JP5294641B2 - 密閉電池 - Google Patents
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Description
正極極板11は次のようにして作製した。まず、正極活物質としてのニッケルコバルトマンガン酸リチウム(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)とスピネル型マンガン酸リチウムを質量比1:1で混合した正極活物質90質量部と、導電剤としての黒鉛5質量部と結着剤としてのポリビニリデンフルオライド(PVdF)5質量部とをN−メチル−2−ピロリドンに分散させ、正極合剤スラリーを調製した。次に、厚さ20μmのアルミニウム箔からなる正極芯体11aの両面に、正極芯体11aの中央部11b及び巻き終わり側端部11cが露出するように、前記正極合剤スラリーを塗工し、乾燥機内に通して上記有機溶剤を除去した後、ロールプレス機を用いて正極合剤層11dが形成された部分の厚さが100μmとなるように圧延した。次いで、正極芯体11aの中央部11bの露出面に例えばアルミニウム製の正極集電タブ11eを超音波溶接により取り付け、正極極板11を得た(図1A参照)。
負極極板12は次のようにして作製した。まず、負極活物質としての人造黒鉛粉末98質量%と、結着剤としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)及びスチレン−ブタジエンゴム(SBR)をそれぞれ1質量%ずつ混合し、水を加えて混練して負極合剤スラリーを調製した。次に、厚さが15μmの銅箔からなる負極芯体12aの両側に、負極芯体12aの巻き始め側端部12b及び巻き終わり側端部12cの両面が露出するように、前記負極合剤スラリーを塗工し、次いで乾燥機内に通して乾燥した後、ロールプレス機を用いて負極合剤層12dの厚さが100μmとなるように圧延した。次いで、負極芯体12aの巻き始め側端部12b及び巻き終わり側端部12cの露出面に例えば銅−ニッケルクラッド材(厚さ150μm)からなる負極集電タブ12e1及び12e2を、銅同士が対向するようにして、超音波溶接した。なお、負極合剤の塗布量は、設計基準となる充電電圧(4.2V)において、正極極板11と負極極板12の対向する部分での充電容量比(負極充電容量/正極充電容量)が1.1となるように調整した。
上記のようにして作製された正極極板11と負極極板12とポリエチレン樹脂からなる厚さ22μmの微多孔性セパレータ13とを、巻き取り機により巻回し、巻き終わり部に絶縁性の巻き止めテープを取り付け、実施例1、2及び比較例1、2の非水電解質二次電池10A〜10Dで使用する円筒状巻回電極体14を完成させた。なお、最内周側の負極芯体12bの露出部の長さは、空隙部18の外周の2周となるようにした。
エチレンカーボネート(EC)15体積%、プロピレンカーボネート(PC)10体積%及びジメチルカーボネート(DMC)75体積%となるように非水混合溶媒を調製し、これにLiPF6を1.0mol/Lの割合となるように溶解したものを非水電解液とした。
上記のようにして作製された巻回電極体14の上下に中央に穴が開けられた絶縁板15及び16を配置し、負極極板12の巻き終わり側の負極集電タブ12e1を先端部が電池外装缶17の底部に平行になるように適切な位置で折り曲げた。また、負極極板12の巻き始め側の負極集電タブ12e2は、負極芯体12の露出部12bの巻き内側面に取り付けられ、中途を空隙部18側に弾性を有する形状、例えば、弧形状部分12fが形成されるように折り曲げると共に、先端部を電池外装缶17の底部に平行になるようにかつ巻き終わり側の集電タブ12e1の先端部に重畳するように折り曲げた。このように折り曲げられた負極集電タブ12e1及び12e2を備えた巻回電極体14を、図2に示したように、円筒状の電池外装缶17内に挿入した。次いで、電池外装缶17の底部の内側に負極集電タブ12e1及び12e2を抵抗溶接することによって固定した。
実施例2の非水電解質二次電池10Bは、実施例1で使用した巻き始め側の負極集電タブ12e2において、図3に示したように、最内周側の負極芯体12の露出部12bの巻き外側面に超音波溶接したものであり、その他の構成は実施例1の非水電解質二次電池10Aの場合と同様にして作製した。
比較例1の非水電解質二次電池10Cは、図4に示したように、実施例1で使用した巻き始め側の負極集電タブ12e2において、電池外装缶17の底部とは垂直となるようにしたまま先端部を電池外装缶17の底部と平行になるように折り曲げたものであり、その他の構成は実施例1の非水電解質二次電池10Aの場合と同様にして作製した。
比較例2の非水電解質二次電池10Dは、図5に示したように、実施例1で使用した巻き始め側の負極集電タブ12e2を一度空隙部18側から遠ざかる方向に折り曲げた後、更に180°折り返したものであり、それ以降は実施例1の非水電解質二次電池10Aの場合と同様にして作製した。そのため、比較例2の非水電解質二次電池10Dでは、負極集電タブ12e2'の折り返し部の全厚さが実施例1、2及び比較例1の非水電解質二次電池10A〜10Cにおける負極タブ12e2に厚さと同等となるようにするため、負極集電タブ12e2'の厚さは前記負極集電タブ12e2の厚さの1/2とされている。
電池の内部抵抗は1kHz交流法で測定した。その結果を表1に纏めて示した。
更に、上述のようにして初期内部抵抗を測定した実施例1、2及び比較例1、2の各非水電解質二次電池についてドラム試験を行った。使用したドラムは、直径23cmの八角形で、長さが34cmのものである。このドラム内に各電池試料を5個ずつ挿入し、毎分60回転で100分間ないし200分間回転を継続した後、それぞれの場合において内部抵抗値を測定し、内部抵抗値が初期測定値の120%以上上昇した電池の個数を調べた。結果を表1にまとめて示した。試験は2回実施し、合計10個とした。
Claims (5)
- 正極芯体の両面に正極合剤層が形成された正極極板と負極芯体の両面に負極合剤層が形成された負極極板とがセパレータを挟んで巻回され、巻回軸の中心に空隙部が形成された巻回電極体を備え、
前記巻回電極体は、
前記一方の極板の巻き始め側には、芯体露出部が形成されていると共に、前記巻き始め側の芯体露出部には巻き始め部集電タブが接合され、
前記巻き始め部集電タブは、前記巻回電極体の前記空隙部に対応する位置で電池外装缶の内側底部に当接するように折り曲げられ、前記電池外装缶の内側底部に接合されている密閉電池において、
前記巻き始め部集電タブは、前記巻回電極体の前記空隙部に弾性を有する形状部分を備えていることを特徴とする密閉電池。
- 前記一方の極板の巻き終わり側にも芯体露出部が形成され、前記一方の極板の巻き終わり側の芯体露出部に巻き終わり部集電タブが接合され、前記巻き終わり部集電タブは前記巻回電極体の前記空隙部に対応する位置で前記電池外装缶の内側底部に当接するように折り曲げられ、前記巻き始め部集電タブ及び前記電池外装缶の内側底部と共に一体に接合されていることを特徴とする請求項1に記載の密閉電池。
- 前記一方の極板の巻き始め側の芯体露出部は、前記空隙部の外周の1周以上3周未満としたことを特徴とする請求項1に記載の密閉電池。
- 前記巻き始め部集電タブは、前記電池外装缶との接合部分までの前記弾性を有する形状を含む部分が、前記一方の極板の巻き始め側面の芯体露出部の巻き外側面に接合されていることを特徴とする請求項1に記載の密閉電池。
- 前記密閉電池は非水電解質二次電池であり、前記一方の極板は負極極板であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の密閉電池。
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