JP5709008B2 - Nonaqueous electrolyte secondary battery and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、非水電解質二次電池とその製造方法に関する。詳しくは、電池の異常発熱に対するシャットダウン機能を有する非水電解質二次電池とその製造方法に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery and a method for manufacturing the same. Specifically, the present invention relates to a nonaqueous electrolyte secondary battery having a shutdown function against abnormal battery heat generation and a method for manufacturing the same.
近年、非水電解質二次電池(典型的にはリチウムイオン電池)は、軽量で高エネルギー密度が得られることから、車両搭載用の高出力電源あるいは電力貯蔵システムの電源等として重要性が高まっている。そして更なる高容量化、高エネルギー密度化を図るために、様々な改良がなされている。
この非水電解質二次電池において、正極と負極との間に介在されるセパレータは、電池およびこの電池が搭載された機器の安全性を確保する目的から、正極および負極の接触による短絡を防止する役割(短絡防止機能)を備えている。また、セパレータは、電池内が一定の温度域(典型的には該セパレータの軟化点または融点)に達した際に、イオン伝導パスを遮断することで抵抗を増大させる。そしてこの抵抗の増大により充放電を停止し、電池の熱暴走を防ぐ機能(シャットダウン機能)も備えている。一般的なセパレータは、構成材料であるシート状のポリオレフィン等の樹脂の融点(典型的には、130℃以上である。)がシャットダウン温度となっており、セパレータがこの温度に到達すると、セパレータの微細な空孔が溶融または軟化によって閉塞し、抵抗が増大される。
In recent years, non-aqueous electrolyte secondary batteries (typically lithium ion batteries) are light in weight and have high energy density, and thus have become increasingly important as high-power power supplies for vehicles or power storage systems. Yes. Various improvements have been made to further increase the capacity and energy density.
In this non-aqueous electrolyte secondary battery, the separator interposed between the positive electrode and the negative electrode prevents a short circuit due to contact between the positive electrode and the negative electrode for the purpose of ensuring the safety of the battery and the device in which the battery is mounted. It has a role (short-circuit prevention function). Further, when the separator reaches a certain temperature range (typically the softening point or melting point of the separator), the separator increases the resistance by blocking the ion conduction path. And it has the function (shutdown function) which stops charging / discharging by this resistance increase, and prevents the thermal runaway of a battery. In a general separator, the melting point (typically 130 ° C. or higher) of a resin such as a sheet-like polyolefin as a constituent material is a shutdown temperature, and when the separator reaches this temperature, Fine pores are blocked by melting or softening, and the resistance is increased.
このような非水電解質二次電池のシャットダウン機能として、様々な態様が提案されている。特許文献1には、例えば、融点が80℃〜130℃の範囲にある樹脂とフィラー粒子と多孔質基体とを含む多孔質膜からなるセパレータが開示されている。 Various modes have been proposed as a shutdown function of such a nonaqueous electrolyte secondary battery. Patent Document 1 discloses, for example, a separator made of a porous film including a resin having a melting point in the range of 80 ° C. to 130 ° C., filler particles, and a porous substrate.
また、特許文献2には、非水電解質二次電池の正極中に、熱吸収材として、融点が90℃〜130℃で融解熱が30J/g以上の高分子化合物を、結着剤とともに含ませることが開示されている。かかる構成によると、短絡によりジュール熱が発生しても、実質的に正極活物質層に含まれる熱吸収材が融解熱として吸熱するので、電池温度が上昇するのを抑制できることが記載されている。 Patent Document 2 includes a polymer compound having a melting point of 90 ° C. to 130 ° C. and a heat of fusion of 30 J / g or more as a heat absorbing material in a positive electrode of a nonaqueous electrolyte secondary battery together with a binder. Is disclosed. According to such a configuration, it is described that even when Joule heat is generated due to a short circuit, the heat absorbing material substantially contained in the positive electrode active material layer absorbs heat as melting heat, and thus it is possible to suppress the battery temperature from rising. .
しかしながら、上記特許文献1の提案によると、シャットダウン機能を高めるために上記樹脂の含有量を増加させると、多孔質膜の空隙率が低くなってしまい、電池出力の低下を招いてしまうという問題があった。また、上記特許文献2の提案においても、上記高分子化合物の含有量を増加させると、正極活物質の割合が少なくなってしまい、電池出力の低下という同様の問題を招いてしまっていた。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、シャットダウン性能を向上させた場合であっても、電池性能を過度に損ねることなく、これらを両立することができる非水電解質二次電池を提供することである。
However, according to the proposal of Patent Document 1, when the content of the resin is increased in order to enhance the shutdown function, the porosity of the porous film is lowered, resulting in a decrease in battery output. there were. Also in the proposal of Patent Document 2, when the content of the polymer compound is increased, the ratio of the positive electrode active material is decreased, which causes a similar problem of a decrease in battery output.
The present invention has been made in view of the above points, and the main object of the present invention is to achieve both of them without excessively degrading the battery performance even when the shutdown performance is improved. It is to provide a water electrolyte secondary battery.
ここに開示される非水電解質二次電池は、正極集電体上に正極活物質層を備える正極と、負極集電体上に負極活物質層を備える負極と、上記正極と上記負極との間に介在する熱可塑性樹脂からなるセパレータと、非水電解質とを備える。そして上記セパレータは、無機フィラーと、80℃以上100℃以下の温度範囲に融点を有する粒状ポリマーAとを含む耐熱層を少なくとも一方の表面に備えている。また、上記正極活物質層は、正極活物質と、上記粒状ポリマーAの融点を超えて120℃以下の温度範囲に融点を有する粒状ポリマーBとを含んでいる。 The nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein includes a positive electrode having a positive electrode active material layer on a positive electrode current collector, a negative electrode having a negative electrode active material layer on a negative electrode current collector, the positive electrode and the negative electrode. A separator made of a thermoplastic resin interposed therebetween and a non-aqueous electrolyte are provided. And the said separator is equipped with the heat resistant layer containing the inorganic filler and the granular polymer A which has melting | fusing point in the temperature range of 80 to 100 degreeC on at least one surface. The positive electrode active material layer includes a positive electrode active material and a granular polymer B having a melting point in the temperature range of 120 ° C. or less exceeding the melting point of the granular polymer A.
かかる構成によると、上記の粒状ポリマーAおよびBは、その融点において溶融することでイオン伝導パスを遮断して電池の内部抵抗を増大させる、いわゆるシャットダウン樹脂として機能する。そして、セパレータの耐熱層と、正極活物質層の2つの部材に分けて粒状ポリマーAおよびBを配合している。そのため、電池容量や内部抵抗といった電池性能(以下、単に電池性能と表現することがある。)を過度に損なうことなく、シャットダウン樹脂としての粒状ポリマーAおよびBを電池全体でより多量に含むことができる。 According to this configuration, the granular polymers A and B function as a so-called shutdown resin that melts at the melting point to block the ion conduction path and increase the internal resistance of the battery. And granular polymer A and B are mix | blended separately into two members, the heat-resistant layer of a separator, and a positive electrode active material layer. For this reason, the entire battery may contain a larger amount of granular polymers A and B as shutdown resins without excessively degrading battery performance such as battery capacity and internal resistance (hereinafter simply referred to as battery performance). it can.
また、粒状ポリマーAおよびBの融点は、セパレータの基体を構成するポリオレフィン樹脂よりも低い温度で、かつ、粒状ポリマーAの融点が粒状ポリマーBの融点よりも低くなるように設定される。そのため、電池内における温度分布およびその時間変化等に応じて、段階的にシャットダウン機能が発現され得る。例えば、異常発熱時に電池内の温度が高まると、最初に粒状ポリマーAによるシャットダウン機能が発現され、次いで粒状ポリマーBによるシャットダウン機能が発現し、その後セパレータの基体によるシャットダウンが発現する。すなわち、電池内の温度が低い段階から電池内の抵抗を徐々に高めて電流を抑制することで、電池の発熱が加速度的に進行するのを防止することができる。これにより、本来の電池性能を大きく損ねることなく、異常発熱に対する安全性および信頼性が高められた非水電解質二次電池が提供される。 Further, the melting points of the granular polymers A and B are set so that the melting point of the granular polymer A is lower than the melting point of the granular polymer B at a temperature lower than that of the polyolefin resin constituting the separator substrate. Therefore, the shutdown function can be developed step by step according to the temperature distribution in the battery and its change over time. For example, when the temperature in the battery increases during abnormal heat generation, the shutdown function by the granular polymer A is first developed, then the shutdown function by the granular polymer B is developed, and then the shutdown by the substrate of the separator is developed. That is, by gradually increasing the resistance in the battery and suppressing the current from the stage where the temperature in the battery is low, it is possible to prevent the battery from generating heat at an accelerated rate. This provides a non-aqueous electrolyte secondary battery that is improved in safety and reliability against abnormal heat generation without significantly impairing the original battery performance.
ここに開示される非水電解質二次電池の好ましい一態様では、上記正極活物質層は、導電材およびバインダをさらに含み、上記粒状ポリマーBと上記導電材とが均一に分散されている。かかる構成によると、絶縁性を示す粒状ポリマーBが正極活物質層に含まれる場合であっても、導電材と均一に分散されているため、正極の内部抵抗の低下を抑制することができる。また、シャットダウン時においては、粒状ポリマーBが溶融して導電材を被覆するなどして導電経路を遮断しやすくなり、内部抵抗の増大効果を高めることができる。かかる構成の正極活物質層は、例えば、上記粒状ポリマーBと上記導電材と上記バインダとを所定の溶媒に分散させた後に上記正極活物質を分散させることで調製した組成物を上記正極集電体上に供給することにより形成することができる。 In a preferable aspect of the nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, the positive electrode active material layer further includes a conductive material and a binder, and the granular polymer B and the conductive material are uniformly dispersed. According to such a configuration, even when the granular polymer B exhibiting insulating properties is contained in the positive electrode active material layer, it is possible to suppress a decrease in internal resistance of the positive electrode because it is uniformly dispersed with the conductive material. Further, at the time of shutdown, the particulate polymer B is melted and covered with a conductive material, so that the conductive path is easily cut off, and the effect of increasing the internal resistance can be enhanced. The positive electrode active material layer having such a structure is obtained by, for example, dispersing a composition prepared by dispersing the positive electrode active material after dispersing the granular polymer B, the conductive material, and the binder in a predetermined solvent. It can be formed by feeding on the body.
なお、本発明とは全く思想の異なるものではあるが、上記の特許文献3に、従来技術として、導電剤と結着剤と溶剤とを混練した後に、活物質を添加して混練することで、活物質を含むペーストを調製する手法が開示されている。しかし、特許文献3では、この手法によると、せん断力がかからない状態で混練している為、ペーストの混練状態、粘度等を安定させることができないことを指摘している。本発明においては、粒状ポリマーBと導電材との均一な分散を実現させる手段として、かかる手法を好適に適用し得る。 In addition, although it is completely different from the present invention, in Patent Document 3 described above, as a conventional technique, after kneading a conductive agent, a binder, and a solvent, an active material is added and kneaded. A method for preparing a paste containing an active material is disclosed. However, Patent Document 3 points out that according to this method, the kneading state, viscosity, and the like of the paste cannot be stabilized because the kneading is performed without applying a shearing force. In the present invention, such a method can be suitably applied as a means for realizing uniform dispersion of the granular polymer B and the conductive material.
ここに開示される非水電解質二次電池の好ましい一態様では、上記粒状ポリマーAは、上記無機フィラーと上記粒状ポリマーAとの総量を100質量%として10質量%〜40質量%の割合で含まれ得る。また、上記粒状ポリマーBは、上記正極活物質と上記粒状ポリマーBとの総量を100質量%として3質量%〜10質量%の割合で含まれ得る。かかる割合で粒状ポリマーAおよび/または粒状ポリマーBを配合することで、電池特性を過度に損ねることなく、シャットダウン機能を備えることができる。 In a preferred embodiment of the non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, the granular polymer A is contained in a proportion of 10% by mass to 40% by mass with the total amount of the inorganic filler and the granular polymer A being 100% by mass. Can be. The granular polymer B may be included in a proportion of 3% by mass to 10% by mass with the total amount of the positive electrode active material and the granular polymer B being 100% by mass. By blending the granular polymer A and / or the granular polymer B at such a ratio, a shutdown function can be provided without excessively deteriorating battery characteristics.
ここに開示される非水電解質二次電池の好ましい一態様では、上記耐熱層の空隙率が30%以上70%以下である。かかる構成とすることで、耐熱層は正極と負極との間のイオン伝導性を十分に確保できるとともに、シャットダウン時に効果的に抵抗を増大させることができる。 In a preferred embodiment of the nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, the porosity of the heat-resistant layer is 30% or more and 70% or less. By setting it as this structure, while a heat resistant layer can fully ensure the ion conductivity between a positive electrode and a negative electrode, it can increase resistance effectively at the time of shutdown.
以上の構成は、高エネルギー密度およびハイレート特性を備えている二次電池に適用することで、その効果をより良く発揮し得る。したがって、ここに開示される非水電解質二次電池としては、例えば、正極活物質としてリチウム遷移金属複合酸化物を備えるリチウム二次電池であることが好ましい。また、かかる非水電解質二次電池は、ハイレートでの入出力特性が求められる動力源(典型的には、ハイブリッド車両または電気車両の動力源)として好適であり、本発明は、ここで開示される非水電解質二次電池を備える車両(例えば自動車)を提供する。 By applying the above configuration to a secondary battery having high energy density and high rate characteristics, the effect can be better exhibited. Therefore, as the nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, for example, a lithium secondary battery including a lithium transition metal composite oxide as a positive electrode active material is preferable. Further, such a non-aqueous electrolyte secondary battery is suitable as a power source (typically, a power source of a hybrid vehicle or an electric vehicle) that requires input / output characteristics at a high rate, and the present invention is disclosed herein. A vehicle (for example, an automobile) provided with the nonaqueous electrolyte secondary battery.
さらに、ここに開示される非水電解質二次電池の製造方法は、正極と、負極と、セパレータと、非水電解質とを備える非水電解質二次電池を製造する方法である。かかる製造方法は、無機フィラーと、80℃以上100℃以下の温度範囲に融点を有する粒状ポリマーAと、バインダとを含む耐熱層形成用組成物を調製し、熱可塑性樹脂からなるセパレータ基体の少なくとも一方の表面に供給することで耐熱層が形成されたセパレータを用意すること、正極活物質と、導電材と、上記粒状ポリマーAの融点を超えて120℃以下の温度範囲に融点を有する粒状ポリマーBと、バインダとを含む正極活物質層形成用組成物を調製すること、該正極活物質層形成用組成物を正極集電体の少なくとも一方の表面に供給することで正極活物質層が形成された正極を用意すること、負極活物質と、バインダとを含む負極活物質層形成用組成物を調製して負極集電体の少なくとも一方の表面に供給することで負極活物質層が形成された負極を用意すること、上記正極と、上記負極と、上記セパレータと、上記非水電解質とを用いて非水電解質二次電池を構築すること、を包含する。 Furthermore, the non-aqueous electrolyte secondary battery manufacturing method disclosed herein is a method for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte. This manufacturing method prepares a composition for forming a heat-resistant layer containing an inorganic filler, a granular polymer A having a melting point in a temperature range of 80 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, and a binder, and at least a separator substrate made of a thermoplastic resin. Preparing a separator having a heat-resistant layer formed by supplying to one surface, a positive electrode active material, a conductive material, and a granular polymer having a melting point in the temperature range of 120 ° C. or less exceeding the melting point of the granular polymer A A positive electrode active material layer forming composition containing B and a binder is formed, and the positive electrode active material layer forming composition is supplied to at least one surface of a positive electrode current collector to form a positive electrode active material layer Preparing a prepared positive electrode, preparing a composition for forming a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material and a binder, and supplying the composition to at least one surface of the negative electrode current collector It encompasses but providing a negative electrode formed, and the positive electrode, and the negative electrode, and the separator, to construct a nonaqueous electrolyte secondary battery using a non-aqueous electrolyte, a.
かかる製造方法によると、いわゆるシャットダウン樹脂として機能する粒状ポリマーAおよびBを、セパレータの耐熱層と、正極活物質層との2つの部材に分けて含む非水電解質二次電池を提供できる。すなわち、異常発熱時に電池温度の上昇をより安全かつ確実に抑止することができる非水電解質二次電池を製造することができる。 According to this manufacturing method, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery including granular polymers A and B functioning as a so-called shutdown resin divided into two members, a heat-resistant layer of a separator and a positive electrode active material layer. That is, it is possible to manufacture a non-aqueous electrolyte secondary battery that can more safely and surely suppress an increase in battery temperature during abnormal heat generation.
好ましくは、上記正極活物質層形成用組成物は、上記導電材と上記粒状ポリマーBと上記バインダとを所定の溶媒に分散させた後、該分散液に上記正極活物質を分散させることで調製する。かかる構成によると、一般に正極活物質よりも粒径の小さい導電材および粒状ポリマーBを均一に分散した後、相対的に粒径の大きい正極活物質を混ぜるようにしているため、全体としても分散性の高い均一な正極活物質層形成用組成物(典型的には、スラリーもしくはペースト状に調製される。)を調製することができる。このような組成物を用いることで、粒状ポリマーBの偏在が少なく均一に分散された正極活物質層を形成することができる。すなわち、かかる製造方法により形成される正極活物質層は、絶縁性のポリマーを含んでいながら、導電性の低下が低く抑えられている。 Preferably, the positive electrode active material layer forming composition is prepared by dispersing the conductive material, the granular polymer B, and the binder in a predetermined solvent, and then dispersing the positive electrode active material in the dispersion. To do. According to such a configuration, the conductive material having a smaller particle diameter than the positive electrode active material and the granular polymer B are generally uniformly dispersed, and then the positive electrode active material having a relatively large particle diameter is mixed. Highly uniform positive electrode active material layer forming composition (typically prepared in the form of a slurry or paste). By using such a composition, it is possible to form a positive electrode active material layer in which the granular polymer B is less unevenly distributed and uniformly dispersed. In other words, the positive electrode active material layer formed by such a manufacturing method includes an insulating polymer, but has a low decrease in conductivity.
ここに開示される非水電解質二次電池の製造方法の好ましい一態様では、上記粒状ポリマーAを、上記無機フィラーと上記粒状ポリマーAとの総量に対して10質量%〜40質量%の割合で配合して耐熱層形成用組成物を調製する。そして、上記粒状ポリマーBを、上記正極活物質と上記粒状ポリマーBとの総量に対して3質量%〜10質量%の割合で配合して正極活物質層形成用組成物を調製する。また、上記耐熱層の空隙率を30%以上70%以下となるようにする。かかる構成によると、耐熱層および正極活物質層のそれぞれにおいて、電池特性を過度に損なうことなく、より効果的にシャットダウン機能を発現させることができる。 In a preferred embodiment of the method for producing a nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, the granular polymer A is in a proportion of 10% by mass to 40% by mass with respect to the total amount of the inorganic filler and the granular polymer A. A heat-resistant layer-forming composition is prepared by blending. And the said granular polymer B is mix | blended in the ratio of 3 mass%-10 mass% with respect to the total amount of the said positive electrode active material and the said granular polymer B, and the composition for positive electrode active material layer formation is prepared. Further, the porosity of the heat-resistant layer is set to 30% or more and 70% or less. According to this configuration, the shutdown function can be more effectively exhibited in each of the heat-resistant layer and the positive electrode active material layer without excessively degrading the battery characteristics.
また、ここで開示される非水電解質二次電池の製造方法の好ましい一態様では、前記正極活物質としてリチウム遷移金属複合酸化物を使用して、リチウム二次電池を構築するようにしている。かかる構成により、高出入力密度、高エネルギー密度を実現し得るリチウム二次電池を、その電池性能を維持したまま、電池の異常発熱をより確実にかつ安全に抑止できるシャットダウン性能を備えるものとして製造することができる。 In a preferred embodiment of the method for producing a nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, a lithium secondary battery is constructed using a lithium transition metal composite oxide as the positive electrode active material. With this configuration, lithium secondary batteries that can achieve high input / output density and high energy density are manufactured with shutdown performance that can more reliably and safely prevent abnormal battery heat generation while maintaining the battery performance. can do.
本明細書において「二次電池」とは、リチウム二次電池、ニッケル水素電池等の繰り返し充電可能な電池一般をいう。また、本明細書において「リチウム二次電池」とは、リチウムイオンを電荷担体とし繰り返し充電可能な電池一般をいい、典型的にはリチウムイオン電池、リチウムポリマー電池等を包含する。
さらに、本明細書において「活物質」は、二次電池において電荷担体となる化学種(例えば、リチウム二次電池ではリチウムイオン)を可逆的に吸蔵および放出(典型的には挿入および離脱)可能な物質をいう。
In the present specification, the “secondary battery” refers to a battery that can be repeatedly charged, such as a lithium secondary battery or a nickel metal hydride battery. In the present specification, the “lithium secondary battery” refers to a battery that can be repeatedly charged using lithium ions as a charge carrier, and typically includes lithium ion batteries, lithium polymer batteries, and the like.
Further, in this specification, the “active material” can reversibly occlude and release (typically insertion and removal) chemical species (for example, lithium ions in a lithium secondary battery) that become charge carriers in the secondary battery. Refers to a substance.
本発明に係る非水電解質二次電池の特徴について一構造例を基に説明する。以下、図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。なお、各図における寸法関係(長さ、幅、厚さ等)は、特に言及する事項以外は、必ずしも実際の寸法関係を反映するものではない。また、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって、本発明の実施に必要な事柄(例えば、活物質やセパレータや電解質等の素材および製法、非水電解質二次電池の構築に係る一般的技術等)は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。 The characteristics of the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention will be described based on one structural example. Hereinafter, in the drawings, members / parts having the same action are described with the same reference numerals. In addition, the dimensional relationship (length, width, thickness, etc.) in each drawing does not necessarily reflect the actual dimensional relationship, except for matters specifically mentioned. Further, matters other than matters specifically mentioned in the present specification and matters necessary for the implementation of the present invention (for example, materials and manufacturing methods such as active materials, separators and electrolytes, construction of non-aqueous electrolyte secondary batteries) Can be grasped as a design matter of those skilled in the art based on the prior art in this field.
ここに開示される非水電解質二次電池は、本質的な構成として、正極活物質層を備える正極と、負極活物質層を備える負極と、上記正極と上記負極との間に介在する熱可塑性樹脂からなるセパレータと、非水電解質とを備えている。このセパレータは、典型的には、その基体の部分が多孔質シート状のポリオレフィン樹脂により構成され、軟化または溶融して電流を遮断するシャットダウン機能を発現し得る。また、このセパレータは、少なくとも一方の表面に耐熱層(HRL:heat resistance layer)を備えている。耐熱層は、耐熱性を有する無機フィラーを含む多孔質性の機能層である。この耐熱層は、金属異物の混入によるセパレータの内部短絡と、これに伴うセパレータの酸化分解および電池特性の劣化を防止する目的で、セパレータに耐熱性を付与している。 The nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein includes, as an essential component, a positive electrode including a positive electrode active material layer, a negative electrode including a negative electrode active material layer, and a thermoplastic resin interposed between the positive electrode and the negative electrode. A separator made of resin and a non-aqueous electrolyte are provided. This separator typically has a base portion made of a porous sheet-like polyolefin resin, and can exhibit a shutdown function that cuts off current by being softened or melted. In addition, the separator includes a heat resistance layer (HRL) on at least one surface. The heat resistant layer is a porous functional layer containing an inorganic filler having heat resistance. This heat-resistant layer imparts heat resistance to the separator for the purpose of preventing internal short-circuiting of the separator due to the mixing of metal foreign substances and the accompanying oxidative decomposition and deterioration of battery characteristics.
しかしながら、上記のシート状のポリオレフィン樹脂は、その製造方法(例えば、一軸延伸)により融点がおよそ130℃以上と比較的高い。そのため、一般的な電池については、異常発熱時に溶融することで電池の内部抵抗を急激に増大し、電流を遮断し得る。しかしながら、例えば、高エネルギー密度特性を備える大型電池等については、その構造が故に一般的な電池に比べて放熱性が低く、電池の中心部に発熱を蓄積する傾向がある。そのため、過充電等による異常発熱時においては、セパレータ(基体)が溶融して電流を一旦遮断(シャットダウン)しても電池の温度が加速度的に上昇を続ける状態に陥るおそれがある。 However, the above-mentioned sheet-like polyolefin resin has a relatively high melting point of about 130 ° C. or higher due to its production method (for example, uniaxial stretching). For this reason, a general battery can be melted during abnormal heat generation to rapidly increase the internal resistance of the battery and cut off the current. However, for example, a large battery having a high energy density characteristic has a lower heat dissipation than a general battery because of its structure, and tends to accumulate heat in the center of the battery. For this reason, in the case of abnormal heat generation due to overcharge or the like, there is a possibility that the temperature of the battery will continue to increase at an accelerated rate even if the separator (base body) melts and the current is once interrupted (shut down).
そこで、ここに開示される非水電解質二次電池は、80℃以上100℃以下の温度範囲に融点を有する粒状ポリマーAを上記耐熱層に含み、粒状ポリマーAの融点を超えて120℃以下の温度範囲に融点を有する粒状ポリマーBを上記正極活物質層に含むようにしている。 Therefore, the nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein includes a granular polymer A having a melting point in the temperature range of 80 ° C. or higher and 100 ° C. or lower in the heat-resistant layer, and exceeds 120 ° C. below the melting point of the granular polymer A. A granular polymer B having a melting point in the temperature range is included in the positive electrode active material layer.
かかる粒状ポリマーAおよびBは、絶縁性のポリマーであって、通常は球形に近い(より表面積が小さい)形状を有している。そして各々の融点以上の温度で溶融し、表面積を増大させてイオン伝導パスを遮断することで、電池の内部抵抗を増大させる。すなわち、この粒状ポリマーAおよびBは、いわゆるシャットダウン樹脂として機能するものである。すなわち、かかる非水電解質二次電池は、セパレータの基体に加えて、正極活物質層およびセパレータの耐熱層にも、シャットダウン機能を備えるものである。 The granular polymers A and B are insulating polymers and usually have a shape close to a sphere (having a smaller surface area). And it melts | melts at temperature more than each melting | fusing point, increases the surface area, interrupts | blocks an ion conduction path, and increases the internal resistance of a battery. That is, the granular polymers A and B function as a so-called shutdown resin. That is, in such a nonaqueous electrolyte secondary battery, the positive electrode active material layer and the heat-resistant layer of the separator have a shutdown function in addition to the base of the separator.
耐熱層は、一般的に厚みが10μm未満程度、典型的には1〜7μm程度と薄い。そのため、粒状ポリマーAの配合量が比較的少量であっても、その層内に高い配合割合で、かつ均一に粒状ポリマーAを分散して配置させることができる。したがって、例えば異常発熱時にはシャットダウン挙動が素早く、またシャットダウン後にはより緻密で切れ目の少ない抵抗体を形成することができる。換言すると、粒状ポリマーAは溶融してより層状に近い形態の抵抗体を形成することができ、電池の内部抵抗を効率良く増大させ得る。 The heat-resistant layer is generally thin with a thickness of less than about 10 μm, typically about 1 to 7 μm. Therefore, even if the blending amount of the granular polymer A is relatively small, the granular polymer A can be uniformly dispersed and arranged in the layer at a high blending ratio. Therefore, for example, a shutdown resistor can be formed quickly when abnormal heat is generated, and a denser and less severed resistor can be formed after shutdown. In other words, the granular polymer A can be melted to form a resistor having a more layered form, and the internal resistance of the battery can be efficiently increased.
また、一般的に、過充電による異常発熱は負極または正極の電極で発生し、その発熱がセパレータへと伝播し得る。したがって、電池内において温度が上昇し始める部材の位置およびそのタイミングを考慮すると、電池を構成する各部材のうち、上記セパレータと正極との組み合わせでシャットダウン機能を設けるのが望ましい形態である。 Also, in general, abnormal heat generation due to overcharging occurs at the negative electrode or the positive electrode, and the heat generation can propagate to the separator. Therefore, considering the position of the member where the temperature starts to rise in the battery and the timing thereof, it is desirable to provide a shutdown function by combining the separator and the positive electrode among the members constituting the battery.
粒状ポリマーA融点は、80℃以上100℃以下の温度範囲に規定される。粒状ポリマーAの融点を80℃以上とするのは、耐熱層の温度が80℃以上となることで、かかる非水電解質二次電池において異常発熱が発生したと判断し得るからである。また、粒状ポリマーAの融点を100℃以下とするのは、異常発熱が発生した後は耐熱層の温度がなるべく低い段階で確実に耐熱層をシャットダウンさせるのが望ましいためである。この耐熱層における早い段階での電流の抑制が、その後の発熱挙動のコントロールに極めて有効である。 Granular polymer A melting | fusing point is prescribed | regulated to the temperature range of 80 to 100 degreeC. The reason why the melting point of the granular polymer A is 80 ° C. or higher is that when the temperature of the heat-resistant layer is 80 ° C. or higher, it can be determined that abnormal heat generation has occurred in the nonaqueous electrolyte secondary battery. The reason why the melting point of the granular polymer A is 100 ° C. or less is that it is desirable to reliably shut down the heat-resistant layer when the temperature of the heat-resistant layer is as low as possible after abnormal heat generation occurs. The suppression of the current at an early stage in the heat-resistant layer is extremely effective for controlling the subsequent heat generation behavior.
そして粒状ポリマーBの融点は、粒状ポリマーAの融点より高く、かつ、120℃以下の温度範囲に規定される。粒状ポリマーBを含む正極活物質層は、通常の使用時においても電池化学反応によりセパレータより高温であることが多く、また、過充電時にはセパレータよりも温度上昇が早いために更に高温となる。そのため、粒状ポリマーBの融点は粒状ポリマーAの融点より高くするのが望ましい。そして粒状ポリマーBの融点を120℃以下とするのは、セパレータの基体によるシャットダウンよりも早い段階で、粒状ポリマーBによるシャットダウン機能を発現させるためである。 The melting point of the granular polymer B is specified to be higher than the melting point of the granular polymer A and within a temperature range of 120 ° C. or less. The positive electrode active material layer containing the granular polymer B is often at a higher temperature than the separator due to a battery chemical reaction even during normal use, and further rises in temperature because the temperature rises faster than the separator during overcharge. Therefore, it is desirable that the melting point of the granular polymer B is higher than the melting point of the granular polymer A. The reason why the melting point of the granular polymer B is set to 120 ° C. or less is that the shutdown function by the granular polymer B is manifested at an earlier stage than the shutdown by the separator substrate.
かかる非水電解質二次電池においては、これらの粒状ポリマーAおよびBを上記のとおり正極活物質層とセパレータの耐熱層との2つに分散させて含ませるようにしている。したがって、通常の通電時の電池特性を大きく損ねることなく、非水電解質二次電池全体としてより多くの粒状ポリマーを含むことができる。加えて、粒状ポリマーAおよびBを非水電解質二次電池内の2つの部材に配置させることで、電池内の温度分布状況や温度の変化挙動に応じて、より適切なタイミングで段階的にシャットダウン機能を発現させることができる。 In such a non-aqueous electrolyte secondary battery, these granular polymers A and B are dispersed and included in the positive electrode active material layer and the heat-resistant layer of the separator as described above. Therefore, more granular polymer can be included in the nonaqueous electrolyte secondary battery as a whole without significantly impairing battery characteristics during normal energization. In addition, the granular polymers A and B are arranged on two members in the non-aqueous electrolyte secondary battery, so that they can be shut down in stages at a more appropriate timing according to the temperature distribution in the battery and the temperature change behavior. Function can be expressed.
なお、これらの粒状ポリマーAおよびBは絶縁性であるため、過充電等による異常発熱時のシャットダウンに十分な量を上記のいずれか一方に含ませるようにすると、通常の使用時における電池特性(例えば、電池容量および内部抵抗等)を大きく損ねることになってしまう。その逆に、通常時の電池特性を大きく損ねることなく上記のいずれか1つの部材に含ませるようにすると、配合できる量が少量に制限されてしまう。これは、電池が放熱性に劣る大型電池である場合にとりわけ顕著となる問題であるが、ここに開示される非水電解質二次電池は、上記の構成によりこの問題を解消するようにしている。 In addition, since these granular polymers A and B are insulative, if any one of the above is included in an amount sufficient for shutdown during abnormal heat generation due to overcharge or the like, battery characteristics during normal use ( For example, battery capacity, internal resistance, etc.) will be greatly impaired. On the contrary, if it is included in any one of the above members without greatly impairing the battery characteristics during normal operation, the amount that can be blended is limited to a small amount. This is a particularly prominent problem when the battery is a large battery with poor heat dissipation, but the nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein solves this problem by the above configuration. .
図5は、かかる非水電解質二次電池のシャットダウン挙動の一例を説明する概念図である。横軸は電池内部の温度を示し、縦軸は電池の内部抵抗を示している。そして図中のプロット(1)は、ここに開示される非水電解質二次電池の温度による内部抵抗の変化の様子を示し、プロット(2)は粒状ポリマーAおよびBを含まない非水電解質二次電池に関する内部抵抗の変化の様子である。
上記のとおり粒状ポリマーAおよびBを備える電池の内部抵抗は、例えば、プロット(1)に示したように変化する。すなわち、異常発熱が始まり、電池内部の温度が粒状ポリマーAの融点(図5では100℃近傍の矢印で示される。)となると、セパレータの耐熱層に含まれる粒状ポリマーAによるシャットダウン機能が発現して電池の内部抵抗が増大する。これにより、より早い段階で電流が抑制される。さらに電池内部の温度は上昇し、正極活物質層に含まれる粒状ポリマーBの融点(図5では110℃近傍の矢印で示される。)にまで達すると、粒状ポリマーBによるシャットダウン機能が発現する。これにより電池の内部抵抗がさらに増大し、電流はさらに抑制される。その後、更に電池の温度が上昇してセパレータの基体を構成するシート状のポリオレフィンの融点(図5では130℃近傍の矢印で示される。)に達した場合には、シート状のポリオレフィンによるシャットダウン機能が発現し、電池の内部抵抗が著しく高められて電流は完全に遮断される。この時点で電池の温度が例えば130℃以上に達していても、電池は早い段階から内部抵抗を徐々に高めて電流が抑制されているため、電気化学反応が停止すると電池の温度は徐々に低下する。
FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating an example of the shutdown behavior of such a nonaqueous electrolyte secondary battery. The horizontal axis indicates the temperature inside the battery, and the vertical axis indicates the internal resistance of the battery. Plot (1) in the figure shows the change in internal resistance with temperature of the non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, and plot (2) shows non-aqueous electrolyte 2 not containing granular polymers A and B. It is a mode of the change of the internal resistance regarding the secondary battery.
As described above, the internal resistance of the battery including the granular polymers A and B changes, for example, as shown in the plot (1). That is, when abnormal heat generation starts and the temperature inside the battery reaches the melting point of the granular polymer A (indicated by an arrow near 100 ° C. in FIG. 5), the shutdown function due to the granular polymer A contained in the heat-resistant layer of the separator appears. This increases the internal resistance of the battery. Thereby, an electric current is suppressed at an earlier stage. Furthermore, when the temperature inside the battery rises and reaches the melting point of granular polymer B contained in the positive electrode active material layer (indicated by an arrow near 110 ° C. in FIG. 5), the shutdown function by granular polymer B appears. This further increases the internal resistance of the battery and further suppresses the current. Thereafter, when the temperature of the battery further rises and reaches the melting point of the sheet-like polyolefin constituting the separator substrate (indicated by an arrow near 130 ° C. in FIG. 5), the shutdown function by the sheet-like polyolefin is achieved. And the internal resistance of the battery is significantly increased, and the current is completely cut off. Even if the temperature of the battery reaches, for example, 130 ° C. or more at this time, the battery gradually increases its internal resistance from the early stage and the current is suppressed. Therefore, when the electrochemical reaction stops, the temperature of the battery gradually decreases. To do.
一方のプロット(2)に示した粒状ポリマーを含まない電池は、異常発熱が始まってもシート状のポリオレフィンの融点に達するまでは内部抵抗は増大せず、このシート状のポリオレフィンの融点において初めてシャットダウン機能が発現して電池の内部抵抗が著しく高められる。ここで、一般的な民生の電池の異常発熱であれば、電池の電流が遮断されると、その後しばらくして電池の温度はプロット(2)に示すように徐々に低下する。しかしながら、例えば大型電池のように発熱を蓄積しやすい構造を有するものであると、電池温度の上昇に伴い電池内(特に中心部)に発熱が蓄積されてゆき、電池の温度がシート状のポリオレフィンの融点に達した時点で既に電池は加速度的に温度上昇しうる。このような状態になると、電流が遮断された後も電池の急激な温度上昇はさらに続き、例えば250℃以上、さらには300℃を超える温度にまで上昇することが考えられる。したがって、加速度的な温度上昇に至る前の早い段階から電池の内部抵抗を増大させて電流を抑制することは、加速度的な温度上昇を誘起させないために極めて重要である。 On the other hand, the battery that does not contain the granular polymer shown in plot (2) does not increase its internal resistance until it reaches the melting point of the sheet-like polyolefin even if abnormal heating starts, and shuts down for the first time at the melting point of this sheet-like polyolefin. The function is developed and the internal resistance of the battery is remarkably increased. Here, in the case of abnormal heat generation of a general consumer battery, when the battery current is cut off, the battery temperature gradually decreases as shown in plot (2) after a while. However, if it has a structure that easily accumulates heat, such as a large battery, heat is accumulated in the battery (particularly in the center) as the battery temperature rises, and the temperature of the battery is a sheet-like polyolefin. At the time when the melting point of the battery is reached, the temperature of the battery can rise at an accelerated speed. In such a state, even after the current is cut off, the rapid temperature rise of the battery continues, and it is considered that the battery temperature rises to, for example, 250 ° C. or higher, and more than 300 ° C. Therefore, it is extremely important to suppress the current by increasing the internal resistance of the battery from an early stage before reaching an accelerating temperature rise in order not to induce an accelerating temperature rise.
ここに開示される非水電解質二次電池は、上記のとおり異常発熱が発生した後、早期から段階的に電池の内部抵抗を高めてゆくことで、加速度的な温度上昇に至るのを効果的に抑制するようにしている。すなわち、かかる非水電解質二次電池は、より計画的かつ積極的に電池内の発熱の伝播形態をコントロールし、過充電時の異常発熱をより安全で、確実に抑制し得るものとして提供される。 The non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed herein is effective in increasing the internal temperature of the battery in stages from an early stage after the occurrence of abnormal heat generation as described above. I try to suppress it. That is, such a non-aqueous electrolyte secondary battery is provided as a system that can control the propagation form of heat generation in the battery more systematically and positively, and can suppress abnormal heat generation during overcharge more safely and reliably. .
以下、図1〜図4を適宜に参照し、一実施形態としてのリチウムイオン電池を例にして、本発明の非水電解質二次電池の構成および製造方法について、より詳細に説明する。
図1は、リチウムイオン電池10の外観を示す斜視図である。図2は、図1のII−II断面図である。このリチウムイオン電池10は、図2に示すように、捲回電極体20と電池ケース80とを備えている。また、図3は、捲回電極体20の構成を示す図である。図4は、捲回電極体20の構造を示す断面図である。
Hereinafter, the configuration and manufacturing method of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 4 as appropriate, taking a lithium ion battery as an embodiment as an example.
FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of the lithium ion battery 10. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. As shown in FIG. 2, the lithium ion battery 10 includes a wound electrode body 20 and a battery case 80. FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the wound electrode body 20. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of the wound electrode body 20.
捲回電極体20は、図3および図4に示すように、帯状の正極(以下、正極シートとも言う。)30と、帯状の負極(以下、負極シートとも言う。)50と、セパレータ70とを重ね合わせて捲回することで構成されている。
≪正極≫
かかる正極(正極シート)30は、上記のとおり、帯状の正極集電体32上に、正極活物質層34を備えている。そして正極活物質層34には、正極活物質とともに粒状ポリマーB38を含んでいる。このような正極30は、代表的には、正極活物質と、導電材と、粒状ポリマーB38と、バインダとを適切な溶媒またはビヒクルに分散させてペースト状(スラリー状)の正極活物質層形成用組成物を調製し、これを正極集電体32の少なくとも一方の表面に供給し、乾燥させ、圧延することによって形成することができる。
3 and 4, the wound electrode body 20 includes a strip-shaped positive electrode (hereinafter also referred to as a positive electrode sheet) 30, a strip-shaped negative electrode (hereinafter also referred to as a negative electrode sheet) 50, and a separator 70. It is comprised by winding up.
≪Positive electrode≫
As described above, the positive electrode (positive electrode sheet) 30 includes the positive electrode active material layer 34 on the strip-shaped positive electrode current collector 32. The positive electrode active material layer 34 includes the granular polymer B38 together with the positive electrode active material. Such a positive electrode 30 typically includes a positive electrode active material layer, a conductive material, a particulate polymer B38, and a binder dispersed in an appropriate solvent or vehicle to form a paste-like (slurry) positive electrode active material layer. It can be formed by preparing a composition for use, supplying it to at least one surface of the positive electrode current collector 32, drying it, and rolling it.
正極集電体32としては、正極に適する金属箔が好適に使用され得る。例えば、アルミニウム、ニッケル、チタン、ステンレス鋼等を主体とする棒状体、板状体、箔状体、網状体等を用いることができる。この実施形態では、例えば、正極集電体32として、所定の幅を有し、厚さがおよそ1μmの帯状のアルミニウム箔が用いられている。また、正極集電体32には、幅方向片側の縁部に沿って未塗工部33が設けられている。正極活物質層34は、正極集電体32に設定された未塗工部33を除いて、正極集電体32の両面に形成されている。 As the positive electrode current collector 32, a metal foil suitable for the positive electrode can be suitably used. For example, a rod-like body, a plate-like body, a foil-like body, a net-like body or the like mainly composed of aluminum, nickel, titanium, stainless steel, or the like can be used. In this embodiment, for example, a strip-shaped aluminum foil having a predetermined width and a thickness of approximately 1 μm is used as the positive electrode current collector 32. The positive electrode current collector 32 is provided with an uncoated portion 33 along an edge on one side in the width direction. The positive electrode active material layer 34 is formed on both surfaces of the positive electrode current collector 32 except for an uncoated portion 33 set on the positive electrode current collector 32.
正極活物質層34は、少なくとも正極活物質と、粒状ポリマーB38とを含んでいる。この実施形態では、正極活物質層34は、粒状の正極活物質を主体とし、これとともに粒状ポリマーB38と、導電性を高めるための導電材とを含み、これらがバインダによって上記の正極集電体32上に固着されている。このような正極活物質層34には、正極活物質粒子の間に電解液が染み込み得る空隙が形成されている。 The positive electrode active material layer 34 includes at least a positive electrode active material and a granular polymer B38. In this embodiment, the positive electrode active material layer 34 is mainly composed of a granular positive electrode active material, and also includes a granular polymer B38 and a conductive material for enhancing conductivity, and these are combined with the positive electrode current collector by a binder. 32 is fixed. In such a positive electrode active material layer 34, voids are formed between the positive electrode active material particles so that the electrolyte solution can permeate therethrough.
正極活物質としては、リチウムイオン電池10の正極活物質として用いることができる各種の物質の一種または二種以上を使用することができる。具体的には、正極活物質としては、リチウムを吸蔵および放出可能な材料を特に限定することなく使用することができる。このような正極活物質としては、リチウム遷移金属酸化物(典型的には粒子状)が好適に用いられる。典型的には、層状構造の酸化物あるいはスピネル構造の酸化物を適宜選択して使用することができる。例えば、リチウムニッケル系酸化物(代表的には、LiNiO2)、リチウムコバルト系酸化物(代表的には、LiCoO2)およびリチウムマンガン系酸化物(代表的には、LiMn2O4)から選択される一種または二種以上のリチウム遷移金属酸化物の使用が好ましい。 As the positive electrode active material, one or more of various materials that can be used as the positive electrode active material of the lithium ion battery 10 can be used. Specifically, as the positive electrode active material, a material capable of inserting and extracting lithium can be used without any particular limitation. As such a positive electrode active material, a lithium transition metal oxide (typically in particulate form) is preferably used. Typically, an oxide having a layered structure or an oxide having a spinel structure can be appropriately selected and used. For example, selected from a lithium nickel oxide (typically LiNiO 2 ), a lithium cobalt oxide (typically LiCoO 2 ), and a lithium manganese oxide (typically LiMn 2 O 4 ). The use of one or more lithium transition metal oxides is preferred.
ここで「リチウムニッケル系酸化物」とは、LiとNiとを構成金属元素とする酸化物の他、LiおよびNi以外に他の一種または二種以上の金属元素(すなわち、LiおよびNi以外の遷移金属元素および/または典型金属元素)をNiよりも少ない割合(原子数換算。LiおよびNi以外の金属元素を二種以上含む場合にはそれらのいずれについてもNiよりも少ない割合)で含む複合酸化物をも包含する意味である。かかる金属元素は、例えば、Co,Al,Mn,Cr,Fe,V,Mg,Ti,Zr,Nb,Mo,W,Cu,Zn,Ga,In,Sn,LaおよびCeからなる群から選択される一種または二種以上の元素であり得る。 Here, the “lithium nickel oxide” refers to an oxide having Li and Ni as constituent metal elements, and one or more metal elements other than Li and Ni (that is, other than Li and Ni). A composite containing transition metal element and / or typical metal element) in a proportion smaller than Ni (in terms of the number of atoms; in the case where two or more metal elements other than Li and Ni are contained, both of them are less proportion than Ni) It is meant to include oxides. The metal element is selected from the group consisting of, for example, Co, Al, Mn, Cr, Fe, V, Mg, Ti, Zr, Nb, Mo, W, Cu, Zn, Ga, In, Sn, La, and Ce. Or one or more elements.
また、その他、一般式:
Li(LiaMnxCoyNiz)O2
(前式中のa、x、y、zはa+x+y+z=1を満たす。)
で表わされるような、遷移金属元素を3種含むいわゆる三元系で、マンガンサイトにリチウムを過剰に含み得るリチウム過剰遷移金属酸化物や、一般式:
xLi[Li1/3Mn2/3]O2・(1−x)LiMeO2
(前式中、Meは1種または2種以上の遷移金属であり、xは0<x≦1を満たす。)
で表わされるような、いわゆる固溶型のリチウム過剰遷移金属酸化物等であってもよい。正極活物質として、例えば、固溶型のリチウム過剰遷移金属酸化物等を用いることで、高出力特性とハイレート特性を兼ね備えたリチウムイオン電池を構築することができる。
Other general formulas:
Li (Li a Mn x Co y Ni z) O 2
(A, x, y, and z in the previous equation satisfy a + x + y + z = 1)
A so-called ternary system containing three kinds of transition metal elements as represented by the formula:
xLi [Li 1/3 Mn 2/3 ] O 2. (1-x) LiMeO 2
(In the above formula, Me is one or more transition metals, and x satisfies 0 <x ≦ 1.)
It may be a so-called solid solution type lithium-excess transition metal oxide or the like. By using, for example, a solid solution type lithium excess transition metal oxide or the like as the positive electrode active material, a lithium ion battery having both high output characteristics and high rate characteristics can be constructed.
さらに、上記正極活物質として一般式がLiMAO4(ここでMは、Fe,Co,NiおよびMnから成る群から選択される少なくとも1種の金属元素であり、Aは、P,Si,SおよびVから成る群から選択される元素である。)で表記されるポリアニオン型化合物も挙げられる。 Further, the positive electrode active material has a general formula of LiMAO 4 (where M is at least one metal element selected from the group consisting of Fe, Co, Ni and Mn, and A is P, Si, S and And an anion selected from the group consisting of V.).
このような正極活物質を構成する化合物は、例えば、公知の方法で調製して用意することができる。例えば、目的の正極活物質の組成に応じて適宜選択されるいくつかの原料化合物を所定の割合で混合し、その混合物を適切な手段によって焼成する。これにより、例えば、正極活物質を構成する化合物としての酸化物を調製することができる。なお、正極活物質(典型的には、リチウム遷移金属酸化物)の調製方法は、それ自体は何ら本発明を特徴づけるものではない。 The compound which comprises such a positive electrode active material can be prepared and prepared by a well-known method, for example. For example, some raw material compounds appropriately selected according to the composition of the target positive electrode active material are mixed at a predetermined ratio, and the mixture is fired by an appropriate means. Thereby, for example, an oxide as a compound constituting the positive electrode active material can be prepared. In addition, the preparation method of a positive electrode active material (typically lithium transition metal oxide) itself does not characterize this invention at all.
また、正極活物質の形状等について厳密な制限はないものの、上記のとおり調製された正極活物質は、適切な手段で粉砕、造粒および分級することができる。このような正極活物質は、平均粒径が1μm〜50μm程度、典型的には1μm〜25μm程度、好適には2μm〜20μm、例えば3μm〜8μmのものを好ましく使用し得る。 Moreover, although there is no strict restriction | limiting about the shape of a positive electrode active material, the positive electrode active material prepared as mentioned above can be grind | pulverized, granulated, and classified by an appropriate means. As such a positive electrode active material, those having an average particle diameter of about 1 μm to 50 μm, typically about 1 μm to 25 μm, preferably 2 μm to 20 μm, for example, 3 μm to 8 μm can be preferably used.
なお、ここに開示される「平均粒径」は、レーザ回折散乱法により、体積基準で求める粒度分布における積算値50%での粒径(以下、単に平均粒径またはD50と示すことがある。)を意味する。 The “average particle size” disclosed herein may be indicated by a particle size distribution at a 50% integrated value in a particle size distribution determined on a volume basis (hereinafter simply referred to as an average particle size or D 50 ) by a laser diffraction scattering method. .)
粒状ポリマーB38としては、後で説明する粒状ポリマーA78の融点を超えて120℃以下の温度範囲に融点を有する粒状のポリマーであれば、その組成等は特に制限されることなく用いることができる。この粒状ポリマーB38は、正極活物質層34の温度が融点に至ると溶融し、表面積を増大させて導電材を覆う等して導電経路を塞ぐ。これにより、正極活物質層34の内部抵抗を高め、電荷担体の移動を制限し、電池10の反応を制限する(正極活物質層34におけるシャットダウン)。
かかる粒状ポリマーB38としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂のなかから所望の融点および諸特性を有する樹脂を適宜選択して用いることができる。このような粒状ポリマーB38としては、融点の調整が比較的容易で入手しやすいポリエチレン(PE)やエチレン−ビニルモノマー共重合体の中から1種または2種以上を選択して用いることが好ましい。具体的には、例えば、ポリエチレン(PE)、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−メチルアクリレート共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体等が例示される。これらは、一般的には、分子量や分子構造により密度が変化し、この密度を調整することによって、融点を所望の温度に制御することができる。
The granular polymer B38 can be used without particular limitation as long as it is a granular polymer having a melting point in the temperature range of 120 ° C. or less exceeding the melting point of granular polymer A78 described later. The granular polymer B38 melts when the temperature of the positive electrode active material layer 34 reaches the melting point, and increases the surface area to cover the conductive material, and closes the conductive path. This increases the internal resistance of the positive electrode active material layer 34, restricts the movement of charge carriers, and restricts the reaction of the battery 10 (shutdown in the positive electrode active material layer 34).
As the granular polymer B38, for example, a resin having a desired melting point and various characteristics can be appropriately selected from polyolefin resins. As such a granular polymer B38, it is preferable to use one or more selected from polyethylene (PE) and an ethylene-vinyl monomer copolymer which are relatively easy to adjust the melting point and are easily available. Specific examples include polyethylene (PE), ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-methyl acrylate copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer, and the like. In general, the density varies depending on the molecular weight and molecular structure, and the melting point can be controlled to a desired temperature by adjusting the density.
また、このような粒状ポリマーB38は、正極活物質層34に少量でも配合することで異常発熱時に電池10の内部抵抗を高めることができ、その配合量が多いほどその効果は大きくなる。しかしながら、正極活物質と粒状ポリマーB38との総量を100質量%としたときに、3質量%未満の配合量では異常発熱時の内部抵抗を効果的に高めることが難しい。一方で、粒状ポリマーB38の配合量が10質量%を超過すると、通常の電池使用時の内部抵抗が高くなり、また電池容量も低下するため、電池特性を必要以上に損なうことに繋がる。これらのことを考慮すると、正極活物質層34への粒状ポリマーB38の配合量は、3質量%〜10質量%程度、より好ましくは5質量%〜8質量%程度とすることが望ましい。これにより、正極活物質層34において粒状ポリマーB38によるシャットダウン機能を効果的に発現させ、より早い段階から電池10の異常発熱を抑制することができる。
この粒状ポリマーB38の平均粒径(D50)は、電池特性に直接的に影響を与えるわけではないため特に制限されるものではないが、正極活物質および導電材等とのバランスや分散性の観点から、例えば、0.1μm〜3.0μm程度、より好ましくは0.5μm〜1.5μm程度の範囲のものを用いることができる。
In addition, such a granular polymer B38 can increase the internal resistance of the battery 10 during abnormal heat generation by being mixed in the positive electrode active material layer 34 even in a small amount, and the effect increases as the amount increases. However, when the total amount of the positive electrode active material and the granular polymer B38 is 100% by mass, it is difficult to effectively increase the internal resistance at the time of abnormal heat generation when the blending amount is less than 3% by mass. On the other hand, when the blending amount of the granular polymer B38 exceeds 10% by mass, the internal resistance when using a normal battery is increased and the battery capacity is also reduced, leading to unnecessarily impaired battery characteristics. Considering these matters, the blending amount of the granular polymer B38 in the positive electrode active material layer 34 is desirably about 3% by mass to 10% by mass, more preferably about 5% by mass to 8% by mass. Thereby, in the positive electrode active material layer 34, the shutdown function by the granular polymer B38 can be effectively expressed, and abnormal heat generation of the battery 10 can be suppressed from an earlier stage.
The average particle diameter (D 50 ) of the granular polymer B38 is not particularly limited because it does not directly affect the battery characteristics. However, the average particle diameter (D 50 ) of the granular polymer B38 is not limited to the positive electrode active material and the conductive material. From the viewpoint, for example, those in the range of about 0.1 μm to 3.0 μm, more preferably about 0.5 μm to 1.5 μm can be used.
導電材は、導電性に劣る正極活物質と正極集電体32との間の導電経路を確保する役割を有している。この導電材としては、導電性の良好な各種の導電材料を用いることができる。例えば、炭素粉末や繊維状炭素等のカーボン材料が好ましく用いられる。より具体的には、種々のカーボンブラック(例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、黒鉛化カーボンブラック、ケッチェンブラック)、グラファイト粉末等の炭素粉末や、針状黒鉛、気相成長炭素繊維(VGCF)等の繊維状炭素等である。これらは、一種又は二種以上を併用してもよい。あるいは、ニッケル粉末等の導電性金属粉末等を用いてもよい。また、導電材の平均粒径は限定されないが、典型的には1μm以下、例えば0.001μm〜1μmの平均粒径を有する材料をより好ましく使用し得る。 The conductive material has a role of securing a conductive path between the positive electrode active material having poor conductivity and the positive electrode current collector 32. As this conductive material, various conductive materials having good conductivity can be used. For example, carbon materials such as carbon powder and fibrous carbon are preferably used. More specifically, various carbon blacks (for example, acetylene black, furnace black, graphitized carbon black, ketjen black), carbon powder such as graphite powder, acicular graphite, vapor grown carbon fiber (VGCF), etc. Fibrous carbon or the like. These may use together 1 type, or 2 or more types. Alternatively, conductive metal powder such as nickel powder may be used. The average particle diameter of the conductive material is not limited, but typically, a material having an average particle diameter of 1 μm or less, for example, 0.001 μm to 1 μm can be used more preferably.
バインダは、上記の正極活物質と導電材と粒状ポリマーB38とを固着して正極活物質層34を形作るとともに、この正極活物質層34を正極集電体32上に固定する働きを有する。このようなバインダとしては、正極活物質層34の形成の際に使用する溶媒に溶解または分散可能なポリマーを用いることができる。例えば、水性溶媒を用いて正極活物質層34を形成する際には、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)などのセルロース系ポリマー、また例えば、ポリビニルアルコール(PVA)や、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)などのフッ素系樹脂、酢酸ビニル共重合体やスチレンブタジエン共重合体(SBR)、アクリル酸変性SBR樹脂(SBR系ラテックス)などのゴム類;などの水溶性または水分散性ポリマーを好ましく採用することができる。また、非水溶媒を用いて正極活物質層34を形成する際は、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリアクリルニトリル(PAN)などのポリマーを好ましく採用することができる。これらのポリマー材料の融点は、本質的に粒状ポリマーB38の融点と比較して高く設定されることになる。 The binder serves to fix the positive electrode active material, the conductive material, and the particulate polymer B38 to form the positive electrode active material layer 34 and to fix the positive electrode active material layer 34 on the positive electrode current collector 32. As such a binder, a polymer that can be dissolved or dispersed in a solvent used in forming the positive electrode active material layer 34 can be used. For example, when forming the positive electrode active material layer 34 using an aqueous solvent, cellulosic polymers such as carboxymethyl cellulose (CMC) and hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC), for example, polyvinyl alcohol (PVA), polytetrafluoro Fluorine resins such as ethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), vinyl acetate copolymer, styrene butadiene copolymer (SBR), acrylic acid modified SBR resin (SBR latex), etc. Water-soluble or water-dispersible polymers such as rubbers can be preferably used. Moreover, when forming the positive electrode active material layer 34 using a nonaqueous solvent, polymers such as polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidene chloride (PVDC), and polyacrylonitrile (PAN) can be preferably employed. The melting points of these polymer materials are essentially set higher than the melting point of the granular polymer B38.
なお、上記にバインダとして例示したポリマー材料は、バインダとしての機能の他に、上記組成物の増粘剤その他の添加剤としての機能を発揮する目的で使用されることもあり得る。また、正極活物質層形成用組成物の溶媒としては、水性溶媒および非水溶媒の何れも使用可能である。非水溶媒の好適な例として、典型的には、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)が挙げられる。上記バインダとして例示したポリマー材料は、バインダとしての機能の他に、正極活物質層形成用組成物の増粘剤その他の添加剤としての機能を発揮する目的で使用されることもあり得る。 In addition, the polymer material exemplified above as a binder may be used for the purpose of exhibiting a function as a thickener or other additive of the composition in addition to the function as a binder. Moreover, as a solvent of the composition for positive electrode active material layer formation, both an aqueous solvent and a non-aqueous solvent can be used. A suitable example of a non-aqueous solvent is typically N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). The polymer material exemplified as the binder may be used for the purpose of exhibiting a function as a thickener or other additive of the composition for forming a positive electrode active material layer in addition to the function as a binder.
そしてかかる正極活物質層34において、上記の粒状ポリマーB38と導電材とは、均一に分散されているのが望ましい。粒状ポリマーB38は上記のとおり絶縁性を示すため、正極活物質層34に含まれることで電池10の内部抵抗を高めることに繋がる。しかしながら、粒状ポリマーB38が導電性に優れた導電材と均一に分散されていることで、粒状ポリマーB38による内部抵抗の増大を抑制することができる。また、粒状ポリマーB38によるシャットダウン時には、粒状ポリマーB38と導電材とが均一に分散していることで、粒状ポリマーB38が溶融した際に導電材による導電経路をより効果的に遮断することができる。すなわち、粒状ポリマーB38のシャットダウン機能を効果的に発現させることができる。
なお、通常は、粒状ポリマーB38よりも導電材の方の粒径が小さい。したがって、粒状ポリマーB38の周囲を導電材が取り囲み、正極活物質層34の全体として均一な分散状態を達成していても良い。たとえば、粒状ポリマーB38の表面を導電材が取り囲み、正極活物質層に均一に分散した形態とすることも考慮できる。
In the positive electrode active material layer 34, it is desirable that the granular polymer B38 and the conductive material are uniformly dispersed. Since the granular polymer B38 exhibits insulating properties as described above, inclusion in the positive electrode active material layer 34 leads to an increase in the internal resistance of the battery 10. However, since the granular polymer B38 is uniformly dispersed with the conductive material having excellent conductivity, an increase in internal resistance due to the granular polymer B38 can be suppressed. In addition, when the granular polymer B38 is shut down, the granular polymer B38 and the conductive material are uniformly dispersed, so that when the granular polymer B38 is melted, the conductive path by the conductive material can be more effectively blocked. That is, the shutdown function of the granular polymer B38 can be effectively expressed.
Normally, the particle size of the conductive material is smaller than that of the granular polymer B38. Therefore, the conductive material may surround the granular polymer B38 and the positive electrode active material layer 34 as a whole may be uniformly dispersed. For example, it can be considered that a conductive material surrounds the surface of the granular polymer B38 and is uniformly dispersed in the positive electrode active material layer.
このような粒状ポリマーB38と導電材との均一な分散状態は、たとえば、正極活物質層34の形成の際に用意する正極活物質層形成用組成物を適切に調製することで、簡便に実現することができる。すなわち、まず最初に、粒状ポリマーB38と導電材とバインダとを所定の溶媒に分散させ、次に、この混合物に正極活物質を分散させることで、正極活物質層形成用組成物を調製すればよい。この組成物の調製に際し、必要に応じて分散剤を用いるなどしても良い。また、分散および混合の手段として、例えば、各種の分散機、乳化機、混練機、攪拌機等を用いることができる。上記のとおり正極活物質層形成用組成物を調製すれば、その他は、常法に従って正極の作製および電池の構築等を行うことができる。これにより、絶縁性を示す粒状ポリマーB38が正極活物質層34に含まれる場合であっても、必要以上に正極30の内部抵抗の低下を抑制することができる。また、シャットダウン時においては、粒状ポリマーB38が溶融して導電材を被覆するなどして導電経路を遮断しやすくなり、内部抵抗の増大効果を高めることができる。 Such a uniform dispersion state of the granular polymer B38 and the conductive material can be easily realized by, for example, appropriately preparing a positive electrode active material layer forming composition prepared when forming the positive electrode active material layer 34. can do. That is, first, the particulate polymer B38, the conductive material, and the binder are dispersed in a predetermined solvent, and then the positive electrode active material is dispersed in this mixture to prepare the positive electrode active material layer forming composition. Good. In preparing this composition, a dispersant may be used as necessary. Moreover, as a means of dispersion | distribution and mixing, various dispersers, an emulsifier, a kneader, a stirrer etc. can be used, for example. If the composition for positive electrode active material layer formation is prepared as mentioned above, others can manufacture a positive electrode, construction | assembly of a battery, etc. according to a conventional method. Thereby, even if it is a case where the granular polymer B38 which shows insulation is contained in the positive electrode active material layer 34, the fall of the internal resistance of the positive electrode 30 can be suppressed more than necessary. Further, at the time of shutdown, the particulate polymer B38 is melted and covered with a conductive material, so that the conductive path is easily cut off, and the effect of increasing the internal resistance can be enhanced.
なお、正極活物質層34全体に占める正極活物質の質量割合は、およそ50質量%以上(典型的には50質量%〜95質量%)であることが好ましく、通常はおよそ70質量%〜95質量%(例えば75質量%〜90質量%)であることがより好ましい。そして正極活物質と粒状ポリマーB38との総量に占める粒状ポリマーB38の質量割合が3質量%〜10質量%程度とされる。また、正極活物質層34全体に占める導電材の割合は、例えば、前記正極活物質および粒状ポリマーB38との兼ね合いもあるが、およそ2質量%〜20質量%を目安とすることができ、通常はおよそ2質量%〜15質量%とすることが好ましい。バインダを使用する組成では、例えば、正極活物質層34に占めるバインダの割合を、例えばおよそ1質量%〜10質量%とすることができ、通常はおよそ2質量%〜5質量%として、各材料の配合を調整することが好ましい。 In addition, it is preferable that the mass ratio of the positive electrode active material to the whole positive electrode active material layer 34 is about 50 mass% or more (typically 50 mass% to 95 mass%), and usually about 70 mass% to 95 mass%. It is more preferable that it is mass% (for example, 75 mass%-90 mass%). And the mass ratio of granular polymer B38 to the total amount of positive electrode active material and granular polymer B38 shall be about 3 mass%-10 mass%. The proportion of the conductive material in the entire positive electrode active material layer 34 is, for example, a balance between the positive electrode active material and the granular polymer B38, but can be about 2% by mass to 20% by mass. Is preferably about 2% by mass to 15% by mass. In the composition using the binder, for example, the ratio of the binder in the positive electrode active material layer 34 can be set to, for example, approximately 1% by mass to 10% by mass, and usually approximately 2% by mass to 5% by mass. It is preferable to adjust the blending.
≪負極≫
負極(負極シート)50は、帯状の負極集電体52上に、負極活物質を含む負極活物質層54を備えている。かかる負極50は、代表的には、負極活物質と、バインダとを適切な溶媒またはビヒクルに分散させてペースト状(スラリー状)の負極活物質層形成用組成物を調製し、これを負極集電体52の少なくとも一方の表面に供給し、乾燥させ、圧延することによって形成することができる。
≪Negative electrode≫
The negative electrode (negative electrode sheet) 50 includes a negative electrode active material layer 54 containing a negative electrode active material on a strip-shaped negative electrode current collector 52. Typically, the negative electrode 50 is prepared by dispersing a negative electrode active material and a binder in a suitable solvent or vehicle to prepare a paste-form (slurry) negative electrode active material layer forming composition. It can be formed by supplying to at least one surface of the electric body 52, drying, and rolling.
負極集電体52としては、リチウムイオン電池10の負極50に用いられている金属箔が好適に使用され得る。例えば、銅、ニッケル、チタン、ステンレス鋼等を主体とする棒状体、板状体、箔状体、網状体等を用いることができる。この例において、具体的には、負極集電体52には、所定の幅を有し、厚さがおよそ10μmの帯状の銅箔を用いている。このような負極集電体52には、幅方向の片側縁端部に沿って未塗工部53が設定されている。負極集電体52に設定された未塗工部53を除いて、負極集電体52の両面に負極活物質層54が形成される。 As the negative electrode current collector 52, a metal foil used for the negative electrode 50 of the lithium ion battery 10 can be suitably used. For example, a rod-like body, a plate-like body, a foil-like body, a net-like body or the like mainly composed of copper, nickel, titanium, stainless steel, or the like can be used. In this example, specifically, the negative electrode current collector 52 is a strip-shaped copper foil having a predetermined width and a thickness of approximately 10 μm. In such a negative electrode current collector 52, an uncoated portion 53 is set along one edge portion in the width direction. The negative electrode active material layers 54 are formed on both surfaces of the negative electrode current collector 52 except for the uncoated portion 53 set on the negative electrode current collector 52.
この実施形態では、負極活物質層54は、粒状の負極活物質を主体として含み、この負極活物質がバインダによって上記の負極集電体52上に固着されている。また、負極活物質層54は、典型的には、これら負極活物質およびバインダを含む負極活物質層形成用組成物が上記負極集電体52上に塗工されることで形成されている。このように形成された負極活物質層54には、負極活物質粒子の間に電解液が染み込み得る空隙が形成されている。 In this embodiment, the negative electrode active material layer 54 mainly includes a granular negative electrode active material, and the negative electrode active material is fixed onto the negative electrode current collector 52 with a binder. The negative electrode active material layer 54 is typically formed by applying a negative electrode active material layer-forming composition containing these negative electrode active material and binder onto the negative electrode current collector 52. In the negative electrode active material layer 54 formed in this manner, voids are formed between the negative electrode active material particles so that the electrolyte solution can penetrate.
負極活物質としては、従来からリチウムイオン電池に用いられる材料の一種または二種以上を特に限定なく使用することができる。例えば、少なくとも一部にグラファイト構造(層状構造)を含む粒子状の炭素材料(カーボン粒子)が挙げられる。より具体的には、負極活物質は、例えば、天然黒鉛、非晶質の炭素材料でコートした天然黒鉛、黒鉛質(グラファイト)、難黒鉛化炭素質(ハードカーボン)、易黒鉛化炭素質(ソフトカーボン)、または、これらを組み合わせた炭素材料でもよい。また、例えば、Si、Ge、Sn、Pb、Al、Ga、In、As、Sb、Bi等を構成金属元素とする金属化合物(好ましくは、シリサイドまたは金属酸化物)などとしても良い。また、負極活物質粒子として、LTO(チタン酸リチウム)を用いることもできる。金属化合物からなる負極活物質については、例えば、炭素被膜によって、金属化合物の表面を充分に被覆し、導電性に優れた粒状体として用いてもよい。この場合、負極活物質層に導電材を含有させなくてもよいし、従来よりも下記の導電材の含有率を低減させてもよい。これらの負極活物質の付加的な態様や、粒径等の形態は、所望の特性に応じて適宜に選択することができる。 As the negative electrode active material, one type or two or more types of materials conventionally used in lithium ion batteries can be used without any particular limitation. For example, a particulate carbon material (carbon particles) including a graphite structure (layered structure) at least in part. More specifically, the negative electrode active material is, for example, natural graphite, natural graphite coated with an amorphous carbon material, graphite (graphite), non-graphitizable carbon (hard carbon), graphitizable carbon ( Soft carbon) or a carbon material combining these may be used. Further, for example, a metal compound (preferably silicide or metal oxide) having Si, Ge, Sn, Pb, Al, Ga, In, As, Sb, Bi, or the like as a constituent metal element may be used. Moreover, LTO (lithium titanate) can also be used as the negative electrode active material particles. About the negative electrode active material which consists of a metal compound, the surface of a metal compound may be fully coat | covered with a carbon film, for example, and you may use as a granular material excellent in electroconductivity. In this case, the negative electrode active material layer may not contain a conductive material, and the content rate of the following conductive material may be reduced as compared with the conventional case. The additional aspect of these negative electrode active materials and forms, such as a particle size, can be suitably selected according to a desired characteristic.
なお、負極活物質として絶縁性の材料または導電性の低い材料を用いる場合等には、例えば、負極集電体52と負極活物質層54との間に、導電性中間層(図示せず)を配設することができる。また、特に限定するものではないが、負極活物質層54には、導電材が含まれていてもよい。導電材は、導電性が高くない負極活物質と負極集電体52との間の導電経路を確保する役割を有している。このような導電材としては、上記正極活物質層34の導電材を同様に用いることができる。 In the case of using an insulating material or a material with low conductivity as the negative electrode active material, for example, a conductive intermediate layer (not shown) is provided between the negative electrode current collector 52 and the negative electrode active material layer 54. Can be arranged. Although not particularly limited, the negative electrode active material layer 54 may contain a conductive material. The conductive material has a role of securing a conductive path between the negative electrode active material that is not highly conductive and the negative electrode current collector 52. As such a conductive material, the conductive material of the positive electrode active material layer 34 can be similarly used.
負極活物質層54のバインダ、溶媒、増粘剤としては、上記正極活物質層34のバインダ、溶媒、増粘剤として例示した材料を同様に用いることができる。
溶媒としては、上記正極活物質層34で用いる水性溶媒および非水溶媒のいずれも使用可能である。非水溶媒の好適な例としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)が挙げられる。
また、上記正極活物質層34のバインダとして例示したポリマー材料は、バインダとしての機能の他に、負極活物質層形成用組成物の増粘剤その他の添加剤としての機能を発揮する目的で使用されることもあり得る。
As the binder, solvent, and thickener of the negative electrode active material layer 54, the materials exemplified as the binder, solvent, and thickener of the positive electrode active material layer 34 can be similarly used.
As the solvent, any of an aqueous solvent and a non-aqueous solvent used in the positive electrode active material layer 34 can be used. A suitable example of the non-aqueous solvent is N-methyl-2-pyrrolidone (NMP).
The polymer material exemplified as the binder of the positive electrode active material layer 34 is used for the purpose of exhibiting the function as a thickener and other additives of the composition for forming the negative electrode active material layer in addition to the function as a binder. It can be done.
なお、導電材の使用量は、負極活物質100質量部に対しておよそ1〜30質量部(好ましくは、およそ2〜20質量部、例えば5〜10質量部程度)とすることができる。また、負極活物質100質量部に対するバインダの使用量は、例えば0.5〜10質量部とすることができる。 In addition, the usage-amount of a electrically conductive material can be about 1-30 mass parts (preferably about 2-20 mass parts, for example, about 5-10 mass parts) with respect to 100 mass parts of negative electrode active materials. Moreover, the usage-amount of a binder with respect to 100 mass parts of negative electrode active materials can be 0.5-10 mass parts, for example.
≪セパレータ≫
セパレータ70は、図2〜図4に示すように、正極シート30と負極シート50とを絶縁するとともに、電解質の移動を許容する部材である。この要件を満たすものであれば、セパレータ70の基体を構成する材料については、本質的には限定されない。そして、このようなセパレータ70としては、従来のリチウムイオン電池に使用されているのと同様の熱可塑性樹脂からなる各種のセパレータを使用することができる。代表的には、リチウムイオンが移動できる程度の微細な細孔を有する多孔質体、不織布状体、布状体等とすることができる。例えば、熱可塑性樹脂からなる多孔性シート(微多孔質樹脂シート)を好ましく用いることができる。かかる多孔性シートの構成材料としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン等のポリオレフィン系樹脂が好ましい。特に、PEシート、PPシート、PE層とPP層とが積層された二層構造シート、二層のPP層の間に一層のPE層が挟まれた態様の三層構造シート等、の多孔質ポリオレフィンシートを好適に使用し得る。
≪Separator≫
As shown in FIGS. 2 to 4, the separator 70 is a member that insulates the positive electrode sheet 30 and the negative electrode sheet 50 and allows the electrolyte to move. As long as this requirement is satisfied, the material constituting the base of the separator 70 is not essentially limited. And as such a separator 70, the various separators which consist of a thermoplastic resin similar to what is used for the conventional lithium ion battery can be used. Typically, a porous body, a nonwoven fabric, a cloth, or the like having fine pores that can move lithium ions can be used. For example, a porous sheet (microporous resin sheet) made of a thermoplastic resin can be preferably used. As a constituent material of such a porous sheet, polyolefin resins such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), and polystyrene are preferable. In particular, a porous structure such as a PE sheet, a PP sheet, a two-layer structure sheet in which a PE layer and a PP layer are laminated, and a three-layer structure sheet in which one PE layer is sandwiched between two PP layers. A polyolefin sheet can be suitably used.
図4に示す例では、セパレータ70は、片方の面に耐熱層72を備えている。耐熱層72の厚みは特に制限されるものではないが、概ね10μm以下、代表的には0.5μm〜7μm、より限定的には2μm〜6μm程度を目安とすることができる。そしてこの耐熱層72は、無機フィラーと、80℃以上100℃以下の温度範囲に融点を有する粒状ポリマーA78と、バインダとを含んでいる。
このような耐熱層72を備えるセパレータ70は、典型的には、無機フィラーと、粒状ポリマーAと、バインダとを含む耐熱層形成用組成物を調製し、上記のセパレータの基体の少なくとも一方の表面に供給することで用意することができる。
In the example shown in FIG. 4, the separator 70 includes a heat resistant layer 72 on one surface. The thickness of the heat-resistant layer 72 is not particularly limited, but can be approximately 10 μm or less, typically 0.5 μm to 7 μm, and more specifically about 2 μm to 6 μm. The heat-resistant layer 72 includes an inorganic filler, a granular polymer A78 having a melting point in a temperature range of 80 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, and a binder.
The separator 70 having such a heat-resistant layer 72 is typically prepared by preparing a composition for forming a heat-resistant layer containing an inorganic filler, a granular polymer A, and a binder, and at least one surface of the substrate of the separator. It can be prepared by supplying to.
無機フィラーとしては、各種の絶縁性材料を用いることができる。例えば、絶縁性を有する金属酸化物、金属水酸化物などのフィラー、ガラス、各種の無機鉱物あるいは無機顔料等の中から1種または2種以上を選択して用いることができる。例えば、具体的には、アルミナ(Al2O3)、ベーマイト(Al2O3・H2O)、マグネシア(MgO)、マイカ、タルク、チタニア、ガラスビーズ、ガラス繊維等を用いることができる。このような無機フィラーとしては、品質が安定しているうえに安価で入手が容易なアルミナ(Al2O3)、ベーマイト(Al2O3・H2O)、マグネシア(MgO)等を用いるのが好ましい。 As the inorganic filler, various insulating materials can be used. For example, one or more kinds selected from fillers such as insulating metal oxides and metal hydroxides, glass, various inorganic minerals and inorganic pigments can be used. For example, specifically, alumina (Al 2 O 3 ), boehmite (Al 2 O 3 .H 2 O), magnesia (MgO), mica, talc, titania, glass beads, glass fiber, and the like can be used. As such an inorganic filler, alumina (Al 2 O 3 ), boehmite (Al 2 O 3 .H 2 O), magnesia (MgO), etc., which are stable in quality and inexpensive and easily available, are used. Is preferred.
セパレータ70の耐熱層72に含まれる粒状ポリマーA78としては、80℃以上120℃以下の温度範囲に融点を有する粒状のポリマーであれば、その組成等は特に制限されることなく用いることができる。この粒状ポリマーA78は、セパレータ70の表面に設けられる耐熱層72の温度が粒状ポリマーA78の融点より高くなった場合に溶融し、表面積を増大させることで、耐熱層72およびセパレータ70の空孔を埋めて導電経路を塞ぐ。これにより耐熱層72およびセパレータ70の内部抵抗を高め、電荷担体の移動(電解液の移動)を制限して、電池10の反応を制限する(耐熱層72におけるシャットダウン)。 The granular polymer A78 contained in the heat-resistant layer 72 of the separator 70 can be used without particular limitation as long as it is a granular polymer having a melting point in the temperature range of 80 ° C. or higher and 120 ° C. or lower. The granular polymer A78 melts when the temperature of the heat-resistant layer 72 provided on the surface of the separator 70 becomes higher than the melting point of the granular polymer A78, and increases the surface area, thereby forming pores in the heat-resistant layer 72 and the separator 70. Fill to block the conductive path. This increases the internal resistance of the heat-resistant layer 72 and the separator 70, restricts the movement of the charge carriers (electrolyte movement), and restricts the reaction of the battery 10 (shutdown in the heat-resistant layer 72).
かかる粒状ポリマーA78としては、上記の正極活物質層34における粒状ポリマーB38と同様のものから適宜選択して用いることができる。この粒状ポリマーA78は、正極活物質層34に含まれる粒状ポリマーB38とは融点が異なるものであり、粒状ポリマーB38より低い融点を有する。この点を満たしていれば、粒状ポリマーA78は、粒状ポリマーB38と同一の組成を有するものであってもよいし、全く異なる材料であっても良い。 As this granular polymer A78, it can select from the thing similar to granular polymer B38 in said positive electrode active material layer 34 suitably, and can use it. The granular polymer A78 has a melting point different from that of the granular polymer B38 contained in the positive electrode active material layer 34 and has a lower melting point than the granular polymer B38. If this point is satisfied, the granular polymer A78 may have the same composition as the granular polymer B38, or may be a completely different material.
粒状ポリマーA78は、無機フィラーと粒状ポリマーA78との総量を100質量%として10質量%〜40質量%の割合で耐熱層72に含まれていることが好ましい。粒状ポリマーA78は、耐熱層72に僅かでも含まれることで異常発熱時において電池10の内部抵抗を高める効果を示し、その量が多いほどその効果は大きくなる。しかしながら、10質量%未満の配合量では異常発熱時の内部抵抗を効果的に高めることが難しい。一方で、粒状ポリマーA78の配合量が40質量%を超過すると、通常の電池10使用時の内部抵抗が高くなり、電池特性を必要以上に損なうために好ましくない。これらのことを考慮すると、耐熱層72への粒状ポリマーA78の配合量は、10質量%〜40質量%程度、より好ましくは20質量%〜30質量%程度とするのが望ましい。これにより、耐熱層72において粒状ポリマーB78によるシャットダウン機能を効果的に発現させ、より早い段階で電池10の異常発熱を停止することができる。 The granular polymer A78 is preferably contained in the heat-resistant layer 72 at a ratio of 10% by mass to 40% by mass with the total amount of the inorganic filler and the granular polymer A78 being 100% by mass. The particulate polymer A78 exhibits an effect of increasing the internal resistance of the battery 10 when abnormal heat is generated by being contained in the heat-resistant layer 72 even if only a small amount, and the effect increases as the amount increases. However, if the blending amount is less than 10% by mass, it is difficult to effectively increase the internal resistance during abnormal heat generation. On the other hand, when the blending amount of the granular polymer A78 exceeds 40% by mass, the internal resistance when using the normal battery 10 is increased, and the battery characteristics are unnecessarily impaired. Considering these matters, the blending amount of the granular polymer A78 in the heat-resistant layer 72 is desirably about 10% by mass to 40% by mass, more preferably about 20% by mass to 30% by mass. Thereby, the shutdown function by the granular polymer B78 is effectively expressed in the heat-resistant layer 72, and abnormal heat generation of the battery 10 can be stopped at an earlier stage.
そして、耐熱層72に含まれる無機フィラーの平均粒径は0.5μm〜5.0μmであることが好ましく、また、粒状ポリマーA78の平均粒径が0.1μm〜3.0μmであることが好ましい。無機フィラーの平均粒径を0.5μm〜5.0μmとすることで、耐熱層72として、セパレータ70の酸化分解および電池特性の劣化を防止する効果をより高くすることができる。また、粒状ポリマーAの平均粒径を0.1μm〜3.0μmとすることで、粒状ポリマーAの異常発熱時に対する反応性を高め、より素早い溶融を実現することができる。そして、耐熱層における無機フィラーと粒状ポリマーAの分散状態をより均質でムラの無い状態に保つことができ、良好な耐熱層72を実現することができる。 The average particle size of the inorganic filler contained in the heat-resistant layer 72 is preferably 0.5 μm to 5.0 μm, and the average particle size of the granular polymer A78 is preferably 0.1 μm to 3.0 μm. . By setting the average particle size of the inorganic filler to 0.5 μm to 5.0 μm, as the heat resistant layer 72, the effect of preventing the oxidative decomposition of the separator 70 and the deterioration of the battery characteristics can be further enhanced. Moreover, the reactivity with respect to the time of the abnormal heat_generation | fever of the granular polymer A can be improved by making the average particle diameter of the granular polymer A 0.1 micrometer-3.0 micrometers, and quicker fusion | melting is realizable. And the dispersion state of the inorganic filler and the granular polymer A in a heat-resistant layer can be maintained in a more uniform and non-uniform state, and a good heat-resistant layer 72 can be realized.
さらに、かかるリチウムイオン電池10において、耐熱層72の空孔率は30%以上70%以下であることが好ましい。耐熱層72はセパレータ70の表面に備えられるため、セパレータ70とともに正極30と負極50との間のイオン伝導性を確保するための空孔を有している必要がある。そこで耐熱層72としての空孔率は、イオン伝導性を確保して抵抗の発生を少なくするために、30%以上とすることが好ましい。また、耐熱層72としての強度および耐性を維持するためと、シャットダウン時の抵抗増大の効果を発揮させるために、70%以下とするのが好ましい。例えば、40%以上60%以下程度とするのがより好ましい。なお、この空孔率は、耐熱層72の形成方法や、耐熱層72に含ませる無機フィラーおよび粒状ポリマーA78の配合を調整すること等で、好適に制御することができる。 Furthermore, in the lithium ion battery 10, the heat-resistant layer 72 preferably has a porosity of 30% or more and 70% or less. Since the heat-resistant layer 72 is provided on the surface of the separator 70, it is necessary to have pores for securing ion conductivity between the positive electrode 30 and the negative electrode 50 together with the separator 70. Therefore, the porosity of the heat-resistant layer 72 is preferably 30% or more in order to secure ion conductivity and reduce the generation of resistance. Moreover, in order to maintain the strength and resistance as the heat-resistant layer 72 and to exhibit the effect of increasing the resistance at the time of shutdown, it is preferably 70% or less. For example, it is more preferably about 40% or more and 60% or less. This porosity can be suitably controlled by adjusting the method for forming the heat-resistant layer 72, the blending of the inorganic filler and the granular polymer A78 included in the heat-resistant layer 72, and the like.
なお、耐熱層72は、例えば、上述した無機フィラー、粒状ポリマーA78をバインダとともに溶媒またはビヒクルに混ぜ合わせたペースト状(スラリー状)の組成物を調製し、これをセパレータ70に塗布し、乾燥させることで形成することができる。この際、バインダとしては、上記正極活物質層34について記載したのと同様のものを用いることができる。また、耐熱層形成用の組成物の溶媒についても、上記正極活物質層34の形成用組成物と同様に、水性溶媒および非水溶媒の何れもが使用可能である。上記にバインダとして使用し得るポリマー材料は、バインダとしての機能の他に、上記組成物の増粘剤その他の添加剤としての機能を発揮する目的で使用されることもあり得る。
なお、特に限定されるものではないが、無機フィラーおよび粒状ポリマーA78の合計とバインダとの配合割合は、例えば、質量比(NV基準)で90:10〜99:1とすることができ、93:7〜97:3が好ましく、93:7〜95:5が更に好ましい。また、耐熱層形成用の組成物の固形分率は、例えば30質量%〜50質量%程度とすることができる。固形分率は、典型的には、溶剤系のものでは40質量%程度、水系のものでは50質量%〜52質量%である。ただし、固形分率が上記数値に限定されないことは勿論である。
The heat-resistant layer 72 is prepared, for example, by preparing a paste-like (slurry) composition in which the above-described inorganic filler and granular polymer A78 are mixed with a solvent or vehicle together with a binder, and this is applied to the separator 70 and dried. Can be formed. At this time, the same binder as described for the positive electrode active material layer 34 can be used as the binder. As the solvent for the composition for forming the heat-resistant layer, both an aqueous solvent and a non-aqueous solvent can be used as in the case of the composition for forming the positive electrode active material layer 34. The polymer material that can be used as a binder may be used for the purpose of exhibiting a function as a thickener or other additive of the composition in addition to the function as a binder.
Although not particularly limited, the blending ratio of the total of the inorganic filler and the granular polymer A78 and the binder can be, for example, 90:10 to 99: 1 in terms of mass ratio (NV basis), 93 : 7 to 97: 3 is preferred, and 93: 7 to 95: 5 is more preferred. Moreover, the solid content rate of the composition for heat-resistant layer formation can be about 30 mass%-50 mass%, for example. The solid content is typically about 40% by weight for solvent-based materials and 50% to 52% by weight for water-based materials. However, it goes without saying that the solid content is not limited to the above numerical values.
以上のように、リチウムイオン電池10の電池特性を過度に低下させることなく配合できる粒状ポリマーA78および粒状ポリマーB38は、その配合の量が限定される。かかるリチウムイオン電池10においては、上記のとおりセパレータの耐熱層72に粒状ポリマーA78を、正極活物質層34に粒状ポリマーB38を、場所を分けて、かつ適切な量で配合させている。これによると、粒状ポリマーA78および粒状ポリマーB38の使用量を電池10特性の低下を招かない最大限の量にまで増やすことができ、さらに、その粒状ポリマーA78および粒状ポリマーB38によるシャットダウン効果を最大限に発揮させることができるため、異常発熱時の熱暴走をより確実に防止することができる。 As described above, the amount of the granular polymer A78 and the granular polymer B38 that can be blended without excessively degrading the battery characteristics of the lithium ion battery 10 is limited. In the lithium ion battery 10, as described above, the granular polymer A 78 is mixed in the heat-resistant layer 72 of the separator, and the granular polymer B 38 is mixed in a proper amount in the positive electrode active material layer 34. According to this, the usage amount of the granular polymer A78 and the granular polymer B38 can be increased to the maximum amount that does not cause deterioration of the battery 10 characteristics, and the shutdown effect by the granular polymer A78 and the granular polymer B38 is maximized. Therefore, thermal runaway during abnormal heat generation can be more reliably prevented.
なお、これに対して、例えば、セパレータ70の基体および耐熱層72、あるいは、セパレータ70の基体および正極活物質層34のみで、シャットダウンを行うと、例えば大型電池の異常発熱による熱暴走を完全に抑制するのは困難となり得る。すなわち、大型電池の異常発熱による熱暴走を抑制し得る十分な粒状ポリマーAをセパレータ70の基体および耐熱層72、あるいは、セパレータ70の基体および正極活物質層34のみに配合しようとすると、電池設計に支障をきたす。したがって、かかるリチウムイオン電池10においては、電池10内のより適切な場所(部材)に、適切な形態で、適切な量の粒状ポリマーA78および粒状ポリマーB38を配合し得る。 On the other hand, for example, if the shutdown is performed only on the base of the separator 70 and the heat-resistant layer 72 or only on the base of the separator 70 and the positive electrode active material layer 34, for example, thermal runaway due to abnormal heat generation of a large battery is completely prevented. It can be difficult to suppress. That is, if sufficient granular polymer A capable of suppressing thermal runaway due to abnormal heat generation of a large battery is to be blended only in the base of separator 70 and heat-resistant layer 72, or in base of separator 70 and positive electrode active material layer 34, battery design Cause trouble. Therefore, in such a lithium ion battery 10, an appropriate amount of the granular polymer A78 and the granular polymer B38 can be blended at an appropriate location (member) in the battery 10 in an appropriate form.
なお、図2〜図4に示すように、負極活物質層54の幅b1は、正極活物質層34の幅a1よりも少し広い。そして、セパレータ70の幅c1、c2は、負極活物質層54の幅b1よりもさらに少し広い(c1、c2>b1>a1)。かかるセパレータ70は、少なくとも一方の表面に、無機フィラーを含む耐熱層を備えている。耐熱層を含むセパレータ全体の空孔率は、たとえば、30%以上70%以下(より好ましくは、40%以上60%以下。)とするのが好ましい。なお、ここに開示されるリチウムイオン電池10において、電解質として固体電解質もしくはゲル状電解質を使用する場合には、セパレータが不要な場合(すなわちこの場合には電解質自体がセパレータとして機能し得る。)があり得る。 2 to 4, the width b <b> 1 of the negative electrode active material layer 54 is slightly wider than the width a <b> 1 of the positive electrode active material layer 34. The widths c1 and c2 of the separator 70 are slightly wider than the width b1 of the negative electrode active material layer 54 (c1, c2> b1> a1). The separator 70 includes a heat-resistant layer containing an inorganic filler on at least one surface. The porosity of the entire separator including the heat-resistant layer is, for example, preferably 30% to 70% (more preferably 40% to 60%). In the lithium ion battery 10 disclosed herein, when a solid electrolyte or a gel electrolyte is used as an electrolyte, a separator is unnecessary (that is, in this case, the electrolyte itself can function as a separator). possible.
≪電池ケース≫
また、この例では、電池ケース80は、図1に示すように、いわゆる角型の電池ケースであり、容器本体84と、蓋体82とを備えている。容器本体84は、有底四角筒状を有しており、一側面(上面)が開口した扁平な箱型の容器である。蓋体82は、当該容器本体84の開口(上面の開口)に取り付けられて当該開口を塞ぐ部材である。
≪Battery case≫
In this example, as shown in FIG. 1, the battery case 80 is a so-called square battery case, and includes a container body 84 and a lid 82. The container main body 84 has a bottomed rectangular tube shape and is a flat box-shaped container having one side surface (upper surface) opened. The lid 82 is a member that is attached to the opening (opening on the upper surface) of the container body 84 and closes the opening.
車載用の二次電池では、車両の燃費を向上させるため、重量エネルギー効率(単位重量当りの電池の容量)を向上させることが望まれる。このため、この実施形態では、電池ケース80を構成する容器本体84と蓋体82は、アルミニウムやアルミニウム合金などの軽量金属が採用されている。これにより重量エネルギー効率を向上させることができる。 In an in-vehicle secondary battery, it is desired to improve the weight energy efficiency (battery capacity per unit weight) in order to improve the fuel efficiency of the vehicle. For this reason, in this embodiment, lightweight metals, such as aluminum and aluminum alloy, are employ | adopted for the container main body 84 and the cover body 82 which comprise the battery case 80. FIG. Thereby, the weight energy efficiency can be improved.
電池ケース80は、捲回電極体20を収容する空間として、扁平な矩形の内部空間を有している。また、図2に示すように、電池ケース80の扁平な内部空間は、捲回電極体20よりも横幅が少し広い。また、電池ケース80の蓋体82には、正極端子40および負極端子60が取り付けられている。正・負極端子40、60は、電池ケース80(蓋体82)を貫通して電池ケース80の外部に出ている。また、蓋体82には安全弁88が設けられている。 The battery case 80 has a flat rectangular internal space as a space for accommodating the wound electrode body 20. Further, as shown in FIG. 2, the flat internal space of the battery case 80 is slightly wider than the wound electrode body 20. A positive terminal 40 and a negative terminal 60 are attached to the lid 82 of the battery case 80. The positive and negative terminals 40 and 60 pass through the battery case 80 (lid 82) and come out of the battery case 80. The lid 82 is provided with a safety valve 88.
捲回電極体20は、帯状の正極シート30、負極シート50およびセパレータ70を有している。
捲回電極体20を作製するに際しては、正極シート30と負極シート50とがセパレータ70を介して積層される。このとき、正極シート30の正極活物質層34の未塗工部33と負極シート50の負極活物質層54の未塗工部53とがセパレータ70の幅方向の両側からそれぞれはみ出すように、正極シート30と負極シート50とを幅方向にややずらして重ね合わせる。このように重ね合わせた積層体を捲回し、次いで得られた捲回体を側面方向から押しつぶして拉げさせることによって扁平状の捲回電極体20が作製され得る。
The wound electrode body 20 includes a belt-like positive electrode sheet 30, a negative electrode sheet 50, and a separator 70.
In producing the wound electrode body 20, the positive electrode sheet 30 and the negative electrode sheet 50 are laminated via the separator 70. At this time, the positive electrode active material layer 34 of the positive electrode sheet 30 and the uncoated portion 53 of the negative electrode active material layer 54 of the negative electrode sheet 50 protrude from both sides of the separator 70 in the width direction. The sheet 30 and the negative electrode sheet 50 are overlapped with a slight shift in the width direction. The laminated body thus stacked is wound, and then the obtained wound body is crushed from the side surface direction and ablated to produce the flat wound electrode body 20.
捲回電極体20の捲回軸(WL)方向における中央部分には、捲回コア部分(即ち正極シート30の正極活物質層34と、負極シート50の負極活物質層54と、セパレータ70とが密に積層された部分)が形成される。また、捲回電極体20の捲回軸方向の両端部には、正極シート30および負極シート50の未塗工部33、53がそれぞれ捲回コア部分から外方にはみ出ている。かかる正極側はみ出し部分(すなわち正極活物質層34の非形成部分)および負極側はみ出し部分(すなわち負極活物質層54の非形成部分)には、正極リード端子41および負極リード端子61がそれぞれ付設されており、上述の正極端子40および負極端子60とそれぞれ電気的に接続される。この際、それぞれの材質の違いから、正極端子40と正極集電体32の接続には、例えば、超音波溶接が用いられる。また、負極端子60と負極集電体52の溶接には、例えば、抵抗溶接が用いられる。かかる捲回電極体20は、図2に示すように、容器本体84の扁平な内部空間に収容される。容器本体84は、捲回電極体20が収容された後、蓋体82によって塞がれる。蓋体82と容器本体84の合わせ目は、例えば、レーザ溶接によって溶接されて封止されている。このように、この例では、捲回電極体20は、蓋体82(電池ケース80)に固定された正極端子40、負極端子60によって、電池ケース80内に位置決めされている。 In the central portion of the wound electrode body 20 in the winding axis (WL) direction, there are wound core portions (that is, the positive electrode active material layer 34 of the positive electrode sheet 30, the negative electrode active material layer 54 of the negative electrode sheet 50, the separator 70, Are densely stacked). In addition, uncoated portions 33 and 53 of the positive electrode sheet 30 and the negative electrode sheet 50 protrude outward from the wound core portion at both ends of the wound electrode body 20 in the winding axis direction. A positive electrode lead terminal 41 and a negative electrode lead terminal 61 are attached to the protruding portion (that is, the portion where the positive electrode active material layer 34 is not formed) and the negative electrode side protruding portion (that is, the portion where the negative electrode active material layer 54 is not formed), respectively. Are electrically connected to the positive electrode terminal 40 and the negative electrode terminal 60, respectively. At this time, for example, ultrasonic welding is used to connect the positive electrode terminal 40 and the positive electrode current collector 32 due to the difference in the materials. For example, resistance welding is used for welding the negative electrode terminal 60 and the negative electrode current collector 52. The wound electrode body 20 is accommodated in a flat internal space of the container body 84 as shown in FIG. The container body 84 is closed by the lid 82 after the wound electrode body 20 is accommodated. The joint of the lid body 82 and the container main body 84 is sealed by welding, for example, by laser welding. Thus, in this example, the wound electrode body 20 is positioned in the battery case 80 by the positive terminal 40 and the negative terminal 60 fixed to the lid 82 (battery case 80).
≪電解液≫
その後、蓋体82に設けられた注液孔86から電池ケース80内に電解液が注入される。ここで用いられる電解液には、従来のリチウム二次電池に用いられる非水電解液と同様の一種または二種以上のものを特に限定なく使用することができる。かかる非水電解液は、典型的には、適当な非水溶媒に電解質(即ち、リチウム塩)を含有させた組成を有する。電解質濃度は特に制限されないが、電解質を凡そ0.1mol/L〜5mol/L(好ましくは、凡そ0.8mol/L〜1.5mol/L)程度の濃度で含有する非水電解液を好ましく用いることができる。また、かかる液状電解液にポリマーが添加された固体状(ゲル状)の電解液であってもよい。
≪Electrolytic solution≫
Thereafter, an electrolytic solution is injected into the battery case 80 from a liquid injection hole 86 provided in the lid 82. As the electrolytic solution used here, one kind or two or more kinds similar to the nonaqueous electrolytic solution used in the conventional lithium secondary battery can be used without any particular limitation. Such a non-aqueous electrolyte typically has a composition in which an electrolyte (that is, a lithium salt) is contained in a suitable non-aqueous solvent. The electrolyte concentration is not particularly limited, but a nonaqueous electrolytic solution containing an electrolyte at a concentration of about 0.1 mol / L to 5 mol / L (preferably about 0.8 mol / L to 1.5 mol / L) is preferably used. be able to. Further, it may be a solid (gel) electrolytic solution in which a polymer is added to the liquid electrolytic solution.
非水溶媒としては、カーボネート類、エステル類、エーテル類、ニトリル類、スルホン類、ラクトン類等の非プロトン性溶媒を用いることができる。例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等が例示される。
また、電解質としては、例えばLiPF6、LiBF4、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、LiC(SO2CF3)3、LiClO4等が例示される。
As the non-aqueous solvent, aprotic solvents such as carbonates, esters, ethers, nitriles, sulfones and lactones can be used. For example, ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC) and the like are exemplified.
Examples of the electrolyte include LiPF 6 , LiBF 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiClO 4 and the like.
電解液に含有させる過充電防止剤としては、酸化電位がリチウム二次電池の稼動電圧以上(例えば、4.2Vで満充電となるリチウム二次電池の場合は、4.2V以上)であって、酸化されると大量のガスを発生するような化合物であれば特に限定なく用いることができるが、酸化電位が電池の稼動電圧と近接していると通常の稼動電圧においても局所的な電圧上昇等で徐々に分解するおそれがある。一方、分解電圧が4.9V以上になると、添加剤の酸化分解によるガス発生の前に、非水電解液の主成分および電極材料の反応により熱暴走を生じるおそれがある。従って、4.2Vで満充電状態となるリチウム二次電池においては、酸化反応電位が4.6V以上4.9V以下の範囲のものが好ましく用いられる。例えば、ビフェニル化合物、シクロアルキルベンゼン化合物、アルキルベンゼン化合物、有機リン化合物、フッ素原子置換芳香族化合物、カーボネート化合物、環状カルバメート化合物、脂環式炭化水素等が挙げられる。使用する電解液100質量%に対する過充電防止剤の使用量は、例えば凡そ0.01質量%〜10質量%(好ましくは0.1質量%〜5質量%程度)とすることができる。 As an overcharge inhibitor contained in the electrolyte, the oxidation potential is not less than the operating voltage of the lithium secondary battery (for example, 4.2 V or more in the case of a lithium secondary battery that is fully charged at 4.2 V). Any compound that generates a large amount of gas when oxidized can be used without any particular limitation. However, if the oxidation potential is close to the operating voltage of the battery, a local voltage increase occurs even at a normal operating voltage. There is a risk of gradually decomposing. On the other hand, when the decomposition voltage is 4.9 V or more, there is a possibility that thermal runaway may occur due to the reaction of the main component of the non-aqueous electrolyte and the electrode material before gas generation due to oxidative decomposition of the additive. Accordingly, a lithium secondary battery that is fully charged at 4.2 V preferably has an oxidation reaction potential in the range of 4.6 V or more and 4.9 V or less. For example, a biphenyl compound, a cycloalkylbenzene compound, an alkylbenzene compound, an organic phosphorus compound, a fluorine atom-substituted aromatic compound, a carbonate compound, a cyclic carbamate compound, an alicyclic hydrocarbon, and the like can be given. The amount of the overcharge inhibitor used relative to 100% by mass of the electrolyte used can be, for example, about 0.01% to 10% by mass (preferably about 0.1% to 5% by mass).
この例では、電解液は、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶媒(例えば、体積比1:1程度の混合溶媒)にLiPF6を約1mol/リットルの濃度で含有させた電解液が用いられている。その後、注液孔に金属製の封止キャップ87を取り付けて(例えば溶接して)電池ケース80を封止する。 In this example, an electrolytic solution in which LiPF 6 is contained at a concentration of about 1 mol / liter in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate (for example, a mixed solvent having a volume ratio of about 1: 1) is used. Yes. Thereafter, a metal sealing cap 87 is attached (for example, welded) to the liquid injection hole to seal the battery case 80.
≪空隙≫
ここで、正極活物質層34および負極活物質層54は、例えば、電極活物質と導電材の粒子間などに、空洞とも称すべき微小な隙間を有している。かかる微小な隙間には電解液(図示省略)が浸み込み得る。ここでは、かかる隙間(空洞)を適宜に「空隙」と称する。このように、リチウムイオン電池10の内部では正極活物質層34と負極活物質層54には、電解液が染み渡っている。
≪Cavity≫
Here, the positive electrode active material layer 34 and the negative electrode active material layer 54 have minute gaps that should be referred to as cavities, for example, between the particles of the electrode active material and the conductive material. An electrolytic solution (not shown) can penetrate into such a minute gap. Here, such a gap (cavity) is appropriately referred to as a “gap”. Thus, in the lithium ion battery 10, the positive electrode active material layer 34 and the negative electrode active material layer 54 are infiltrated with the electrolytic solution.
≪ガス抜け経路≫
また、この例では、当該電池ケース80の扁平な内部空間は、扁平に変形した捲回電極体20よりも少し広い。捲回電極体20の両側には、捲回電極体20と電池ケース80との間に隙間85が設けられている。当該隙間85は、ガス抜け経路になる。例えば、過充電が生じた場合などにおいて、リチウムイオン電池10の温度が異常に高くなると、電解液が分解されてガスが異常に発生する場合がある。この実施形態では、異常に発生したガスは、捲回電極体20の両側における捲回電極体20と電池ケース80との隙間85、および、安全弁88を通して、電池ケース80の外にスムーズに排気される。
≪Gas escape route≫
In this example, the flat internal space of the battery case 80 is slightly wider than the wound electrode body 20 deformed flat. On both sides of the wound electrode body 20, a gap 85 is provided between the wound electrode body 20 and the battery case 80. The gap 85 becomes a gas escape path. For example, in the case where overcharge occurs, when the temperature of the lithium ion battery 10 becomes abnormally high, the electrolyte may be decomposed and gas may be generated abnormally. In this embodiment, the abnormally generated gas is smoothly exhausted out of the battery case 80 through the gap 85 between the wound electrode body 20 and the battery case 80 on both sides of the wound electrode body 20 and the safety valve 88. The
かかるリチウムイオン電池10では、正極集電体32と負極集電体52は、電池ケース80を貫通した電極端子40、60を通じて外部の装置に電気的に接続され得る。これにより、非水電解質二次電池としてのリチウムイオン電池10を製造することができる。 In the lithium ion battery 10, the positive electrode current collector 32 and the negative electrode current collector 52 can be electrically connected to an external device through electrode terminals 40 and 60 that penetrate the battery case 80. Thereby, the lithium ion battery 10 as a nonaqueous electrolyte secondary battery can be manufactured.
ここに開示される非水電解質二次電池においては、シャットダウン樹脂である粒状ポリマーA78および粒状ポリマーB38が、それぞれセパレータ70の耐熱層72および正極活物質層34に分散して含まれていることが重要である。かかる構成により、例えば一般的な電池より放熱性の劣る高エネルギー密度特性を備える非水電解質二次電池において、過充電等による異常発熱が生じた場合でも、セパレータ70の耐熱層72に含まれる粒状ポリマーA78が溶融して早い段階から電池の内部抵抗を高め、次いで正極活物質層34に含まれる粒状ポリマーB38が溶融することで、発熱が蓄積されて熱暴走に至るのを防ぐようにしている。また、複数の部材に粒状ポリマーA78および粒状ポリマーB38を分散して配合させることにより、電池特性を過度に損ねることなく、シャットダウン機能が効果的に発現されるようにしている。さらに、正極活物質層34においては、粒状ポリマーB38と導電材とが均一に分散されているため、電池特性の低下を抑制しつつ、シャットダウン性能を高めるようにしている。 In the nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, the granular polymer A78 and the granular polymer B38, which are shutdown resins, are dispersed in the heat-resistant layer 72 and the positive electrode active material layer 34 of the separator 70, respectively. is important. With such a configuration, for example, in a non-aqueous electrolyte secondary battery having a high energy density characteristic that is inferior in heat dissipation than a general battery, even if abnormal heat generation due to overcharge or the like occurs, the granular material included in the heat-resistant layer 72 of the separator 70 The polymer A78 is melted to increase the internal resistance of the battery from an early stage, and then the granular polymer B38 contained in the positive electrode active material layer 34 is melted to prevent heat generation and thermal runaway. . Further, by dispersing and blending the granular polymer A78 and the granular polymer B38 in a plurality of members, the shutdown function is effectively expressed without excessively degrading the battery characteristics. Furthermore, in the positive electrode active material layer 34, since the granular polymer B38 and the conductive material are uniformly dispersed, the shutdown performance is improved while suppressing the deterioration of the battery characteristics.
以上のとおりの構成は、高エネルギー密度を有し、かつ、ハイレートで使用され得るリチウムイオン電池10に好ましく適用することができ、またその効果を好適に発揮し得る。特に、複数のリチウムイオン電池10が接続されることにより放熱が滞りがちな組電池100の形態のものにも好適に適用できる。すなわち、ここに開示される非水電解質二次電池は、上記のとおり異常発熱時に高い安全性と信頼性を有することから、例えば、図6に示したように、ハイブリッド車両、プラグインハイブリッド車等の車両1の動力源として利用することができる。たとえば、リチウムイオン電池10(組電池100の形態であり得る。)を備えた車両1が、好適に提供される。 The configuration as described above can be preferably applied to the lithium ion battery 10 which has a high energy density and can be used at a high rate, and can effectively exhibit the effect. In particular, the present invention can be suitably applied to a battery pack 100 in which heat dissipation tends to be delayed by connecting a plurality of lithium ion batteries 10. That is, the non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed herein has high safety and reliability during abnormal heat generation as described above. For example, as shown in FIG. 6, a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle, or the like It can be used as a power source for the vehicle 1. For example, the vehicle 1 provided with the lithium ion battery 10 (which may be in the form of the assembled battery 100) is suitably provided.
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。
<サンプル1>
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not intended to be limited to those shown in the examples.
<Sample 1>
[正極]
正極活物質層形成用の組成物を調製するにあたり、正極活物質としてのLiNi1/3Co1/3Mn1/3O2と、導電材としてのAB(アセチレンブラック)と、バインダとしてのPVdFと、粒状ポリマーBとしてのポリエチレン粒子(平均粒径0.8μm、融点100℃)とを、これらの材料の質量比が正極活物質:導電材:バインダ:粒状ポリマーBで表わしたときに100:5:5:6となるように用意した。正極活物質と粒状ポリマーBの総量を100質量%とすると、粒状ポリマーBの割合は約5.7質量%である。
そしてまず、用意した導電材、バインダおよび粒状ポリマーBを、溶媒としてのN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させた。これらの固形分材料の分散には、超精密分散乳化機(エムテクニック社製、クレアミックス)を用いて回転数20000rpmで25分間の撹拌を行った。
次いで、この分散液に、正極活物質としてのLiNi1/3Co1/3Mn1/3O2を上記と同様に分散させて、正極活物質層形成用の組成物を用意した。
[Positive electrode]
In preparing the composition for forming the positive electrode active material layer, LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 as the positive electrode active material, AB (acetylene black) as the conductive material, and PVdF as the binder And polyethylene particles (average particle size 0.8 μm, melting point 100 ° C.) as the granular polymer B, when the mass ratio of these materials is represented by positive electrode active material: conductive material: binder: granular polymer B: 100: Prepared to be 5: 5: 6. When the total amount of the positive electrode active material and the granular polymer B is 100% by mass, the ratio of the granular polymer B is about 5.7% by mass.
First, the prepared conductive material, binder and granular polymer B were dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent. For the dispersion of these solid content materials, stirring was performed for 25 minutes at a rotational speed of 20000 rpm using an ultra-precision dispersion emulsifier (manufactured by MTechnic Co., Ltd., CLEARMIX).
Next, LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 as a positive electrode active material was dispersed in the dispersion in the same manner as described above to prepare a composition for forming a positive electrode active material layer.
用意した組成物を、集電体としての厚さ15μmのAl箔の両面に塗布し、乾燥させた後、全体の厚みが170μmとなるようにプレスして正極(正極シート)を作製した。正極は、長さ4500mmにカットして電池の組み立てに供する。 The prepared composition was applied to both surfaces of a 15 μm thick Al foil as a current collector, dried, and then pressed to a total thickness of 170 μm to produce a positive electrode (positive electrode sheet). The positive electrode is cut to a length of 4500 mm and used for battery assembly.
[負極]
負極は、負極活物質としての黒鉛とバインダとしてのPVdFとを、質量比が黒鉛:バインダで表わしたときに100:7となるように配合し、これを溶媒としてのN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させて、負極活物質層形成用の組成物を調製した。この組成物を集電体としての厚さ20μmのCu箔に塗布し、乾燥させた後、全体の厚みが150μmとなるようにプレスして負極を作製した。負極は、長さ4700mmにカットして電池の組み立てに供する。
[Negative electrode]
For the negative electrode, graphite as a negative electrode active material and PVdF as a binder were blended so that the mass ratio represented by graphite: binder was 100: 7, and this was mixed with N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent. A composition for forming a negative electrode active material layer was prepared by dispersing in (NMP). This composition was applied to a Cu foil having a thickness of 20 μm as a current collector, dried, and then pressed so that the total thickness was 150 μm to produce a negative electrode. The negative electrode is cut to a length of 4700 mm and used for battery assembly.
[セパレータ]
無機フィラーとしてのアルミナ(平均粒径1.0μm)と、バインダとしてのPVdFと、粒状ポリマーAとしてのポリエチレン粒子(平均粒径0.3μm、融点90℃)とを、これらの材料の質量比が無機フィラー:バインダ:粒状ポリマーAで表わしたときに、100:4:25となるように配合し、これを溶媒としてのN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させて耐熱層形成用の組成物を調製した。無機フィラーと粒状ポリマーAの総量を100質量%とすると、粒状ポリマーAの割合は20質量%である。
セパレータとしては、ポリエチレン(PE)製で厚さ20μmの微多孔膜を用いた。
上記の耐熱層用ペーストを、セパレータの片面に、グラビアコーターを用いて厚さ5.0μmとなるように塗布し、乾燥させて、セパレータ上に耐熱層を形成した。このセパレータを2枚用意した。
[Separator]
Alumina (average particle size: 1.0 μm) as an inorganic filler, PVdF as a binder, and polyethylene particles (average particle size: 0.3 μm, melting point: 90 ° C.) as a granular polymer A have a mass ratio of these materials. Inorganic filler: binder: granular polymer A is blended so as to be 100: 4: 25, and this is dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent to form a heat-resistant layer. A composition was prepared. When the total amount of the inorganic filler and the granular polymer A is 100% by mass, the ratio of the granular polymer A is 20% by mass.
As the separator, a microporous film made of polyethylene (PE) and having a thickness of 20 μm was used.
The heat-resistant layer paste was applied to one side of the separator using a gravure coater so as to have a thickness of 5.0 μm and dried to form a heat-resistant layer on the separator. Two sheets of this separator were prepared.
[電解質]
エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とを3:4:3の体積比で含む混合溶媒に、支持塩としてのLiPF6を約1mol/リットルの濃度で含有させた非水電解液を使用した。
[Electrolytes]
In a mixed solvent containing ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) in a volume ratio of 3: 4: 3, LiPF 6 as a supporting salt is contained at a concentration of about 1 mol / liter. Non-aqueous electrolyte was used.
[リチウムイオン電池の構築]
上記の正極および負極を2枚のセパレータを介して重ね合わせて捲回した後、この捲回体を側面方向から押しつぶすことにより、扁平状の捲回電極体を作製した。このようにして得られた捲回電極体を、電解液とともに金属製の箱型の電池ケースに収容し、電池ケースの開口部を気密に封口して、評価用のリチウムイオン電池を構築した。
[Construction of lithium-ion battery]
The positive electrode and the negative electrode were overlapped and wound through two separators, and then the wound body was crushed from the side surface to produce a flat wound electrode body. The wound electrode body thus obtained was housed in a metal box-type battery case together with the electrolytic solution, and the opening of the battery case was hermetically sealed to construct a lithium ion battery for evaluation.
<サンプル2>
正極活物質層形成用組成物を調製する際に、正極活物質を他の材料と一緒に混合するようにした。その他はサンプル1と同様にしてリチウムイオン電池を構築した。
<Sample 2>
When preparing the composition for forming a positive electrode active material layer, the positive electrode active material was mixed with other materials. Otherwise, a lithium ion battery was constructed in the same manner as Sample 1.
<サンプル3>
サンプル1の電池において、正極活物質層に粒状ポリマーBを配合せずに正極を作製し、後は同様にしてリチウムイオン電池を構築した。
すなわち、正極活物質層形成用組成物における各材料の質量比、正極活物質:導電材:バインダ:粒状ポリマーBを、100:5:5:0となるように配合して正極を作製し、電池の構築に供した。
<Sample 3>
In the battery of Sample 1, a positive electrode was prepared without blending the granular polymer B in the positive electrode active material layer, and thereafter a lithium ion battery was constructed in the same manner.
That is, the positive electrode is prepared by blending the mass ratio of each material in the composition for forming a positive electrode active material layer, positive electrode active material: conductive material: binder: granular polymer B to be 100: 5: 5: 0, It used for construction of a battery.
<サンプル4>
サンプル1の電池において、耐熱層に粒状ポリマーAを配合せずにセパレータを用意し、後は同様にしてリチウムイオン電池を構築した。
すなわち、耐熱層形成用の組成物における各材料の質量比、無機フィラー:バインダ:粒状ポリマーAを、100:4:0として耐熱層を備えるセパレータを作製し、電池の構築に供した。
<Sample 4>
In the battery of Sample 1, a separator was prepared without blending the granular polymer A in the heat-resistant layer, and thereafter a lithium ion battery was constructed in the same manner.
That is, a separator having a heat-resistant layer was prepared with a mass ratio of each material in the composition for forming a heat-resistant layer, inorganic filler: binder: granular polymer A being 100: 4: 0, and was used for battery construction.
<サンプル5>
サンプル1の電池において、正極活物質層およびセパレータの耐熱層の両方に粒状ポリマーBを配合せずに正極およびセパレータを作製し、後は同様にしてリチウムイオン電池を構築した。
すなわち、正極活物質層形成用組成物における各材料の質量比、正極活物質:導電材:バインダ:粒状ポリマーBを、100:5:5:0として正極を作製した。
また、耐熱層用ペーストにおける各材料の質量比、無機フィラー:バインダ:粒状ポリマーAを、100:4:0となるように配合して耐熱層を備えるセパレータを作製した。
<Sample 5>
In the battery of Sample 1, a positive electrode and a separator were prepared without blending the granular polymer B in both the positive electrode active material layer and the heat-resistant layer of the separator, and thereafter a lithium ion battery was constructed in the same manner.
That is, the positive electrode was produced by setting the mass ratio of each material in the positive electrode active material layer forming composition, positive electrode active material: conductive material: binder: granular polymer B to 100: 5: 5: 0.
Moreover, the mass ratio of each material in the paste for heat-resistant layers, the inorganic filler: binder: granular polymer A were blended so as to be 100: 4: 0, and a separator provided with a heat-resistant layer was produced.
[連続過充電試験]
上記で構築した評価用のリチウムイオン電池(サンプル1〜5)に適当なコンディショニング処理(1Cの充電レートで4.1Vまで定電流定電圧で充電する操作と、1Cの放電レートで3.0Vまで定電流定電圧放電させる操作を、3回繰り返す初期充放電処理)を行った。
その後、SOC30%に調整された各電池に対し、室温(25℃)にて、48A(2C相当)のレートで充電上限電圧20Vまで、CC−CV充電を行った。このとき、各電池の電池ケースの側面に熱電対を貼り付けて該電池ケースの表面温度を測定するとともに、電池電圧を測定した。
その結果、シャットダウンが開始した温度をSD開始温度(℃)とし、測定結果で最も高い温度を最高到達温度(℃)として、記録を行った。また、セパレータ自体によるシャットダウンが起こり通電不可となった後も、少なくとも5分間は電池の挙動を観察した。その結果を表1に示した。
[Continuous overcharge test]
Appropriate conditioning treatment for the evaluation lithium-ion batteries (samples 1 to 5) constructed above (up to charging at a constant current and a constant voltage up to 4.1 V at a charging rate of 1 C and up to 3.0 V at a discharging rate of 1 C) The operation of discharging at constant current and constant voltage was repeated three times (initial charge / discharge treatment).
Then, CC-CV charge was performed with respect to each battery adjusted to SOC30% to the charge upper limit voltage 20V at the rate of 48 A (equivalent to 2C) at room temperature (25 ° C.). At this time, a thermocouple was attached to the side surface of the battery case of each battery, the surface temperature of the battery case was measured, and the battery voltage was measured.
As a result, the temperature at which shutdown was started was recorded as the SD start temperature (° C.), and the highest temperature in the measurement results was recorded as the maximum attained temperature (° C.). In addition, the battery behavior was observed for at least 5 minutes after the shutdown due to the separator itself and energization became impossible. The results are shown in Table 1.
また、図7に、サンプル1の連続過充電試験における電圧と電池表面温度の時間変化を示した。
表1からわかるように、ここに開示された発明であるサンプル1の電池は、SD開始温度が電池の表面温度として88℃と最も低く、電池表面の最高到達温度についても120℃と最も低い結果となった。図7からは、試験開始から電池は緩やかに温度をあげ、電圧が5Vになる手前から発熱しはじめ、5Vを超えて暫くすると温度上昇が大きくなり、その後電圧が急激に上昇するとともに電池の表面温度が100℃以上になった。電池温度はその後緩やかに120℃付近まで上昇した後徐々に低下した。電池の中心部の温度と表面温度とには差があるため、シャットダウンのタイミングは詳細には確認できなかったものの、正極とセパレータとの両方にシャットダウン機能を備えることで、先ず、より融点の低い粒状ポリマーA(融点90℃)を含む耐熱層が早い段階で電池抵抗を上昇させて更なる過充電および発熱の蓄積を抑え、その後さらに粒状ポリマーB(融点100℃)を含む正極活物質層が段階的に内部抵抗を高め、最終的にセパレータ(融点130℃)の基体が急激に抵抗を高めることで、確実に電流を停止させることができたと考えられる。このサンプル1の電池においては、発熱の早い段階から積極的に異常発熱をコントロールし、極めて安全に発熱を抑えることができた。
Further, FIG. 7 shows the time change of the voltage and the battery surface temperature in the continuous overcharge test of Sample 1.
As can be seen from Table 1, the battery of Sample 1, which is the invention disclosed herein, has the lowest SD start temperature of 88 ° C. as the surface temperature of the battery, and the lowest reached temperature of 120 ° C. as the highest temperature reached on the battery surface. It became. From FIG. 7, the battery gradually increases in temperature from the start of the test, begins to generate heat just before the voltage reaches 5 V, and after a while exceeds 5 V, the temperature increases greatly, and then the voltage rapidly increases and the surface of the battery The temperature reached 100 ° C or higher. The battery temperature then gradually increased to around 120 ° C. and then gradually decreased. Although there is a difference between the temperature at the center of the battery and the surface temperature, the shutdown timing could not be confirmed in detail, but by providing a shutdown function for both the positive electrode and the separator, first the melting point is lower A heat-resistant layer containing granular polymer A (melting point 90 ° C.) increases battery resistance at an early stage to suppress further overcharge and heat accumulation, and then a positive electrode active material layer further containing granular polymer B (melting point 100 ° C.) It is considered that the current was surely stopped by increasing the internal resistance step by step and finally increasing the resistance of the separator (melting point 130 ° C.) substrate rapidly. In the battery of Sample 1, abnormal heat generation was positively controlled from an early stage of heat generation, and the heat generation could be suppressed extremely safely.
また、ここに開示された発明であるサンプル2の電池は、サンプル1と同じ部材に同じ粒状ポリマーを同量含んでいる。そのためサンプル3〜5と比較してシャットダウン開始温度および最高到達温度は共に低く、加速度的な温度上昇を抑制する効果がみられる。ただし、正極活物質層内での粒状ポリマーBの分散状態に偏りができるためか、サンプル1と比較すると、シャットダウン開始温度および最高到達温度ともに高くなりってしまった。正極活物質層内での粒状ポリマーBの分散状態が良いサンプル1の方が、粒状ポリマーBのシャットダウン機能をより効果的に発現できることが確認できた。 Moreover, the battery of Sample 2 which is the invention disclosed herein includes the same amount of the same granular polymer in the same member as Sample 1. Therefore, both the shutdown start temperature and the maximum temperature reached are lower than those of Samples 3 to 5, and the effect of suppressing the acceleration temperature rise is observed. However, because the dispersion state of the granular polymer B in the positive electrode active material layer can be biased, both the shutdown start temperature and the maximum temperature reached are higher than those of Sample 1. It was confirmed that Sample 1 having a better dispersion state of granular polymer B in the positive electrode active material layer can more effectively express the shutdown function of granular polymer B.
これに対し、サンプル3の電池は、耐熱層にのみ粒状ポリマーAによるシャットダウン機能を備えている。耐熱層によるシャットダウンが始まったのが電池表面の温度で98℃と、サンプル1および2より高くなった。特に、最高到達温度はサンプル1の2倍以上の温度となっており、耐熱層にのみシャットダウン機能を備えるだけでは過充電による異常発熱を効果的に抑制するのが難しいことがわかる。しかしながら、サンプル4〜5に比べると、シャットダウン開始温度および最高到達温度ともに低く、早い段階での発熱の抑制が熱暴走の抑制に一定の有効があることを示している。 On the other hand, the battery of Sample 3 has a shutdown function by the granular polymer A only in the heat-resistant layer. The shutdown by the heat-resistant layer started from the battery surface temperature of 98 ° C., which was higher than Samples 1 and 2. In particular, the maximum temperature reached is twice or more that of sample 1, and it can be seen that it is difficult to effectively suppress abnormal heat generation due to overcharging only by providing a shutdown function only in the heat-resistant layer. However, compared with Samples 4 to 5, both the shutdown start temperature and the maximum temperature reached are low, indicating that suppression of heat generation at an early stage has a certain effect on suppression of thermal runaway.
また、サンプル4の電池は、正極活物質層にのみ粒状ポリマーBによるシャットダウン機能を備えている。正極活物質層によるシャットダウンが発現したのが電池表面の温度で100℃で、サンプル1および2の電池に比べて高くなった。そしてこの時点で既に電池温度が加速度的に上昇し始めていたため、通電不可となった後も電池温度は上昇を続け、最高到達温度が320℃にまで達した。早い段階での発熱の抑制ができず、過充電による急激な温度上昇を防止するまでの効果は得られないといえる。 Further, the battery of Sample 4 has a shutdown function by the granular polymer B only in the positive electrode active material layer. The shutdown due to the positive electrode active material layer was manifested at a battery surface temperature of 100 ° C., which was higher than that of the batteries of Samples 1 and 2. At this point in time, the battery temperature had already started to increase at an accelerated rate, so that the battery temperature continued to increase even after the energization was disabled, and the maximum temperature reached 320 ° C. It cannot be said that heat generation at an early stage cannot be suppressed, and an effect to prevent a rapid temperature increase due to overcharging cannot be obtained.
サンプル5の電池は、粒状ポリマーAおよびBによるシャットダウン機能を備えておらず、セパレータ自体によるシャットダウンが始まったのが電池表面温度で105℃と高温になってからであった。そのため、このシャットダウン開始の時点で既に電池の加速度的な温度上昇が始まっており、電池の通電が不可となった後も電池温度は上昇を続け、最高到達温度が350℃にまで達してしまった。 The battery of Sample 5 did not have a shutdown function by the granular polymers A and B, and the shutdown by the separator itself began after the battery surface temperature became as high as 105 ° C. Therefore, at the time of the start of shutdown, the battery temperature has already started to rise at an accelerated rate, and the battery temperature has continued to rise even after the battery cannot be energized. The maximum temperature reached 350 ° C. .
<サンプル6〜11>
サンプル6〜11は、サンプル1の評価用のリチウムイオン電池の材料および配合を、表2に示すように変更し、その他はサンプル1と同様にして評価用のリチウムイオン電池を構築したものである。
すなわち、サンプル6〜11は、サンプル1における耐熱層の無機フィラーをベーマイト(D50=1.2μm)に変更し、粒状ポリマーAをエチレン−酢酸ビニル共重合体(D50=0.5μm)に変更して、これらの総量に対する粒状ポリマーAの質量割合を5〜50質量%の範囲で変化させた。
また、正極活物質層における粒状ポリマーBをポリエチレン(D50=1.2μm)に変更し、正極活物質層と粒状ポリマーBの総量に対する粒状ポリマーBの質量割合を8質量%とした。
<Samples 6 to 11>
Samples 6 to 11 were prepared by changing the materials and blends of the lithium ion battery for evaluation of sample 1 as shown in Table 2, and constructing a lithium ion battery for evaluation in the same manner as sample 1. .
That is, in Samples 6 to 11, the inorganic filler of the heat-resistant layer in Sample 1 was changed to boehmite (D 50 = 1.2 μm), and the granular polymer A was changed to an ethylene-vinyl acetate copolymer (D 50 = 0.5 μm). It changed and the mass ratio of the granular polymer A with respect to these total amount was changed in 5-50 mass%.
Further, the granular polymer B in the positive electrode active material layer was changed to polyethylene (D 50 = 1.2 μm), and the mass ratio of the granular polymer B to the total amount of the positive electrode active material layer and the granular polymer B was 8 mass%.
<サンプル12〜16>
サンプル12〜16は、サンプル1の評価用のリチウムイオン電池の材料および配合を、表2に示すように変更し、その他はサンプル1と同様にして評価用のリチウムイオン電池を構築したものである。
すなわち、サンプル12〜16は、サンプル1における耐熱層の無機フィラーをアルミナ(D50=0.9μm)に変更し、粒状ポリマーAをポリエチレン(D50=0.3μm)のままとし、無機フィラーと粒状ポリマーAの総量に対する粒状ポリマーAの質量割合を30質量%となるよう変化させた。
また、正極活物質層における粒状ポリマーBをエチレン−アクリル酸共重合体(D50=0.8μm)に変更し、正極活物質層と粒状ポリマーBの総量に対する粒状ポリマーBの質量割合を1質量%〜15質量%の間で変化させた。
<Samples 12 to 16>
Samples 12 to 16 were prepared by changing the materials and blends of the evaluation lithium ion battery of sample 1 as shown in Table 2, and constructing the evaluation lithium ion battery in the same manner as in sample 1. .
That is, in Samples 12 to 16, the inorganic filler of the heat-resistant layer in Sample 1 was changed to alumina (D 50 = 0.9 μm), the granular polymer A was left as polyethylene (D 50 = 0.3 μm), and the inorganic filler and The mass ratio of the granular polymer A to the total amount of the granular polymer A was changed to 30% by mass.
Moreover, the granular polymer B in the positive electrode active material layer is changed to an ethylene-acrylic acid copolymer (D 50 = 0.8 μm), and the mass ratio of the granular polymer B to the total amount of the positive electrode active material layer and the granular polymer B is 1 mass. % To 15% by mass.
[空孔率測定]
予め、上記のサンプル6〜11およびサンプル12〜16に用いたセパレータにおける耐熱層の空孔率を調べた。すなわち、まず、耐熱層の見かけの体積V1(cm3)とその質量W(g)を測定した。このとき、耐熱層の厚みは、耐熱層とセパレータの合計の厚みを測定しておき、その後耐熱層を剥離したセパレータの厚みを測定して差し引くことで、決定することができる。また、耐熱層の質量も、耐熱層とセパレータの合計の質量を測定しておき、その後耐熱層を剥離したセパレータの質量を測定して差し引くことで、決定することができる。
ここで耐熱層を構成する材料の真密度をρ(g/cm3)とすると、耐熱層の実際の体積V0はW/ρで表すことができ、耐熱層の空隙率εは(V1−V0)/V1×100によって算出することができる。表2に、算出した耐熱層の空孔率を示した。
[Porosity measurement]
The porosity of the heat-resistant layer in the separators used for the above samples 6 to 11 and samples 12 to 16 was examined in advance. That is, first, the apparent volume V 1 (cm 3 ) and the mass W (g) of the heat-resistant layer were measured. At this time, the thickness of the heat-resistant layer can be determined by measuring the total thickness of the heat-resistant layer and the separator and then measuring and subtracting the thickness of the separator from which the heat-resistant layer has been peeled off. The mass of the heat-resistant layer can also be determined by measuring the total mass of the heat-resistant layer and the separator and then measuring and subtracting the mass of the separator from which the heat-resistant layer has been peeled off.
Here, when the true density of the material constituting the heat-resistant layer is ρ (g / cm 3 ), the actual volume V 0 of the heat-resistant layer can be expressed by W / ρ, and the porosity ε of the heat-resistant layer is (V 1 can be calculated by -V 0) / V 1 × 100 . Table 2 shows the calculated porosity of the heat-resistant layer.
[電池容量の測定]
サンプル6〜11およびサンプル12〜16のリチウムイオン電池の電池容量を測定した。
すなわち、先ず、室温(25℃)の温度条件下において、定電流−定電圧方式により24A(1C相当)の電流密度で上限電圧4.1Vまで充電を行い、その後、同じ電流で下限電圧3.0Vまで定電流放電を行うことで電池容量を測定した。表2に電池容量の測定値を示す。
[Measurement of battery capacity]
The battery capacities of the lithium ion batteries of Samples 6 to 11 and Samples 12 to 16 were measured.
That is, first, under a temperature condition of room temperature (25 ° C.), charging is performed up to an upper limit voltage of 4.1 V at a current density of 24 A (equivalent to 1 C) by a constant current-constant voltage method, and thereafter, the lower limit voltage of 3. The battery capacity was measured by performing constant current discharge to 0V. Table 2 shows the measured values of battery capacity.
[内部抵抗の測定]
電池容量の測定後、各電池の内部抵抗(IV抵抗値)を測定した。すなわち、25℃の温度条件下において各電池を3.0Vまで定電流放電した後、定電流定電圧で充電を行ってSOC(state of charge)50%に調整した。その後、25℃にて1Cで10秒間の放電パルス電流を印加し、10秒目の電圧V1を測定した。その後、再びSOC50%に調整した電池に対し、パルス電流を2C、5C、10Cの順に階段状に増加させて放電と充電を交互に行い、各放電の開始から10秒後の電圧を測定し、各電池のI−V特性グラフを作成した。このI−V特性グラフの傾きから25℃におけるIV抵抗値(mΩ)を算出した。表2に電池の内部抵抗値を示した。
[Measurement of internal resistance]
After measuring the battery capacity, the internal resistance (IV resistance value) of each battery was measured. That is, each battery was discharged at a constant current to 3.0 V under a temperature condition of 25 ° C., and then charged at a constant current and a constant voltage to adjust to SOC (state of charge) 50%. Thereafter, a discharge pulse current of 10 seconds was applied at 25 ° C. and 1 C, and the voltage V1 at the 10 seconds was measured. After that, for the battery adjusted to SOC 50% again, the pulse current is increased stepwise in the order of 2C, 5C and 10C to alternately discharge and charge, and measure the voltage 10 seconds after the start of each discharge. An IV characteristic graph of each battery was prepared. The IV resistance value (mΩ) at 25 ° C. was calculated from the slope of this IV characteristic graph. Table 2 shows the internal resistance values of the batteries.
[連続過充電試験]
サンプル1と同様に、サンプル6〜11およびサンプル12〜16のリチウムイオン電池に対して連続過充電試験を行い、シャットダウン開始温度と最高到達温度(℃)の測定を行った。その結果を表2に示した。
[Continuous overcharge test]
Similarly to Sample 1, the continuous overcharge test was performed on the lithium ion batteries of Samples 6 to 11 and Samples 12 to 16, and the shutdown start temperature and the maximum reached temperature (° C.) were measured. The results are shown in Table 2.
表2に示したように、連続過充電試験の結果から、サンプル6〜11およびサンプル12〜16の何れの電池も、セパレータの耐熱層と、正極の正極活物質層とに、粒状ポリマーによるシャットダウン機能が備えられているため、過充電時の電池の発熱挙動をコントロールしつつ発熱を抑えることができたのが確認できた。例えば、電池の最高到達温度を240℃以下と、上記サンプル3〜5に比べて大幅に低くすることができた。 As shown in Table 2, from the result of the continuous overcharge test, any of the batteries of Samples 6 to 11 and Samples 12 to 16 was shut down by the granular polymer in the heat resistant layer of the separator and the positive electrode active material layer of the positive electrode. It was confirmed that the heat generation could be suppressed while controlling the heat generation behavior of the battery during overcharge because of the function. For example, the maximum reached temperature of the battery was 240 ° C. or lower, which was significantly lower than those of Samples 3 to 5.
また、耐熱層に配合する粒状ポリマーAの割合は10質量%以上とし、正極活物質層に配合する粒状ポリマーBの割合は3質量%以上とすることで、異常発熱時の内部抵抗の増大効果が好適に得られ、より高い安全性をもって異常発熱を停止できることが確認できた。耐熱層に配合する粒状ポリマーAの割合は40質量%以下で、正極活物質層に配合する粒状ポリマーBの割合は10質量%以下で十分であることもわかった。そしてこれ以上の量を配合すると、通常の使用時における電池の内部抵抗が増大するため好ましくないことがわかった。このように、粒状ポリマーAおよび粒状ポリマーBの配合量を調整することで、電池特性とシャットダウン特性とをバランス良く備えられることが確認できた。 Moreover, the ratio of the granular polymer A mix | blended with a heat-resistant layer shall be 10 mass% or more, and the ratio of the granular polymer B mix | blended with a positive electrode active material layer shall be 3 mass% or more, The increase effect of the internal resistance at the time of abnormal heat generation It was confirmed that abnormal heat generation can be stopped with higher safety. It was also found that the ratio of the granular polymer A blended in the heat-resistant layer was 40% by mass or less, and the ratio of the granular polymer B blended in the positive electrode active material layer was 10% by mass or less. It was found that adding more than this amount is not preferable because the internal resistance of the battery during normal use increases. Thus, it was confirmed that the battery characteristics and the shutdown characteristics can be provided in a well-balanced manner by adjusting the blending amounts of the granular polymer A and the granular polymer B.
例えば、サンプル7〜10やサンプル13〜15のように、セパレータの耐熱層と、正極活物質層とに配合される粒状ポリマーAおよびBの量をより適切な範囲とすることで、内部抵抗を2.5mΩ以下と電池特性を損なうことなく、シャットダウン開始温度を99℃以下、および、最高到達温度を135℃以下と、ごく低い範囲に抑えられることが確認できた。このように粒状ポリマーAおよびBが適切な位置に適切な形態で適切な量で配合されることで、シャットダウン機能が発現される場所、タイミング、そのシャットダウン機能の効果のバランスが取れたものとなる。その結果、通常使用時の電池特性を不必要に低下させることより安全で、信頼性良く異常発熱を抑制できることがわかった。 For example, as in Samples 7 to 10 and Samples 13 to 15, by setting the amount of granular polymers A and B blended in the heat-resistant layer of the separator and the positive electrode active material layer in a more appropriate range, the internal resistance can be reduced. It was confirmed that the shutdown start temperature was 99 ° C. or lower and the maximum temperature reached was 135 ° C. or lower and the extremely low range without impairing the battery characteristics of 2.5 mΩ or lower. In this way, the granular polymers A and B are blended in appropriate positions and in appropriate amounts in appropriate amounts, so that the location where the shutdown function is expressed, the timing, and the effect of the shutdown function can be balanced. . As a result, it has been found that abnormal heat generation can be suppressed more safely and reliably than by unnecessarily reducing battery characteristics during normal use.
本発明によると、高出入力密度、高エネルギー密度を実現し得る電池であっても、電池特性を過剰に損ねることなく、電池の異常発熱をより確実に、かつ、安全に抑止することができる非水電解質二次電池を提供することができる。 According to the present invention, even in a battery that can realize high input / output density and high energy density, abnormal heat generation of the battery can be more reliably and safely suppressed without excessively degrading battery characteristics. A non-aqueous electrolyte secondary battery can be provided.
1 車両
10 リチウムイオン電池
20 捲回電極体
30 正極(正極シート)
32 正極集電体
33 未塗工部
34 正極活物質層
38 粒状ポリマーB
40 正極端子
41 正極リード端子
50 負極シート(負極)
52 負極集電体
53 未塗工部
54 負極活物質層
60 負極端子
61 負極リード端子
70 セパレータ
72 耐熱層
78 粒状ポリマーA
80 電池ケース
82 蓋体
84 容器本体
85 隙間
86 注入孔
87 封止キャップ
88 安全弁
100 組電池
WL 捲回軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle 10 Lithium ion battery 20 Winding electrode body 30 Positive electrode (positive electrode sheet)
32 Cathode current collector 33 Uncoated part 34 Cathode active material layer 38 Granular polymer B
40 Positive terminal 41 Positive lead terminal 50 Negative electrode sheet (negative electrode)
52 Negative electrode current collector 53 Uncoated part 54 Negative electrode active material layer 60 Negative electrode terminal 61 Negative electrode lead terminal 70 Separator 72 Heat resistant layer 78 Granular polymer A
80 Battery case 82 Lid 84 Container body 85 Crevice 86 Injection hole 87 Sealing cap 88 Safety valve 100 Battery pack WL Winding shaft
Claims (8)
前記セパレータは、無機フィラーと、80℃以上100℃以下の温度範囲に融点を有するポリオレフィン系樹脂からなる粒状ポリマーAとを含む耐熱層を少なくとも一方の表面に備え、
前記正極活物質層は、正極活物質と、前記粒状ポリマーAの融点を超えて120℃以下の温度範囲に融点を有するポリオレフィン系樹脂からなる粒状ポリマーBとを含み、
前記正極活物質はリチウム遷移金属複合酸化物を含み、
前記負極活物質はカーボン材料を含み、
前記粒状ポリマーAは、前記無機フィラーと前記粒状ポリマーAとの総量を100質量%としたとき、10質量%〜40質量%の割合で含まれ、
前記粒状ポリマーBは、前記正極活物質と前記粒状ポリマーBとの総量を100質量%としたとき、3〜10質量%の割合で含まれる、非水電解質二次電池。 A nonaqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode including a positive electrode active material layer, a negative electrode including a negative electrode active material layer, a separator made of a thermoplastic resin interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a nonaqueous electrolyte. There,
The separator includes a heat-resistant layer including an inorganic filler and a granular polymer A made of a polyolefin resin having a melting point in a temperature range of 80 ° C. or higher and 100 ° C. or lower on at least one surface,
The positive active material layer, seen containing a cathode active material, the temperature range of beyond 120 ° C. below the melting point of the particulate polymer A and a particulate polymer B comprising a polyolefin resin having a melting point,
The positive electrode active material includes a lithium transition metal composite oxide,
The negative electrode active material includes a carbon material,
The granular polymer A is included in a proportion of 10% by mass to 40% by mass when the total amount of the inorganic filler and the granular polymer A is 100% by mass.
The granular polymer B is a non-aqueous electrolyte secondary battery that is included in a ratio of 3 to 10% by mass when the total amount of the positive electrode active material and the granular polymer B is 100% by mass .
前記粒状ポリマーBと前記導電材とが均一に分散されている、請求項1に記載の非水電解質二次電池。 The positive electrode active material layer further includes a conductive material,
The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the granular polymer B and the conductive material are uniformly dispersed.
無機フィラーと、80℃以上100℃以下の温度範囲に融点を有するポリオレフィン系樹脂からなる粒状ポリマーAと、バインダとを含む耐熱層形成用組成物を調製し、熱可塑性樹脂からなるセパレータ基体の少なくとも一方の表面に供給することで耐熱層が形成されたセパレータを用意すること、ここで前記粒状ポリマーAは、前記無機フィラーと前記粒状ポリマーAとの総量を100質量%としたとき、10質量%〜40質量%の割合で含まれる;
リチウム遷移金属複合酸化物を含む正極活物質と、導電材と、前記粒状ポリマーAの融点を超えて120℃以下の温度範囲に融点を有するポリオレフィン系樹脂からなる粒状ポリマーBと、バインダとを含む正極活物質層形成用組成物を調製すること、ここで、前記粒状ポリマーBは、前記正極活物質と前記粒状ポリマーBとの総量を100質量%としたとき、3〜10質量%の割合で含まれ、前記組成物は、前記導電材と前記粒状ポリマーBと前記バインダとを所定の溶媒に分散させた後、該分散液に前記正極活物質を分散させることで調製する;
前記調製した正極活物質層形成用組成物を正極集電体の少なくとも一方の表面に供給することで正極活物質層が形成された正極を用意すること;
カーボン材料を含む負極活物質と、バインダとを含む負極活物質層形成用組成物を調製して負極集電体の少なくとも一方の表面に供給することで負極活物質層が形成された負極を用意すること;および
前記正極と、前記負極と、前記セパレータと、前記非水電解質とを用いて非水電解質二次電池を構築すること;
を包含する製造方法。 A method for producing the nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 6, comprising:
A composition for forming a heat-resistant layer comprising an inorganic filler, a granular polymer A composed of a polyolefin resin having a melting point in a temperature range of 80 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, and a binder is prepared, and at least a separator substrate made of a thermoplastic resin A separator having a heat-resistant layer formed by supplying to one surface is prepared . Here, the granular polymer A is 10% by mass when the total amount of the inorganic filler and the granular polymer A is 100% by mass. Contained in a proportion of ˜40% by weight ;
A positive electrode active material including a lithium transition metal composite oxide , a conductive material, a granular polymer B made of a polyolefin resin having a melting point in the temperature range of 120 ° C. or less exceeding the melting point of the granular polymer A, and a binder. Preparing a composition for forming a positive electrode active material layer, wherein the granular polymer B is in a ratio of 3 to 10% by mass when the total amount of the positive electrode active material and the granular polymer B is 100% by mass. And the composition is prepared by dispersing the conductive material, the granular polymer B, and the binder in a predetermined solvent, and then dispersing the positive electrode active material in the dispersion;
Providing a positive electrode on which a positive electrode active material layer is formed by supplying the prepared composition for forming a positive electrode active material layer to at least one surface of a positive electrode current collector;
A negative electrode in which a negative electrode active material layer is formed by preparing a negative electrode active material layer-forming composition containing a carbon material and a binder and supplying the composition to at least one surface of a negative electrode current collector is prepared. And constructing a non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode, the negative electrode, the separator, and the non-aqueous electrolyte;
Manufacturing method.
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