JP2011154788A - Battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、正極合剤シートおよび集電体を有する正極と、負極とが、セパレータを介して渦巻き状に巻回された電極巻回体を備えた電池であって、正極における正極合剤シートと集電体との密着性が良好であり、電極巻回体の巻き緩みが生じ難い電池に関するものである。 The present invention relates to a battery comprising an electrode winding body in which a positive electrode having a positive electrode mixture sheet and a current collector and a negative electrode are wound in a spiral through a separator, and the positive electrode mixture sheet in the positive electrode The present invention relates to a battery in which the adhesion between the electrode and the current collector is good and the winding of the electrode winding body hardly occurs.
例えば筒形電池では、シート状の正極とシート状の負極とをセパレータを介して巻回してなる電極巻回体を、電解液と共に筒形の外装缶内に有する構造のものが知られている。 For example, in the case of a cylindrical battery, a battery having a structure in which an electrode winding body formed by winding a sheet-like positive electrode and a sheet-like negative electrode with a separator in a cylindrical outer can is known. .
前記のような電池で使用されるシート状の正極としては、正極活物質、導電助剤およびバインダなどを混合した正極合剤を溶剤に分散させて塗料とし、これを金属箔などの集電体表面に塗布し、乾燥して正極合剤層を形成する工程を経て製造したものが汎用されている。 As a sheet-like positive electrode used in the battery as described above, a positive electrode mixture in which a positive electrode active material, a conductive additive, a binder, and the like are mixed is dispersed in a solvent to form a paint, and this is used as a current collector such as a metal foil. What was manufactured through the process of apply | coating to the surface and drying and forming a positive mix layer is used widely.
ここで、電池の高容量化の観点からは、例えば、正極合剤層を厚くして正極活物質の充填量を高めることが考えられるが、前記のような正極合剤を含有する塗料を集電体表面に塗布する工程を含む製法では、正極合剤層の厚みを大きくすることが難しい。よって、例えば一次電池では、正極合剤をプレスなどにより均一に伸ばしてシート状にし、この正極合剤シートを集電体となる金属箔などと重ね合わせてプレスするなどして集電体表面に正極合剤シートを圧着することで、正極合剤層を集電体表面に形成したシート状正極が使用される場合もある(例えば、特許文献1)。このような製法であれば、正極合剤層を構成する正極合剤シートを容易に厚くすることができるため、厚みの大きな正極合剤層を有するシート状正極を得ることができる Here, from the viewpoint of increasing the capacity of the battery, for example, it is conceivable to increase the filling amount of the positive electrode active material by increasing the thickness of the positive electrode mixture layer. However, the coating material containing the positive electrode mixture as described above is collected. In the manufacturing method including the step of applying to the surface of the electric body, it is difficult to increase the thickness of the positive electrode mixture layer. Therefore, for example, in a primary battery, the positive electrode mixture is uniformly stretched into a sheet by pressing or the like, and this positive electrode mixture sheet is pressed on the surface of the current collector by pressing it overlaid with a metal foil or the like as a current collector. A sheet-like positive electrode in which a positive electrode mixture layer is formed on the surface of a current collector by pressing a positive electrode mixture sheet may be used (for example, Patent Document 1). With such a manufacturing method, since the positive electrode mixture sheet constituting the positive electrode mixture layer can be easily thickened, a sheet-like positive electrode having a large positive electrode mixture layer can be obtained.
ところで、電池においては、その負荷特性を高める観点から、例えば正極合剤層と集電体との密着性が高いことが好ましい。 By the way, in a battery, it is preferable that the adhesiveness of a positive mix layer and a collector is high from a viewpoint of improving the load characteristic, for example.
ところが、電池の放電時には正極合剤層が膨張するため、正極合剤層と集電体との密着性が損なわれる虞がある。前記のように厚みの大きな正極合剤シートと集電体とを圧着して構成した正極の場合、電池の放電に伴う正極合剤層(正極合剤シート)の膨張量が非常に大きくなるため、正極合剤層と集電体との密着性が特に損なわれやすい。 However, since the positive electrode mixture layer expands during battery discharge, the adhesion between the positive electrode mixture layer and the current collector may be impaired. In the case of the positive electrode formed by pressing the thick positive electrode mixture sheet and the current collector as described above, the amount of expansion of the positive electrode mixture layer (positive electrode mixture sheet) accompanying the discharge of the battery becomes very large. The adhesion between the positive electrode mixture layer and the current collector is particularly liable to be impaired.
また、電池の放電に伴う正極合剤層の膨張量が大きな正極を有する電池では、正極合剤層と集電体との位置ずれが生じることで、特に電池の貯蔵後において電極巻回体の巻き緩みが生じる虞もある。 Further, in a battery having a positive electrode in which the amount of expansion of the positive electrode mixture layer accompanying the discharge of the battery is large, a positional shift between the positive electrode mixture layer and the current collector occurs, and thus the electrode winding body particularly after storage of the battery. There is also a risk of loosening.
例えば、正極合剤シートと集電体とを圧着する際に、より高いプレス圧を付加することで、正極合剤層(正極合剤シート)と集電体との密着性を予め高めておき、電池の放電に伴うこれらの密着性の低下を可及的に抑制することも考えられるが、通常、正極合剤シートは軟らかいため、集電体との圧着時のプレス圧を上げすぎると、正極合剤シートに割れが生じてしまうという問題がある。 For example, when the positive electrode mixture sheet and the current collector are pressure-bonded, a higher press pressure is applied to improve the adhesion between the positive electrode mixture layer (positive electrode mixture sheet) and the current collector in advance. It is also conceivable to suppress as much as possible the decrease in adhesion due to the discharge of the battery, but since the positive electrode mixture sheet is usually soft, if the press pressure at the time of pressure bonding with the current collector is too high, There is a problem that cracks occur in the positive electrode mixture sheet.
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、正極合剤シートおよび集電体を有する正極と、負極とが、セパレータを介して渦巻き状に巻回された電極巻回体を備えた電池であって、正極における正極合剤シートと集電体との密着性が良好であり、電極巻回体の巻き緩みが生じ難い電池を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and has an object of winding an electrode in which a positive electrode having a positive electrode mixture sheet and a current collector and a negative electrode are wound in a spiral shape via a separator. It is an object of the present invention to provide a battery having a body, which has good adhesion between a positive electrode mixture sheet and a current collector in a positive electrode, and hardly causes loosening of an electrode winding body.
前記目的を達成し得た本発明の電池は、シート状正極とシート状負極とがセパレータを介して巻回された電極巻回体を有する電池であって、前記シート状正極は、正極活物質、導電助剤およびバインダを含有する正極合剤シートが、金属製の集電体の片面または両面に圧着されて構成されており、前記シート状正極の集電体は、その表面に突起を有しており、前記突起がシート状正極合剤内に侵入していることを特徴とするものである。 The battery of the present invention capable of achieving the object is a battery having an electrode winding body in which a sheet-like positive electrode and a sheet-like negative electrode are wound via a separator, and the sheet-like positive electrode is a positive electrode active material. A positive electrode mixture sheet containing a conductive additive and a binder is bonded to one or both sides of a metal current collector, and the current collector of the sheet-like positive electrode has protrusions on the surface thereof. The protrusions penetrate into the sheet-like positive electrode mixture.
本発明の電池では、シート状正極の集電体が突起を有しており、この突起が集電体と圧着されている正極合剤シート内に侵入している。そのため、正極における正極合剤シート(正極合剤層)と集電体との密着性が良好であり、また、放電によって正極合剤シートが膨張しても、正極合剤シートと集電体との位置ずれが生じ難く、電極巻回体の巻き緩み(特に電池の貯蔵後の電極巻回体の巻き緩み)が抑制される。 In the battery of the present invention, the current collector of the sheet-like positive electrode has a protrusion, and this protrusion penetrates into the positive electrode mixture sheet that is pressure-bonded to the current collector. Therefore, the adhesion between the positive electrode mixture sheet (positive electrode mixture layer) and the current collector in the positive electrode is good, and even if the positive electrode material sheet expands due to discharge, the positive electrode material mixture sheet and the current collector Is less likely to occur, and loosening of the electrode winding body (especially loosening of the electrode winding body after storage of the battery) is suppressed.
本発明によれば、正極における正極合剤シートと集電体との密着性が良好であり、電極巻回体の巻き緩みが生じ難い電池を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the adhesiveness of the positive mix sheet and electrical power collector in a positive electrode is favorable, and the battery which does not produce loose winding of an electrode winding body easily can be provided.
図1に、本発明の電池の一例を表す縦断側面図を示す。図1において、電池1は、上方開口部を有する有底円筒状の外装缶2と、外装缶2内に装填されたシート状正極4とシート状負極5とをセパレータ6を介して巻回してなる電極巻回体3と、電解液と、外装缶2の上方開口部を封止する封口構造を有している。言い換えれば、図1の電池1は、外装缶2と外装缶2の上方開口部を封止する封口構造とで囲まれる空間内に、シート状正極4とシート状負極5とをセパレータ6を介して巻回してなる電極巻回体3や電解液といった発電要素を有するものである。前記外装缶2は、鉄やステンレス鋼などを素材とする。
FIG. 1 is a longitudinal side view showing an example of the battery of the present invention. In FIG. 1, a battery 1 is formed by winding a bottomed cylindrical outer can 2 having an upper opening, a sheet-like
封口構造は、外装缶2の上方開口部の内周縁に固定された蓋板8と、蓋板8の中央部に開設された開口に、ポリプロピレンなどを素材とする絶縁パッキング9を介して装着された端子体10と、蓋板8の下部に配置された絶縁板11とを有している。絶縁板11は、円盤状のベース部12の周縁に環状の側壁13を立設した上向きに開口する丸皿形状に形成されており、ベース部12の中央にはガス通口14が開設されている。蓋板8は、側壁13の上端部に受け止められた状態で、外装缶2の上方開口部の内周縁に、レーザー溶接で固定するか、またはパッキングを介したクリンプシールで固定されている。電池内圧が急激に上昇したときの対策として、蓋板8または外装缶2の缶底2aには、薄肉部(ベント)を設けることができる。正極4と端子体10の下面とは、正極リード体15で接続されている。また、負極5に取り付けられた負極リード体16は、外装缶2の上部内面に溶接されている。
The sealing structure is attached to the cover plate 8 fixed to the inner peripheral edge of the upper opening of the outer can 2 and the opening formed in the center of the cover plate 8 through an insulating packing 9 made of polypropylene or the like.
本発明の電池において、その外装体(電池容器)には、前記のような外装缶の他、アルミニウムラミネートフィルムなどからなるラミネートフィルム外装体を用いることもできる。 In the battery of the present invention, a laminate film exterior body made of an aluminum laminate film or the like can be used as the exterior body (battery container) in addition to the above exterior can.
本発明の電池には、非水電解液を有する非水電解液電池、およびアルカリ電解液(アルカリ水溶液)を有するアルカリ電池が含まれる。また、本発明の電池は、正極や負極の選択によって、一次電池、二次電池いずれの形態とすることもできる。以下、本発明の電池の構成を詳細に説明する。 The battery of the present invention includes a non-aqueous electrolyte battery having a non-aqueous electrolyte and an alkaline battery having an alkaline electrolyte (alkaline aqueous solution). Moreover, the battery of this invention can also be made into a form of a primary battery or a secondary battery by selection of a positive electrode or a negative electrode. Hereinafter, the configuration of the battery of the present invention will be described in detail.
<正極>
本発明の電池に係るシート状正極としては、例えば、正極活物質に導電助剤やバインダを配合し、必要に応じて水などを添加してなる正極合剤(スラリー)を、ロールなどを用いて圧延するなどして予備シート化し、これを乾燥・粉砕したものを再度ロール圧延などしてシート形状に成形した正極合剤シートを、集電体の片面または両面に重ね、プレスなどにより正極合剤シートと集電体とを圧着して、集電体の片面または両面に正極合剤シートからなる層(正極合剤層)を形成したものが使用できる。
<Positive electrode>
As the sheet-like positive electrode according to the battery of the present invention, for example, a positive electrode mixture (slurry) obtained by blending a positive electrode active material with a conductive additive or a binder and adding water or the like as necessary is used as a roll. The positive electrode mixture sheet formed into a sheet shape by rolling and rolling again to a pre-sheet such as by rolling the sheet, and then rolling and rolling it again is stacked on one or both sides of the current collector. An adhesive sheet and a current collector are pressure-bonded and a layer (positive electrode mixture layer) made of a positive electrode mixture sheet is formed on one side or both sides of the current collector.
具体的には、例えば、集電体が、2枚の正極合剤シートよりも数mm内側にくるようにして三者を重ね合わせ、巻回始端部となる長さ方向の端部から3〜10mmの部分をプレスすることでシート状正極を製造できる。なお、作業上の観点からは、電極巻回体の作製に先立って、2枚の正極合剤シートと正極集電体とを圧着しておくことが好ましいが、独立した2枚の正極合剤シートとを、電極巻回体の巻回時に圧着しても構わず、このような製法によっても特性上は特に問題はない。 Specifically, for example, the current collector is overlapped by 3 mm so that the current collector is located several mm inside the two positive electrode mixture sheets, and 3 to 3 from the end in the length direction that becomes the winding start end. A sheet-like positive electrode can be produced by pressing a 10 mm portion. From the viewpoint of work, it is preferable that the two positive electrode mixture sheets and the positive electrode current collector are pressure-bonded prior to the production of the electrode winding body. The sheet may be pressure-bonded at the time of winding the electrode winding body, and there is no particular problem in terms of characteristics even by such a manufacturing method.
正極活物質としては、例えば、非水電解液電池である場合には、マンガン、コバルト、ニッケル、マグネシウム、銅、鉄、ニオブなどの酸化物;これらの複合酸化物;これらとリチウムとの複合酸化物;フッ化黒鉛;などが、アルカリ電池である場合には、二酸化マンガン、オキシ水酸化ニッケル、酸化銀などが挙げられる。 As the positive electrode active material, for example, in the case of a non-aqueous electrolyte battery, an oxide such as manganese, cobalt, nickel, magnesium, copper, iron, niobium; a composite oxide thereof; a composite oxidation of these with lithium In the case where the product; fluorinated graphite; etc. is an alkaline battery, manganese dioxide, nickel oxyhydroxide, silver oxide and the like can be mentioned.
また、導電助剤としては、例えば、黒鉛、カーボンブラック(ケッチェンブラックなど)、アセチレンブラックなどが挙げられ、これらを1種単独で用いる他、2種以上を併用してもよい。バインダとしては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)などのフッ素樹脂;ゴム系バインダ;などが使用できる。なお、PTFE、PVDFなどのフッ素樹脂の場合、ディスパージョンタイプのものでもよいし、粉末状のものでもよいが、ディスパージョンタイプのものが特に好適である。 Moreover, as a conductive support agent, graphite, carbon black (Ketjen black etc.), acetylene black etc. are mentioned, for example, These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. As the binder, fluorine resins such as polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene fluoride (PVDF); rubber binders, and the like can be used. In the case of a fluororesin such as PTFE or PVDF, a dispersion type or a powder type may be used, but a dispersion type is particularly preferable.
シート状正極に係る正極合剤層においては、例えば、正極活物質の含有量を92〜97質量%、導電助剤の含有量を2〜4質量%、およびバインダの含有量を1〜4質量%とすることが好ましい。また、正極合剤層の厚み(集電体の両面に形成されている場合は、片面当たりの厚み)は、例えば、100〜2000μmであることが好ましい。 In the positive electrode mixture layer relating to the sheet-like positive electrode, for example, the content of the positive electrode active material is 92 to 97% by mass, the content of the conductive additive is 2 to 4% by mass, and the content of the binder is 1 to 4% by mass. % Is preferable. In addition, the thickness of the positive electrode mixture layer (when formed on both sides of the current collector, the thickness per side) is preferably, for example, 100 to 2000 μm.
シート状正極に係る正極合剤層の密度は、例えば、2.1〜2.8g/cm3であることが好ましい。なお、本明細書でいうシート状正極の密度は、乾燥状態の正極合剤層の体積と質量によって求められる値である。 It is preferable that the density of the positive mix layer concerning a sheet-like positive electrode is 2.1-2.8 g / cm < 3 >, for example. In addition, the density of a sheet-like positive electrode as used in this specification is a value calculated | required by the volume and mass of the positive electrode mixture layer of a dry state.
シート状正極の集電体には、表面に突起を有するものを使用する。集電体の突起が正極合剤シート(正極合剤層)内に侵入することで、正極合剤シートと集電体との密着性が向上する。そのため、本発明の電池では、負荷特性を高めることができ、また、貯蔵時における電極巻回体の巻き緩みを抑制することができる。 As the current collector for the sheet-like positive electrode, one having projections on the surface is used. The protrusions of the current collector enter the positive electrode mixture sheet (positive electrode mixture layer), thereby improving the adhesion between the positive electrode mixture sheet and the current collector. Therefore, in the battery of the present invention, load characteristics can be enhanced, and loosening of the wound electrode body during storage can be suppressed.
図2に、本発明の電池に係るシート状正極の一例を示している。図2は、シート状正極4の長手方向の一部断面図である。図2に示すシート状正極4は、複数の突起42aを両面に有する集電体42の両面に、正極合剤シート(正極合剤層)41、41が圧着されて構成されており、集電体42の有する突起42aが、正極合剤シート41、41内に侵入している。
FIG. 2 shows an example of a sheet-like positive electrode according to the battery of the present invention. FIG. 2 is a partial cross-sectional view in the longitudinal direction of the sheet-like
図3および図4に、本発明の電池に係るシート状正極の集電体の一例を示している。図3は集電体42を模式的に示す平面図、図4は、図3に示す集電体42の幅方向(長手方向に直交する方向)の断面拡大図である。図3および図4に示す集電体42は、その表面に、平面視で三角形の突起42aを複数有している。
3 and 4 show an example of a sheet-like positive electrode current collector according to the battery of the present invention. 3 is a plan view schematically showing the
更に、図5および図6には、本発明の電池に係るシート状正極の集電体の他の例を示している。図5は集電体42を模式的に示す平面図、図6は、図5に示す集電体42の幅方向(長手方向に直交する方向)の断面拡大図である。図5および図6に示す集電体42は、その表面に、平面視で台形の突起42aを複数有している。なお、図3〜図6に示す集電体42の長手方向の断面の様子は、図2に示すシート状正極4に係る集電体42と同様である。
Further, FIGS. 5 and 6 show other examples of the current collector of the sheet-like positive electrode according to the battery of the present invention. 5 is a plan view schematically showing the
集電体の有する突起の形状については特に制限はなく、平面視で、図3に示すような三角形(正三角形、二等辺三角形など)、図4に示すような四角形(正方形、長方形、台形など)などの多角形や、無定形などが挙げられる。また、突起の全てが同じ形状であってもよく、個々の突起毎に異なる形状であってもよい。ただし、突起を有する集電体の製造を容易にする観点から、突起は全てが同じ形状であることが好ましい。 The shape of the protrusions of the current collector is not particularly limited, and in a plan view, a triangle (equilateral triangle, isosceles triangle, etc.) as shown in FIG. 3, a quadrangle (square, rectangle, trapezoid, etc.) as shown in FIG. ) And other infinite polygons. Further, all of the protrusions may have the same shape, or may have different shapes for each protrusion. However, it is preferable that all the protrusions have the same shape from the viewpoint of facilitating the production of the current collector having the protrusions.
突起の素材は、電池内において化学反応などを起こさずに安定に存在し得るものであれば特に制限はなく、導電体であっても絶縁体であっても構わない。ただし、正極合剤層(正極合剤シート)と集電体との間の導電性をより高める観点からは、突起は導電体で構成されていることが好ましい。また、突起を有する集電体の製造を容易にする観点からは、突起を含む集電体全体が、単一の素材で構成されていることが好ましい。 The material of the protrusion is not particularly limited as long as it can exist stably without causing a chemical reaction in the battery, and may be a conductor or an insulator. However, from the viewpoint of further increasing the conductivity between the positive electrode mixture layer (positive electrode mixture sheet) and the current collector, the protrusions are preferably made of a conductor. From the viewpoint of facilitating the production of the current collector having protrusions, it is preferable that the entire current collector including the protrusions is made of a single material.
集電体の有する突起は、電極巻回体の巻回方向と逆向きに傾斜していることが好ましい。例えば、図2に示すシート状正極4は、図中左側が電極巻回体の巻回中心側、図中右側が電極巻回体の最外周側であり、図中左から右に向かう方向が巻回方向となる。よって、集電体42の有する突起42aは、図2に示すように、巻回方向と逆向き、すなわち図中左側に向けて傾斜していることが好ましい。集電体の有する突起が、このように傾斜することで、特に電極巻回体の巻き緩みの防止作用がより良好となる。
The protrusions of the current collector are preferably inclined in the direction opposite to the winding direction of the electrode winding body. For example, in the sheet-like
図7に、シート状正極に係る集電体の長手方向断面の要部拡大図を示している。なお、図7では、各構成要素の理解を容易にする目的で、断面の背景部分は省略している。集電体の有する突起は、電極巻回体の巻回方向と逆向きに傾斜している場合、集電体の本体部分(突起を除く部分。以下同じ。)と突起との間の角度[図7中、aの角度。以下、傾斜角aという。]は、突起による効果(正極合剤シートと集電体との密着性向上効果、および電極巻回体の巻き緩み防止効果)をより有効に確保する観点から、15〜60°であることが好ましい。 In FIG. 7, the principal part enlarged view of the longitudinal direction cross section of the collector which concerns on a sheet-like positive electrode is shown. In FIG. 7, the background portion of the cross section is omitted for the purpose of facilitating understanding of each component. When the protrusions of the current collector are inclined in the direction opposite to the winding direction of the electrode winding body, the angle between the main body part of the current collector (excluding the protrusions; the same applies hereinafter) and the protrusion [ In FIG. 7, angle a. Hereinafter, it is referred to as an inclination angle a. ] Is from 15 to 60 ° from the viewpoint of more effectively ensuring the effects of the protrusions (adhesion improvement effect between the positive electrode mixture sheet and the current collector and the effect of preventing the loosening of the electrode winding body). preferable.
シート状正極においては、正極合剤シート(正極合剤層)と集電体との密着性をより良好にする観点から、突起の、正極合剤シート中における侵入位置が、正極合剤シートの集電体側表面から、正極合剤シートの厚みの1/5以上の位置であることが好ましい。よって、集電体の有する突起は、好ましくは前記の傾斜角aを満たしつつ、正極合剤シートの前記の位置にまで侵入可能なサイズとすることが望ましい。また、正極合剤シート内における突起の侵入位置は、正極合剤シートの集電体側表面から、正極合剤シートの厚みの1/2の位置までとすることが好ましく、これに合わせて突起のサイズを調整することが望ましい。 In the sheet-like positive electrode, from the viewpoint of improving the adhesion between the positive electrode mixture sheet (positive electrode mixture layer) and the current collector, the intrusion position of the protrusion in the positive electrode mixture sheet is The position from the current collector side surface is preferably 1/5 or more of the thickness of the positive electrode mixture sheet. Therefore, it is desirable that the protrusions of the current collector have a size that can enter the position of the positive electrode mixture sheet while satisfying the inclination angle a. Further, the intrusion position of the protrusion in the positive electrode mixture sheet is preferably from the current collector side surface of the positive electrode mixture sheet to a position that is ½ of the thickness of the positive electrode mixture sheet. It is desirable to adjust the size.
正極合剤シート(正極合剤層)と集電体との密着性をより良好にする観点から、集電体の有する突起の個数は、集電体の片面について、集電体の平面視での面積1cm2あたり、5個以上であることが好ましい。ただし、集電体の有する突起の個数を多くしすぎると、例えば、後述するように箔状の集電体の一部を切って突起を形成する場合に、集電体本体部分の空隙面積が大きくなりすぎることから、集電体の有する突起の個数は、集電体の片面について、集電体の平面視での面積1cm2あたり、30個以下であることが好ましい。 From the viewpoint of improving the adhesion between the positive electrode material mixture sheet (positive electrode material mixture layer) and the current collector, the number of protrusions the current collector has is one side of the current collector in a plan view of the current collector. The number is preferably 5 or more per 1 cm 2 of the area. However, if the number of protrusions of the current collector is increased too much, for example, when a protrusion is formed by cutting a part of a foil-like current collector as will be described later, the gap area of the current collector main body is small. Since the current collector is too large, the number of protrusions of the current collector is preferably 30 or less per 1 cm 2 of the current collector in plan view on one side of the current collector.
突起を有する集電体の製法としては、例えば、集電体に用いる金属板について、その一部を残して切断することで突起を形成して製造する方法;突起にするための金属片や樹脂片などを、集電体に用いる金属板、金属網、パンチングメタルなどに取り付けることにより製造する方法;集電体に用いる金属板にエンボス加工を施して突起を形成することにより製造する方法;などが挙げられる。なお、突起を有する集電体の製法は、これらの製法に限定される訳ではなく、その他の方法によって製造してもよい。ただし、突起を有する集電体の製造が容易であり、また、突起が導電体となることから、金属板について、その一部を残して切断する方法で突起を形成して製造する方法や、金属板にエンボス加工を施して突起を形成することにより製造する方法がより好ましい。 As a method for producing a current collector having a protrusion, for example, a method of manufacturing a metal plate used for the current collector by cutting the metal plate while leaving a part thereof; a metal piece or resin for forming the protrusion A method of manufacturing by attaching a piece or the like to a metal plate, metal net, punching metal or the like used for the current collector; a method of manufacturing by embossing the metal plate used for the current collector; Is mentioned. In addition, the manufacturing method of the electrical power collector which has protrusion is not necessarily limited to these manufacturing methods, You may manufacture by another method. However, it is easy to manufacture a current collector having protrusions, and since the protrusions become conductors, the metal plate is manufactured by forming protrusions by a method of cutting a part of the metal plate, A method of manufacturing by embossing a metal plate to form protrusions is more preferable.
集電体の本体部分の構成素材は、例えば、SUS316、SUS430、SUS444などのステンレス鋼などが挙げられる。また、突起の構成素材は、前記の通り、集電体本体の構成素材と同一の素材が好ましいことから、これらのステンレス鋼が推奨される。 Examples of the constituent material of the main body portion of the current collector include stainless steel such as SUS316, SUS430, and SUS444. Moreover, since the constituent material of the protrusion is preferably the same material as the constituent material of the current collector body as described above, these stainless steels are recommended.
集電体の本体部分の厚みは、例えば、0.1〜0.4mmであることが好ましい。また、突起の厚みも、集電体の本体部分と同等であることが好ましく、具体的には、0.1〜0.4mmであることが好ましい。 The thickness of the main body portion of the current collector is preferably 0.1 to 0.4 mm, for example. Moreover, it is preferable that the thickness of a protrusion is also equivalent to the main-body part of an electrical power collector, and specifically, it is preferable that it is 0.1-0.4 mm.
集電体の表面には、導電材(例えば、ペースト状の導電材)を塗布しておくことが望ましい。集電体として立体構造を有する網状のものを用いた場合も、金属箔やパンチングメタルなどの本質的に平板からなる材料を用いた場合と同様に、導電材の塗布により集電効果の著しい改善が認められる。これは、網状の集電体の金属部分が正極合剤層(正極合剤シート)と直接的に接触する経路のみならず、網目内に充填された導電材を介しての経路が有効に利用されていることによるものと推測される。 It is desirable to apply a conductive material (for example, a paste-like conductive material) to the surface of the current collector. When using a net-like material with a three-dimensional structure as a current collector, the current collection effect is significantly improved by applying a conductive material, as in the case of using an essentially flat material such as metal foil or punching metal. Is recognized. This is not limited to the route in which the metal part of the mesh current collector is in direct contact with the positive electrode mixture layer (positive electrode mixture sheet), but the route through the conductive material filled in the mesh is used effectively. It is presumed to be due to what has been done.
導電材としては、例えば、銀ペーストやカーボンペーストなどを用いることができる。特にカーボンペーストは、銀ペーストに比べて材料費が安く済み、しかも銀ペーストと略同等の接触効果が得られるため、電池の製造コストの低減化を図る上で好適である。導電材のバインダとしては、水ガラスやイミド系のバインダなどの耐熱性の材料を用いることが好ましい。これは正極合剤層中の水分を除去する際に200℃を超える高温で乾燥処理するためである。 As the conductive material, for example, silver paste or carbon paste can be used. In particular, the carbon paste is suitable for reducing the manufacturing cost of the battery because the material cost is lower than that of the silver paste and the contact effect is almost the same as that of the silver paste. As the binder for the conductive material, it is preferable to use a heat resistant material such as water glass or an imide binder. This is because the drying process is performed at a high temperature exceeding 200 ° C. when moisture in the positive electrode mixture layer is removed.
<負極>
本発明の電池に係るシート状負極としては、例えば、非水電解液電池、アルカリ電池のいずれにおいても、負極活物質である金属リチウム箔と、負極集電体である金属箔とで構成されたものが挙げられる。金属リチウム箔の材料としては金属リチウムのみならず、リチウム−アルミニウムなどのリチウム合金を挙げることができる。金属リチウム箔の厚みとしては、例えば、0.15〜0.4mmであることが好ましい。
<Negative electrode>
The sheet-like negative electrode according to the battery of the present invention is composed of, for example, a metal lithium foil that is a negative electrode active material and a metal foil that is a negative electrode current collector in both non-aqueous electrolyte batteries and alkaline batteries. Things. Examples of the material for the metal lithium foil include not only metal lithium but also lithium alloys such as lithium-aluminum. The thickness of the metal lithium foil is preferably 0.15 to 0.4 mm, for example.
シート状負極の集電体の素材としては、銅、ニッケル、鉄、ステンレスなどを挙げることができる。シート状負極の集電体は、その厚み分だけ外装缶の内部体積が減少するため、厚み寸法が可及的に小さいことが好ましく、具体的には、例えば、0.1mm以下とすることが推奨される。すなわち、シート状負極の集電体が厚すぎると、負極活物質である金属リチウム箔などの仕込み量を少なくせざるを得ず、電池容量の低下を招く虞がある。また、シート状負極の集電体が薄すぎると、破れやすくなるため、その厚みは、0.005mm以上とすることが望ましい。また、シート状負極の集電体は、その幅が金属リチウム箔の幅と同じか、それよりも広いことが好ましく、また、その面積が片面に配置される金属リチウム箔の面積の100〜130%であることが好ましい。集電体の面積を前記のようにすることによって、集電体の幅が金属リチウム箔の幅と同じかまたは広く、長さが長くなるため、集電体の周囲に沿って金属リチウム箔が切れて電気的接続が断たれることを防ぐことができる。 Examples of the material for the current collector of the sheet-like negative electrode include copper, nickel, iron, and stainless steel. The current collector of the sheet-like negative electrode is preferably as small as possible because the internal volume of the outer can decreases by the thickness, and specifically, for example, 0.1 mm or less. Recommended. That is, if the current collector of the sheet-like negative electrode is too thick, the amount of metal lithium foil or the like that is the negative electrode active material must be reduced, and the battery capacity may be reduced. Moreover, since it will become easy to tear when the collector of a sheet-like negative electrode is too thin, it is desirable that the thickness shall be 0.005 mm or more. Further, the current collector of the sheet-like negative electrode preferably has a width equal to or wider than the width of the metal lithium foil, and the area is 100 to 130 of the area of the metal lithium foil arranged on one side. % Is preferred. By making the area of the current collector as described above, the width of the current collector is the same as or wider than the width of the metal lithium foil, and the length becomes longer. Therefore, the metal lithium foil is formed along the periphery of the current collector. It is possible to prevent the electrical connection from being cut off.
また、シート状負極の集電体においても、シート状正極の集電体と同様に、その表面に突起を設けてもよい。なお、負極の集電体に突起を形成する場合には、その形状(傾斜状態を含む。)、個数、サイズについては、正極の集電体と同様とすることが好ましい。 Also, in the sheet-like negative electrode current collector, similar to the sheet-like positive electrode current collector, protrusions may be provided on the surface thereof. In the case where the protrusion is formed on the negative electrode current collector, the shape (including the inclined state), the number, and the size are preferably the same as those of the positive electrode current collector.
<電解液>
電解液としては、本発明の電池が非水電解液電池である場合には、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネートなどの環状炭酸エステル;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネートなどの鎖状炭酸エステル;や、1,2−ジメトキシエタン、ジグライム(ジエチレングリコールメチルエーテル)、トリグライム(トリエチレングリコールジメチルエーテル)、テトラグライム(テトラエチレングリコールジメチルエーテル)、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシメタン、テトラヒドロフランなどのエーテル;より選ばれる1種の溶媒あるいは2種以上の混合溶媒に電解質を0.3〜2.0mol/L程度の濃度に溶解させることによって調製した非水電解液が用いられる。
<Electrolyte>
As the electrolyte, when the battery of the present invention is a non-aqueous electrolyte battery, for example, cyclic carbonates such as propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate; dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, etc. 1,2-dimethoxyethane, diglyme (diethylene glycol methyl ether), triglyme (triethylene glycol dimethyl ether), tetraglyme (tetraethylene glycol dimethyl ether), 1,2-dimethoxyethane, 1,2- By dissolving the electrolyte in a concentration of about 0.3 to 2.0 mol / L in one kind of solvent selected from ethers such as diethoxymethane and tetrahydrofuran; Non-aqueous electrolyte prepared Te is used.
前記電解質としては、例えば、LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2などが用いられる。 Examples of the electrolyte include LiBF 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 etc. are used.
また、本発明の電池がアルカリ電池である場合には、電解液(電池に注入する電解液、およびゲル状負極に添加する電解液)には、アルカリ性の水溶液(例えば、水酸化リチウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液など)を用いることができる。 When the battery of the present invention is an alkaline battery, an alkaline aqueous solution (for example, lithium hydroxide aqueous solution, water, etc.) is used as the electrolytic solution (the electrolytic solution injected into the battery and the electrolytic solution added to the gelled negative electrode). An aqueous potassium oxide solution, an aqueous sodium hydroxide solution, or the like can be used.
<セパレータ>
セパレータとしては、微孔性樹脂フィルム、樹脂不織布のいずれも用いることができる。その材質としては、例えば、PE、PP、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィンのほか、耐熱用として、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体(PFA)などのフッ素樹脂;PPS;ポリエーテルエーテルケトン(PEEK);PBTなどが挙げられる。また、前記材質の微孔性樹脂フィルムと樹脂不織布とを複数積層したり、微孔性樹脂フィルム同士や樹脂不織布同士を複数積層することによってセパレータを構成してもよい。
<Separator>
As the separator, either a microporous resin film or a resin nonwoven fabric can be used. Examples of the material include polyolefins such as PE, PP, and polymethylpentene, and as heat resistance, fluororesin such as tetrafluoroethylene-perfluoroalkoxyethylene copolymer (PFA); PPS; polyether ether ketone ( PEEK); PBT and the like. Moreover, you may comprise a separator by laminating | stacking two or more microporous resin films and resin nonwoven fabrics of the said material, or laminating | stacking two or more microporous resin films or resin nonwoven fabrics.
本発明の電池は、従来から知られている一次電池や二次電池が用いられている各種用途に適用することができる。 The battery of the present invention can be applied to various uses in which conventionally known primary batteries and secondary batteries are used.
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は、本発明を制限するものではない。この実施例においては、電池(非水電解液電池)として、外径:17mm、高さ:45mmの円筒形リチウム電池を例に挙げて説明する。なお、本実施例で使用する「%」は、特に断らない限り質量基準(質量%)である。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. However, the following examples do not limit the present invention. In this embodiment, a cylindrical lithium battery having an outer diameter of 17 mm and a height of 45 mm will be described as an example of a battery (nonaqueous electrolyte battery). In addition, "%" used in a present Example is a mass reference | standard (mass%) unless there is particular notice.
実施例1
実施例1の非水電解液電池について、[正極の作製]、[負極の作製]、[電極巻回体の作製]、[電池組み立て]、[後処理(予備放電、エージング)]の順に説明する。
Example 1
The non-aqueous electrolyte battery of Example 1 is described in the order of [Preparation of positive electrode], [Preparation of negative electrode], [Preparation of wound electrode body], [Assembly of battery], [Post-treatment (preliminary discharge, aging)]. To do.
[正極の作製]
まず、以下の手順で、正極合剤(質量比で、固形分:水分=100:30のもの)を調製した。BET比表面積が600m2/gのカーボンブラック:3%と二酸化マンガン(東ソー社製):92%とを、プラネタリーミキサーを用いて乾式で5分間混合した後、水を固形分の20%(質量比)となるように添加して5分間混合した。PVDFディスパージョン(ダイキン工業社製「D−1」)を、固形分が、正極合剤の固形分で5%に当たる量だけ用意し、これを残りの水で希釈して、前記の混合物に添加し、5分間混合して正極合剤を得た。
[Production of positive electrode]
First, a positive electrode mixture (in mass ratio, solid content: water content = 100: 30) was prepared by the following procedure. Carbon black having a BET specific surface area of 600 m 2 / g: 3% and manganese dioxide (manufactured by Tosoh Corporation): 92% were mixed by a dry method using a planetary mixer for 5 minutes, and then water was added to a solid content of 20% ( Mass ratio) and mixed for 5 minutes. PVDF dispersion ("D-1" manufactured by Daikin Industries, Ltd.) is prepared in an amount corresponding to 5% of the solid content of the positive electrode mixture, diluted with the remaining water, and added to the mixture. And mixed for 5 minutes to obtain a positive electrode mixture.
前記の正極合剤を、直径:250mmの2本ロールを用い、ロール温度を125±5℃に調整し、プレス圧:7トン/cm、ロール間隔:0.4mm、回転速度:10rpmの条件で、ロール圧延してシート化した。ロールを通過した正極合剤(予備シート)を105±5℃で残水分が2%以下になるまで乾燥した。次いで乾燥後の予備シートを粉砕機を用いて粉砕した。この際、前記予備シートが、元の見かけ体積の2倍以上になるまで粉砕した。粉砕後の粒子径は、大部分が1mm以下であり、バインダーとして添加したPVDFも1mm以下の長さの繊維状に切断されていた。粉砕後の材料について、再度ロールによるシート化を行った。ロールの間隔は0.6±0.05mmに調整し、ロール温度:125±10℃、プレス圧:7トン/cm、回転速度:10rpmの条件でシート化して正極合剤シートを得た。得られた正極合剤シートは、厚みが1.0mmで、外装缶内径の5.9%に相当する。また、正極合剤シートの密度は2.5g/cm3であり、空隙率は42%であった。この正極合剤シートを裁断して、幅:37mm、長さ:51mmの内周用の正極合剤シートと、幅:37mm、長さ:62mmの外周用の正極合剤シートを得た。 Using the above positive electrode mixture, two rolls having a diameter of 250 mm, adjusting the roll temperature to 125 ± 5 ° C., press pressure: 7 ton / cm, roll interval: 0.4 mm, rotation speed: 10 rpm The sheet was rolled and rolled. The positive electrode mixture (preliminary sheet) that passed through the roll was dried at 105 ± 5 ° C. until the residual moisture was 2% or less. Next, the dried preliminary sheet was pulverized using a pulverizer. At this time, the preliminary sheet was pulverized until it became twice or more the original apparent volume. Most of the particle diameter after pulverization was 1 mm or less, and PVDF added as a binder was also cut into fibers having a length of 1 mm or less. The pulverized material was formed into a sheet again by a roll. The interval between the rolls was adjusted to 0.6 ± 0.05 mm, and a positive electrode mixture sheet was obtained by forming a sheet under the conditions of roll temperature: 125 ± 10 ° C., press pressure: 7 ton / cm, and rotation speed: 10 rpm. The obtained positive electrode mixture sheet has a thickness of 1.0 mm and corresponds to 5.9% of the inner diameter of the outer can. Moreover, the density of the positive mix sheet was 2.5 g / cm < 3 >, and the porosity was 42%. The positive electrode mixture sheet was cut to obtain an inner periphery positive electrode mixture sheet having a width of 37 mm and a length of 51 mm, and an outer periphery positive electrode mixture sheet having a width of 37 mm and a length of 62 mm.
正極集電体は、次のようにして作製した。まず、金属板を構成する素材として厚さ140μmのSUS316板を使用し、この鋼板の表裏両面に、一辺が800μmの正三角形の突起を、図3および図4に示すように鱗状に、幅方向において2mmピッチ、長手方向において2mmピッチで、エンボス加工によって形成した。形成した突起の傾斜角aは45°で、突起の高さは約0.5mm、集電体の有する突起の個数は、集電体の片面について、集電体の平面視での面積1cm2あたり、12個であった。 The positive electrode current collector was produced as follows. First, a SUS316 plate having a thickness of 140 μm was used as a material constituting the metal plate, and an equilateral triangular protrusion having a side of 800 μm was formed on both sides of the steel plate in a scale shape as shown in FIGS. 3 and 4 in the width direction. At a pitch of 2 mm and a pitch of 2 mm in the longitudinal direction. The inclination angle a of the formed protrusion is 45 °, the height of the protrusion is about 0.5 mm, and the number of protrusions the current collector has is an area of 1 cm 2 on one side of the current collector in a plan view of the current collector. There were 12 hits.
前記の正極集電体を、幅:34mm、長さ:56mmに切断し、長さ方向の中央部に、厚み:0.1mm、幅:3mmのステンレス鋼製のリボンを正極リード体として抵抗溶接により取り付けた。更にこのエキスパンドメタルに、カーボンペースト(日本黒鉛社製)を、網の目をつぶさない程度に塗布した後、105±5℃の温度で乾燥して正極集電体とした。なお、カーボンペーストの塗布量は、乾燥後の塗布量で5mg/cm2となるようにした。 The positive electrode current collector is cut into a width of 34 mm and a length of 56 mm, and resistance welding is performed using a stainless steel ribbon having a thickness of 0.1 mm and a width of 3 mm as a positive electrode lead body at the center in the length direction. Attached by. Further, a carbon paste (manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd.) was applied to the expanded metal so as not to crush the mesh, and then dried at a temperature of 105 ± 5 ° C. to obtain a positive electrode current collector. The coating amount of the carbon paste was set to 5 mg / cm 2 after drying.
次に、内周用の正極合剤シートと外周用の正極合剤シートの間に正極集電体を介在させた状態で、長さ方向の片端部のみを固定して三者を一体化した。具体的には、内周用の正極合剤シートと外周用の正極合剤シートを、長さ方向の片端を揃えると共に、正極集電体の端部が、2枚の正極合剤シートの、両者を揃えた片端部からはみ出ないようにセットし、その状態で、2枚の正極合剤シートの、両者を揃えた片端部から5mmの箇所をプレスにより圧着することで、三者を一体化した。その後、2枚の正極合剤シートと正極集電体とを一体化したものを250±10℃で6時間熱風乾燥して、幅が37mmのシート状正極を得た。 Next, in a state where the positive electrode current collector is interposed between the positive electrode mixture sheet for the inner periphery and the positive electrode mixture sheet for the outer periphery, only one end in the length direction is fixed and the three parties are integrated. . Specifically, the positive electrode mixture sheet for the inner periphery and the positive electrode mixture sheet for the outer periphery are aligned with one end in the length direction, and the end of the positive electrode current collector is composed of two positive electrode mixture sheets. Set the two so that they do not protrude from one end, and in that state, press the 5mm part of the two positive electrode mixture sheets from the end where both are aligned, so that the three parties are integrated. did. Then, the two positive electrode mixture sheets and the positive electrode current collector were integrated with hot air at 250 ± 10 ° C. for 6 hours to obtain a sheet-like positive electrode having a width of 37 mm.
[負極(負極前駆体)の作製]
負極は、幅:39mm、長さ:170mm、厚み:10μmの銅箔(負極集電体)上に、幅:37mm、長さ:87mm、厚み:0.30mmの金属リチウム箔と、幅:37mm、長さ:50mm、厚み:0.30mmの金属リチウム箔を配置し、さらにその上に、それぞれ幅:35mm、長さ:85mm、厚み:6μmと、幅:35mm、長さ:48mm、厚み:6μmのアルミニウム箔を配置して構成した。まず、長さが50mmの方の金属リチウム箔に、幅:3mm、長さ:20mm、厚み:0.1mmのニッケル製の負極リード体を圧着した。その後、前記の2枚の金属リチウム箔を離間させた状態で前記銅箔上に配置し、これら2枚の金属リチウム箔の上に前記のアルミニウム箔をそれぞれ配置して、シート状負極(リチウム−アルミニウム合金形成前のシート状負極前駆体、以下、便宜上「シート状負極」という)を作製した。
[Preparation of negative electrode (negative electrode precursor)]
The negative electrode has a width: 37 mm, a length: 170 mm, a thickness: 10 μm on a copper foil (negative electrode current collector), a width: 37 mm, a length: 87 mm, a thickness: 0.30 mm metal lithium foil, and a width: 37 mm. A metal lithium foil having a length of 50 mm and a thickness of 0.30 mm is disposed, and further, a width: 35 mm, a length: 85 mm, a thickness: 6 μm, a width: 35 mm, a length: 48 mm, and a thickness: A 6 μm aluminum foil was arranged. First, a negative electrode lead made of nickel having a width of 3 mm, a length of 20 mm, and a thickness of 0.1 mm was pressure-bonded to a metal lithium foil having a length of 50 mm. Thereafter, the two metal lithium foils are placed on the copper foil in a separated state, and the aluminum foil is placed on each of the two metal lithium foils to form a sheet-like negative electrode (lithium- A sheet-like negative electrode precursor before forming an aluminum alloy (hereinafter referred to as “sheet-like negative electrode” for convenience) was prepared.
[電極巻回体の作製]
幅:44mm、長さ:170mm、厚み:20μmの微孔性ポリエチレンフィルム[旭化成社製「ハイポア」(商品名)]と、幅:42mm、長さ:170mm、厚み:20μmの不織布とを積層し、微孔性ポリエチレンフィルムの長さ方向の片端から65mmの位置で、不織布と10mmずらして熱溶着してセパレータを作製した。
[Production of wound electrode body]
Laminate a microporous polyethylene film ["Hypore" (trade name) manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.] having a width: 44 mm, a length: 170 mm, and a thickness: 20 μm, and a non-woven fabric having a width: 42 mm, a length: 170 mm, and a thickness: 20 μm. The separator was manufactured by heat welding at a position 65 mm from one end in the length direction of the microporous polyethylene film, shifted by 10 mm from the nonwoven fabric.
そして、シート状負極の銅箔上に、接着テープを介してセパレータを貼り付けた。なお、セパレータを負極に貼り付ける際には、不織布面を正極側とし、また、セパレータの微孔性フィルムと不織布との熱溶着部分が、接着テープとの接着部分に含まれるようにした。次に、セパレータの微孔性フィルムと不織布との熱溶着部分を中心にして、2つ割の直径:3.5mmの巻回芯に挟み、1周巻いた。次いで、負極をセパレータと共に1周巻き込んだ後、シート状正極の固定した側を巻回芯側に載置して巻回した。巻回終了後は、銅箔が最外周を覆う形となった。以上により、電極巻回体を得た。 And the separator was affixed on the copper foil of the sheet-like negative electrode through the adhesive tape. In addition, when affixing a separator to a negative electrode, the nonwoven fabric surface was made into the positive electrode side, and the heat welding part of the microporous film of a separator and a nonwoven fabric was included in the adhesion part with an adhesive tape. Next, centering on the heat-welded part between the microporous film of the separator and the nonwoven fabric, the separator was sandwiched between two winding cores having a diameter of 3.5 mm and wound once. Next, after winding the negative electrode together with the separator once, the side on which the sheet-like positive electrode was fixed was placed on the winding core side and wound. After winding, the copper foil covered the outermost periphery. The electrode winding body was obtained by the above.
[電池組み立て]
前記の電極巻回体を用いて、図1に示す構造の非水電解液電池を組み立てた。ニッケルメッキした鉄缶からなる有底円筒形の外装缶2の内底部2aに、厚み:0.2mmのポリプロピレン製の絶縁板を挿入し、その上に電極巻回体3を、正極リード体15が上側を向く姿勢で挿入した。電極巻回体3の負極リード体16を外装缶2の内面に抵抗溶接し、正極リード体15は、絶縁板11を挿入した後に、端子板10の下面に抵抗溶接した。この時点で絶縁抵抗を測定し、短絡がないことを確認した。
[Battery assembly]
A non-aqueous electrolyte battery having the structure shown in FIG. 1 was assembled using the electrode winding body. A polypropylene insulating plate having a thickness of 0.2 mm is inserted into the
電解液には、プロピレンカーボネートとジメトキシエタンとの混合溶媒(体積比で1:2)に、LiClO4を0.5mol/lの濃度で溶解させた非水系の溶液を用意し、これを外装缶2内に3.5ml注入した。注入は3回に分け、最終工程で減圧しつつ全量を注入した。電解液の注入後、蓋板8を外装缶2の上方開口部に嵌合し、レーザー溶接により外装缶2の開口端部の内周部と蓋板8の外周部とを溶接して外装缶2の開口部を封口した。 As the electrolyte, a non-aqueous solution prepared by dissolving LiClO 4 at a concentration of 0.5 mol / l in a mixed solvent of propylene carbonate and dimethoxyethane (volume ratio of 1: 2) was prepared, and this was used as an outer can. 3.5 ml was injected into 2. The injection was divided into three times, and the whole amount was injected while reducing the pressure in the final step. After the electrolyte solution is injected, the cover plate 8 is fitted into the upper opening of the outer can 2, and the inner peripheral portion of the opening end of the outer can 2 and the outer peripheral portion of the cover plate 8 are welded by laser welding. 2 openings were sealed.
[後処理(予備放電、エージング)]
封口した電池を、1Ωの抵抗で30秒間予備放電し、70℃で6時間保管した後、1Ωの定抵抗で1分間、2次予備放電を行い、シート状負極のセパレータ側表面にリチウム−アルミニウム合金を形成させた。予備放電後の電池を、室温で7日間エージングし、開路電圧を測定して安定電圧が得られていることを確認して、外径:17.0mm、総高:45.0mmの非水電解液電池を得た。この非水電解液電池の負極容量と正極容量との比は、1.00であった。
[Post-treatment (preliminary discharge, aging)]
The sealed battery was pre-discharged with a resistance of 1Ω for 30 seconds, stored at 70 ° C. for 6 hours, then subjected to a secondary pre-discharge with a constant resistance of 1Ω for 1 minute, and lithium-aluminum on the separator-side surface of the sheet-like negative electrode. An alloy was formed. The battery after the preliminary discharge was aged at room temperature for 7 days, the open circuit voltage was measured to confirm that a stable voltage was obtained, and non-aqueous electrolysis with an outer diameter of 17.0 mm and a total height of 45.0 mm A liquid battery was obtained. The ratio of the negative electrode capacity to the positive electrode capacity of this nonaqueous electrolyte battery was 1.00.
比較例1
正極の作製にあたって、正極集電体にステンレス鋼(SUS316)製のエキスパンドメタルを用いた他は、実施例1と同様にして非水電解液電池を作製した。
Comparative Example 1
In producing the positive electrode, a non-aqueous electrolyte battery was produced in the same manner as in Example 1 except that an expanded metal made of stainless steel (SUS316) was used as the positive electrode current collector.
実施例1および比較例1の非水電解液電池について、製造後放電していないもの、20℃の環境下、放電電流1mAで、放電深度40%まで放電したもの、および同環境下、同放電電流で、放電深度80%まで放電したものを、それぞれ5個用意した。これらの電池を80℃で60日間貯蔵し、その前後での内部抵抗を測定して、電池5個での平均値を求めた。これらの結果を表1に示す。 Regarding the nonaqueous electrolyte batteries of Example 1 and Comparative Example 1, those that were not discharged after production, those that were discharged to a discharge depth of 40% at a discharge current of 1 mA in an environment at 20 ° C., and those that were discharged in the same environment Five were discharged each with a current discharged to a discharge depth of 80%. These batteries were stored at 80 ° C. for 60 days, and the internal resistance before and after that was measured to obtain an average value for five batteries. These results are shown in Table 1.
表1示すように、実施例1の非水電解液電池は、比較例1の電池に比べて、放電が進んだ後における高温貯蔵時の内部抵抗の上昇を低く抑え得ることが確認できる。このように、実施例1の電池では、放電によって正極合剤シートが膨張した状態においても、正極合剤層と集電体とが良好に密着し、かつ巻き緩みが抑制されていることで、内部抵抗の上昇が抑えられていることが確認できる。 As shown in Table 1, it can be confirmed that the nonaqueous electrolyte battery of Example 1 can suppress the increase in internal resistance during high-temperature storage after the discharge has advanced, compared with the battery of Comparative Example 1. Thus, in the battery of Example 1, even in a state where the positive electrode mixture sheet was expanded by discharge, the positive electrode mixture layer and the current collector were in good contact, and winding looseness was suppressed, It can be confirmed that the increase in internal resistance is suppressed.
4 シート状正極
5 セパレータ
6 シート状負極
41 正極合剤層(正極合剤シート)
42 シート状正極の集電体
41a 突起
4 Sheet-like positive electrode 5
42 Sheet-form positive electrode current collector 41a Protrusion
Claims (6)
前記シート状正極は、正極活物質、導電助剤およびバインダを含有する正極合剤シートが、金属製の集電体の片面または両面に圧着されて構成されており、
前記シート状正極の集電体は、その表面に突起を有しており、前記突起がシート状正極合剤内に侵入していることを特徴とする電池。 A battery having an electrode winding body in which a sheet-like positive electrode and a sheet-like negative electrode are wound via a separator,
The sheet-like positive electrode is composed of a positive electrode mixture sheet containing a positive electrode active material, a conductive additive and a binder, and is bonded to one or both sides of a metal current collector,
The sheet-like positive electrode current collector has a protrusion on a surface thereof, and the protrusion penetrates into the sheet-like positive electrode mixture.
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