JP2004095197A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非水電解質二次電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、負極活物質としてリチウムを用いた非水電解質電池は高エネルギー密度電池として注目されており、正極活物質に二酸化マンガン(MnO2)、フッ化炭素[(CF2)n]、塩化チオニル(SOCl2)等を用いた一次電池は既に電卓、時計の電源やメモリのバックアップ電池として多用されている。
【0003】
さらに、近年、VTR、通信機器などの各種の電子機器の小型、軽量化に伴い、それらの電源として高エネルギー密度の二次電池の要求が高まり、リチウムを負極活物質とするリチウム二次電池の研究が活発に行われている。
【0004】
リチウム二次電池では、負極にリチウムが用いられている。非水電解質としては、プロピレンカーボネート(PC)、1,2−ジメトキシエタン(DME)、γ−ブチロラクトン(γ−BL)やテトラヒドロフラン(THF)等の非水溶媒にLiClO4、LiBF4、LiAsF6等のリチウム塩を溶解した非水電解液や、リチウムイオン伝導性固体電解質が用いられている。また、正極活物質としては、主にTiS2、MoS2、V2O5、V6O13、MnO2等のリチウムとの間でトポケミカル反応する化合物を用いることが研究されている。
【0005】
上述したリチウム二次電池に組み込まれる負極として、例えばコークス、樹脂焼成体、炭素繊維、熱分解気相成長炭素、黒鉛などのリチウムを吸蔵・放出する炭素質物を用いることによって、リチウムと非水電解質との反応、さらにはデンドライト析出による負極特性の劣化を改善することが提案され、現在実用化されている。
【0006】
リチウム二次電池の高容量化を図る観点から、電極の高密度化および電池容器内の空孔率の低減が電池設計の必須条件となっている。しかしながら、電池内部の空孔率を低減する設計にすると、正極と負極の間に存在する空隙が減少するために電池の放熱能力が低下し、また、充放電の繰り返しによる電極群の膨張収縮に伴ってセパレータに異常な圧力がかかりやすくなるため、高温環境下での内部短絡を誘発し、高温でのサイクル寿命が短くなるという問題点を招く。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高温での充放電サイクル寿命が向上された非水電解質二次電池を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る非水電解質二次電池は、正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配置され、かつ85℃における長手方向の延伸率が7%以下であるセパレータと、非水電解質とを具備することを特徴とするものである。
【0009】
また、本発明に係る非水電解質二次電池は、集電体及び前記集電体の片面もしくは両面に担持される活物質含有層を含む正極と負極との間にセパレータを配置して渦巻き状に捲回した電極群と、前記電極群に保持される非水電解質とを具備する非水電解質二次電池であって、
前記正極は、捲き始め端部に集電体露出領域を有し、前記負極の捲き始め端部が前記正極の集電体露出領域と前記セパレータを介して対向し、
前記セパレータは、85℃における長手方向の延伸率が7%以下であることを特徴とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明に係る非水電解質二次電池は、正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配置され、かつ85℃における長手方向の延伸率が7%以下であるセパレータと、非水電解質とを具備することを特徴とするものである。
【0011】
このような二次電池によれば、45℃以上の高温環境下での内部短絡を抑制することができるため、高温環境下での充放電サイクル寿命と、高温貯蔵特性とを向上することができる。
【0012】
以下、正極、負極、セパレータ及び非水電解質について説明する。
【0013】
まず、正極と負極は、その間にセパレータを介在させて電極群を構成することができる。電極群は、例えば、(i)正極及び負極をその間にセパレータを介在させて偏平形状または渦巻き状に捲回するか、(ii)正極及び負極をその間にセパレータを介在させて渦巻き状に捲回した後、径方向に圧縮するか、(iii)正極及び負極をその間にセパレータを介在させて1回以上折り曲げるか、あるいは(iv)正極と負極とをその間にセパレータを介在させながら積層する方法により作製される。
【0014】
電極群には、プレスを施さなくても良いが、正極、負極及びセパレータの一体化強度を高めるためにプレスを施しても良い。また、プレス時に加熱を施すことも可能である。
【0015】
1)正極
正極は、活物質を含む正極層が集電体の片面もしくは両面に担持された構造を有する。
【0016】
前記正極層は、正極活物質、結着剤および導電剤を含む。
【0017】
前記正極活物質としては、種々の酸化物、たとえば二酸化マンガン、リチウムマンガン複合酸化物、リチウム含有ニッケル酸化物、リチウム含有鉄酸化物(たとえば、LiCoO2)、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物(たとえば、LiNi0.8Co0.2O2)、リチウムマンガン複合酸化物(たとえばLiMn2O4,LiMnO2)を用いると高電圧が得られるために好ましい。
【0018】
前記導電剤としては、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛等を挙げることができる。
【0019】
前記結着剤としては、例えばポリテトラフルオエチレン、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、スチレン−ブタジエンゴム等を用いることができる。
【0020】
前記正極活物質、導電剤および結着剤の配合割合は、正極活物質80〜95重量%、導電剤3〜20重量%、結着剤2〜7重量%の範囲にすることが望ましい。
【0021】
前記集電体としては、多孔性構造の導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板を用いることができる。これら導電性基板は、例えば、アルミニウム、ステンレス、またはニッケルから形成することができる。
【0022】
前記正極は、例えば正極活物質、導電剤および結着剤を適当な溶媒に懸濁させ、この懸濁物を集電体に塗布し、乾燥した後、所望の圧力で1〜5回プレスすることにより作製される。
【0023】
前記正極はプレス後の充填密度が2.8g/cm3以上、3.5g/cm3以下であることが望ましい。
【0024】
2)負極
この負極は、負極集電体と、前記負極集電体の片面もしくは両面に担持され、負極材料及び結着剤を含む負極層を有する。
【0025】
前記負極材料には、リチウムイオンを吸蔵放出する炭素質物が好ましい。炭素質物としては、黒鉛、コークス、炭素繊維、球状炭素などの黒鉛質材料もしくは炭素質材料、熱硬化性樹脂、等方性ピッチ、メソフェーズピッチ、メソフェーズピッチ系炭素繊維あるいはメソフェーズ小球体などに500〜3000℃で熱処理を施すことにより得られる黒鉛質材料または炭素質材料等を挙げることができる。
【0026】
炭素質物のうち好ましいのは、2000℃以上の熱処理温度で得られ、かつ面間隔d002が0.336nm以上、0.34nm以下である黒鉛結晶を有する黒鉛質材料である。
【0027】
前記結着剤としては、例えばポリテトラフルオエチレン、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、スチレン−ブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース等を用いることができる。
【0028】
前記負極活物質、導電剤および結着剤の配合割合は、負極活物質80〜98重量%、導電剤3〜30重量%、結着剤1〜7重量%の範囲にすることが望ましい。
【0029】
前記集電体としては、多孔性構造の導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板を用いることができる。これら導電性基板は、例えば、銅、ステンレス、またはニッケルから形成することができる。集電体の厚さは5〜20μmであることが望ましい。この範囲であると電極強度と軽量化のバランスが取れるからである。
【0030】
前記負極は、例えば、負極活物質、導電剤および結着剤を適当な溶媒に懸濁させ、この懸濁物を集電体に塗布し、乾燥した後、所望の圧力で1〜5回プレスすることにより作製される。
【0031】
前記負極は、プレス後の充填密度dが1.4g/cm3以上、1.6g/cm3であることが望ましい。
【0032】
前記負極材料には、前述したリチウムイオンを吸蔵放出する炭素質物の他に、リチウムを吸蔵放出する金属、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、リチウム金属またはリチウム合金を用いることができる。
【0033】
金属酸化物としては、たとえば、錫酸化物、珪素酸化物、リチウムチタン酸化物、ニオブ酸化物、タングステン酸化物等を挙げることができる。
【0034】
金属硫化物としては、たとえば、錫硫化物、チタン硫化物等を挙げることができる。
【0035】
金属窒化物としては、たとえば、リチウムコバルト窒化物、リチウム鉄窒化物、リチウムマンガン窒化物を挙げることができる。
【0036】
リチウム合金としては、たとえば、リチウムアルミニウム合金、リチウム錫合金、リチウム鉛合金、リチウム珪素合金等を挙げることができる。
【0037】
また、炭素質材料および黒鉛質材料以外のリチウムを吸蔵・放出可能な物質を負極活物質として用いる場合には、導電剤として、例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛等を用いることが望ましい。
【0038】
3)セパレータ
セパレータは、多孔性シートから形成されることが望ましい。
【0039】
多孔質シートとしては、例えば、多孔質フィルムもしくは不織布を用いることができる。多孔質シートは、たとえば、ポリオレフィンおよびセルロースから選ばれる少なくとも一種類の材料からなることが好ましい。前記ポリオレフィンとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレンを挙げることができる。ポリエンチレンか、あるいはポリプロピレン、または両者からなる多孔質フィルムは、二次電池の安全性を向上できるため、好ましい。
【0040】
セパレータは、85℃における長手方向の延伸率を7%以下にすることが望ましい。このようなセパレータは、高温条件下での復元力に優れるため、充電状態で高温貯蔵時に加わる圧力に耐えることができ、高温貯蔵による微小短絡及び電極群の変形を防止することができ、高温貯蔵特性と高温でのサイクル寿命を向上することができる。但し、延伸率を1.5%より小さくすると、高温貯蔵時のセパレータの熱収縮率が延伸率よりも優位になり、破膜、短絡の危険性がある。よって、85℃における延伸率は、1.5%以上、7%以下にすることが望ましい。さらに好ましい範囲は、2〜7%である。
【0041】
セパレータは、25℃における長手方向の複素弾性率が2.7×108Pa以上であることが好ましい。25℃における複素弾性率を2.7×108Pa未満にすると、セパレータの突き刺し強度や引っ張り強度が低下するため、高温環境下での内部短絡の発生率が高くなる恐れがあり、充放電サイクル寿命が短くなると共に高温貯蔵による電圧降下が大きくなる可能性がある。25℃における複素弾性率を2.7×108Pa以上にすることによって、充電時の電極膨張に伴うセパレータの潰れ及び破断を低減することができるため、高温でのサイクル特性と安全性を向上させることができる。但し、25℃における複素弾性率が5×108Paを超えると、セパレータが硬く、変形しにくくなるため、電極が初充電に伴って形態変化を起こす時に、電極群の密着した積層構造としての一体性が損なわれ、コイル撚れ等の原因となる恐れがある。よって、25℃における複素弾性率は、2.7×108Pa以上、5×108Pa以下にすることが望ましい。さらに好ましい範囲は、2.7×108Pa〜4.5×108Paである。
【0042】
セパレータの85℃における長手方向の複素弾性率は、0.6×108Pa以上であることが望ましい。このようなセパレータは、高温環境下での電極の膨張・収縮による潰れや破断等の変形を低減することができるため、高温環境下での充放電サイクル寿命をより向上することができる。但し、85℃における複素弾性率が3×108Paを超えると、85℃等の高温で貯蔵した場合に電池内部で生ずるコイルの熱膨張を緩和できない恐れがある。よって、85℃における複素弾性率は、0.6×108Pa以上、3×108Pa以下にすることが望ましい。さらに好ましい範囲は、0.6×108〜2×108Paである。
【0043】
本願発明で用いるセパレータの複素弾性率は、複素インピーダンス測定法(Complex Dynamic Modulus)によりTOYO精機製レオログラフ ピエゾ(機械No.111100602)もしくはこれと同等もしくは類似の性能を有する測定装置を用いて測定周波数3Hzを印加して測定される。
【0044】
セパレータの85℃における長手方向の延伸率は、セパレータの85℃における長手方向の複素弾性率を測定する際に求められる。また、85℃における長手方向の複素弾性率の測定でセパレータに加える荷重は、100gにすることが望ましい。
【0045】
セパレータの厚さは、30μm以下にすることが望ましい。より好ましい範囲は5〜30μmで、さらに好ましい範囲は10〜25μmである。
【0046】
セパレータは、120℃の条件で1時間存在したときの熱収縮率が20%以下であることが好ましい。熱収縮率は、15%以下にすることがより好ましい。
【0047】
セパレータの多孔度は、30〜70%の範囲であることが好ましい。多孔度のより好ましい範囲は、35〜70%である。
【0048】
セパレータは、空気透過率が500秒/100cm3以下であることが好ましい。空気透過率は、100cm3の空気が多孔質シートを投下するのに要した時間(秒)を意味する。より好ましい範囲は、30秒/100cm3〜500秒/100cm3で、さらに好ましい範囲は50秒/100cm3〜150秒/100cm3である。
【0049】
また、セパレータの短手方向に沿う端部は、負極の短手方向に沿う端部に比べて0.25mm〜2mm延出していることが望ましい。
【0050】
4)非水電解質
前記非水電解質には、液状、ゲル状または固体(高分子固体電解質)の形態を有するものを使用することができる。
【0051】
液状非水電解質(非水電解液)は、例えば、非水溶媒に電解質(例えば、リチウム塩)を溶解させることにより得られる。また、ゲル状非水電解質は、非水電解液と、この非水電解液が保持される高分子材料とを含むものである。高分子材料としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンオキサイド、ポリ塩化ビニル、ポリアクリレート、ポリビニリデンフルオライドヘキサフルオロプロピレン等を挙げることができる。
【0052】
前記非水溶媒としては、非水電解質二次電池の溶媒として公知の非水溶媒を用いることができ、特に限定はされないが、エチレンカーボネートと、前記エチレンカーボネートより低融点で、かつドナー数が18以下である1種以上の非水溶媒(以下第2溶媒と称す)との混合溶媒を主体とする非水溶媒を用いることが好ましい。このような非水溶媒は、前記負極を構成する物質に対して安定で、電解質の還元分解または酸化分解が起き難く、さらに導電性が高いという利点がある。
【0053】
前記第2溶媒としては、例えば、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、プロピオン酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、アセトニトリル、酢酸エチル、トルエン、キシレン、酢酸メチルなどが挙げられる。中でも、鎖状カーボネートが好ましい。また、第2溶媒は、単独または2種以上の混合物の形態で用いることができる。
【0054】
前記混合溶媒の粘度は、25℃において28mp以下であることが好ましい。前記混合溶媒中の前記エチレンカーボネートの配合量は、体積比率で10〜80%であることが好ましい。この範囲を逸脱すると、導電性の低下あるいは溶媒の分解が起き、充放電効率が低下する恐れがある。より好ましい前記エチレンカーボネートの配合量は体積比率で20〜75%である。非水溶媒中のエチレンカーボネートの配合量を20体積%に高めることによりエチレンカーボネートのリチウムイオンへの溶媒和が容易になるため、溶媒の分解抑制効果を向上することが可能になる。
【0055】
前記混合溶媒のより好ましい組成は、ECとMEC、ECとPCとMEC、ECとMECとDMC、ECとMECとPCとDECの混合溶媒で、MECの体積比率は30〜80%とすることが好ましい。このように、MECの体積比率を30〜80%、より好ましくは40〜70%にすることにより、導電率を向上できる。一方、溶媒の還元分解反応を抑える観点から、炭酸ガスを溶解した電解液を用いると、容量とサイクル寿命の向上に効果的である。
【0056】
前記混合溶媒中に存在する主な不純物としては、水分と有機過酸化物(例えばグリコール類、アルコール類、カルボン酸類)などが挙げられる。前記各不純物は、サイクル寿命や容量の低下に影響を与える恐れがある。また、高温(60℃以上)での貯蔵時の自己放電も増大する恐れがある。このようなことから、非水溶媒を含む非水電解質においては、前記不純物はできるだけ軽減されることが好ましい。具体的には、水分は50ppm以下、有機過酸化物は1000ppm以下であることが好ましい。
【0057】
電解質としては、例えば、過塩素酸リチウム、六フッ化燐酸リチウム(LiPF6)、四フッ化硼酸リチウム(LiBF4)、六フッ化砒素リチウム(LiAsF6)、トリフルオロメタスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム[LiN(CF3SO2)2]などのリチウム塩が挙げられる。中でも、LiPF6、LiBF4、LiN(CF3SO2)2を用いるのが好ましい。
【0058】
前記電解質の前記非水溶媒に対する溶解量は、0.5〜2モル/Lの範囲内にすることが望ましい。
【0059】
本発明に係る非水電解質二次電池の一例である円筒形非水電解質二次電池を図1〜図3を参照して説明する。
【0060】
図1は、本発明に係る非水電解質二次電池の一例である円筒形非水電解質二次電池を示す部分断面図で、図2は、図1の円筒形非水電解質二次電池に用いられる電極群の捲き始め端部における正極と負極とセパレータの位置関係を模式的に示した斜視図で、図3は、図1の円筒形非水電解質二次電池に用いられるセパレータを示す平面図である。
【0061】
例えばステンレスからなる有底円筒状の容器1は、底部に絶縁体2が配置されている。電極群3は、前記容器1内に収納されている。前記電極群3は、正極4と負極6とをその間にセパレータ5を介在させて渦巻き状に捲回することにより作製される。この渦巻形電極群においては、図2に示すように、正極4は、帯状の正極集電体4aと、この集電体4aの捲き始め端部を除いて集電体4aの両面に担持される正極活物質含有層4bと、集電体4aの捲き始め端部に溶接された短冊状の正極タブ4cとを含む。また、負極6は、帯状の負極集電体6aと、この負極集電体6aの両面に担持される負極層6bとを含む。負極6の捲き始め端部は、セパレータ5を介して正極4の集電体4a露出領域と対向している。このような構成にすると、負極の捲き始め端部が正極4の正極活物質層4bと対向しなくなるため、負極端部への電流集中を緩和することができ、二次電池の内部短絡発生率をさらに低減することができると共に、充放電サイクル寿命をより向上することができる。また、正極集電体4aは、アルミニウムから形成されることが好ましい。アルミニウム製の正極集電体4aは、正極電位に対して安定であり、かつ電気伝導性に優れるため、電池のレート特性やサイクル性の向上に寄与することができる。また、正極4の捲き始め端部の集電体露出領域に正極タブ4cが溶接されていることが望ましい。これにより、正極の未塗工部分を短くすることができるからである。
【0062】
前記容器1内には、非水電解液が収容されている。中央部が開口された絶縁紙7は、前記容器1内の前記電極群3の上方に配置されている。絶縁封口板8は、前記容器1の上部開口部に配置され、かつ前記上部開口部付近を内側にかしめ加工することにより前記封口板8は前記容器1に固定されている。正極端子9は、前記絶縁封口板8の中央に嵌合されている。正極タブ4cは、前記正極端子9に接続されている。前記負極6は、図示しない負極リードを介して負極端子である前記容器1に接続されている。
【0063】
前述した図1〜図2に示すような構造を有する円筒形非水電解質二次電池では、負極の捲き始め端部がセパレータを介して正極の集電体露出領域と対向しているため、負極の捲き始め端部への電流集中を抑制することができるものの、高温環境下で内部短絡を生じ易いため、サイクル寿命に劣る。特に、高容量化のために二次電池の高密度化を図ると、サイクル寿命の低下が顕著に生じる。
【0064】
ここで、高密度化された円筒形非水電解質二次電池とは、円筒形非水電解質二次電池を下記の条件で満充電にした際に下記(2)式を満足するものである。
【0065】
満充電条件;電流値0.2C、4.2V定電圧で12時間室温で充電する。
【0066】
1.0<(R1/R2)≦1.2 (2)
また、より好ましくは1.0<(R1/R2)≦1.1である。
【0067】
R1は前記満充電状態での電極群の最大直径で、R2は容器の内部直径である。
【0068】
このような円筒形非水電解質二次電池において、図3に示すようなセパレータ5の85℃における長手方向(この場合、捲回方向と等しい)の延伸率を7%以下にすることによって、高温環境下での充放電に伴う電極の膨張収縮によるセパレータの潰れや破断等の変形を低減することができるため、内部短絡の発生率を低減して充放電サイクル寿命と高温貯蔵特性とを向上することができる。特に、前述した(2)式を満足すると、高容量で、充放電サイクル寿命が長く、かつ高温貯蔵特性に優れる円筒形非水電解質二次電池を実現することができる。
【0069】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
【0070】
(実施例1)
<正極の作製>
まず、リチウムコバルト酸化物(LixCoO2;但し、Xは0<X≦1である)の粉末91重量%と、アセチレンブラックを3重量%と、グラファイトを3重量%と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)を3重量%と、溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)とを混合し、スラリーを調製した。前記スラリーを厚さが15μmのアルミニウム箔からなる集電体の両面に短手方向側の一端部を除いて塗布した後、乾燥し、プレスすることにより電極密度が3.2g/cm3の正極を作製した。
【0071】
<負極の作製>
3000℃で熱処理したメソフェーズピッチ系炭素繊維(繊維径が8μm、平均繊維長20μm、アスペクト比が0.4、粉末X線回折により求められる(002)面の面間隔(d002)が0.3360nm、BET法による比表面積が1m2/g)の粉末を炭素質物して用意した。この炭素質物を93重量%と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)を7重量%と、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)とを混合し、スラリーを調製した。前記スラリーを厚さが12μmの銅箔からなる集電体の両面に塗布し、乾燥し、プレスすることにより電極密度が1.45g/cm3の負極を作製した。
【0072】
<セパレータ>
厚さが25μmで、120℃で1時間での熱収縮が20%で、かつ多孔度が50%のポリエチレン製多孔質フィルムからなるセパレータを用意した。
【0073】
このセパレータについて、複素インピーダンス測定法(Complex Dynamic Modulus)によりTOYO精機製レオログラフのピエゾ(機械No.111100602)を用い、測定周波数3Hzを印加し、MD方向(長手方向、この場合、捲回方向と等しい)での25℃、85℃における複素弾性率を測定し、その結果を下記表1に示す。なお、85℃における複素弾性率の測定では、荷重の大きさを100gに設定した。
【0074】
また、セパレータの85℃における長手方向の延伸率の測定は、85℃における長手方向の複素弾性率の測定と同時に行った。その結果を下記表1に示す。
【0075】
<非水電解液の調製>
エチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート(MEC)の混合溶媒(混合体積比率1:2)に六フッ化ホウ酸リチウム(LiPF6)をその濃度が1mol/Lになるように溶解させて、非水電解液を調製した。
【0076】
<電極群の作製>
前記正極の短手方向の一端部(捲き始め端部)の集電体露出領域に帯状の正極タブを溶接し、また、前記負極の集電体に帯状の負極リードを溶接した。次いで、前記正極および前記負極をその間に前記セパレータを介在させ、かつ負極の捲き始め端部をセパレータを介して正極の集電体露出領域と対向させて渦巻き状に捲回することにより、電極群を作製した。
【0077】
前記電極群および前記電解液を厚さ25μmのステンレス製の有底円筒状容器内にそれぞれ収納して前述した図1に示す電池缶外形18mm、高さ65mmの円筒形リチウムイオン二次電池を組み立てた。
【0078】
このリチウムイオン二次電池に対し、初充電工程として、0.2Cで12時間、4.2V定電圧充電を行い、リチウムイオン二次電池を製造した。
【0079】
また、このリチウムイオン二次電池について、前述した(2)式で表される(R1/R2)を測定し、その結果を表1に併記する。
【0080】
(実施例2〜4)
セパレータのMD方向での25℃、85℃における複素弾性率と85℃での延伸率とを下記表1に示す値に設定すること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様な構成のリチウムイオン二次電池を製造した。
【0081】
(実施例5)
前述した(2)式における(R1/R2)の値を下記表1に示すように変更すること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様な構成のリチウムイオン二次電池を製造した。
【0082】
(比較例)
セパレータのMD方向(長手方向)での25℃、85℃における複素弾性率と85℃での延伸率とを下記表1に示す値に設定すること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様な構成のリチウムイオン二次電池を製造した。
【0083】
得られた実施例1〜5および比較例の二次電池について、充電電流1000mAhで4.2Vまで3時間かけて充電した後、1000mAhで3Vまで放電する充放電サイクル試験を雰囲気温度45℃で実施し、300サイクル後の容量維持率(1サイクル目の放電容量を100%とする)を測定した。1サイクル目の容量および300サイクル後の容量維持率を下記表1に示す。また、4.2V充電状態で85℃に24時間貯蔵する高温貯蔵試験を行い、電圧が4Vより小さい電池をNGとし、電圧が4V以上であった電池の割合を下記表1に併記する。
【0084】
【表1】
【0085】
表1から明らかなように、実施例1〜5の二次電池は、比較例の二次電池に比べて45℃の高温での300サイクル後の容量維持率が高く、かつ85℃のような高温環境下に貯蔵した際の電圧降下を抑えられることが理解できる。
【0086】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、高温環境下での充放電サイクル寿命が向上された非水電解質二次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る非水電解質二次電池の一例である円筒形非水電解質二次電池を示す部分断面図。
【図2】図1の円筒形非水電解質二次電池に用いられる電極群の捲き始め端部における正極と負極とセパレータの位置関係を模式的に示した斜視図。
【図3】図1の円筒形非水電解質二次電池に用いられるセパレータを示す平面図。
【符号の説明】
1…容器、
3…電極群、
4…正極、
4a…正極集電体、
4b…活物質含有層、
4c…正極タブ、
5…セパレータ、
6…負極、
6a…負極集電体、
6b…負極層、
8…封口板。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery.
[0002]
[Prior art]
In recent years, non-aqueous electrolyte batteries using lithium as the negative electrode active material have attracted attention as high energy density batteries, and manganese dioxide (MnO 2) has been used as the positive electrode active material. 2 ), Fluorocarbon [(CF 2 ) n ], Thionyl chloride (SOCl 2 A primary battery using the above-mentioned method is already frequently used as a backup battery for a power source of a calculator, a clock and a memory.
[0003]
Further, in recent years, with the reduction in size and weight of various electronic devices such as VTRs and communication devices, demand for secondary batteries having a high energy density has increased as a power source for these devices, and lithium secondary batteries using lithium as a negative electrode active material have been required. Research is being actively conducted.
[0004]
In a lithium secondary battery, lithium is used for a negative electrode. Examples of the non-aqueous electrolyte include LiClO 2 in a non-aqueous solvent such as propylene carbonate (PC), 1,2-dimethoxyethane (DME), γ-butyrolactone (γ-BL), and tetrahydrofuran (THF). 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 Non-aqueous electrolytes in which lithium salts such as those described above are dissolved, and lithium ion conductive solid electrolytes are used. As the positive electrode active material, mainly TiS 2 , MoS 2 , V 2 O 5 , V 6 O Thirteen , MnO 2 The use of compounds that undergo a topochemical reaction with lithium has been studied.
[0005]
As a negative electrode incorporated in the above-described lithium secondary battery, for example, coke, resin fired body, carbon fiber, pyrolytic vapor growth carbon, carbon and the like that absorb and release lithium, such as graphite, by using lithium and non-aqueous electrolyte And the deterioration of the negative electrode characteristics due to dendrite deposition have been proposed and are currently in practical use.
[0006]
From the viewpoint of increasing the capacity of a lithium secondary battery, increasing the density of electrodes and reducing the porosity in a battery container are essential conditions for battery design. However, if the design is such that the porosity inside the battery is reduced, the space between the positive electrode and the negative electrode is reduced, so that the heat radiation capability of the battery is reduced. As a result, an abnormal pressure is likely to be applied to the separator, which causes an internal short circuit in a high-temperature environment and causes a problem that the cycle life at a high temperature is shortened.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery having an improved charge / discharge cycle life at high temperatures.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, and having a longitudinal elongation at 85 ° C. of 7% or less, and a nonaqueous electrolyte. And characterized in that:
[0009]
Further, the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention has a spiral shape by disposing a separator between a positive electrode and a negative electrode including a current collector and an active material-containing layer supported on one or both surfaces of the current collector. A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising: a wound electrode group; and a non-aqueous electrolyte held by the electrode group,
The positive electrode has a current collector exposed region at the winding start end, the winding start end of the negative electrode faces the current collector exposed region of the positive electrode via the separator,
The separator has a longitudinal elongation at 85 ° C. of 7% or less.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, and having a longitudinal elongation at 85 ° C. of 7% or less, and a nonaqueous electrolyte. And characterized in that:
[0011]
According to such a secondary battery, an internal short circuit under a high-temperature environment of 45 ° C. or higher can be suppressed, so that the charge / discharge cycle life under a high-temperature environment and high-temperature storage characteristics can be improved. .
[0012]
Hereinafter, the positive electrode, the negative electrode, the separator, and the non-aqueous electrolyte will be described.
[0013]
First, the positive electrode and the negative electrode can form an electrode group with a separator interposed therebetween. The electrode group includes, for example, (i) a positive electrode and a negative electrode wound in a flat shape or a spiral shape with a separator interposed therebetween, or (ii) a positive electrode and a negative electrode wound in a spiral shape with a separator interposed therebetween. And then compressing in the radial direction, (iii) bending the positive and negative electrodes one or more times with a separator between them, or (iv) laminating the positive and negative electrodes with a separator between them It is made.
[0014]
The electrode group need not be pressed, but may be pressed to increase the integration strength of the positive electrode, the negative electrode, and the separator. In addition, heating can be performed at the time of pressing.
[0015]
1) Positive electrode
The positive electrode has a structure in which a positive electrode layer containing an active material is supported on one or both sides of a current collector.
[0016]
The positive electrode layer includes a positive electrode active material, a binder, and a conductive agent.
[0017]
As the positive electrode active material, various oxides such as manganese dioxide, lithium manganese composite oxide, lithium-containing nickel oxide, and lithium-containing iron oxide (for example, LiCoO 2 ), Lithium-containing nickel cobalt oxide (eg, LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 ), Lithium manganese composite oxide (eg, LiMn 2 O 4 , LiMnO 2 ) Is preferable because a high voltage can be obtained.
[0018]
Examples of the conductive agent include acetylene black, carbon black, and graphite.
[0019]
As the binder, for example, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, ethylene-propylene-diene copolymer, styrene-butadiene rubber and the like can be used.
[0020]
The mixing ratio of the positive electrode active material, the conductive agent and the binder is desirably in the range of 80 to 95% by weight of the positive electrode active material, 3 to 20% by weight of the conductive agent, and 2 to 7% by weight of the binder.
[0021]
As the current collector, a conductive substrate having a porous structure or a non-porous conductive substrate can be used. These conductive substrates can be formed from, for example, aluminum, stainless steel, or nickel.
[0022]
For the positive electrode, for example, a positive electrode active material, a conductive agent and a binder are suspended in an appropriate solvent, the suspension is applied to a current collector, dried, and then pressed at a desired pressure 1 to 5 times. It is produced by this.
[0023]
The positive electrode has a packing density of 2.8 g / cm after pressing. 3 Above 3.5g / cm 3 It is desirable that:
[0024]
2) Negative electrode
This negative electrode has a negative electrode current collector and a negative electrode layer supported on one or both surfaces of the negative electrode current collector and containing a negative electrode material and a binder.
[0025]
The negative electrode material is preferably a carbonaceous material that stores and releases lithium ions. As the carbonaceous material, graphite, coke, carbon fiber, graphite material such as spherical carbon or carbonaceous material, thermosetting resin, isotropic pitch, mesophase pitch, mesophase pitch-based carbon fiber or mesophase small sphere, etc. Graphite materials or carbonaceous materials obtained by performing a heat treatment at 3000 ° C. can be used.
[0026]
Preferred among carbonaceous materials are those obtained at a heat treatment temperature of 2000 ° C. or higher and a plane spacing d 002 Is a graphite material having a graphite crystal having a size of 0.336 nm or more and 0.34 nm or less.
[0027]
As the binder, for example, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, ethylene-propylene-diene copolymer, styrene-butadiene rubber, carboxymethyl cellulose, and the like can be used.
[0028]
The compounding ratio of the negative electrode active material, the conductive agent and the binder is preferably in the range of 80 to 98% by weight of the negative electrode active material, 3 to 30% by weight of the conductive agent, and 1 to 7% by weight of the binder.
[0029]
As the current collector, a conductive substrate having a porous structure or a non-porous conductive substrate can be used. These conductive substrates can be formed from, for example, copper, stainless steel, or nickel. The current collector preferably has a thickness of 5 to 20 μm. This is because in this range, the balance between electrode strength and weight reduction can be achieved.
[0030]
The negative electrode is, for example, a negative electrode active material, a conductive agent and a binder are suspended in an appropriate solvent, the suspension is applied to a current collector, dried, and then pressed 1 to 5 times at a desired pressure. It is produced by doing.
[0031]
The negative electrode has a packing density d of 1.4 g / cm after pressing. 3 1.6 g / cm 3 It is desirable that
[0032]
As the negative electrode material, in addition to the above-described carbonaceous material that stores and releases lithium ions, a metal that stores and releases lithium, a metal oxide, a metal sulfide, a metal nitride, a lithium metal, or a lithium alloy can be used.
[0033]
Examples of the metal oxide include tin oxide, silicon oxide, lithium titanium oxide, niobium oxide, and tungsten oxide.
[0034]
Examples of the metal sulfide include tin sulfide and titanium sulfide.
[0035]
Examples of the metal nitride include lithium cobalt nitride, lithium iron nitride, and lithium manganese nitride.
[0036]
Examples of the lithium alloy include a lithium aluminum alloy, a lithium tin alloy, a lithium lead alloy, and a lithium silicon alloy.
[0037]
When a material other than carbonaceous material and graphite material that can store and release lithium is used as the negative electrode active material, it is preferable to use, for example, acetylene black, carbon black, graphite, or the like as the conductive agent.
[0038]
3) Separator
The separator is desirably formed from a porous sheet.
[0039]
As the porous sheet, for example, a porous film or a nonwoven fabric can be used. The porous sheet is preferably made of, for example, at least one material selected from polyolefin and cellulose. Examples of the polyolefin include polyethylene and polypropylene. A porous film made of polyethylene, polypropylene, or both is preferable because the safety of the secondary battery can be improved.
[0040]
The separator preferably has a longitudinal stretching ratio at 85 ° C. of 7% or less. Such a separator has excellent resilience under high-temperature conditions, so that it can withstand the pressure applied during high-temperature storage in a charged state, and can prevent minute short circuit and electrode group deformation due to high-temperature storage. Characteristics and cycle life at high temperatures can be improved. However, if the stretching ratio is smaller than 1.5%, the heat shrinkage of the separator during high-temperature storage becomes superior to the stretching ratio, and there is a risk of film breakage and short circuit. Therefore, the stretching ratio at 85 ° C. is desirably 1.5% or more and 7% or less. A more preferred range is 2 to 7%.
[0041]
The separator has a complex elastic modulus in the longitudinal direction at 25 ° C. of 2.7 × 10 8 It is preferably Pa or more. The complex modulus at 25 ° C. is 2.7 × 10 8 When it is less than Pa, the piercing strength and tensile strength of the separator are reduced, so the occurrence rate of internal short circuit under a high temperature environment may increase, the charge / discharge cycle life is shortened, and the voltage drop due to high temperature storage increases. there is a possibility. The complex modulus at 25 ° C. is 2.7 × 10 8 By setting the pressure to Pa or more, crushing and breakage of the separator due to electrode expansion during charging can be reduced, so that high-temperature cycle characteristics and safety can be improved. However, the complex elastic modulus at 25 ° C. is 5 × 10 8 When the pressure exceeds Pa, the separator is hard and hardly deformed, so that when the electrodes undergo a morphological change due to the initial charge, the integrity of the laminated structure in which the electrode group is in close contact is impaired, which may cause coil twisting and the like. Could be. Therefore, the complex elastic modulus at 25 ° C. is 2.7 × 10 8 More than Pa, 5 × 10 8 It is desirable to set it to Pa or less. A more preferred range is 2.7 × 10 8 Pa ~ 4.5 × 10 8 Pa.
[0042]
The complex modulus in the longitudinal direction at 85 ° C. of the separator is 0.6 × 10 8 Desirably, it is Pa or more. Such a separator can reduce deformation such as crushing or breakage due to expansion and contraction of the electrode in a high-temperature environment, so that the charge-discharge cycle life in a high-temperature environment can be further improved. However, the complex elastic modulus at 85 ° C. is 3 × 10 8 If it exceeds Pa, the thermal expansion of the coil generated inside the battery when stored at a high temperature such as 85 ° C. may not be able to be alleviated. Therefore, the complex elastic modulus at 85 ° C. is 0.6 × 10 8 Pa or more, 3 × 10 8 It is desirable to set it to Pa or less. A more preferred range is 0.6 × 10 8 ~ 2 × 10 8 Pa.
[0043]
The complex modulus of elasticity of the separator used in the present invention can be measured by a complex impedance measuring method (Complex Dynamic Modulus) using a rheographic piezo manufactured by TOYO Seiki (machine No. 111100602) or a measuring device having a performance equivalent to or similar to that of 3 Hz. Is applied and measured.
[0044]
The stretching ratio in the longitudinal direction at 85 ° C. of the separator is obtained when measuring the complex elastic modulus in the longitudinal direction at 85 ° C. of the separator. The load applied to the separator in the measurement of the complex modulus in the longitudinal direction at 85 ° C. is desirably 100 g.
[0045]
The thickness of the separator is desirably 30 μm or less. A more preferred range is 5 to 30 μm, and a still more preferred range is 10 to 25 μm.
[0046]
The separator preferably has a heat shrinkage of 20% or less when the separator is present at 120 ° C. for one hour. More preferably, the heat shrinkage is 15% or less.
[0047]
The porosity of the separator is preferably in the range of 30 to 70%. A more preferred range of porosity is 35-70%.
[0048]
The separator has an air permeability of 500 seconds / 100 cm. 3 The following is preferred. Air permeability is 100cm 3 Means the time (seconds) required for the air to drop onto the porous sheet. A more preferred range is 30 seconds / 100 cm 3 ~ 500sec / 100cm 3 The more preferable range is 50 seconds / 100 cm. 3 ~ 150 sec / 100cm 3 It is.
[0049]
Further, it is preferable that the end of the separator along the short direction extends 0.25 mm to 2 mm as compared with the end of the negative electrode along the short direction.
[0050]
4) Non-aqueous electrolyte
As the non-aqueous electrolyte, those having a liquid, gel or solid (polymer solid electrolyte) form can be used.
[0051]
The liquid non-aqueous electrolyte (non-aqueous electrolyte) is obtained, for example, by dissolving an electrolyte (for example, lithium salt) in a non-aqueous solvent. The gel nonaqueous electrolyte contains a nonaqueous electrolyte and a polymer material that holds the nonaqueous electrolyte. Examples of the polymer material include polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polyethylene oxide, polyvinyl chloride, polyacrylate, and polyvinylidene fluoride hexafluoropropylene.
[0052]
As the non-aqueous solvent, a known non-aqueous solvent can be used as a solvent for the non-aqueous electrolyte secondary battery, and is not particularly limited.Ethylene carbonate, a melting point lower than that of the ethylene carbonate, and a donor number of 18 It is preferable to use a non-aqueous solvent mainly composed of a mixed solvent with one or more of the following non-aqueous solvents (hereinafter, referred to as a second solvent). Such a non-aqueous solvent is advantageous in that it is stable with respect to the material constituting the negative electrode, hardly causes reductive decomposition or oxidative decomposition of the electrolyte, and has high conductivity.
[0053]
Examples of the second solvent include dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl propionate, methyl propionate, propylene carbonate, γ-butyrolactone, acetonitrile, ethyl acetate, toluene, xylene, methyl acetate, and the like. Among them, a chain carbonate is preferable. The second solvent can be used alone or in the form of a mixture of two or more.
[0054]
The viscosity of the mixed solvent at 25 ° C. is preferably 28 mp or less. It is preferable that the compounding amount of the ethylene carbonate in the mixed solvent is 10 to 80% by volume. If the ratio is out of this range, the conductivity may be reduced or the solvent may be decomposed, and the charge / discharge efficiency may be reduced. A more preferable blending amount of the ethylene carbonate is 20 to 75% by volume ratio. By increasing the amount of ethylene carbonate in the non-aqueous solvent to 20% by volume, solvation of ethylene carbonate with lithium ions is facilitated, so that the effect of suppressing the decomposition of the solvent can be improved.
[0055]
A more preferable composition of the mixed solvent is a mixed solvent of EC and MEC, EC and PC and MEC, EC and MEC and DMC, EC, MEC, PC and DEC, and the volume ratio of MEC is 30 to 80%. preferable. Thus, the conductivity can be improved by setting the volume ratio of MEC to 30 to 80%, more preferably 40 to 70%. On the other hand, from the viewpoint of suppressing the reductive decomposition reaction of the solvent, using an electrolytic solution in which carbon dioxide gas is dissolved is effective in improving the capacity and cycle life.
[0056]
The main impurities present in the mixed solvent include water and organic peroxides (eg, glycols, alcohols, carboxylic acids). Each of the impurities may affect the cycle life and the capacity. In addition, self-discharge during storage at a high temperature (60 ° C. or higher) may increase. For this reason, in a non-aqueous electrolyte containing a non-aqueous solvent, the impurities are preferably reduced as much as possible. Specifically, the water content is preferably 50 ppm or less, and the organic peroxide content is preferably 1000 ppm or less.
[0057]
Examples of the electrolyte include lithium perchlorate and lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), Lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), Lithium arsenic hexafluoride (LiAsF) 6 ), Lithium trifluorometasulfonate (LiCF 3 SO 3 ), Lithium bistrifluoromethylsulfonylimide [LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ] And other lithium salts. Among them, LiPF 6 , LiBF 4 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 It is preferable to use
[0058]
The amount of the electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent is desirably in the range of 0.5 to 2 mol / L.
[0059]
A cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery, which is an example of the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, will be described with reference to FIGS.
[0060]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery which is an example of the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention. FIG. 2 is used for the cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. FIG. 3 is a perspective view schematically showing a positional relationship between a positive electrode, a negative electrode, and a separator at a winding start end of the electrode group to be formed. FIG. 3 is a plan view showing a separator used in the cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery in FIG. It is.
[0061]
For example, a cylindrical container 1 having a bottom made of stainless steel has an insulator 2 disposed at the bottom. The
[0062]
A non-aqueous electrolyte is contained in the container 1. The insulating
[0063]
In the cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery having the structure shown in FIGS. 1 and 2 described above, the winding start end of the negative electrode faces the current collector exposed region of the positive electrode via the separator. Although the current concentration at the winding start end can be suppressed, an internal short circuit easily occurs in a high-temperature environment, so that the cycle life is inferior. In particular, when the density of the secondary battery is increased to increase the capacity, the cycle life is significantly reduced.
[0064]
Here, the densified cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery satisfies the following expression (2) when the cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery is fully charged under the following conditions.
[0065]
Full charge condition: Charge at room temperature for 12 hours at a current value of 0.2 C and a constant voltage of 4.2 V.
[0066]
1.0 <(R 1 / R 2 ) ≦ 1.2 (2)
More preferably, 1.0 <(R 1 / R 2 ) ≦ 1.1.
[0067]
R 1 Is the maximum diameter of the electrode group in the fully charged state, and R 2 Is the internal diameter of the container.
[0068]
In such a cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery, by setting the stretching ratio of the
[0069]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0070]
(Example 1)
<Preparation of positive electrode>
First, lithium cobalt oxide (Li x CoO 2 X is 0 <X ≦ 1), 91% by weight of powder, 3% by weight of acetylene black, 3% by weight of graphite, and 3% by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder. And N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent to prepare a slurry. The slurry was applied to both sides of a current collector made of aluminum foil having a thickness of 15 μm except for one end on the short side, dried, and pressed to obtain an electrode density of 3.2 g / cm. 3 Was produced.
[0071]
<Preparation of negative electrode>
Mesophase pitch-based carbon fiber heat-treated at 3000 ° C. (fiber diameter: 8 μm, average fiber length: 20 μm, aspect ratio: 0.4, plane spacing (d) determined by powder X-ray diffraction (d) 002 ) Is 0.3360 nm and the specific surface area by the BET method is 1 m 2 / G) as a carbonaceous material. A slurry was prepared by mixing 93% by weight of this carbonaceous material, 7% by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). The slurry was applied to both sides of a current collector made of a copper foil having a thickness of 12 μm, dried, and pressed to obtain an electrode density of 1.45 g / cm. 3 Was produced.
[0072]
<Separator>
A separator made of a polyethylene porous film having a thickness of 25 μm, a heat shrinkage of 20% at 120 ° C. for 1 hour, and a porosity of 50% was prepared.
[0073]
With respect to this separator, a measurement frequency of 3 Hz is applied using a piezo (machine No. 111100602) made by TOYO Seiki Co., Ltd. by a complex impedance measurement method (Complex Dynamic Modulus), and the MD direction (longitudinal direction, in this case, equal to the winding direction). ) Was measured at 25 ° C. and 85 ° C., and the results are shown in Table 1 below. In the measurement of the complex elastic modulus at 85 ° C., the magnitude of the load was set to 100 g.
[0074]
In addition, the measurement of the longitudinal stretching ratio at 85 ° C. of the separator was performed simultaneously with the measurement of the longitudinal complex modulus at 85 ° C. The results are shown in Table 1 below.
[0075]
<Preparation of non-aqueous electrolyte>
Lithium hexafluoroborate (LiPF) was used as a mixed solvent (mixing volume ratio 1: 2) of ethylene carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate (MEC). 6 ) Was dissolved at a concentration of 1 mol / L to prepare a non-aqueous electrolyte.
[0076]
<Preparation of electrode group>
A strip-shaped positive electrode tab was welded to a current collector exposed area at one end (a winding start end) of the positive electrode in a short direction, and a strip-shaped negative electrode lead was welded to the negative electrode current collector. Next, the positive electrode and the negative electrode are interposed with the separator therebetween, and the winding start end of the negative electrode is spirally wound with the separator facing the current collector exposed region of the positive electrode with the separator interposed therebetween. Was prepared.
[0077]
The above-mentioned electrode group and the above-mentioned electrolytic solution were respectively housed in a stainless steel bottomed cylindrical container having a thickness of 25 μm to assemble the above-mentioned cylindrical lithium ion secondary battery having a battery can outer shape of 18 mm and a height of 65 mm shown in FIG. Was.
[0078]
The lithium ion secondary battery was subjected to a constant voltage charging at 4.2 C for 12 hours at 4.2 V as an initial charging step to produce a lithium ion secondary battery.
[0079]
Further, regarding this lithium ion secondary battery, (R 1 / R 2 ) Was measured, and the results are shown in Table 1.
[0080]
(Examples 2 to 4)
A configuration similar to that described in Example 1 described above, except that the complex elastic modulus at 25 ° C. and 85 ° C. and the stretching ratio at 85 ° C. in the MD direction of the separator are set to the values shown in Table 1 below. Was manufactured.
[0081]
(Example 5)
(R) in equation (2) described above. 1 / R 2 ) Was manufactured as shown in Table 1 below, except that the lithium ion secondary battery having the same configuration as that described in Example 1 was manufactured.
[0082]
(Comparative example)
Except for setting the complex elastic modulus at 25 ° C. and 85 ° C. in the MD direction (longitudinal direction) and the stretching rate at 85 ° C. of the separator to the values shown in Table 1 below, the same as described in Example 1 described above was used. A lithium ion secondary battery having the same configuration as that of was manufactured.
[0083]
The obtained secondary batteries of Examples 1 to 5 and Comparative Example were charged at a charging current of 1000 mAh to 4.2 V over 3 hours, and then subjected to a charging / discharging cycle test of discharging to 3 V at 1000 mAh at an ambient temperature of 45 ° C. Then, the capacity retention rate after 300 cycles (the discharge capacity at the first cycle was defined as 100%) was measured. The capacity in the first cycle and the capacity retention after 300 cycles are shown in Table 1 below. In addition, a high-temperature storage test in which the battery was stored at 85 ° C. for 24 hours in a 4.2 V charged state was performed, and a battery having a voltage lower than 4 V was regarded as NG.
[0084]
[Table 1]
[0085]
As is clear from Table 1, the secondary batteries of Examples 1 to 5 have a higher capacity retention after 300 cycles at a high temperature of 45 ° C. than the secondary batteries of Comparative Example, and have a capacity of 85 ° C. It can be understood that the voltage drop when stored in a high temperature environment can be suppressed.
[0086]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a nonaqueous electrolyte secondary battery having an improved charge / discharge cycle life under a high temperature environment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery as an example of a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view schematically showing a positional relationship between a positive electrode, a negative electrode, and a separator at a winding start end of an electrode group used in the cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery of FIG.
FIG. 3 is a plan view showing a separator used in the cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery of FIG. 1;
[Explanation of symbols]
1 ... container,
3 ... electrode group,
4 ... Positive electrode,
4a: positive electrode current collector,
4b ... active material containing layer,
4c: positive electrode tab,
5 ... separator,
6 ... negative electrode,
6a: negative electrode current collector,
6b: negative electrode layer,
8. Sealing plate.
Claims (4)
前記正極は、捲き始め端部に集電体露出領域を有し、前記負極の捲き始め端部が前記正極の集電体露出領域と前記セパレータを介して対向し、
前記セパレータは、85℃における長手方向の延伸率が7%以下であることを特徴とする非水電解質二次電池。An electrode group wound spirally with a separator disposed between a positive electrode and a negative electrode including a current collector and an active material-containing layer supported on one or both surfaces of the current collector, and held by the electrode group A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising:
The positive electrode has a current collector exposed region at the winding start end, the winding start end of the negative electrode faces the current collector exposed region of the positive electrode via the separator,
The nonaqueous electrolyte secondary battery, wherein the separator has a stretch ratio in the longitudinal direction at 85 ° C. of 7% or less.
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07130349A (en) * | 1993-11-05 | 1995-05-19 | Sony Corp | Manufacture of separator for battery |
JPH1140128A (en) * | 1997-07-11 | 1999-02-12 | Tdk Corp | Battery separator and battery |
JP2000315481A (en) * | 1999-01-22 | 2000-11-14 | Toshiba Corp | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2002157987A (en) * | 2000-11-17 | 2002-05-31 | Sanyo Electric Co Ltd | Film separator for battery and alkaline secondary battery having this |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07130349A (en) * | 1993-11-05 | 1995-05-19 | Sony Corp | Manufacture of separator for battery |
JPH1140128A (en) * | 1997-07-11 | 1999-02-12 | Tdk Corp | Battery separator and battery |
JP2000315481A (en) * | 1999-01-22 | 2000-11-14 | Toshiba Corp | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2002157987A (en) * | 2000-11-17 | 2002-05-31 | Sanyo Electric Co Ltd | Film separator for battery and alkaline secondary battery having this |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023028918A1 (en) * | 2021-09-01 | 2023-03-09 | 宁德新能源科技有限公司 | Electrochemical device and electronic device comprising electrochemical device |
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