[go: up one dir, main page]

JP5614396B2 - Non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Non-aqueous electrolyte secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP5614396B2
JP5614396B2 JP2011235250A JP2011235250A JP5614396B2 JP 5614396 B2 JP5614396 B2 JP 5614396B2 JP 2011235250 A JP2011235250 A JP 2011235250A JP 2011235250 A JP2011235250 A JP 2011235250A JP 5614396 B2 JP5614396 B2 JP 5614396B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
positive electrode
mixture layer
electrode mixture
secondary battery
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2011235250A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013093238A (en
Inventor
森島 龍太
龍太 森島
幸義 上野
幸義 上野
宏紀 原田
宏紀 原田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2011235250A priority Critical patent/JP5614396B2/en
Publication of JP2013093238A publication Critical patent/JP2013093238A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5614396B2 publication Critical patent/JP5614396B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

本発明は、非水電解液二次電池の技術に関する。   The present invention relates to a technique for a non-aqueous electrolyte secondary battery.

非水電解液二次電池は、例えばリチウムイオン二次電池が良く知られている。リチウムイオン二次電池は、近年、電気を駆動源とする車両搭載用電源、あるいは、パソコン及び携帯端末その他の電気製品等に搭載される電源として重要性が高まっている。   As the non-aqueous electrolyte secondary battery, for example, a lithium ion secondary battery is well known. In recent years, lithium ion secondary batteries have become increasingly important as power sources mounted on vehicles using electricity as a driving source, or power sources mounted on personal computers, portable terminals, and other electrical products.

リチウムイオン二次電池は、電解液中のリチウムイオンが電気伝導を担うものである。リチウムイオン二次電池としては、正極シートと負極シートとをセパレータを介して捲回して構成される導電層を備えたものがある。正極シートは、正極集電体の表面に正極合材層を塗工して構成され、幅方向の一端側に正極合材層の未塗工部が形成されている。同様に、負極シートは、負極集電体の表面に負極合材層を塗工して構成され、幅方向の他端側に負極合材層の未塗工部が形成されている。   In the lithium ion secondary battery, lithium ions in the electrolyte solution are responsible for electrical conduction. Some lithium ion secondary batteries include a conductive layer formed by winding a positive electrode sheet and a negative electrode sheet with a separator interposed therebetween. The positive electrode sheet is configured by applying a positive electrode mixture layer on the surface of the positive electrode current collector, and an uncoated portion of the positive electrode mixture layer is formed on one end side in the width direction. Similarly, the negative electrode sheet is configured by applying a negative electrode mixture layer to the surface of the negative electrode current collector, and an uncoated portion of the negative electrode mixture layer is formed on the other end side in the width direction.

一般的に、リチウムイオン二次電池では、リチウムイオンが正極合材層から負極合材層に移動して電気伝導を担う。そのため、負極合材層の幅は、正極合材層から移動してくるリチウムイオンを受け止められるように、正極合材層の幅よりも大きく塗工されている。ここで、万が一、リチウムイオン二次電池の圧壊等の原因でセパレータが破損した場合には、正極合材層の未塗工部と負極合材層とが短絡し、自己放電が大きくなる。   In general, in a lithium ion secondary battery, lithium ions move from a positive electrode mixture layer to a negative electrode mixture layer and take charge of electrical conduction. Therefore, the width of the negative electrode mixture layer is applied to be larger than the width of the positive electrode mixture layer so that lithium ions moving from the positive electrode mixture layer can be received. Here, in the unlikely event that the separator is damaged due to the collapse of the lithium ion secondary battery or the like, the uncoated portion of the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer are short-circuited, and self-discharge is increased.

リチウムイオン二次電池の正極合材層の未塗工部と負極合材層との短絡を防止するために、いくつかの対策がなされている。例えば、特許文献1に記載のリチウムイオン二次電池では、正極合材層の未塗工部と負極合材層とを絶縁するために、正極合材層の未塗工部にアルミナ層を塗工する二次電池を開示している。   In order to prevent a short circuit between the uncoated portion of the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer of the lithium ion secondary battery, several measures have been taken. For example, in a lithium ion secondary battery described in Patent Document 1, an alumina layer is applied to an uncoated portion of the positive electrode mixture layer in order to insulate the uncoated portion of the positive electrode mixture layer from the negative electrode mixture layer. A secondary battery to be worked is disclosed.

しかし、特許文献1に開示されるリチウムイオン二次電池では、正極合材層のアルミナ層が塗工された部分では、リチウムイオンが移動することができないため、正極合材層として機能せず、その分リチウムイオン二次電池の電池容量が低下することになる。そのため、リチウムイオン二次電池では、電池容量が低下する等の弊害がなく、正極合材層の未塗工部と負極合材層との短絡を防止することが課題となっている。   However, in the lithium ion secondary battery disclosed in Patent Document 1, in the portion where the alumina layer of the positive electrode mixture layer is coated, lithium ions cannot move, so it does not function as the positive electrode mixture layer. Accordingly, the battery capacity of the lithium ion secondary battery is reduced. Therefore, in the lithium ion secondary battery, there is no problem such as a decrease in battery capacity, and it is a problem to prevent a short circuit between the uncoated portion of the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer.

特開2005−310619号公報JP 2005-310619 A

本発明の解決しようとする課題は、電池容量が低下する等の弊害がなく、正極合材層の未塗工部と負極合材層との短絡を防止できる非水電解液二次電池を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery capable of preventing short circuit between the uncoated portion of the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer without any adverse effects such as a decrease in battery capacity. It is to be.

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。   The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.

請求項1においては、正極シートと負極シートとをセパレータを介して捲回して構成される捲回電極体を備え、前記正極シートは、正極集電体の表面に正極合材層を塗工して構成され、幅方向の一端側に前記正極合材層の未塗工部が形成され、前記負極シートは、負極集電体の表面に負極合材層を塗工して構成され、幅方向の他端側に前記負極合材層の未塗工部が形成され、前記負極合材層の幅方向の長さは、前記正極合材層の幅方向の長さよりも長く構成される非水電解液二次電池であって、前記正極合材層の未塗工部には、幅方向にて、前記正極合材層の一端側から所定位置までカーボン層が塗工され、前記カーボン層は、ポリフッ化ビニデリンが20wt%以上含まれ、前記カーボン層は、多孔質に形成され、その空孔率は30%以上かつ80%以下とされるものである。 According to a first aspect of the present invention , there is provided a wound electrode body configured by winding a positive electrode sheet and a negative electrode sheet through a separator, and the positive electrode sheet is formed by applying a positive electrode mixture layer on a surface of a positive electrode current collector. An uncoated portion of the positive electrode mixture layer is formed on one end side in the width direction, and the negative electrode sheet is formed by applying a negative electrode mixture layer on the surface of the negative electrode current collector, An uncoated portion of the negative electrode mixture layer is formed on the other end side of the negative electrode mixture layer, and the length of the negative electrode mixture layer in the width direction is longer than the length of the positive electrode mixture layer in the width direction. a liquid electrolyte secondary battery, the uncoated portion of the positive-electrode mixture layer, at the width direction, the carbon layer from one end of the positive-electrode mixture layer to the predetermined position is applied to the carbon layer is polyfluorinated Biniderin is contained more than 20 wt%, the carbon layer is formed on the porous, its porosity more than 30% And it is intended to be 80% or less.

請求項2においては、請求項1に記載の非水電解液二次電池であって、前記正極シートの前記正極合材層の塗工部における前記正極合材層と前記正極集電体との間には、幅方向にて、前記正極合材層の一端側から所定位置までカーボン層が塗工され、前記カーボン層は、ポリフッ化ビニデリンが20wt%以上であって90wt%以下含まれるものである。 In Claim 2 , It is a nonaqueous electrolyte secondary battery of Claim 1 , Comprising: Between the said positive mix layer and the said positive electrode collector in the coating part of the said positive mix layer of the said positive electrode sheet In between, a carbon layer is applied from one end side of the positive electrode mixture layer to a predetermined position in the width direction, and the carbon layer contains 20 wt% or more and 90 wt% or less of polyvinylidene fluoride. is there.

本発明の非水電解液二次電池によれば、電池容量が低下する等の弊害がなく、正極合材層の未塗工部と負極合材層との短絡を防止できる。   According to the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, there is no adverse effect such as a decrease in battery capacity, and a short circuit between the uncoated portion of the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer can be prevented.

本発明の実施形態であるリチウムイオン二次電池の全体的な構成を示した斜視図。The perspective view which showed the whole structure of the lithium ion secondary battery which is embodiment of this invention. 同じく図1におけるA−A断面図。Similarly AA sectional drawing in FIG. 第一実施形態に係る正極シート、負極シート及びセパレータを示す模式図。The schematic diagram which shows the positive electrode sheet, negative electrode sheet, and separator which concern on 1st embodiment. 第二実施形態に係る正極シート、負極シート及びセパレータを示す模式図。The schematic diagram which shows the positive electrode sheet, negative electrode sheet, and separator which concern on 2nd embodiment. 第三実施形態に係る正極シート、負極シート及びセパレータを示す模式図。The schematic diagram which shows the positive electrode sheet, negative electrode sheet, and separator which concern on 3rd embodiment.

図1用いて、リチウムイオン二次電池100について説明する。
なお、以下では、図1〜図5に示される幅方向、奥行き方向及び高さ方向に従って説明する。
A lithium ion secondary battery 100 will be described with reference to FIG.
In addition, below, it demonstrates according to the width direction, depth direction, and height direction which are shown by FIGS.

リチウムイオン二次電池100は、本発明に係る非水電解液二次電池の第一実施形態である。   The lithium ion secondary battery 100 is a first embodiment of a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention.

リチウムイオン二次電池100の構成について説明する。リチウムイオン二次電池100は、電池ケース111と、蓋体112と、正極端子121と、負極端子122と、を具備している。   The configuration of the lithium ion secondary battery 100 will be described. The lithium ion secondary battery 100 includes a battery case 111, a lid body 112, a positive electrode terminal 121, and a negative electrode terminal 122.

電池ケース111は、直方体形状の角型に構成されている。電池ケース111の内部には、後述する扁平形状の捲回電極体50及び電解液が収容されている。蓋体112は、電池ケース111の上部に開口される開口部を塞ぐように構成されている。蓋体112には、外部接続用の正極端子121と負極端子122とが設けられている。正極端子121及び負極端子122の一部は蓋体112の表面側に突出している。   The battery case 111 has a rectangular parallelepiped shape. In the battery case 111, a flat wound electrode body 50 and an electrolyte solution described later are accommodated. The lid body 112 is configured to close an opening that is opened at the top of the battery case 111. The lid body 112 is provided with a positive terminal 121 and a negative terminal 122 for external connection. Part of the positive terminal 121 and the negative terminal 122 protrudes to the surface side of the lid body 112.

図2用いて、捲回電極体50について説明する。
なお、図2は、図1におけるAA方向の断面図を示している。
The wound electrode body 50 will be described with reference to FIG.
2 shows a cross-sectional view in the AA direction in FIG.

捲回電極体50は、電池ケース111の内部に収容されている。捲回電極体50は、長尺シート状の正極シート10と、長尺シート状の負極シート20とを、長尺シート状のセパレータ30を介して、幅方向を軸として捲回して構成されるものである(図3〜図5参照)。より詳しくは、捲回電極体50は、正極シート10と負極シート20とを2枚のセパレータ30・30と共に重ね合わせて幅方向を軸として捲回し、正極シート10、負極シート20、及びセパレータ30・30の捲回体を奥行き方向から押しつぶして高さ方向へ拡げることによって扁平形状に成形されている。   The wound electrode body 50 is housed inside the battery case 111. The wound electrode body 50 is formed by winding a long sheet-like positive electrode sheet 10 and a long sheet-like negative electrode sheet 20 with a width direction as an axis through a long sheet-like separator 30. (See FIGS. 3 to 5). More specifically, the wound electrode body 50 is obtained by superposing the positive electrode sheet 10 and the negative electrode sheet 20 together with the two separators 30 and 30 and winding the positive electrode sheet 10, the negative electrode sheet 20, and the separator 30. -It is formed into a flat shape by crushing 30 wound bodies from the depth direction and expanding in the height direction.

捲回電極体50では、捲回される正極シート10において、その幅方向に沿う一側の端部には、後述する正極合材層12が形成されずに、正極集電体11が露出している。一方、捲回電極体50では、負極シート20においても、その幅方向における他側の端部は後述する負極合材層22が形成されずに、負極集電体21が露出している。正極集電体11の露出端部には、正極端子121が接合されている。一方、負極集電体21の露出端部には、負極端子122が接合されている。   In the wound electrode body 50, in the wound positive electrode sheet 10, the positive electrode current collector 11 is exposed without forming a later-described positive electrode mixture layer 12 at one end along the width direction. ing. On the other hand, in the wound electrode body 50, also in the negative electrode sheet 20, the negative electrode current collector 21 is exposed at the other end in the width direction without forming the negative electrode mixture layer 22 described later. A positive electrode terminal 121 is joined to the exposed end of the positive electrode current collector 11. On the other hand, a negative electrode terminal 122 is joined to the exposed end of the negative electrode current collector 21.

図3を用いて、リチウムイオン二次電池100の正極シート10について説明する。
なお、図3には、捲回して捲回電極体50が構成される前における、正極シート10、負極シート20及びセパレータ30を模式的に示している。
The positive electrode sheet 10 of the lithium ion secondary battery 100 will be described with reference to FIG.
FIG. 3 schematically shows the positive electrode sheet 10, the negative electrode sheet 20, and the separator 30 before being wound to form the wound electrode body 50.

正極シート10は、正極集電体11の表面に正極合材層12が塗工されて構成されている。なお、表面とは、正極シート10をシートとして見たときのシートの表側の面及び裏側の面をいう。また、正極シート10には、幅方向の一端側に正極合材層12の未塗工部13が形成されている。正極合材層12には、正極活性物質と、結着剤と、が含まれている。   The positive electrode sheet 10 is configured by applying a positive electrode mixture layer 12 to the surface of a positive electrode current collector 11. In addition, the surface means the surface on the front side and the back side of the sheet when the positive electrode sheet 10 is viewed as a sheet. The positive electrode sheet 10 has an uncoated portion 13 of the positive electrode mixture layer 12 formed on one end side in the width direction. The positive electrode mixture layer 12 contains a positive electrode active material and a binder.

正極シート10の未塗工部13の表面には、カーボン層40が塗工されている。カーボン層40は、幅方向にて、正極合材層12の一端側から未塗工部13の所定位置まで塗工されている。カーボン層40を構成するカーボン材としては、例えばアセチレンブラック(AB)が用いられる。また、カーボン層40には、樹脂であるポリフッ化ビニデリンが20wt%以上含まれているものとする。本実施形態のカーボン層40には、ポリフッ化ビニデリンが50wt%含まれている。   A carbon layer 40 is coated on the surface of the uncoated portion 13 of the positive electrode sheet 10. The carbon layer 40 is coated from one end side of the positive electrode mixture layer 12 to a predetermined position of the uncoated portion 13 in the width direction. As a carbon material constituting the carbon layer 40, for example, acetylene black (AB) is used. Further, the carbon layer 40 is assumed to contain 20 wt% or more of polyvinylidene fluoride as a resin. The carbon layer 40 of this embodiment contains 50 wt% of polyvinylidene fluoride.

つまり、カーボン層40は、導電性物質であるカーボン材と樹脂であるポリフッ化ビニデリンとで構成されている。カーボン層40は、加熱されない通常の状態では導電性を呈し、加熱することにより樹脂であるポリフッ化ビニデリンが結晶化して高抵抗化し、絶縁性を呈するようになる。   That is, the carbon layer 40 is composed of a carbon material that is a conductive material and polyvinylidene fluoride that is a resin. The carbon layer 40 exhibits conductivity in a normal state where the carbon layer 40 is not heated, and when heated, the polyvinylidene fluoride, which is a resin, is crystallized to increase resistance and exhibit insulation.

カーボン層40の幅方向にて、正極合材層12の一端側から未塗工部13の所定位置までの長さLは、0.05mm以上とされている。本実施形態のカーボン層40の長さLは、2mmとされている。   In the width direction of the carbon layer 40, a length L from one end side of the positive electrode mixture layer 12 to a predetermined position of the uncoated portion 13 is 0.05 mm or more. The length L of the carbon layer 40 of this embodiment is 2 mm.

カーボン層40の厚さTは、1μm以上かつ20μm以下とされている。本実施形態の厚さTは、2μmとされている。   The thickness T of the carbon layer 40 is 1 μm or more and 20 μm or less. The thickness T of this embodiment is 2 μm.

負極シート20は、負極集電体21の表面に負極合材層22が塗工されて構成されている。また、負極シート20には、幅方向の他端側に負極合材層22の未塗工部23が形成されている。なお、負極シート20の負極合材層22の幅方向の長さは、正極シート10の正極合材層12の幅方向の長さよりも長くなるように塗工されている。   The negative electrode sheet 20 is configured by applying a negative electrode mixture layer 22 on the surface of a negative electrode current collector 21. The negative electrode sheet 20 has an uncoated portion 23 of the negative electrode mixture layer 22 formed on the other end side in the width direction. The length in the width direction of the negative electrode mixture layer 22 of the negative electrode sheet 20 is applied so as to be longer than the length in the width direction of the positive electrode mixture layer 12 of the positive electrode sheet 10.

セパレータ30は、正極シート10および負極シート20の間に介在するシートである。セパレータ30は、正極シート10の正極合材層12と、負極シート20の負極合材層22にそれぞれ接するように配置される。そして、正極シート10と負極シート20における活物質層の接触に伴う短絡防止や、セパレータ30の空孔内に電解液を含浸させることにより電極間の伝導パス(導電経路)を形成する機能を有する。   The separator 30 is a sheet interposed between the positive electrode sheet 10 and the negative electrode sheet 20. The separator 30 is disposed so as to be in contact with the positive electrode mixture layer 12 of the positive electrode sheet 10 and the negative electrode mixture layer 22 of the negative electrode sheet 20. And it has the function of forming a conductive path (conductive path) between the electrodes by preventing the short circuit accompanying the contact of the active material layer in the positive electrode sheet 10 and the negative electrode sheet 20 and impregnating the electrolyte in the pores of the separator 30. .

リチウムイオン二次電池100の作用について説明する。
万が一、リチウムイオン二次電池100の圧壊等の原因でセパレータ30が破損した場合には、正極合材層12に塗工されたカーボン層40と負極合材層22とが一旦導通する。カーボン層40と負極合材層22とが一旦導通することによって、導通による熱が発生する。導通により発生する熱によって、セパレータ30が破損した付近のカーボン層40の樹脂が結晶化する。
The operation of the lithium ion secondary battery 100 will be described.
If the separator 30 is damaged due to the collapse of the lithium ion secondary battery 100 or the like, the carbon layer 40 applied to the positive electrode mixture layer 12 and the negative electrode mixture layer 22 are once brought into conduction. When the carbon layer 40 and the negative electrode mixture layer 22 are once conducted, heat due to conduction is generated. The resin of the carbon layer 40 in the vicinity where the separator 30 is damaged is crystallized by heat generated by conduction.

カーボン層40の樹脂が結晶化することによって、カーボン層40は導電に対して高抵抗化する。カーボン層40が高抵抗化することによって、セパレータ30が破損した付近の導電が局所的に遮断される。導電が局所的に遮断されることによって、リチウムイオン
二次電池100の電圧降下挙動が停止する。
As the resin of the carbon layer 40 is crystallized, the carbon layer 40 is highly resistant to electrical conduction. When the resistance of the carbon layer 40 is increased, the electrical conductivity in the vicinity of the damaged separator 30 is locally blocked. When the conduction is locally interrupted, the voltage drop behavior of the lithium ion secondary battery 100 stops.

リチウムイオン二次電池100の効果について説明する。
リチウムイオン二次電池100によれば、正極合材層12の未塗工部13に塗工したカーボン層40を、導通により発生する熱で結晶化させることによって、正極合材層12の未塗工部13と負極合材層22との短絡を防止できる。
The effect of the lithium ion secondary battery 100 will be described.
According to the lithium ion secondary battery 100, the carbon layer 40 applied to the uncoated portion 13 of the positive electrode mixture layer 12 is crystallized by heat generated by conduction, whereby the positive electrode mixture layer 12 is not coated. A short circuit between the working part 13 and the negative electrode mixture layer 22 can be prevented.

また、カーボン層40は、加熱されない通常の状態では十分に導通性を有するため、未塗工部13に塗工することによって、リチウムイオン二次電池100の電池容量が低下することはない。   Moreover, since the carbon layer 40 has sufficient conductivity in a normal state where it is not heated, the battery capacity of the lithium ion secondary battery 100 is not reduced by being applied to the uncoated portion 13.

さらに、カーボン層40の長さLを0.05mm以上とすることで、十分な導電の遮断効果が得られ、電圧効果挙動を得ることができる。   Furthermore, by setting the length L of the carbon layer 40 to 0.05 mm or more, a sufficient conductivity blocking effect can be obtained, and a voltage effect behavior can be obtained.

また、カーボン層40の厚さTを1μm以上とすることで、十分な導電の遮断効果を得ることができる。同時に、カーボン層40の厚さTを20μm以下とすることで、カーボン層40の柔軟性が失われて、カーボン層40が未塗工部13から剥離することを防止できる。   In addition, by setting the thickness T of the carbon layer 40 to 1 μm or more, a sufficient conductivity blocking effect can be obtained. At the same time, by setting the thickness T of the carbon layer 40 to 20 μm or less, the flexibility of the carbon layer 40 is lost, and the carbon layer 40 can be prevented from peeling off from the uncoated portion 13.

図4を用いて、リチウムイオン二次電池200の正極シート210について説明する。
なお、図4は、捲回して捲回電極体が構成される前における、正極シート210、負極シート220及びセパレータ230を模式的に示している。
The positive electrode sheet 210 of the lithium ion secondary battery 200 will be described with reference to FIG.
FIG. 4 schematically shows the positive electrode sheet 210, the negative electrode sheet 220, and the separator 230 before being wound to form a wound electrode body.

リチウムイオン二次電池200は、本発明に係る非水電解液二次電池の第二実施形態である。   The lithium ion secondary battery 200 is a second embodiment of the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention.

リチウムイオン二次電池200の構成について説明する。
リチウムイオン二次電池200の、捲回電極体(図示略)、負極シート220、セパレータ230等は、第一実施形態のリチウムイオン二次電池100と同様であるため、説明を省略する。
The configuration of the lithium ion secondary battery 200 will be described.
Since the wound electrode body (not shown), the negative electrode sheet 220, the separator 230, and the like of the lithium ion secondary battery 200 are the same as those of the lithium ion secondary battery 100 of the first embodiment, description thereof is omitted.

正極シート210は、正極集電体211の表面に正極合材層212が塗工されて構成されている。また、正極シート210には、幅方向の一端側に正極合材層212の未塗工部213が形成されている。正極合材層212には、正極活性物質と、結着剤と、が含まれている。   The positive electrode sheet 210 is configured by coating a positive electrode mixture layer 212 on the surface of a positive electrode current collector 211. The positive electrode sheet 210 has an uncoated portion 213 of the positive electrode mixture layer 212 formed on one end side in the width direction. The positive electrode mixture layer 212 contains a positive electrode active material and a binder.

正極シート210の未塗工部13の表面には、カーボン層240が塗工されている。カーボン層240は、幅方向にて、正極合材層212の一端側から未塗工部213の所定位置まで塗工されている。   A carbon layer 240 is coated on the surface of the uncoated portion 13 of the positive electrode sheet 210. The carbon layer 240 is coated from one end side of the positive electrode mixture layer 212 to a predetermined position of the uncoated portion 213 in the width direction.

カーボン層40の幅方向にて、正極合材層212の一端側から未塗工部13の所定位置までの長さLは、0.05mm以上とされている。本実施形態のカーボン層240の長さLは、2mmとされている。   In the width direction of the carbon layer 40, a length L from one end side of the positive electrode mixture layer 212 to a predetermined position of the uncoated portion 13 is set to 0.05 mm or more. The length L of the carbon layer 240 of this embodiment is 2 mm.

カーボン層40の厚さTは、1μm以上かつ20μm以下とされている。本実施形態のカーボン層40の厚さTは、2μmとされている。   The thickness T of the carbon layer 40 is 1 μm or more and 20 μm or less. The thickness T of the carbon layer 40 of this embodiment is 2 μm.

正極合材層212の塗工部では、正極合材層212と正極集電体211との間において、幅方向にて、正極合材層212の一端側から正極合材層212(正極合材層212と正極集電体211との間)の所定位置まで、カーボン層240が塗工されている。   In the coating portion of the positive electrode mixture layer 212, the positive electrode mixture layer 212 (positive electrode mixture) from one end side of the positive electrode mixture layer 212 in the width direction between the positive electrode mixture layer 212 and the positive electrode current collector 211. The carbon layer 240 is applied up to a predetermined position between the layer 212 and the positive electrode current collector 211.

幅方向の所定位置とは、幅方向の一端側を0%の位置とし、幅方向の他端側を100%の位置としたとき、10%以上の位置から100%以下の位置までとする。本実施形態では、幅方向の所定位置を100%の位置、すなわち、幅方向にて、正極合材層212と正極集電体211との間には、全てカーボン層240が塗工されているものとする。   The predetermined position in the width direction is from a position of 10% or more to a position of 100% or less when one end side in the width direction is a 0% position and the other end side in the width direction is a 100% position. In the present embodiment, the carbon layer 240 is coated between the positive electrode mixture layer 212 and the positive electrode current collector 211 at a predetermined position in the width direction of 100%, that is, in the width direction. Shall.

カーボン層240は、導電性物質であるアセチレンブラック等のカーボン材と、樹脂であるポリフッ化ビニデリンとで構成されている。カーボン層240には、ポリフッ化ビニデリンが20wt%以上かつ90wt%以下含まれているものとする。本実施形態のカーボン層240には、ポリフッ化ビニデリンが50wt%含まれている。   The carbon layer 240 is composed of a carbon material such as acetylene black, which is a conductive substance, and polyvinylidene fluoride, which is a resin. The carbon layer 240 contains 20 wt% or more and 90 wt% or less of polyvinylidene fluoride. The carbon layer 240 of this embodiment contains 50 wt% of polyvinylidene fluoride.

リチウムイオン二次電池200の作用について説明する。
万が一、リチウムイオン二次電池200の圧壊等の原因でセパレータ230が破損した場合には、正極合材層212に塗工されたカーボン層240と負極合材層222とが一旦導通する。カーボン層240と負極合材層222とが一旦導通することによって、導通による熱が発生する。導通により発生する熱によって、カーボン層240の樹脂が全体的に結晶化する。
The operation of the lithium ion secondary battery 200 will be described.
If the separator 230 is damaged due to the collapse of the lithium ion secondary battery 200 or the like, the carbon layer 240 applied to the positive electrode mixture layer 212 and the negative electrode mixture layer 222 are once conducted. Once the carbon layer 240 and the negative electrode mixture layer 222 are electrically connected, heat due to the conduction is generated. The resin of the carbon layer 240 is entirely crystallized by heat generated by conduction.

カーボン層240の樹脂が全体的に結晶化することによって、正極合材層212は導電に対して高抵抗化する。正極合材層212が高抵抗化することによって、正極合材層212で行われるはずの充電または放電による移動電荷量が抑制される。リチウムイオン二次電池200の移動電荷量が抑制されることによって、リチウムイオン二次電池200の電圧または電流挙動が著しく低下する。   When the resin of the carbon layer 240 is entirely crystallized, the positive electrode mixture layer 212 has a high resistance to electrical conduction. By increasing the resistance of the positive electrode mixture layer 212, the amount of mobile charge due to charging or discharging that should be performed in the positive electrode mixture layer 212 is suppressed. By suppressing the mobile charge amount of the lithium ion secondary battery 200, the voltage or current behavior of the lithium ion secondary battery 200 is significantly reduced.

リチウムイオン二次電池200の効果について説明する。
リチウムイオン二次電池200によれば、正極合材層212の未塗工部213に塗工したカーボン層240を導通により発生する熱で結晶化させることによって、正極合材層212の未塗工部213と負極合材層222との短絡を防止できる。
The effect of the lithium ion secondary battery 200 will be described.
According to the lithium ion secondary battery 200, the carbon layer 240 applied to the uncoated portion 213 of the positive electrode mixture layer 212 is crystallized by heat generated by conduction, whereby the positive electrode mixture layer 212 is not applied. A short circuit between the portion 213 and the negative electrode mixture layer 222 can be prevented.

また、リチウムイオン二次電池200の電圧または電流の著しい低下によって、セパレータ230が破損した場合等のリチウムイオン二次電池200の異常状態を検知できる。   Further, an abnormal state of the lithium ion secondary battery 200 such as when the separator 230 is damaged can be detected by a significant decrease in the voltage or current of the lithium ion secondary battery 200.

その他の効果は、第一実施形態のリチウムイオン二次電池100と同様であるため、説明を省略する。   Since other effects are the same as those of the lithium ion secondary battery 100 of the first embodiment, description thereof is omitted.

図5を用いて、リチウムイオン二次電池300の正極シート310について説明する。
なお、図5は、捲回して捲回電極体が構成される前における、正極シート310、負極シート320及びセパレータ330を模式的に示している。
The positive electrode sheet 310 of the lithium ion secondary battery 300 will be described with reference to FIG.
FIG. 5 schematically shows the positive electrode sheet 310, the negative electrode sheet 320, and the separator 330 before being wound to form a wound electrode body.

リチウムイオン二次電池300は、本発明に係る非水電解液二次電池の第三実施形態である。   The lithium ion secondary battery 300 is a third embodiment of the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention.

リチウムイオン二次電池300の構成について説明する。
リチウムイオン二次電池300の、捲回電極体(図示略)、負極シート320、セパレータ330等は、第一実施形態のリチウムイオン二次電池100と同様であるため、説明を省略する。
The configuration of the lithium ion secondary battery 300 will be described.
Since the wound electrode body (not shown), the negative electrode sheet 320, the separator 330, and the like of the lithium ion secondary battery 300 are the same as those of the lithium ion secondary battery 100 of the first embodiment, description thereof is omitted.

正極シート310は、正極集電体311の表面に正極合材層312が塗工されて構成されている。また、正極シート310には、幅方向の一端側に正極合材層312の未塗工部313が形成されている。正極合材層312には、正極活性物質と、結着剤と、が含まれている。   The positive electrode sheet 310 is configured by applying a positive electrode mixture layer 312 to the surface of a positive electrode current collector 311. The positive electrode sheet 310 has an uncoated portion 313 of the positive electrode mixture layer 312 formed on one end side in the width direction. The positive electrode mixture layer 312 contains a positive electrode active material and a binder.

正極シート310の未塗工部313の表面には、カーボン層340が塗工されている。カーボン層340は、幅方向にて、正極合材層312の一端側から未塗工部313の所定位置まで塗工されている。カーボン層340は、主に導電性物質であるアセチレンブラック等のカーボン材と、樹脂であるポリフッ化ビニデリンとで構成されている。カーボン層340には、ポリフッ化ビニデリンが20wt%以上含まれているものとする。本実施形態のカーボン層340には、ポリフッ化ビニデリンが50wt%含まれている。   A carbon layer 340 is coated on the surface of the uncoated portion 313 of the positive electrode sheet 310. The carbon layer 340 is coated from one end side of the positive electrode mixture layer 312 to a predetermined position of the uncoated portion 313 in the width direction. The carbon layer 340 is mainly composed of a carbon material such as acetylene black, which is a conductive substance, and polyvinylidene fluoride, which is a resin. It is assumed that the carbon layer 340 contains 20 wt% or more of polyvinylidene fluoride. The carbon layer 340 of this embodiment contains 50 wt% of polyvinylidene fluoride.

カーボン層340は、多孔質状に構成されている。具体的には、カーボン層340を未塗工部313に塗工する前のカーボンペーストに、発泡剤を混合して塗工し、塗工したカーボン層340を発泡させて、カーボン層340に空孔を形成させる。発泡剤としては、例えば、アゾジカルボンアミド、N,N´−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、4,4´オキシビス等が用いられる。また、多孔質状に構成されているカーボン層340の空孔率は、30%以上かつ80%以下とされている。   The carbon layer 340 is configured to be porous. Specifically, the carbon paste before the carbon layer 340 is applied to the uncoated portion 313 is mixed with a foaming agent and applied, and the applied carbon layer 340 is foamed to empty the carbon layer 340. A hole is formed. As the foaming agent, for example, azodicarbonamide, N, N′-dinitrosopentamethylenetetramine, 4,4′oxybis or the like is used. Further, the porosity of the carbon layer 340 configured to be porous is set to be 30% or more and 80% or less.

カーボン層40の幅方向にて、正極合材層12の一端側から未塗工部13の所定位置までの長さLは、0.05mm以上とされている。本実施形態のカーボン層340の長さLは、2mmとされている。   In the width direction of the carbon layer 40, a length L from one end side of the positive electrode mixture layer 12 to a predetermined position of the uncoated portion 13 is 0.05 mm or more. The length L of the carbon layer 340 of this embodiment is 2 mm.

カーボン層340の厚さTは、1μm以上かつ20μm以下とされている。本実施形態のカーボン層340の厚さTは、2μmとされている。   The thickness T of the carbon layer 340 is 1 μm or more and 20 μm or less. The thickness T of the carbon layer 340 of the present embodiment is 2 μm.

リチウムイオン二次電池300の作用については、実施形態1のリチウムイオン二次電池100の作用と同様であるため説明を省略する。   Since the operation of the lithium ion secondary battery 300 is the same as that of the lithium ion secondary battery 100 of the first embodiment, the description thereof is omitted.

リチウムイオン二次電池300の効果について説明する。
リチウムイオン二次電池300によれば、正極合材層312の未塗工部313に塗工したカーボン層340を導通により発生する熱で結晶化させることによって、正極合材層312の未塗工部313と負極合材層322との短絡を防止できる。
The effect of the lithium ion secondary battery 300 will be described.
According to the lithium ion secondary battery 300, the carbon layer 340 applied to the uncoated portion 313 of the positive electrode mixture layer 312 is crystallized by heat generated by conduction, whereby the positive electrode mixture layer 312 is not coated. A short circuit between the portion 313 and the negative electrode mixture layer 322 can be prevented.

また、カーボン層340を多孔質状に構成することによって、荷重または衝撃時のセパレータ330の破損を防止できる。さらに、空孔率を30%以上としているため、カーボン層340にかかる荷重、または衝撃によるエネルギーを十分に吸収できる。一方、空孔率を80%以下としているため、カーボン層340の強度が損なわれることなく、外力により破損することを防止できる。   Further, by forming the carbon layer 340 to be porous, it is possible to prevent the separator 330 from being damaged during a load or impact. Furthermore, since the porosity is 30% or more, the load applied to the carbon layer 340 or energy due to impact can be sufficiently absorbed. On the other hand, since the porosity is 80% or less, the strength of the carbon layer 340 can be prevented from being damaged by an external force without being impaired.

その他の効果は、第一実施形態のリチウムイオン二次電池100と同様であるため、説明を省略する。   Since other effects are the same as those of the lithium ion secondary battery 100 of the first embodiment, description thereof is omitted.

10 正極シート
11 正極集電体
12 正極合材層
13 未塗工部
20 負極シート
21 負極集電体
22 負極合材層
23 未塗工部
30 セパレータ
40 カーボン層
100 リチウムイオン二次電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Positive electrode sheet 11 Positive electrode collector 12 Positive electrode compound material layer 13 Uncoated part 20 Negative electrode sheet 21 Negative electrode collector 22 Negative electrode compound material layer 23 Uncoated part 30 Separator 40 Carbon layer 100 Lithium ion secondary battery

Claims (2)

正極シートと負極シートとをセパレータを介して捲回して構成される捲回電極体を備え、
前記正極シートは、正極集電体の表面に正極合材層を塗工して構成され、幅方向の一端側に前記正極合材層の未塗工部が形成され、
前記負極シートは、負極集電体の表面に負極合材層を塗工して構成され、幅方向の他端側に前記負極合材層の未塗工部が形成され、
前記負極合材層の幅方向の長さは、前記正極合材層の幅方向の長さよりも長く構成される非水電解液二次電池であって、
前記正極合材層の未塗工部には、幅方向にて、前記正極合材層の一端側から所定位置までカーボン層が塗工され、
前記カーボン層は、ポリフッ化ビニデリンが20wt%以上含まれ
前記カーボン層は、多孔質に形成され、その空孔率は30%以上かつ80%以下とされる、
非水電解液二次電池。
A wound electrode body configured by winding a positive electrode sheet and a negative electrode sheet through a separator,
The positive electrode sheet is configured by applying a positive electrode mixture layer on the surface of the positive electrode current collector, and an uncoated portion of the positive electrode mixture layer is formed on one end side in the width direction,
The negative electrode sheet is configured by applying a negative electrode mixture layer on the surface of the negative electrode current collector, and an uncoated portion of the negative electrode mixture layer is formed on the other end side in the width direction,
The length in the width direction of the negative electrode mixture layer is a non-aqueous electrolyte secondary battery configured to be longer than the length in the width direction of the positive electrode mixture layer,
In the uncoated portion of the positive electrode mixture layer, in the width direction, a carbon layer is applied from one end side of the positive electrode mixture layer to a predetermined position,
Wherein the carbon layer, contains polyvinylidene Biniderin more than 20 wt%,
The carbon layer is formed to be porous, and its porosity is 30% or more and 80% or less.
Non-aqueous electrolyte secondary battery.
請求項1に記載の非水電解液二次電池であって、
前記正極シートの前記正極合材層の塗工部における前記正極合材層と前記正極集電体との間には、幅方向にて、前記正極合材層の一端側から所定位置までカーボン層が塗工され、
前記カーボン層は、ポリフッ化ビニデリンが20wt%以上であって90wt%以下含まれる、
非水電解液二次電池。
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 ,
A carbon layer between one end side of the positive electrode mixture layer and a predetermined position in the width direction between the positive electrode mixture layer and the positive electrode current collector in the coating portion of the positive electrode mixture layer of the positive electrode sheet Is coated,
The carbon layer includes 20% by weight or more and 90% by weight or less of polyvinylidene fluoride.
Non-aqueous electrolyte secondary battery.
JP2011235250A 2011-10-26 2011-10-26 Non-aqueous electrolyte secondary battery Active JP5614396B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011235250A JP5614396B2 (en) 2011-10-26 2011-10-26 Non-aqueous electrolyte secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011235250A JP5614396B2 (en) 2011-10-26 2011-10-26 Non-aqueous electrolyte secondary battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013093238A JP2013093238A (en) 2013-05-16
JP5614396B2 true JP5614396B2 (en) 2014-10-29

Family

ID=48616216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011235250A Active JP5614396B2 (en) 2011-10-26 2011-10-26 Non-aqueous electrolyte secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5614396B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6252841B2 (en) * 2013-11-25 2017-12-27 株式会社Gsユアサ Electricity storage element
WO2015193982A1 (en) * 2014-06-18 2015-12-23 株式会社日立製作所 Lithium ion battery and method for manufacturing same
JP7073689B2 (en) * 2017-11-29 2022-05-24 株式会社Gsユアサ Electrode plate, electrode body and power storage element
CN108768288B (en) * 2018-06-15 2024-04-26 浙江晶科能源有限公司 Line box applied to photovoltaic module
WO2021189410A1 (en) * 2020-03-27 2021-09-30 宁德新能源科技有限公司 Pole piece, cell and battery
CN113725475B (en) * 2020-05-26 2023-05-30 深圳格林德能源集团有限公司 Method for improving powder falling phenomenon at first crease of lithium ion battery negative plate

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4281329B2 (en) * 2002-11-08 2009-06-17 ソニー株式会社 Non-aqueous electrolyte battery
JP4201619B2 (en) * 2003-02-26 2008-12-24 三洋電機株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery and method for producing electrode used therefor
JP5260838B2 (en) * 2005-08-30 2013-08-14 三洋電機株式会社 Non-aqueous secondary battery
JP5173181B2 (en) * 2006-11-01 2013-03-27 パナソニック株式会社 Lithium ion secondary battery and method for producing negative electrode plate for lithium ion secondary battery
JP5526488B2 (en) * 2008-03-26 2014-06-18 Tdk株式会社 Electrochemical devices

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013093238A (en) 2013-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5293938B2 (en) Electrode assembly and secondary battery using the same
JP6208708B2 (en) Lithium ion secondary battery and system using the same
CN105990598B (en) Electric storage element
JP5614396B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
KR101812388B1 (en) Positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries, and nonaqueous electrolyte secondary battery
CN106663770A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
KR20160060096A (en) Electrode and cell having electrode
WO2008096834A1 (en) Lithium ion battery before pre-doping and lithium ion battery manufacturing method
US10686182B2 (en) Secondary battery
JP2016066454A (en) Power storage element
JP2016181409A (en) Power storage element
JP6501129B2 (en) Electrode structure of lithium ion battery
JP7096981B2 (en) Lithium ion secondary battery
JP2017168302A (en) Power storage device
JP7365566B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
CN105990549B (en) Electric storage element
JP6770714B2 (en) Power storage element
JP2008311011A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2017098207A (en) Secondary battery having electrode body
JP2015115203A (en) Battery pack using laminate type battery
JP5945998B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP6876248B2 (en) Electrode assembly
JP2017084649A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
KR102227806B1 (en) Secondary battery
JP2012190714A (en) Nonaqueous electrolytic secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140116

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140520

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140521

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140722

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140812

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140825

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5614396

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151