JP5154753B2 - 非水電解質電池および電源装置 - Google Patents
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Description
(比較例1)
コバルト酸リチウム30kgを、呉羽化学(株)製PVDF#1320(固形分12質量部のN−メチルピロリドン(NMP)溶液)10kg、アセチレンブラック900gおよび適量のNMPとともに双腕式練合機にて撹拌し、正極ペーストを調整した。このペーストを15μm厚のアルミニウム箔上に集電体と接続される露出部分を形成するため幅方向端部を除いて片面活物質量が35.3mg/cm2となるように両面に塗布、乾燥し、総厚が215μmとなるように圧延した後、幅56mm、長さ411mmの寸法に裁断し、正極を作製した。
比較例1のリチウムイオン二次電池の作製において、正極を片面活物質量が22.8mg/cm2、圧延後の総厚が144μm、長さが536mm、負極を片面活物質量が17.2mg/cm2、総厚が141μm、長さが596mmとなるようにした以外は、比較例1と同様にして理論容量2000mAh、正極の容量当たりの極板面積が150cm2/Ahの円筒形のリチウムイオン二次電池を作製した。
比較例1のリチウムイオン二次電池の作製において、正極を片面活物質量が17.7mg/cm2、圧延後の総厚が115μm、長さが643mm、負極を片面活物質量が15.0mg/cm2、総厚が111μm、長さが703mmとなるようにした以外は、比較例1と同様にして理論容量1800mAh、正極の容量当たりの極板面積が200cm2/Ahの円筒形のリチウムイオン二次電池を作製した。
比較例1のリチウムイオン二次電池の作製において、正極を片面活物質量が11.5mg/cm2、圧延後の総厚が80μm、長さが858mm、負極を片面活物質量が12.1mg/cm2、総厚が75μm、長さが918mmとなるようにした以外は、比較例1と同様にして理論容量1600mAh、正極の容量当たりの極板面積が300cm2/Ahの円筒形のリチウムイオン二次電池を作製した。
比較例1のリチウムイオン二次電池の作製において、正極を片面活物質量が8.9mg/cm2、圧延後の総厚が65μm、長さが1000mm、負極を片面活物質量が11.0mg/cm2、総厚が60μm、長さが1060mmとなるようにした以外は、比較例1と同様にして理論容量1400mAh、正極の容量当たりの極板面積が400cm2/Ahの円筒形のリチウムイオン二次電池を作製した。
比較例1のリチウムイオン二次電池の作製において、正極を片面活物質量が4.4mg/cm2、圧延後の総厚が40μm、長さが1572mm、負極を片面活物質量が8.9mg/cm2、総厚が34μm、長さが1632mmとなるようにした以外は、比較例1と同様にして理論容量1100mAh、正極の容量当たりの極板面積が800cm2/Ahの円筒形のリチウムイオン二次電池を作製した。
比較例4と比較例5のリチウムイオン二次電池の作製において、各正極および負極の半分の長さの電極を作製した。次に、作製した電極を用いて、まず容量当たりの極板面積300cm2/Ahの正極が電極体の内周側に位置するように正極及び負極をセパレータを介して捲回し、その巻き終わりから容量当たりの極板面積400cm2/Ahの正極が位置するように正極及び負極をセパレータを介して捲回した以外は、比較例1と同様にして理論容量1500mAhの円筒形のリチウムイオン二次電池を作製した。
比較例5のリチウムイオン電池7セルを直列に接続した組電池を作製した。
比較例1と比較例3のリチウムイオン二次電池の作製において、各正極および負極の半分の長さの電極を作製した。次に、作製した電極を用いて、まず容量当たりの極板面積100cm2/Ahの正極が電極体の内周側に位置するように正極及び負極をセパレータを介して捲回し、その捲き終わりから容量当たりの極板面積200cm2/Ahの正極が位置するように正極及び負極をセパレータを介して捲回した以外は、比較例1と同様にして理論容量2050mAhの円筒形のリチウムイオン二次電池を作製した。
比較例1と比較例4のリチウムイオン二次電池の作製において、各正極および負極の半分の長さの電極を作製した。次に、作製した電極を用いて、まず容量当たりの極板面積100cm2/Ahの正極が電極体の内周側に位置するように正極及び負極をセパレータを介して捲回し、その巻き終わりから容量当たりの極板面積300cm2/Ahの正極が位置するように正極及び負極をセパレータを介して捲回した以外は、比較例1と同様にして理論容量1950mAhの円筒形のリチウムイオン二次電池を作製した。
比較例1と比較例5のリチウムイオン二次電池の作製において、各正極および負極の半分の長さの電極を作製した。次に、作製した電極を用いて、まず容量当たりの極板面積100cm2/Ahの正極が電極体の内周側に位置するように正極及び負極をセパレータを介して捲回し、その巻き終わりから容量当たりの極板面積400cm2/Ahの正極が位置するように正極及び負極をセパレータを介して捲回した以外は、比較例1と同様にして理論容量1850mAhの円筒形のリチウムイオン二次電池を作製した。
比較例1と比較例6のリチウムイオン二次電池の作製において、各正極および負極の半分の長さの電極を作製した。次に、作製した電極を用いて、まず容量当たりの極板面積100cm2/Ahの正極が電極体の内周側に位置するように正極及び負極をセパレータを介して捲回し、その巻き終わりから容量当たりの極板面積800cm2/Ahの正極が位置するように正極及び負極をセパレータを介して捲回した以外は、比較例1と同様にして理論容量1700mAhの円筒形のリチウムイオン二次電池を作製した。
実施例4において、電極体の内周側に容量当たりの極板面積800cm2/Ahの正極が位置し、外周側に容量当たりの極板面積100cm2/Ahの正極が位置するように捲回した以外は、実施例4と同様にして理論容量1700mAhの円筒形のリチウムイオン二次電池を作製した。
比較例2と比較例6のリチウムイオン二次電池の作製において、各正極および負極の半分の長さの電極を作製した。次に、作製した電極を用いて、まず容量当たりの極板面積150cm2/Ahの正極が電極体の内周側に位置するように正極及び負極をセパレータを介して捲回し、その巻き終わりから容量当たりの極板面積800cm2/Ahの正極が位置するように正極及び負極をセパレータを介して捲回した以外は、比較例1と同様にして理論容量1550mAhの円筒形のリチウムイオン二次電池を作製した。
比較例1と比較例6のリチウムイオン二次電池の作製において、比較例1の2/3の長さの正極及び負極と、比較例6の1/3の長さの正極及び負極を作製した。次に、作製した電極を用いて、まず容量当たりの極板面積100cm2/Ahの正極が電極体の内周側に位置するように正極及び負極をセパレータを介して捲回し、その巻き終わりから容量当たりの極板面積800cm2/Ahの正極が位置するように正極及び負極をセパレータを介して捲回した以外は、比較例1と同様にして理論容量1900mAhの円筒形のリチウムイオン二次電池を作製した。
比較例1と比較例6のリチウムイオン二次電池の作製において、比較例1の1/3の長さの正極及び負極と、比較例6の2/3の長さの正極及び負極を作製した。次に、作製した電極を用いて、まず容量当たりの極板面積800cm2/Ahの正極が電極体の内周側に位置するように正極及び負極をセパレータを介して捲回し、その巻き終わりから容量当たりの極板面積100cm2/Ahの正極が位置するように正極及び負極をセパレータを介して捲回した以外は、比較例1と同様にして理論容量1500mAhの円筒形のリチウムイオン二次電池を作製した。
実施例4のリチウムイオン電池7セルを直列に接続した組電池を作製した。
実施例1〜8及び比較例1〜7の各リチウムイオン電池を電流1Aで4.2Vに達するまで充電を行った後、設計理論容量の0.2C放電を行い、電池電圧が2.5Vに達するまでの容量を測定した。また、実施例9及び比較例8の各組電池は電流1Aで29.4Vに達するまで充電を行った後、設計理論容量の0.2C放電を行い、電池電圧が17.5Vに達するまでの容量を測定した。
実施例1〜8及び比較例1〜7の各リチウムイオン電池を電流1Aで4.2Vに達するまで充電を行った後、0.5秒ON、10秒OFFの連続パルス放電を行った。この際、パルス電流値を増加させ、放電開始時に3.0V以上の電圧を維持可能な最大パルス放電電流を測定した。また、実施例9及び比較例8の各組電池は電流1Aで29.4Vに達するまで充電を行った後、0.5秒ON、10秒OFFの連続パルス放電を行い、放電開始時に21.0V以上の電圧を維持可能な最大放電電流を測定した。
実施例1〜8及び比較例1〜7の各リチウムイオン電池を電流1Aで4.2Vに達するまで充電を行った後、前記最大電流で0.5秒ON、10秒OFFの連続パルス放電を行い、電圧が2.5Vに達するまでの容量を測定した。また、また、実施例9及び比較例8の各組電池は電流1Aで29.4Vに達するまで充電を行った後、上記の最大パルス電流で0.5秒ON、10秒OFFの連続パルス放電を行い、電源電圧が17.5Vに達するまでの容量を測定した。
各リチウムイオン電池の0.2C容量に対するパルス放電容量の百分率をパルス放電効率とした。
各リチウムイオン電池の0.2C容量に対する最大パルス放電電流をCレートとして評価した。
各リチウムイオン電池の最大パルス放電電流での連続パルス放電中の放電平均電圧を測定した。
実施例1〜8及び比較例1〜7の各リチウムイオン電池を電流1Aで4.2Vに達するまで充電、最大パルス電流で電圧2.5Vまでの連続パルス放電を500回繰り返し、初期のパルス放電容量に対する500サイクル後の容量維持率を測定した。また、また、実施例9及び比較例8の各組電池は電流1Aで29.4Vに達するまで充電を行った後、最大パルス電流で電圧17.5Vまでの連続パルス放電を500回繰り返し、初期のパルス放電容量に対する500サイクル後の容量維持率を測定した。
Claims (2)
- 正極、負極及び非水電解質を有する非水電解質電池であって、前記正極は、容量当たりの極板面積が200cm2/Ah未満の高容量型正極部と容量当たりの極板面積が200cm2/Ah以上の高出力型正極部とを備え、高容量型正極部と高出力型正極部との容量当たりの極板面積の差は100cm2/Ah以上であり、
前記正極及び負極が捲回された捲回構造の電極体を有し、
前記電極体は、前記高容量型正極部と負極とがセパレータを介して捲回され、前記高容量型正極部の捲き終わり部分から、さらに前記高出力型正極部と負極とがセパレータを介して捲回され、前記高容量型正極部が前記高出力型正極部よりも電極体の内周側に配置されていることを特徴とする非水電解質電池。 - 請求項1に記載の非水電解質電池が直列に複数個接続された電源装置。
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