JP5704405B2 - 二次電池 - Google Patents
二次電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5704405B2 JP5704405B2 JP2011250145A JP2011250145A JP5704405B2 JP 5704405 B2 JP5704405 B2 JP 5704405B2 JP 2011250145 A JP2011250145 A JP 2011250145A JP 2011250145 A JP2011250145 A JP 2011250145A JP 5704405 B2 JP5704405 B2 JP 5704405B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- porous insulating
- sheet
- insulating layer
- negative electrode
- separator
- 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
Links
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims description 48
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 24
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 claims description 20
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 192
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 31
- 239000000463 material Substances 0.000 description 30
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 24
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 24
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 24
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 24
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 21
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 21
- 208000028659 discharge Diseases 0.000 description 17
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 16
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 14
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 13
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 13
- -1 nickel metal hydride Chemical class 0.000 description 12
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 11
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 9
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 8
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 8
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 7
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 7
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 6
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 5
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 4
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 4
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 4
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 4
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 3
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 3
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 2
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 2
- JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N cyclohexanone Chemical compound O=C1CCCCC1 JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 150000002641 lithium Chemical class 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021437 lithium-transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 2
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 2
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 2
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004711 α-olefin Substances 0.000 description 2
- GOXQRTZXKQZDDN-UHFFFAOYSA-N 2-Ethylhexyl acrylate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)C=C GOXQRTZXKQZDDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OMIGHNLMNHATMP-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxyethyl prop-2-enoate Chemical compound OCCOC(=O)C=C OMIGHNLMNHATMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N Hydroxyethyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCO WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013290 LiNiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Chemical compound CC(C)CC(C)=O NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Natural products CCC(C)C(C)=O UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 1
- FDLZQPXZHIFURF-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Ti+4].[Li+] Chemical compound [O-2].[Ti+4].[Li+] FDLZQPXZHIFURF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N butyl acrylate Chemical compound CCCCOC(=O)C=C CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N cadmium nickel Chemical compound [Ni].[Cd] OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 238000010281 constant-current constant-voltage charging Methods 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 150000001993 dienes Chemical class 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 230000010220 ion permeability Effects 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 229920000092 linear low density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229910000625 lithium cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002102 lithium manganese oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 1
- BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido(oxo)cobalt Chemical compound [Li+].[O-][Co]=O BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VLXXBCXTUVRROQ-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido-oxo-(oxomanganiooxy)manganese Chemical compound [Li+].[O-][Mn](=O)O[Mn]=O VLXXBCXTUVRROQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- URIIGZKXFBNRAU-UHFFFAOYSA-N lithium;oxonickel Chemical compound [Li].[Ni]=O URIIGZKXFBNRAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- FQPSGWSUVKBHSU-UHFFFAOYSA-N methacrylamide Chemical compound CC(=C)C(N)=O FQPSGWSUVKBHSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N pyrrolidin-2-one Chemical compound O=C1CCCN1 HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Cell Separators (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
本実施形態に係る捲回電極体80は、負極シート20とセパレータシート40との間に多孔質絶縁層30を備える点を除いては通常のリチウム二次電池の捲回電極体と同様であり、図3に示すように、正極シート10と負極シート20とが2枚のセパレータシート40を介して積層されて捲回された構造を有している。
負極シート20は、長尺シート状の箔状の負極集電体22の両面に負極活物質を含む負極活物質層24が保持された構造を有している。ただし、負極活物質層24は負極シート20の幅方向の端辺に沿う一方の側縁(図3では上側の側縁部分)には付着されず、負極集電体22を一定の幅にて露出させた負極活物質層非形成部が形成されている。負極集電体22には銅箔その他の負極に適する金属箔が好適に使用される。負極活物質は従来からリチウム二次電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。好適例として、グラファイトカーボン、アモルファスカーボン等の炭素系材料、リチウム遷移金属酸化物(リチウムチタン酸化物等)、リチウム遷移金属窒化物等が例示される。
正極シート10も負極シート20と同様に、長尺シート状の箔状の正極集電体12の両面に正極活物質を含む正極活物質層14が保持された構造を有している。ただし、正極活物質層は正極シート10の幅方向の端辺に沿う一方の側縁(図3では下側の側縁部分)には付着されず、正極集電体12を一定の幅にて露出させた正極活物質層非形成部が形成されている。正極集電体12にはアルミニウム箔その他の正極に適する金属箔が好適に使用される。正極活物質としては、従来からリチウム二次電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。ここに開示される技術の好ましい適用対象として、リチウムニッケル酸化物(例えばLiNiO2)、リチウムコバルト酸化物(例えばLiCoO2)、リチウムマンガン酸化物(例えばLiMn2O4)等の、リチウムと一種または二種以上の遷移金属元素とを構成金属元素として含む酸化物(リチウム遷移金属酸化物)を主成分とする正極活物質が挙げられる。
正負極間に使用されるセパレータ40としては、例えば、ポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン系の樹脂を好適に用いることができる。セパレータ40の構造は、単層構造であってもよく、多層構造であってもよい。ここでは、セパレータ40はPE系樹脂によって構成されている。PE系樹脂としては、エチレンの単独重合体が好ましく用いられる。また、PE系樹脂は、エチレンから誘導される繰り返し単位を50質量%以上含有する樹脂であって、エチレンと共重合可能なα‐オレフィンを重合した共重合体、あるいはエチレンと共重合可能な少なくとも一種のモノマーを重合した共重合体であってもよい。α‐オレフィンとして、プロピレン等が例示される。他のモノマーとして共役ジエン(例えばブタジエン)、アクリル酸等が例示される。
本実施形態においては、図3に示すように、負極シート20及びセパレータシート40の双方の対向面には、それぞれ多孔質絶縁層30(30A、30B)が長手方向(捲回方向)に沿って断続的に形成されている。多孔質絶縁層30は、無機フィラー及びバインダを含んでおり、セパレータシート40が熱収縮した際に正極シート10と負極シート20とが直接接触するのを阻む機能を発揮する。多孔質絶縁層30は、バインダにより無機フィラーが負極シート20及びセパレータシート40の表面に固着化されるとともに、無機フィラーの粒同士が相互に結着されている。また、無機フィラーの粒間には、バインダで結着されていない部位に多数の空隙が形成されている。かかる空隙に非水電解液を含浸させることにより、正極シート10及び負極シート20間のLiイオンの移動が確保され、十分な電池出力が発揮される。
多孔質絶縁層30A、30Bに用いられる無機フィラーを構成し得る材料としては、電気絶縁性が高く、かつセパレータシート40よりも融点が高い材料であることが好ましい。例えば、アルミナ、ベーマイト、マグネシア、チタニア、シリカ、ジルコニア、酸化亜鉛、酸化鉄、セリア、イットリア等の無機化合物が例示される。特に好ましい無機化合物として、アルミナ、ベーマイト、マグネシア、チタニアが挙げられる。これらの無機材料は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。無機フィラーの形状(外形)は特に制限されない。機械的強度、製造容易性等の観点から、通常は、略球形の無機フィラー粒子を好ましく使用し得る。また、無機フィラー粒子のサイズ(平均粒径)は、セパレータシートの平均細孔径よりも大きいことが好ましい。例えば、平均粒径が凡そ0.1μm以上の無機フィラー粒子の使用が好ましく、より好ましくは凡そ0.3μm以上であり、特に好ましくは0.5μm以上である。
本実施形態に係る二次電池は、無機フィラーがバインダとともに多孔質絶縁層30A、30Bに含有されている。バインダとしては、後述する多孔質絶縁層形成用塗料が水系の溶媒(バインダの分散媒として水または水を主成分とする混合溶媒を用いた溶液)の場合には、水系の溶媒に分散または溶解するポリマーを用いることができる。水系溶媒に分散または溶解するポリマーとしては、例えば、アクリル系樹脂が挙げられる。アクリル系樹脂としては、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、2‐ヒドロキシエチルアクリレート、2‐ヒドロキシエチルメタクリレート、メチルメタアクリレート、エチルヘキシルアクリレート、ブチルアクリレート等のモノマーを1種類で重合した単独重合体が好ましく用いられる。また、アクリル系樹脂は、2種以上の上記モノマーを重合した共重合体であってもよい。さらに、上記単独重合体及び共重合体の2種類以上を混合したものであってもよい。上述したアクリル系樹脂のほかに、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリエチレン(PE)等のポリオレフィン系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等を用いることができる。これらポリマーは、一種のみを単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、アクリル系樹脂を用いることが好ましい。バインダの形態は特に制限されず、粒子状(粉末状)のものをそのまま用いてもよく、溶液状あるいはエマルション状に調製したものを用いてもよい。二種以上のバインダを、それぞれ異なる形態で用いてもよい。
特に限定するものではないが、多孔質絶縁層全体に占める無機フィラーの割合は凡そ50質量%以上(例えば50質量%〜99質量%)が適当であり、好ましくは80質量%以上(例えば80質量%〜99質量%)であり、特に好ましくは凡そ90質量%〜99質量%である。また、多孔質絶縁層30A、30B中のバインダの割合は凡そ40質量%以下が適当であり、好ましくは10質量%以下であり、特に好ましくは5質量%以下(例えば凡そ0.5質量%〜3質量%)である。また、無機フィラー及びバインダ以外の多孔質絶縁層形成成分、例えば増粘剤を含有する場合は、該増粘剤の含有割合を凡そ3質量%以下とすることが好ましく、凡そ2質量%以下(例えば凡そ0.5質量%〜1質量%)とすることが好ましい。上記バインダの割合が少なすぎると、多孔質絶縁層30A、30Bの投錨性や多孔質絶縁層30A、30B自体の強度(保形性)が低下して、ヒビや剥落等の不具合が生じることがある。上記バインダの割合が多すぎると、多孔質絶縁層30A、30Bの粒子間の隙間が不足し、多孔質絶縁層30のイオン透過性が低下する(ひいては該多孔質絶縁層30A、30Bを用いて構築された二次電池の抵抗が上昇する)場合がある。
次に、本実施形態に係る多孔質絶縁層30A、30Bの形成方法について説明する。多孔質絶縁層30A、30Bを形成するための多孔質絶縁層形成用塗料としては、無機フィラー、バインダおよび溶媒を混合分散したペースト状(スラリー状またはインク状を含む。以下同じ。)のものが用いられる。このペースト状の塗料を、負極シート20及びセパレータシート40の表面に長手方向に沿って間欠的に塗工しさらに乾燥することによって、多孔質絶縁層30A、30Bを断続的に形成することができる。本実施形態では、負極シート20は、該負極シート20の両面に多孔質絶縁層形成用塗料が間欠的に塗工され得る。一方、セパレータシート40は、該セパレータシート40の片面に多孔質絶縁層形成用塗料が間欠的に塗工され得る。
そして、ケース本体52の上端開口部から該本体52内に捲回電極体80を収容するとともに、適当な非水電解液90をケース本体52内に配置(注液)する。かる非水電解液は、典型的には、適当な非水溶媒に支持塩を含有させた組成を有する。上記非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート(EC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、プロピレンカーボネート(PC)等を用いることができる。また、上記支持塩としては、例えば、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiCF3SO3等のリチウム塩を好ましく用いることができる。
(1)正極シートの作製
正極活物質としてのLiCoO2粉末とAB(導電材)とPVDF(バインダ)とを、これらの材料の質量比が85:10:5となるようにN−メチルピロリドン(NMP)と混合して、正極活物質層形成用ペーストを調製した。この正極活物質層形成用ペーストを厚み15μmの長尺状のアルミニウム箔(正極集電体)12の両面に帯状に塗布して乾燥することにより、正極集電体12の両面に正極活物質層14が設けられた正極シート10を作製した。正極活物質層形成用ペーストの塗布量は、両面合わせて約30mg/cm2(固形分基準)となるように調節した。
負極活物質としての天然黒鉛粉末と、SBRと、CMCとを、これらの材料の質量比が98:1:1となるように水と混合して負極活物質層形成用ペーストを調製した。この負極活物質層形成用ペーストを厚み10μmの長尺状の銅箔(負極集電体)22の両面に塗布して乾燥することにより、負極集電体22の両面に負極活物質層24が設けられた負極シート20を作製した。負極活物質層用ペーストの塗布量は、両面合わせて約20mg/cm2(固形分基準)となるように調節した。
無機フィラーとしてのアルミナ粉末と、バインダとしてのアクリル系ポリマーと、増粘剤としてのCMCとを、それらの材料の質量比が固形分比で96:2:2となるように水と混合し、多孔質絶縁層形成用塗料を調製した。この多孔質絶縁層形成用塗料を、上記得られた負極シート20の両面(負極活物質層24)にグラビアロールにより間欠的に塗工して乾燥することにより、負極シート20の両面に多孔質絶縁層30Aが断続的に形成された負極シート20を得た。また、同様の手順で多孔質絶縁層形成用塗料を調製し、これをセパレータシート(厚み20μmの多孔質ポレエチレン製のものを使用した。)40の片面にグラビアロールにより間欠的に塗工して乾燥することにより、セパレータシート40の片面に多孔質絶縁層30Bが断続的に形成されたセパレータシート40を得た。図4に示されように、本例では、長手方向に沿った一の多孔質絶縁層30A、30Bとそれに隣接する一の多孔質絶縁層30A、30Bとの間の非形成部32A、32Bの長さLを40mmとした。また、長手方向に沿った一の多孔質絶縁層(多孔質絶縁層形成部)30A、30Bの長さを50mmとした。さらに、多孔質絶縁層30A、30Bの厚みは5μmとした。
上記多孔質絶縁層30A、30Bが断続的に形成された負極シート20およびセパレータシート40を用いて評価試験用のリチウム二次電池を作製した。評価試験用のリチウム二次電池は、以下のようにして作製した。
多孔質絶縁層30A、30Bを、負極シート20とセパレータシート40との間ではなく、正極シート10とセパレータシート40との間に配置したこと以外は実施例1と同様にして試験用リチウム二次電池を得た。
多孔質絶縁層30A、30Bを、負極シート20とセパレータシート40との間に加えて、正極シート10とセパレータシート40との間にも配置したこと以外は実施例1と同様にして試験用リチウム二次電池を得た。
セパレータシート40上には多孔質絶縁層30Bを形成せず、負極シート20の全面に亘って多孔質絶縁層を連続的に形成したこと以外は実施例1と同様にして試験用リチウム二次電池を得た。多孔質絶縁層の厚みは5μmとした。
次に、上記のように構築した試験用リチウム二次電池について、温度25℃、3.0Vから4.1Vの電圧範囲で、次の手順1〜4によって初期容量を測定した。
手順1:1Cの定電流で4.1Vまで充電し、5分間休止する。
手順2:1Cの定電流で3.0Vまで放電し、5分間休止する。
手順3:1Cの定電流で4.1Vまで充電し、続いて電流値が0.1Cになるまで定電圧で充電する。
手順4:手順3の後、1Cの定電流で3.0Vまで放電し、続いて電流値が0.1Cになるまで定電圧で放電する。
そして、手順4における定電流放電から定電圧放電に至る放電における放電容量(CCCV放電容量)を初期容量とした。
上記初期容量の測定後、試験用リチウム二次電池を、50℃の恒温槽内にて、2Cの定電流で4.1Vまで充電し、次いで、2Cの定電流で3.0Vまで放電するという充放電サイクルを1000回連続して行った。そして、充放電サイクル試験の放電容量を上記初期容量の測定と同じ手順で測定し、初期容量と、充放電サイクル試験後の放電容量との比率から、1000サイクル後の容量維持率(「充放電サイクル試験後の放電容量/初期容量)」×100)を算出した。その結果を表1に示す。
例えば、上記の実施形態は、二次電池の典型例としてリチウム二次電池について説明したが、この形態の二次電池に限定されない。例えば、リチウムイオン以外の金属イオン(例えばナトリウムイオン)を電荷担体とする非水電解液型二次電池や、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池であってもよい。
10 正極シート
12 正極集電体
14 正極活物質層
20 負極シート
22 負極集電体
24 負極活物質層
30 多孔質絶縁層
32A、32B 非形成部分
34A、34B 端部
40 セパレータシート
50 電池ケース
52 ケース本体
54 蓋体
70 正極端子
72 負極端子
74 正極集電板
76 負極集電板
80 捲回電極体
82 捲回コア部分
90 電解液
100 二次電池
Claims (2)
- 長尺な電極シートとセパレータシートとを相互に重ね合わせて捲回した捲回電極体と、電解液とを備える二次電池であって、
前記電極シート及び前記セパレータシートの双方の対向面には、それぞれ無機フィラー及びバインダを含む多孔質絶縁層が長手方向に沿って断続的に形成されており、かつ
当該対向面における両シート上に形成された多孔質絶縁層は、両シートを相互に重ね合わせて捲回した状態において、一方のシートの多孔質絶縁層が形成されていない部分及び当該部分に接する多孔質絶縁層の端部が、他方のシートの多孔質絶縁層と相互に対向し得る位置関係となるように配置されており、
前記対向する2つのシート上の多孔質絶縁層は、長手方向に沿った一の多孔質絶縁層とそれに隣接する一の多孔質絶縁層との間の非形成部分の長さが、5mm〜500mmとなるように形成され、
前記対向する2つのシート上の多孔質絶縁層の少なくとも一方の厚みが、2μm〜50μmであり、
前記対向する2つのシートの対向面に直交する方向から見たときに、該2つのシート上の多孔質絶縁層の端部同士が重なる部分の長手方向に沿う幅が、0.1mm〜30mmである、二次電池。 - 前記捲回電極体は、正極シートと負極シートとが前記セパレータシートを介して捲回された捲回電極体であり、
前記多孔質絶縁層は、前記正極シートと前記セパレータシートとの間、および、前記負極シートと前記セパレータシートとの間の双方に設けられている、請求項1に記載の二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011250145A JP5704405B2 (ja) | 2011-11-15 | 2011-11-15 | 二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011250145A JP5704405B2 (ja) | 2011-11-15 | 2011-11-15 | 二次電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013105680A JP2013105680A (ja) | 2013-05-30 |
JP5704405B2 true JP5704405B2 (ja) | 2015-04-22 |
Family
ID=48625067
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011250145A Active JP5704405B2 (ja) | 2011-11-15 | 2011-11-15 | 二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5704405B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103545471B (zh) * | 2013-10-15 | 2016-01-13 | 东莞超霸电池有限公司 | 一种电池正负极隔膜、制备方法及应用 |
WO2015083389A1 (ja) * | 2013-12-06 | 2015-06-11 | Necエナジーデバイス株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
JP6121353B2 (ja) * | 2014-03-26 | 2017-04-26 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 蓄電デバイスの製造装置および蓄電デバイスの製造方法 |
JP6770712B2 (ja) * | 2016-10-12 | 2020-10-21 | 株式会社Gsユアサ | 蓄電素子 |
WO2019034143A1 (en) * | 2017-08-18 | 2019-02-21 | Shanghai Energy New Materials Technology Co., Ltd. | SEPARATORS AND ELECTROCHEMICAL DEVICES COMPRISING THE SEPARATOR |
WO2019244401A1 (ja) * | 2018-06-19 | 2019-12-26 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | リチウムイオン二次電池及びその製造方法 |
JP6818241B2 (ja) * | 2018-10-02 | 2021-01-20 | トヨタ自動車株式会社 | 非水電解液二次電池用捲回電極体 |
US12266822B2 (en) | 2019-05-22 | 2025-04-01 | Lg Energy Solution, Ltd. | Separator laminate for lithium secondary battery, electrode assembly including the same, and lithium secondary battery including the same |
CN218039692U (zh) * | 2021-07-23 | 2022-12-13 | 江苏天合储能有限公司 | 一种锂离子电池隔膜 |
CN119447498A (zh) * | 2025-01-09 | 2025-02-14 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电池单体及其制备方法、电池装置以及用电装置 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3953026B2 (ja) * | 2003-12-12 | 2007-08-01 | 松下電器産業株式会社 | リチウムイオン二次電池用極板およびリチウムイオン二次電池並びにその製造方法 |
JP4657001B2 (ja) * | 2004-05-25 | 2011-03-23 | パナソニック株式会社 | リチウムイオン二次電池およびその製造方法 |
KR100736520B1 (ko) * | 2004-05-25 | 2007-07-06 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 리튬이온 2차전지 및 그 제조방법 |
JP4581547B2 (ja) * | 2004-08-05 | 2010-11-17 | パナソニック株式会社 | 非水電解液二次電池 |
-
2011
- 2011-11-15 JP JP2011250145A patent/JP5704405B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013105680A (ja) | 2013-05-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5704405B2 (ja) | 二次電池 | |
JP5920638B2 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP5812364B2 (ja) | 非水電解液型二次電池 | |
JP5545508B2 (ja) | 非水電解液リチウム二次電池 | |
JP5652682B2 (ja) | 非水電解質二次電池とその製造方法 | |
CN107316969B (zh) | 非水电解质二次电池 | |
JP5748108B2 (ja) | リチウム二次電池 | |
JP5218873B2 (ja) | リチウム二次電池およびその製造方法 | |
JP5800208B2 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP5818078B2 (ja) | 非水電解質二次電池の製造方法 | |
WO2013031012A1 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP2012182084A (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP2011253684A (ja) | 電池の製造方法 | |
JP7365566B2 (ja) | 非水電解液二次電池 | |
JP2015022832A (ja) | 非水電解液二次電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140526 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20141015 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141113 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150106 |
|
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: 20150129 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150211 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5704405 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |