JP7122580B2 - 二次電池 - Google Patents
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Description
正極は、例えば、シート状の正極集電体と、正極集電体の表面に配した正極活物質層とから構成される。正極集電体としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、チタン、チタン合金などで形成された金属箔などが使用できる。正極集電体の厚さは、例えば、1~100μm、好ましくは10~50μmである。正極の厚さは、例えば70~250μmであり、好ましくは100~210μmである。
負極は、例えば、シート状の負極集電体と、負極集電体の表面に配した負極活物質層とから構成される。負極集電体としては、例えば、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金などで形成された金属箔などが使用できる。負極集電体の厚さは、例えば、1~100μm、好ましくは2~50μmである。負極の厚さは、例えば100~250μm、好ましくは110~210μmである。
非水電解質は、非水溶媒にリチウム塩を溶解することにより調製される。非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネートなどの環状カーボネート;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどの鎖状カーボネート;γ-ブチロラクトンなどのラクトン;1,2-ジクロロエタンなどのハロゲン化アルカン;1,2-ジメトキシエタン、1,3-ジメトキシプロパンなどのアルコキシアルカン;4-メチル-2-ペンタノンなどのケトン;1,4-ジオキサン、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフランなどのエーテル;アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、バレロニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル;スルホラン、3-メチル-スルホラン;ジメチルホルムアミドなどのアミド;ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド;リン酸トリメチル、リン酸トリエチルなどのリン酸アルキルエステルなどが例示できる。非水溶媒は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
(1)正極5の作製
適量のN-メチル-2-ピロリドン(NMP)に、正極活物質としてコバルト酸リチウムを100質量部、導電剤としてアセチレンブラックを2質量部および結着剤としてポリフッ化ビニリデンを3質量部加えて混練し、スラリー状の合剤を調製した。このスラリーを正極集電体である帯状のアルミニウム箔(厚さ15μm)の両面に塗布した。ただし、正極リード5aを接続するためのアルミニウム箔の露出部を残した。乾燥後の合剤の塗膜を正極集電体とともに圧延し、厚さ163μmの正極活物質層とした。その後、正極活物質層を有する集電体を所定サイズに裁断して正極5を得た。合剤未塗布のアルミニウム箔の露出部にアルミニウム製の正極リード5aを超音波溶接した。
適量の水に、負極活物質として鱗片状黒鉛を100質量部、結着剤としてスチレンブタジエンゴム(SBR)1質量部および増粘剤としてカルボキシメチルセルロースナトリウムを1質量部加えて混練し、スラリー状の合剤を調製した。このスラリーを負極集電体である帯状の銅箔(厚さ10μm)の両面に塗布した。ただし、負極リード6aを接続するための銅箔の露出部を残した。乾燥後の合剤の塗膜を負極集電体とともに圧延し、厚さ168μmの負極活物質層とした。その後、負極活物質層を有する集電体を所定サイズに裁断して負極6を得た。合剤未塗布の銅箔の露出部にニッケル製の負極リード6aを抵抗溶接した。
多孔膜としてポリエチレン製の微多孔膜を準備した。所定の微多孔膜の一方の面に、耐熱樹脂であるアラミドのNMP溶液と無機フィラーであるアルミナ(平均粒径1μm)の混合液を塗工し、乾燥させ、HRLを形成した。アラミドは、アルミナ100質量部あたり50質量部を配合した。これにより、多孔膜と耐熱層(HRL)とを有する2層構造のセパレータを得た。
金属製の円筒型電池ケース1内に電極群14および下部絶縁板9を収納し、負極リード6aを電池ケース1の内底面に抵抗溶接した。次に、電極群14の上面に上部絶縁リングを載置し、電池ケース1の上方に導出した正極リード5aを封口板2にレーザー溶接し、次いで、非水電解質を電池ケース内に注液した。そして、周縁部にガスケット13を備えた封口板2により電池ケース1の開口を封口し、18650型の公称容量3300mAhの円筒型電池を得た。
2 封口板
5 正極
5a 正極リード
6 負極
6a 負極リード
7a 第1セパレータ
7b 第2セパレータ
71a 第1多孔膜
71b 第2多孔膜
72a、72b HRL
9 下部絶縁板
12 正極外部端子
13 ガスケット
14 電極群
Claims (8)
- 正極と、負極と、負極の一方の表面側に配された厚さT1を有する第1セパレータと、負極の他方の表面側に配された厚さT2を有する第2セパレータと、を含む電極群を具備し、
前記第1セパレータの厚さT1よりも、前記第2セパレータの厚さT2が大きく、
前記第1セパレータは、40%~60%の空隙率P1を有する第1多孔膜を含み、
前記第2セパレータは、40%~60%の空隙率P2を有する第2多孔膜を含み、
前記第1セパレータおよび前記第2セパレータの少なくとも一方は、前記正極と対面する側のみに耐熱層を含み、
前記正極と前記第1セパレータと前記負極と前記第2セパレータとが、前記第1セパレータが外側に配され、かつ前記第2セパレータが内側に配されるように捲回されており、
前記第1多孔膜の厚さよりも前記第2多孔膜の厚さが大きく、
前記第1セパレータの厚さT1が、10μm~30μmであり、
前記第2セパレータの厚さT2が、10μm~30μmであり、
前記第1多孔膜の空隙率P1と前記第1セパレータの厚さT1との積:P1T1よりも、前記第2多孔膜の空隙率P2と前記第2セパレータの厚さT2との積:P2T2が大きい、二次電池。 - 少なくとも前記第2セパレータが、前記耐熱層を含む、請求項1に記載の二次電池。
- 前記第1セパレータおよび前記第2セパレータは、それぞれ前記耐熱層を含み、
前記第1セパレータの前記耐熱層の厚さよりも、前記第2セパレータの前記耐熱層の厚さが大きい、請求項1または2に記載の二次電池。 - 前記耐熱層は、耐熱性樹脂を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の二次電池。
- 前記耐熱層は、無機フィラーと、樹脂結着剤とを含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の二次電池。
- 前記負極は、負極活物質として、炭素材料と珪素材料とを含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の二次電池。
- 前記積:P1T1および前記積:P2T2が、1.1≦P2T2/P1T1≦2.5を満たす、請求項1~6のいずれか1項に記載の二次電池。
- 前記積:P1T1および前記積:P2T2が、1.4≦P2T2/P1T1≦1.7を満たす、請求項1~7のいずれか1項に記載の二次電池。
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