤等に溶解したものを混合し
て、スラリーあるいはペーストとする。これらのスラリ
ーあるいはペーストを、スラリーの場合はダイコータ
ー、ドクターブレード等を用いて、ペーストの場合はロ
ーラコーティング法等により金属芯体(例えば、長さが
320mm、幅が40mm、厚みが20μmの銅箔)5
1の両面の全面にわたって均一に塗布して、活物質層5
2を塗布した負極板50を形成する。
E. Preparation of Negative Electrode Plate of Comparative Example A negative electrode active material made of natural graphite and a binder made of polyvinylidene fluorite (PVDF) and the like dissolved in an organic solvent made of N-methylpyrrolidone and the like were mixed, and a slurry was prepared. Or paste. These slurries or pastes are prepared by using a die coater, a doctor blade or the like in the case of a slurry, or a metal core (for example, copper having a length of 320 mm, a width of 40 mm and a thickness of 20 μm) by a roller coating method or the like in the case of a paste. Foil) 5
The active material layer 5 is applied uniformly over the entire surface of
2 is applied to form a negative electrode plate 50.

【0028】この後、活物質層52を塗布した負極板5
0を乾燥機中を通過させて、スラリーあるいはペースト
作製に必要であった有機溶剤を除去して乾燥させる。こ
の後、この乾燥負極板50をロールプレス機により圧延
して、厚みが0.14mmの比較例の負極板50とす
る。
Thereafter, the negative electrode plate 5 coated with the active material layer 52 is formed.
0 is passed through a dryer to remove the organic solvent necessary for preparing the slurry or paste, and then dried. Thereafter, the dried negative electrode plate 50 is rolled by a roll press to obtain a negative electrode plate 50 of a comparative example having a thickness of 0.14 mm.

【0029】f.比較例の正極板の作製 一方、LiCoO2からなる正極活物質と、アセチレン
ブラック、グラファイト等の炭素系導電剤と、ポリビニ
リデンフルオライト(PVDF)よりなる結着剤と、ポ
リビニリデンフルオライト(PVDF)よりなる結着剤
等とを、N−メチルピロリドンからなる有機溶剤等に溶
解したものを混合して、スラリーあるいはペーストとす
る。なお、スラリーあるいはペースト中にポリエチレン
オキシド、ポリアクリロニトリル、セルロース等の添加
剤を添加してもよい。
F. Preparation of Positive Electrode Plate of Comparative Example On the other hand, a positive electrode active material made of LiCoO 2 , a carbon-based conductive agent such as acetylene black and graphite, a binder made of polyvinylidene fluoride (PVDF), and a polyvinylidene fluoride (PVDF) ) And a binder or the like dissolved in an organic solvent such as N-methylpyrrolidone are mixed to form a slurry or paste. Note that additives such as polyethylene oxide, polyacrylonitrile, and cellulose may be added to the slurry or paste.

【0030】これらのスラリーあるいはペーストを、ス
ラリーの場合はダイコーター、ドクターブレード等を用
いて、ペーストの場合はローラコーティング法等により
金属芯体(例えば、長さが340mm、幅が39mm、
厚みが20μmのアルミニウム箔)61の両面の全面に
均一に塗布して、活物質層62を塗布した正極板60を
形成する。なお、この正極板60は、後述する電極体B
とした場合に最外周になる部分の片面には活物質層62
を塗布しないように塗布している。
These slurries or pastes are prepared by using a die coater, a doctor blade or the like in the case of a slurry, or a metal core (for example, a length of 340 mm, a width of 39 mm,
A positive electrode plate 60 coated with an active material layer 62 is formed by uniformly coating the entire surface of both surfaces of an aluminum foil (thickness of 20 μm) 61. The positive electrode plate 60 is connected to an electrode body B described later.
In this case, the active material layer 62
Is applied so as not to apply.

【0031】この後、活物質層62を塗布した正極板6
0を乾燥機中を通過させて、スラリーあるいはペースト
作製に必要であった有機溶剤を除去して乾燥させる。乾
燥後、この乾燥正極板60をロールプレス機により圧延
して、厚みが0.17mmの比較例の正極板60とす
る。
Thereafter, the positive electrode plate 6 coated with the active material layer 62
0 is passed through a dryer to remove the organic solvent necessary for preparing the slurry or paste, and then dried. After drying, the dried positive electrode plate 60 is rolled by a roll press to obtain a positive electrode plate 60 of a comparative example having a thickness of 0.17 mm.

【0032】g.比較例の電極体の作製 上述のようにして作製した比較例の負極板50と正極板
60とを、有機溶媒との反応性が低く、かつ安価なポリ
オレフィン系樹脂からなる微多孔膜、好適にはポリエチ
レン製微多孔膜(例えば、長さが720mm、幅が41
mm、厚みが0.025mmのものを長さ方向に半分に
折り返したもの)70を間にし、かつ、各極板50,6
0の幅方向の中心線を一致させて重ね合わせる。この
後、正極板60が外側になるようにするとともに、上記
した片面のみに正極活物質が塗布された部分の金属芯体
61が露出した部分が外側になるようにし、かつ、露出
した部分が巻き終わり部となるようにして、図示しない
巻き取り機により卷回する。この後、最外周をテープ止
めして渦巻状電極体とした後、プレス機で角形に成形し
て電極体Bとする。
G. Preparation of the electrode body of the comparative example The negative electrode plate 50 and the positive electrode plate 60 of the comparative example prepared as described above were formed into a microporous film made of an inexpensive polyolefin resin having low reactivity with an organic solvent and preferably Is a polyethylene microporous membrane (for example, having a length of 720 mm and a width of 41
mm, a half of which thickness is 0.025 mm, which is folded in half in the length direction) 70, and each electrode plate 50, 6
The center lines in the width direction of 0 are aligned and overlapped. Thereafter, the positive electrode plate 60 is set to the outside, and the portion where the positive electrode active material is applied to only one surface of the metal core 61 is set to the outside, and the exposed portion is set to the outside. It is wound by a winder (not shown) so as to be the end of winding. Thereafter, the outermost periphery is taped to form a spiral electrode body, and then formed into a rectangular shape by a press machine to obtain an electrode body B.

【0033】h.比較例のリチウムイオン電池の作製 ついで、1枚板からプレス加工により成形したアルミニ
ウム合金製の角形外装缶(例えば、外形寸法が、高さ4
6mm、幅22mm、厚み7.5mm、肉厚0.5mm
のもの)80の内底部と、上述のようにして作製した電
極体Bの正極板60の一部に溶接した図示しない正極リ
ードとを溶接した後、この電極体Bを外装缶80内に挿
入する。この後、電極体Bの上部にスペーサ81を挿入
し、負極板50の一部に溶接した負極リード82と負極
端子83とを溶接する。
H. Preparation of Lithium-ion Battery of Comparative Example Next, a rectangular outer can made of aluminum alloy (for example, when the outer dimensions were 4
6mm, width 22mm, thickness 7.5mm, wall thickness 0.5mm
After welding an inner bottom portion of the electrode body 80 and a positive electrode lead (not shown) welded to a part of the positive electrode plate 60 of the electrode body B manufactured as described above, the electrode body B is inserted into the outer can 80. I do. Thereafter, the spacer 81 is inserted into the upper part of the electrode body B, and the negative electrode lead 82 and the negative electrode terminal 83 welded to a part of the negative electrode plate 50 are welded.

【0034】この後、外装缶80の開口部に封口板84
を載置して封口し、エチレンカーボネート(EC)30
重量部とジエチルカーボネート(DEC)70重量部よ
りなる混合溶媒に電解質塩として1MLiPF6を添加
した電解液を注入する。ついで、負極端子を兼ねる封口
キャップ85と負極端子83とを溶接した後、充電して
比較例のリチウムイオン電池とする。
Thereafter, a sealing plate 84 is provided at the opening of the outer can 80.
Is placed and sealed, and ethylene carbonate (EC) 30
An electrolyte obtained by adding 1 M LiPF 6 as an electrolyte salt to a mixed solvent consisting of 70 parts by weight of diethyl carbonate (DEC) and 70 parts by weight of diethyl carbonate (DEC) is injected. Next, the sealing cap 85 also serving as the negative electrode terminal and the negative electrode terminal 83 are welded and then charged to obtain a lithium ion battery of the comparative example.

【0035】落下実験 上述のように作製した本実施形態のリチウムイオン電池
100個と、上述のように作製した比較例のリチウムイ
オン電池100個を用意する。これらの100個のリチ
ウムイオン電池を、それぞれ床上1.9mの高さからコ
ンクリート製の床上にランダムの方向に落下させる落下
実験(UL規格)をそれぞれ500回ずつ行った。この
実験結果を示すと、以下の表1のような結果となった。
Drop Experiment 100 lithium ion batteries of the present embodiment manufactured as described above and 100 lithium ion batteries of the comparative example manufactured as described above are prepared. A drop test (UL standard) of dropping these 100 lithium ion batteries in a random direction from a height of 1.9 m above the floor onto a concrete floor was performed 500 times each. The results of the experiment were as shown in Table 1 below.

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】上記表1より明らかなように、本発明のリ
チウムイオン電池で短絡が発生したものはなかった。こ
のように優れた特性となる理由は、正極板20の板幅
(例えば、41mm)を負極板10の板幅(例えば、4
0mm)より大きく形成すると正極端子となる外装缶4
0に外力が加わって外装缶40が変形しても、この変形
した部分は負極板10より大きく形成された正極板20
に接触することとなるので、正極端子となる外装缶40
と負極板10とが接触することが防止でき、短絡を防止
できるようになるからである。
As is evident from Table 1, none of the lithium ion batteries of the present invention had a short circuit. The reason why such excellent characteristics are obtained is that the width of the positive electrode plate 20 (for example, 41 mm) is changed to the width of the negative electrode plate 10 (for example, 4 mm).
Outer can 4 that becomes positive electrode terminal when formed larger than 0 mm)
Even when the external can 40 is deformed due to an external force applied to the positive electrode plate 20, the deformed portion is larger than the negative electrode plate 10.
, So that the outer can 40 serving as a positive electrode terminal
This is because the contact with the negative electrode plate 10 can be prevented, and a short circuit can be prevented.

【0038】また、正極板20の板幅(例えば、41m
m)を負極板10の板幅(例えば、40mm)より大き
く形成しても、正極活物質の塗布幅を負極活物質の塗布
幅より小さくすると、リチウムデンドライトの析出を防
止できるようになる。
The width of the positive electrode plate 20 (for example, 41 m
Even if m) is larger than the width of the negative electrode plate 10 (for example, 40 mm), if the application width of the positive electrode active material is smaller than the application width of the negative electrode active material, the precipitation of lithium dendrite can be prevented.

【0039】さらに、アルミニウムあるいはアルミニウ
ム合金は、鉄あるいはステンレスより比重が小さいの
で、金属製外装缶の材質をアルミニウムあるいはアルミ
ニウム合金とすると、この種のリチウムイオン電池の軽
量化が可能になる。
Furthermore, aluminum or aluminum alloy has a lower specific gravity than iron or stainless steel. Therefore, if the metal outer can is made of aluminum or aluminum alloy, it is possible to reduce the weight of this type of lithium ion battery.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施形態の正・負極板をセパレー
タを介して重ね合わせた状態を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a state in which positive and negative electrode plates according to one embodiment of the present invention are overlaid with a separator interposed therebetween.

【図2】 本発明の一実施形態のセパレータを介して重
ね合わせた・負極板を卷回して外装缶内に収納した状
態を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a state in which positive and negative electrode plates superimposed via a separator according to one embodiment of the present invention are wound and housed in an outer can.

【図3】 比較例の正・負極板をセパレータを介して重
ね合わせた状態を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a state where positive and negative electrode plates of a comparative example are overlapped with a separator interposed therebetween.

【図4】 比較例のセパレータを介して重ね合わせた
・負極板を卷回して外装缶内に収納した状態を示す図で
ある。
FIG. 4 is a diagram showing a state in which positive and negative electrode plates superimposed via a separator of a comparative example are wound and housed in an outer can.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…負極板、11…金属芯体、12…負極活物質層、
20…正極板、21…金属芯体、22…正極活物質層、
23…不塗布部、30…セパレータ、40…金属外装缶
(正極端子)、45…封口キャップ(負極端子)
10: negative electrode plate, 11: metal core, 12: negative electrode active material layer,
Reference numeral 20: positive electrode plate, 21: metal core, 22: positive electrode active material layer,
23: uncoated portion, 30: separator, 40: metal outer can (positive terminal), 45: sealing cap (negative terminal)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 正極板と負極板をセパレータを介して巻
回しその最外周に前記正極板が配設されるように形成し
た電極体を正極端子となる金属製外装缶に収納し、同外
装缶に電解液を充填して封缶したリチウムイオン電池で
あって、前記正極板がその極板芯体の両端部を露出させて正極活
物質を塗布してなり、 前記負極板がその極板芯体の全面
に負極活物質を塗布してなり、 前記正極活物質の塗布幅が前記負極活物質の塗布幅より
小さくされると共に前記正極板の両端部から露出した極
板芯体が前記負極板の両端から突出した状態にて前記正
極活物質が塗布された部分の全面が前記負極板に対向す
るように したことを特徴とするリチウムイオン電池。
1. A positive electrode plate and a negative electrode plate are wound with a separator interposed therebetween, and formed so that the positive electrode plate is disposed on the outermost periphery thereof.
And the electrode body was accommodated in the positive electrode terminal and comprising metallic made outer Sokan, the outer
A lithium ion battery in which a can is filled with an electrolytic solution and sealed, wherein the positive electrode plate exposes both ends of the electrode plate core to form a positive electrode.
The negative electrode plate is coated on the entire surface of the electrode core.
A negative electrode active material is applied, and the application width of the positive electrode active material is larger than the application width of the negative electrode active material.
Poles which are reduced and exposed from both ends of the positive electrode plate
With the plate core protruding from both ends of the negative electrode plate,
The entire surface of the portion coated with the polar active material faces the negative electrode plate.
Lithium-ion batteries, characterized in that the so that.
【請求項2】 前記金属製外装缶がアルミニウム又はア
ルミニウム合金により形成されていることを特徴とする
請求項1に記載のリチウムイオン電池。
2. The method according to claim 1, wherein the metal outer can is made of aluminum or aluminum.
The lithium ion battery according to claim 1, wherein the lithium ion battery is formed of a ruminium alloy .
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