JP5103822B2 - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
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Description
本発明は、非水電解質二次電池に係り、更に詳細には、ラミネート材を外装に用いた電池であって、物理的外力に対して優れた耐性を有する非水電解質二次電池に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery, and more particularly, to a non-aqueous electrolyte secondary battery using a laminate material for an exterior and having excellent resistance to physical external force.
近年、カメラ一体型VTR(videotape recorder)、携帯電話又は携帯用コンピューターなどのポータブル電子機器が多く登場し、その小型軽量化が図られている。これに伴い、電子機器のポータブル電源として、電池、特に二次電池の開発が活発に進められている。中でも、リチウムイオン二次電池は、高いエネルギー密度を実現できるものとして注目されている。 In recent years, many portable electronic devices such as a camera-integrated VTR (videotape recorder), a mobile phone, or a portable computer have appeared, and their size and weight have been reduced. Along with this, development of batteries, particularly secondary batteries, has been actively promoted as portable power sources for electronic devices. Among these, lithium ion secondary batteries are attracting attention as being capable of realizing a high energy density.
このようなリチウムイオン二次電池では、外装部材としてアルミニウム(Al)や鉄(Fe)などの金属製の電池缶が用いられている。最近では、金属製の電池缶の替わりに外装部材としてラミネートフィルムを使用することにより、電池の更なる小型化、軽量化及び薄型化が図られている(例えば、特許文献1、2参照)。
しかしながら、ラミネートフィルムは、アルミニウムや鉄などの金属製の外装部材に比べて剛性が低く、内部の発電要素を落下などの物理的外力から保護する能力は低い。特に、発電要素を構成する正極及び負極の端面は物理的外力による変形を起こし易く、内部短絡などが発生し易い。 However, the laminate film has lower rigidity than a metal exterior member such as aluminum or iron, and has a low ability to protect the internal power generation element from physical external force such as dropping. In particular, the end faces of the positive electrode and the negative electrode constituting the power generation element are likely to be deformed by a physical external force, and an internal short circuit is likely to occur.
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、物理的外力に対して優れた耐性を有する非水電解質二次電池を提供することにある。 This invention is made | formed in view of the subject which such a prior art has, The place made into the objective is providing the non-aqueous electrolyte secondary battery which has the outstanding tolerance with respect to a physical external force. is there.
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、ラミネート外装部材の電池素子収容部よりも大きな寸法のセパレータを用いることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that the above object can be achieved by using a separator having a size larger than that of the battery element housing portion of the laminate exterior member, and the present invention has been completed. It came to do.
即ち、本発明の非水電解質二次電池は、正極と負極をセパレータを介して巻回又は積層して成る電池素子と、非水電解質組成物と、これらを収容するラミネート材製の外装部材とを備え、
上記非水電解質組成物がゲル状をなし、このゲル状非水電解質組成物が、上記電池素子の上記正極と上記セパレータとの間、及び上記負極と上記セパレータとの間の少なくとも一方に存在し、
上記外装部材が、上記電池素子を収容し、矩形状凹部を構成する矩形収容部を有し、
上記電池素子におけるセパレータの寸法が、上記外装部材における矩形収容部の内側寸法よりも大きく、
上記セパレータは、少なくとも一方の表面が上記ゲル状非水電解質組成物によって被覆され、上記正極および上記負極よりはみ出したはみ出し部を有し、
上記はみ出し部は、湾曲ないし折曲して上記矩形収容部内に収容されたことを特徴とする。
That is, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes a battery element formed by winding or laminating a positive electrode and a negative electrode with a separator interposed therebetween, a non-aqueous electrolyte composition, and an exterior member made of a laminate material that accommodates them. equipped with a,
The non-aqueous electrolyte composition is in a gel form, and the gel-like non-aqueous electrolyte composition is present between at least one of the positive electrode and the separator and between the negative electrode and the separator of the battery element. ,
The exterior member contains the battery element and has a rectangular accommodating portion that forms a rectangular recess,
Dimensions of the separator in the battery element, much larger than the internal dimension of the rectangular housing part in the outer member,
The separator has at least one surface covered with the gel-like nonaqueous electrolyte composition, and has a protruding portion protruding from the positive electrode and the negative electrode,
The protruding portion is curved or bent and is accommodated in the rectangular accommodating portion .
また、本発明の非水電解質二次電池の好適形態は、上記電池素子が矩形板状をなし、そのセパレータの縦寸法が上記外装部材における矩形収容部の内側縦寸法よりも大きいことを特徴とする。
ここで、「縦寸法」とは、矩形板状電池素子において、正極端子又は負極端子が突出している方向とほぼ平行をなす方向における長さを意味しており、この場合、「ほぼ平行」とは、測定誤差などを考慮して完全な平行でなくてもよいことを意図したものである。
Further, a preferred embodiment of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is characterized in that the battery element has a rectangular plate shape, and the vertical dimension of the separator is larger than the inner vertical dimension of the rectangular housing portion in the exterior member. To do.
Here, the “vertical dimension” means a length in a direction substantially parallel to the direction in which the positive electrode terminal or the negative electrode terminal protrudes in the rectangular plate-shaped battery element, and in this case, “substantially parallel”. Is intended not to be completely parallel in consideration of measurement errors and the like.
本発明の非水電解質二次電池の他の好適形態は、上記電池素子が積層されて矩形板状をなし、そのセパレータの横寸法が上記外装部材における矩形収容部の内側横寸法よりも大きいことを特徴とする。
ここで、「横寸法」とは、矩形板状電池素子において、正極端子又は負極端子が突出している方向とほぼ垂直をなす方向における長さを意味しており、この場合、「ほぼ垂直」とは、測定誤差などを考慮して完全な垂直でなくてもよいことを意図したものである。
In another preferred embodiment of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the battery elements are stacked to form a rectangular plate shape, and the lateral dimension of the separator is larger than the inner lateral dimension of the rectangular housing portion in the exterior member. It is characterized by.
Here, the “lateral dimension” means a length in a direction substantially perpendicular to the direction in which the positive electrode terminal or the negative electrode terminal protrudes in the rectangular plate-shaped battery element. In this case, “substantially vertical” Is intended not to be completely vertical in consideration of measurement errors and the like.
更にまた、本発明の非水電解質二次電池の他の好適形態は、上記ゲル状非水電解質組成物が、高分子支持体に非水電解質を含浸させて成ることを特徴とする。
この場合、上記高分子支持体が、上記セパレータと上記正極及び上記負極の少なくとも一方とに接着していることが好ましい。
Furthermore, another preferred embodiment of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is characterized in that the gel-like nonaqueous electrolyte composition is formed by impregnating a polymer support with a nonaqueous electrolyte.
In this case, the polymer support is preferably adhered to the separator and at least one of the positive electrode and the negative electrode.
本発明によれば、ラミネート外装部材の電池素子収容部よりも大きな寸法のセパレータを用いることとしたため、物理的外力に対して優れた耐性を有す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, since a separator having a size larger than that of the battery element housing portion of the laminate exterior member is used, it is possible to provide a nonaqueous electrolyte secondary battery having excellent resistance to physical external force.
次に、本発明の非水電解質二次電池について詳細に説明する。
図1は、本発明の非水電解質二次電池の一実施形態であって、ラミネート材を用いた巻回型電池の一例を示す分解斜視図である。
同図において、この二次電池は、正極端子11と負極端子12が取り付けられた巻回電池素子20をフィルム状の外装部材30(30A,30B)の内部に封入して構成されている。正極端子11及び負極端子12は、外装部材30の内部から外部に向かって、例えば同一方向にそれぞれ導出されている。正極端子11及び負極端子12は、例えばアルミニウム(Al)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)又はステンレスなどの金属材料によりそれぞれ構成される。
Next, the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an example of a wound battery using a laminate material as an embodiment of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention.
In this figure, this secondary battery is configured by enclosing a
外装部材30は、例えばナイロンフィルム、アルミニウム箔及びポリエチレンフィルムをこの順に張り合わせた矩形状のラミネートフィルムにより構成されている。外装部材30は、例えばポリエチレンフィルム側と電池素子20とが対向するように配設されており、各外縁部が融着又は接着剤により互いに接合されている。
外装部材30と正極端子11及び負極端子12との間には、外気の侵入を防止するための密着フィルム31が挿入されている。密着フィルム31は、正極端子11及び負極端子12に対して密着性を有する材料により構成され、例えば正極端子11及び負極端子12が上述した金属材料から構成される場合には、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレン又は変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されることが好ましい。
The
An
なお、外装部材30は、上述したラミネートフィルムに代えて、他の構造、例えば金属材料を有さないラミネートフィルム、ポリプロピレンなどの高分子フィルム又は金属フィルムなどにより構成してもよい。
ここで、外装部材の一般的な構成は、外装層/金属箔/シーラント層の積層構造で表すことができ(但し、外装層及びシーラント層は複数層で構成されることがある。)、上記の例では、ナイロンフィルムが外装層、アルミニウム箔が金属箔、ポリエチレンフィルムがシーラント層に相当する。
なお、金属箔としては、耐透湿性のバリア膜として機能すれば十分であり、アルミニウム箔のみならず、ステンレス箔、ニッケル箔及びメッキを施した鉄箔などを使用することができるが、薄く軽量で加工性に優れるアルミニウム箔を好適に用いることができる。
In addition, the
Here, the general structure of an exterior member can be represented by the laminated structure of an exterior layer / metal foil / sealant layer (however, the exterior layer and the sealant layer may be composed of a plurality of layers), and the above. In this example, the nylon film corresponds to the exterior layer, the aluminum foil corresponds to the metal foil, and the polyethylene film corresponds to the sealant layer.
In addition, as metal foil, it is sufficient if it functions as a moisture-permeable barrier film, and not only aluminum foil but also stainless steel foil, nickel foil and plated iron foil can be used, but it is thin and lightweight. Thus, an aluminum foil excellent in workability can be suitably used.
外装部材として、使用可能な構成を(外装層/金属箔/シーラント層)の形式で列挙すると、Ny(ナイロン)/Al(アルミ)/CPP(無延伸ポリプロピレン)、PET(ポリエチレンテレフタレート)/Al/CPP、PET/Al/PET/CPP、PET/Ny/Al/CPP、PET/Ny/Al/Ny/CPP、PET/Ny/Al/Ny/PE(ポリエチレン)、Ny/PE/Al/LLDPE(直鎖状低密度ポリエチレン)、PET/PE/Al/PET/LDPE(低密度ポリエチレン)、及びPET/Ny/Al/LDPE/CPPなどがある。 The structures that can be used as the exterior member are listed in the form of (exterior layer / metal foil / sealant layer): Ny (nylon) / Al (aluminum) / CPP (unstretched polypropylene), PET (polyethylene terephthalate) / Al / CPP, PET / Al / PET / CPP, PET / Ny / Al / CPP, PET / Ny / Al / Ny / CPP, PET / Ny / Al / Ny / PE (polyethylene), Ny / PE / Al / LLDPE (direct) Chain low density polyethylene), PET / PE / Al / PET / LDPE (low density polyethylene), and PET / Ny / Al / LDPE / CPP.
図2は、図1に示した電池素子20のII−II線に沿った模式的な断面図である。同図において、電池素子20は、正極21と負極22とが非水電解液を保持した高分子支持体層(後述する)23及びセパレータ24を介して対向して位置し、巻回されているものであり、最外周部は保護テープ25により保護されている。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line II-II of the
図2に示すように、正極21は、例えば対向する一対の面を有する正極集電体21Aの両面又は片面に正極活物質層21Bが被覆された構造を有している。正極集電体21Aには、長手方向における一方の端部に正極活物質層21Bが被覆されずに露出している部分があり、この露出部分に正極端子11が取り付けられている。
正極集電体21Aは、例えばアルミニウム箔、ニッケル箔又はステンレス箔などの金属箔により構成される。
As shown in FIG. 2, the positive electrode 21 has a structure in which a positive electrode
The positive electrode
正極活物質層21Bは、正極活物質として、リチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な正極材料のいずれか1種又は2種以上を含んでおり、必要に応じて導電材及び結着剤を含んでいてもよい。
リチウムを吸蔵及び放出することが可能な正極材料としては、例えば硫黄(S)や、二硫化鉄(FeS2)、二硫化チタン(TiS2)、二硫化モリブデン(MoS2)、二セレン化ニオブ(NbSe2)、酸化バナジウム(V2O5)、二酸化チタン(TiO2)及び二酸化マンガン(MnO2)などのリチウムを含有しないカルコゲン化物(特に層状化合物やスピネル型化合物)、リチウムを含有するリチウム含有化合物、並びに、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリアセチレン及びポリピロールなどの導電性高分子化合物が挙げられる。
The positive electrode
Examples of the positive electrode material capable of inserting and extracting lithium include sulfur (S), iron disulfide (FeS 2 ), titanium disulfide (TiS 2 ), molybdenum disulfide (MoS 2 ), and niobium diselenide. lithium (NbSe 2), vanadium oxide (V 2 O 5), chalcogenides containing no lithium, such as titanium dioxide (TiO 2) and manganese dioxide (MnO 2) (especially layered compound and the spinel-type compound), containing lithium Examples thereof include conductive compounds such as polyaniline, polythiophene, polyacetylene, and polypyrrole.
これらの中でも、リチウム含有化合物は、高電圧及び高エネルギー密度を得ることができるものがあるので好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えばリチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物や、リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物が挙げられるが、より高い電圧を得る観点からは、特にコバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、クロム(Cr)、バナジウム(V)、チタン(Ti)又はこれらの任意の混合物を含むものが好ましい。 Among these, lithium-containing compounds are preferable because some compounds can obtain a high voltage and a high energy density. Examples of such a lithium-containing compound include a composite oxide containing lithium and a transition metal element, and a phosphate compound containing lithium and a transition metal element. From the viewpoint of obtaining a higher voltage, cobalt is particularly preferred. (Co), nickel (Ni), manganese (Mn), iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), chromium (Cr), vanadium (V), titanium (Ti) or any mixture thereof. The inclusion is preferred.
かかるリチウム含有化合物は、代表的には、次の一般式(1)又は(2)
LixMIO2…(1)
LiyMIIPO4…(2)
(式中のMI及びMIIは1種類以上の遷移金属元素を示し、x及びyの値は電池の充放電状態によって異なるが、通常0.05≦x≦1.10、0.05≦y≦1.10である。)で表され、(8)式の化合物は一般に層状構造を有し、(9)式の化合物は一般にオリビン構造を有する。
Such lithium-containing compounds are typically represented by the following general formula (1) or (2)
Li x M I O 2 (1)
Li y M II PO 4 (2)
(In the formula, M I and M II represent one or more transition metal elements, and the values of x and y vary depending on the charge / discharge state of the battery, but usually 0.05 ≦ x ≦ 1.10, 0.05 ≦ y ≦ 1.10), and the compound of the formula (8) generally has a layered structure, and the compound of the formula (9) generally has an olivine structure.
また、リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物の具体例としては、リチウムコバルト複合酸化物(LixCoO2)、リチウムニッケル複合酸化物(LixNiO2)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(LixNi1−zCozO2(0<z<1)、スピネル型構造を有するリチウムマンガン複合酸化物(LiMn2O4)などが挙げられる。
リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物の具体例としては、例えばオリビン構造を有するリチウム鉄リン酸化合物(LiFePO4)又はリチウム鉄マンガンリン酸化合物(LiFe1−vMnvPO4(v<1))が挙げられる。
これらの複合酸化物において、構造を安定化させる等の目的から、遷移金属の一部をAlやMgその他の遷移金属元素で置換したり結晶粒界に含ませたもの、酸素の一部をフッ素等で置換したもの等も挙げることができる。更に、正極活物質表面の少なくとも一部に他の正極活物質を被覆したものとしてもよい。また、正極活物質は、複数種類を混合して用いてもよい。
Specific examples of the composite oxide containing lithium and a transition metal element include lithium cobalt composite oxide (Li x CoO 2 ), lithium nickel composite oxide (Li x NiO 2 ), lithium nickel cobalt composite oxide ( Examples include Li x Ni 1-z Co z O 2 (0 <z <1), lithium manganese composite oxide (LiMn 2 O 4 ) having a spinel structure.
Specific examples of the phosphate compound containing lithium and a transition metal element include, for example, a lithium iron phosphate compound having a olivine structure (LiFePO 4 ) or a lithium iron manganese phosphate compound (LiFe 1-v Mn v PO 4 (v < 1)).
In these composite oxides, for the purpose of stabilizing the structure, a transition metal is partially substituted with Al, Mg or other transition metal elements or included in the crystal grain boundary, and a part of oxygen is fluorine. The thing substituted by etc. can also be mentioned. Further, at least a part of the surface of the positive electrode active material may be coated with another positive electrode active material. Moreover, you may use a positive electrode active material in mixture of multiple types.
一方、負極22は、正極21と同様に、例えば対向する一対の面を有する負極集電体22Aの両面又は片面に負極活物質層22Bが設けられた構造を有している。負極集電体22Aには、長手方向における一方の端部に負極活物質層22Bが設けられず露出している部分があり、この露出部分に負極端子12が取り付けられている。
負極集電体22Aは、例えば銅箔、ニッケル箔又はステンレス箔などの金属箔により構成される。
On the other hand, similarly to the positive electrode 21, the
The anode
負極活物質層22Bは、負極活物質として、リチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な負極材料、金属リチウムのいずれか1種又は2種以上を含んでおり、必要に応じて導電材及び結着剤を含んでいてもよい。
リチウムを吸蔵及び放出することが可能な負極材料としては、例えば炭素材料、金属酸化物及び高分子化合物が挙げられる。炭素材料としては、難黒鉛化炭素材料、人造黒鉛材料やや黒鉛系材料などが挙げられ、より具体的には、熱分解炭素類、コークス類、黒鉛類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭及びカーボンブラックなどがある。
このうち、コークス類にはピッチコークス、ニードルコークス及び石油コークスなどがあり、有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいう。また、金属酸化物としては、酸化鉄、酸化ルテニウム及び酸化モリブテンなどが挙げられ、高分子化合物としてはポリアセチレンやポリピロールなどが挙げられる。
The negative electrode
Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include a carbon material, a metal oxide, and a polymer compound. Examples of the carbon material include non-graphitizable carbon materials, artificial graphite materials, and graphite-based materials. More specifically, pyrolytic carbons, cokes, graphites, glassy carbons, organic polymer compound firing Body, carbon fiber, activated carbon and carbon black.
Among these, coke includes pitch coke, needle coke and petroleum coke, and the organic polymer compound fired body is carbonized by firing a polymer material such as phenol resin or furan resin at an appropriate temperature. Say things. In addition, examples of the metal oxide include iron oxide, ruthenium oxide, and molybdenum oxide, and examples of the polymer compound include polyacetylene and polypyrrole.
更に、リチウムを吸蔵及び放出することが可能な負極材料としては、リチウムと合金を形成可能な金属元素及び半金属元素のうちの少なくとも1種を構成元素として含む材料も挙げられる。この負極材料は金属元素又は半金属元素の単体でも合金でも化合物でもよく、またこれらの1種又は2種以上の相を少なくとも一部に有するようなものでもよい。
なお、本発明において、合金には2種以上の金属元素からなるものに加えて、1種以上の金属元素と1種以上の半金属元素とを含むものも含める。また、非金属元素を含んでいてもよい。その組織には固溶体、共晶(共融混合物)、金属間化合物又はこれらのうちの2種以上が共存するものがある。
Further, examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include a material containing as a constituent element at least one of a metal element and a metalloid element capable of forming an alloy with lithium. The negative electrode material may be a single element, alloy or compound of a metal element or a metalloid element, or may have at least a part of one or more of these phases.
In the present invention, alloys include those containing one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to those composed of two or more metal elements. Moreover, the nonmetallic element may be included. Some of the structures include a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or a mixture of two or more of these.
このような金属元素又は半金属元素としては、例えばスズ(Sn)、鉛(Pb)、アルミニウム、インジウム(In)、ケイ素(Si)、亜鉛(Zn)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、ヒ素(As)、銀(Ag)、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム(Zr)及びイットリウム(Y)が挙げられる。
中でも、長周期型周期表における14族の金属元素又は半金属元素が好ましく、特に好ましいのはケイ素又はスズである。ケイ素及びスズは、リチウムを吸蔵及び放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。
Examples of such metal elements or metalloid elements include tin (Sn), lead (Pb), aluminum, indium (In), silicon (Si), zinc (Zn), antimony (Sb), bismuth (Bi), Examples include gallium (Ga), germanium (Ge), arsenic (As), silver (Ag), hafnium (Hf), zirconium (Zr), and yttrium (Y).
Among them, a group 14 metal element or metalloid element in the long-period type periodic table is preferable, and silicon or tin is particularly preferable. This is because silicon and tin have a large ability to occlude and release lithium, and a high energy density can be obtained.
スズの合金としては、例えばスズ以外の第2の構成元素として、ケイ素、マグネシウム(Mg)、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン(Ti)、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモン及びクロム(Cr)から成る群のうちの少なくとも1種を含むものが挙げられる。
ケイ素の合金としては、例えばケイ素以外の第2の構成元素として、スズ、マグネシウム、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモン及びクロムから成る群のうちの少なくとも1種を含むものが挙げられる。
Examples of the tin alloy include silicon, magnesium (Mg), nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium (Ti), germanium, bismuth, and antimony as second constituent elements other than tin. And at least one selected from the group consisting of chromium (Cr).
As an alloy of silicon, for example, as a second constituent element other than silicon, tin, magnesium, nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium, germanium, bismuth, antimony, and chromium can be used. The thing containing at least 1 sort (s) of them is mentioned.
スズの化合物又はケイ素の化合物としては、例えば酸素(O)又は炭素(C)を含むものが挙げられ、スズ又はケイ素に加えて、上述した第2の構成元素を含んでいてもよい。 Examples of the tin compound or the silicon compound include those containing oxygen (O) or carbon (C), and may contain the second constituent element described above in addition to tin or silicon.
次に、高分子支持体層23は、イオン伝導性を有し、非水電解液を保持することが可能である。図2に示す実施形態において、この高分子支持体層23は、セパレータ24に密着ないし接着しているが、セパレータ24と正極21、セパレータ24と負極22のように、セパレータと電極とに密着ないし接着していてもよいし、セパレータに密着ないし接着せず、正極21又は負極22のいずれか一方又は両方にのみ密着ないし接着していてもよい。
ここで、「密着」とは、高分子支持体層23とセパレータ24や正極21、負極22とが、所定の力を加えなければ互いに相対的に移動しない程度まで隙間なく接していることをいう。
Next, the
Here, “adhesion” means that the
高分子支持体層23とセパレータ24と、又は高分子支持体層23と正極や負極とが密着ないし接着していることにより、高分子支持体層23が非水電解液を保持しゲル状の非水電解質層となった状態において、正極21又は負極22とセパレータ24とがこの非水電解質層を介して接着された状態となる。この接着の程度は、例えば、正極21及び負極22のうち活物質層が設けられておらず集電体が露出している露出部とセパレータとの剥離強度が5mN/mm以上となる程度が好ましい。なお、剥離強度は、集電体を支持台上に配置し、10cm/分の速度で180゜方向に引っ張り、セパレータから集電体を剥離して、引っ張り始めてから6秒から25秒の間に、剥離するのに必要とされた力の平均値である。
The
かかる密着ないし接着により、本発明の非水電解質二次電池では、電池反応に実質的に関与しない余剰の非水電解液を低減することができ、非水電解液が電極活物質の周囲に効率よく供給される。従って、本発明の非水電解質二次電池は、非水電解液量が従来よりも少量であっても優れたサイクル特性を発揮し、また、使用する非水電解液量が少量であるので耐漏液性にも優れることになる。 By such close contact or adhesion, in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, it is possible to reduce excess nonaqueous electrolyte solution that is not substantially involved in the battery reaction, and the nonaqueous electrolyte solution is efficiently disposed around the electrode active material. Well supplied. Therefore, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention exhibits excellent cycle characteristics even when the amount of the non-aqueous electrolyte is smaller than that of the conventional one. Excellent liquidity.
上記の高分子支持体層を構成する高分子支持体としては、非水電解液を保持してイオン伝導性を発揮する限り特に限定されるものではないが、アクリロニトリルの共重合量が50%以上、特に80%以上のアクリロニトリル系重合体、芳香族ポリアミド、アクリロニトリル/ブタジエンコポリマー、アクリレート又はメタクリレートの単独重合体又は共重合体よりなるアクリル系重合体、アクリルアミド系重合体、フッ化ビニリデン等の含フッ素ポリマー、ポリスルホン、ポリアリルスルホン等を挙げることができる。特にアクリロニトリルの共重合量が50%以上の重合体はその側鎖にCN基を有しているため誘電率が高く、イオン伝導性の高い高分子ゲル電解質を作れる。
これら重合体に対する非水電解液の担持性向上やこれら重合体よりの高分子ゲル電解質のイオン伝導性を向上させるため、アクリロニトリルとアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸等のビニルカルボン酸、アクリルアミド、メタクリルスルホン酸、ヒドロキシアルキレングリコール(メタ)アクリレート、アルコキシアルキレングリコール(メタ)アクリレート、塩化ビニル、塩化ビニリデン、酢酸ビニル、各種(メタ)アクリレート等を好ましくは50%以下、特に20%以下の割合で共重合したものも用いることができる。
また、芳香族ポリアミドは、高耐熱性ポリマーであることより、自動車用バッテリーの如く高耐熱性が要求される高分子ゲル電解質が求められる場合には好ましい高分子重合体である。また、ブタジエン等を共重合せしめ架橋構造を有する重合体も用い得る。
特に、構成成分としてフッ化ビニリデンを含む重合体、即ち単独重合体、共重合体及び多元共重合体が好ましく、具体的には、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(PVdF−HFP)、及びポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(PVdF−HEP−CTFE)を挙げることができる。
The polymer support constituting the polymer support layer is not particularly limited as long as it retains the non-aqueous electrolyte and exhibits ionic conductivity, but the copolymerization amount of acrylonitrile is 50% or more. 80% or more of acrylonitrile polymer, aromatic polyamide, acrylonitrile / butadiene copolymer, acrylic polymer comprising acrylate or methacrylate homopolymer or copolymer, acrylamide polymer, vinylidene fluoride, etc. Examples thereof include a polymer, polysulfone, and polyallylsulfone. In particular, a polymer having an acrylonitrile copolymerization amount of 50% or more has a CN group in its side chain, so that a polymer gel electrolyte having a high dielectric constant and high ion conductivity can be produced.
In order to improve the support of non-aqueous electrolytes for these polymers and the ionic conductivity of polymer gel electrolytes from these polymers, acrylonitrile and vinyl carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, acrylamide, methacrylic Copolymerization of sulfonic acid, hydroxyalkylene glycol (meth) acrylate, alkoxyalkylene glycol (meth) acrylate, vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl acetate, various (meth) acrylates, preferably at a ratio of 50% or less, particularly 20% or less. It is also possible to use.
In addition, since the aromatic polyamide is a high heat-resistant polymer, it is a preferable high-molecular polymer when a polymer gel electrolyte that requires high heat resistance such as an automobile battery is required. Further, a polymer having a crosslinked structure obtained by copolymerizing butadiene or the like can also be used.
In particular, a polymer containing vinylidene fluoride as a constituent component, that is, a homopolymer, a copolymer, and a multi-component copolymer are preferable. Specifically, polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer A combination (PVdF-HFP) and a polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (PVdF-HEP-CTFE) can be mentioned.
また、セパレータ24は、例えばポリプロピレン若しくはポリエチレンなどのポリオレフィン系の合成樹脂から成る多孔質膜、又はセラミック製の不織布などの無機材料から成る多孔質膜など、イオン透過度が大きく、所定の機械的強度を有する絶縁性の薄膜から構成されており、これら2種以上の多孔質膜を積層した構造としてもよい。特に、ポリオレフィン系の多孔質膜を含むものは、正極21と負極22との分離性に優れ、内部短絡や開回路電圧の低下をいっそう低減できるので好適である。
The
なお、このような巻回型電池において、セパレータ24は帯状の形状を有しているので、本発明が意図する外装部材30の矩形収容部(30Aの凹部、図1参照)との寸法調整に関しては、帯状セパレータの幅、即ち短手方向の寸法が対象となる。この点については後に説明する。
In such a wound battery, since the
非水電解液は、液状の非水電解質組成物を意味しており、電解質塩と非水溶媒を含むものであればよい。
ここで、電解質塩としては、後述する非水溶媒に溶解ないしは分散してイオンを生ずるものであればよく、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を好適に使用することができるが、これに限定されないことはいうまでもない。
即ち、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)、六フッ化ヒ酸リチウム(LiAsF6)、六フッ化アンチモン酸リチウム(LiSbF6)、過塩素酸リチウム(LiClO4)、四塩化アルミニウム酸リチウム(LiAlCl4)等の無機リチウム塩や、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホン)イミド(LiN(CF3SO2)2)、リチウムビス(ペンタフルオロメタンスルホン)イミド(LiN(C2F5SO2)2)、及びリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホン)メチド(LiC(CF3SO2)3)等のパーフルオロアルカンスルホン酸誘導体のリチウム塩なども使用可能であり、これらを1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することも可能である。
The non-aqueous electrolyte solution means a liquid non-aqueous electrolyte composition, and may contain any electrolyte salt and non-aqueous solvent.
Here, as the electrolyte salt, any electrolyte salt may be used as long as it dissolves or disperses in a nonaqueous solvent described later, and lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) can be suitably used. Needless to say, it is not limited.
That is, lithium tetrafluoroborate (LiBF 4), lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6), lithium hexafluoro antimonate (LiSbF 6), lithium perchlorate (LiClO 4), four lithium aluminum chloride acid ( Inorganic lithium salts such as LiAlCl 4 ), lithium trifluoromethanesulfonate (LiCF 3 SO 3 ), lithium bis (trifluoromethanesulfone) imide (LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ), lithium bis (pentafluoromethanesulfone) imide (LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 ) and lithium salts of perfluoroalkanesulfonic acid derivatives such as lithium tris (trifluoromethanesulfone) methide (LiC (CF 3 SO 2 ) 3 ) can also be used. These can be used alone or in combination of two or more. It is also possible to use it.
なお、このような電解質塩の濃度は、溶媒1リットル(l)に対して0.1mol〜3.0molの範囲内が好ましく、0.5mol〜2.0molの範囲内であればより好ましい。この範囲内においてより高いイオン伝導性を得ることができるからである。 The concentration of such electrolyte salt is preferably in the range of 0.1 mol to 3.0 mol, more preferably in the range of 0.5 mol to 2.0 mol, with respect to 1 liter (l) of the solvent. This is because higher ion conductivity can be obtained within this range.
また、非水溶媒としては、各種の高誘電率溶媒や低粘度溶媒を挙げることができる。
高誘電率溶媒としては、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネート等を好適に用いることができるが、これに限定されるものではなく、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(フルオロエチレンカーボネート)、4−クロロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(クロロエチレンカーボネート)、及びトリフルオロメチルエチレンカーボネートなどの環状カーボネートを用いることができる。
Examples of the non-aqueous solvent include various high dielectric constant solvents and low viscosity solvents.
As the high dielectric constant solvent, ethylene carbonate, propylene carbonate, and the like can be suitably used, but are not limited thereto, butylene carbonate, vinylene carbonate, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Cyclic carbonates such as (fluoroethylene carbonate), 4-chloro-1,3-dioxolan-2-one (chloroethylene carbonate), and trifluoromethylethylene carbonate can be used.
また、高誘電率溶媒として、環状カーボネートの代わりに又はこれと併用して、γ−ブチロラクトン及びγ−バレロラクトン等のラクトン、N−メチルピロリドン等のラクタム、N−メチルオキサゾリジノン等の環状カルバミン酸エステル、テトラメチレンスルホン等のスルホン化合物なども使用可能である。 Further, as a high dielectric constant solvent, instead of or in combination with a cyclic carbonate, a lactone such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone, a lactam such as N-methylpyrrolidone, and a cyclic carbamate such as N-methyloxazolidinone A sulfone compound such as tetramethylene sulfone can also be used.
一方、低粘度溶媒としては、ジエチルカーボネートを好適に使用することができるが、これ以外にも、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート及びメチルプロピルカーボネート等の鎖状カーボネート、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酢酸メチル及びトリメチル酢酸エチル等の鎖状カルボン酸エステル、N,N−ジメチルアセトアミド等の鎖状アミド、N,N−ジエチルカルバミン酸メチル及びN,N−ジエチルカルバミン酸エチル等の鎖状カルバミン酸エステル、並びに1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン及び1,3−ジオキソラン等のエーテルを用いることができる。 On the other hand, diethyl carbonate can be preferably used as the low-viscosity solvent, but besides this, chain carbonates such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate and methyl propyl carbonate, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate Chain carboxylic acid esters such as ethyl propionate, methyl butyrate, methyl isobutyrate, methyl trimethylacetate and ethyl trimethylacetate, chain amides such as N, N-dimethylacetamide, methyl N, N-diethylcarbamate and N, Chain carbamates such as ethyl N-diethylcarbamate and ethers such as 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, tetrahydropyran and 1,3-dioxolane can be used.
なお、本発明の非水電解質二次電池に用いる非水電解液としては、上述の高誘電率溶媒及び低粘度溶媒は、その1種を単独で又は2種以上を任意に混合して用いることができるが、20〜50%の環状カーボネートと50〜80%の低粘度溶媒(低粘度非水溶媒)を含むものが好ましく、特に低粘度溶媒として沸点が130℃以下の鎖状カーボネートであるものが望ましい。
環状カーボネートと低粘度溶媒との比率が上述の範囲を逸脱すると、イオン伝導性が低下し、電池性能が低下するおそれがある。
なお、沸点が130℃以下の鎖状カーボネートとしては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート及びエチルメチルカーボネートなどを例示することができる。
In addition, as a non-aqueous electrolyte used for the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the above-mentioned high dielectric constant solvent and low-viscosity solvent may be used alone or in combination of two or more. However, those containing 20 to 50% cyclic carbonate and 50 to 80% low viscosity solvent (low viscosity non-aqueous solvent) are preferred, and those having a boiling point of 130 ° C. or less as the low viscosity solvent are particularly preferred Is desirable.
If the ratio between the cyclic carbonate and the low-viscosity solvent deviates from the above range, the ionic conductivity is lowered, and the battery performance may be lowered.
Examples of the chain carbonate having a boiling point of 130 ° C. or lower include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate.
次に、上述した二次電池の製造方法の一例につき説明する。
上記ラミネート型二次電池は、以下のようにして製造することができる。
まず、正極21を作製する。例えば粒子状の正極活物質を用いる場合には、正極活物質と必要に応じて導電材及び結着剤とを混合して正極合剤を調製し、N−メチル−2−ピロリドンなどの分散媒に分散させて正極合剤スラリーを作製する。
次いで、この正極合剤スラリーを正極集電体21Aに塗布し乾燥させ、圧縮成型して正極活物質層21Bを形成する。
Next, an example of a method for manufacturing the secondary battery described above will be described.
The laminate type secondary battery can be manufactured as follows.
First, the positive electrode 21 is produced. For example, when a particulate positive electrode active material is used, a positive electrode mixture is prepared by mixing a positive electrode active material and, if necessary, a conductive material and a binder, and a dispersion medium such as N-methyl-2-pyrrolidone. To produce a positive electrode mixture slurry.
Next, the positive electrode mixture slurry is applied to the positive electrode
また、負極22を作製する。例えば粒子状の負極活物質を用いる場合には、負極活物質と必要に応じて導電材及び結着剤とを混合して負極合剤を調製し、N−メチル−2−ピロリドンなどの分散媒に分散させて負極合剤スラリーを作製する。この後、この負極合剤スラリーを負極集電体22Aに塗布し乾燥させ、圧縮成型して負極活物質層22Bを形成する。
Moreover, the
そして、高分子支持体層23をセパレータ24上に形成する。高分子支持体層23をセパレータ24に形成する手法としては、セパレータ24の表面に高分子支持体を含有する溶液を塗布してその溶媒を除去する手法、及び別途形成した高分子支持体層をセパレータ24表面に密着固定する手法が挙げられる。
高分子支持体を含有する溶液をセパレータ24表面に塗布する手法としては、セパレータを高分子支持体含有溶液に浸漬する手法、Tダイ押出法等により供給塗布する手法、スプレー法・ロールコーター・ナイフコーター等により溶液を基材表面に塗布する手法などが挙げられる。
溶媒を除去する脱溶媒処理の手法としては、乾燥除去する手法、高分子支持体の貧溶媒に浸漬して溶媒を抽出除去した後、貧溶媒を乾燥除去する手法、又はこれらの組合せによる手法等を用いることができる。
別途形成した高分子支持体層をセパレータ24の表面に密着固定させる手法としては、接着剤により接着することも可能であるが、この場合、使用する電解液の種類(酸、アルカリ、有機溶剤など)に応じて接着剤を適当に選定する必要があり、また目詰まりを生じないようにする必要がある。
また、セパレータ上に形成された高分子支持体層を密着させる手法としては、ゲル転移点以上の温度による熱融着が挙げられる。特に、熱ロール圧縮等の加圧しながらの熱融着が好ましい。
Then, the
As a method of applying a solution containing a polymer support to the surface of the
Examples of the solvent removal treatment method for removing the solvent include a method for drying and removing, a method for extracting and removing the solvent by immersing it in a poor solvent for the polymer support, and a method for drying and removing the poor solvent, or a combination thereof. Can be used.
As a method of closely fixing the separately formed polymer support layer to the surface of the
Moreover, as a method of closely attaching the polymer support layer formed on the separator, heat fusion at a temperature equal to or higher than the gel transition point can be mentioned. In particular, heat fusion while applying pressure such as hot roll compression is preferable.
次いで、正極21に正極端子11を取り付けるとともに、負極22に負極端子12を取り付けた後、高分子支持体層23付のセパレータ24、正極21、同様のセパレータ24及び負極22を順次積層して巻回し、最外周部に保護テープ25を接着して巻回電極体を形成する。更に、この巻回電極体を外装部材30(30Aと30B)で挟み、一辺を除く外周縁部を熱融着して袋状とする。
Next, the
しかる後、六フッ化リン酸リチウムなどの電解質塩と、エチレンカーボネートなどの非水溶媒を含む非水電解液を準備し、外装部材30の開口部から巻回電極体の内部に注入して、外装部材30の開口部を熱融着し封入する。これにより、非水電解液が高分子支持体層23に保持され、図1及び図2に示した二次電池が完成する。
このように高分子支持体層を形成し収納した後に、電解液を膨潤させて電解質を形成する手法では、高分子支持体を形成する原料となる前駆体や溶媒を予め除去し電解質内にほとんど残さないようにすることができ、また、高分子支持体形成工程を良好に制御できる。そのため、セパレータや正極、負極と、高分子支持体層とを、密着させることが可能である。
Thereafter, an electrolyte salt such as lithium hexafluorophosphate and a non-aqueous electrolyte solution containing a non-aqueous solvent such as ethylene carbonate are prepared, and injected into the wound electrode body from the opening of the
In this way, after the polymer support layer is formed and stored, the electrolyte is swollen to form an electrolyte. In this method, the precursor and solvent that are the raw materials for forming the polymer support are removed in advance, and the electrolyte is almost completely removed from the electrolyte. It is possible not to leave it, and the polymer support forming step can be well controlled. Therefore, the separator, the positive electrode, the negative electrode, and the polymer support layer can be adhered to each other.
以上に説明した二次電池では、充電を行うと、正極活物質層21Bからリチウムイオンが放出され、高分子支持体層23に保持された非水電解液を介して負極活物質層22Bに吸蔵される。放電を行うと、負極活物質層22Bからリチウムイオンが放出され、高分子支持体層23及び非水電解液を介して正極活物質層21Bに吸蔵される。
In the secondary battery described above, when charged, lithium ions are released from the positive electrode active material layer 21 </ b> B and occluded in the negative electrode
以上では、ラミネート材を用いた巻回型電池について、高分子支持体をラミネート包装体(外装部材)に収納した後、非水電解液で膨潤させてゲル状の電解質層(高分子支持体層23)を形成した電池を例に採って説明したが、セパレータ上にゲル状の電解質層を形成したものを正極及び負極とともに巻回した後にラミネート包装体に収納した巻回型電池や、セパレータと正極及び負極を巻回してラミネート包装体に収納した後、包装体内をゲル状の電解質で満たした電池、ゲルを用いず液状の非水電解質組成物(非水電解液)を用いた電池も、帯状のセパレータを用いるので、これらにも本発明を適用することが可能である。 In the above, for a wound battery using a laminate material, after the polymer support is housed in a laminate package (exterior member), it is swollen with a non-aqueous electrolyte and the gel electrolyte layer (polymer support layer) 23) is taken as an example. However, a wound type battery in which a gel electrolyte layer formed on a separator is wound together with a positive electrode and a negative electrode and then housed in a laminate package, and a separator After the positive electrode and the negative electrode are wound and accommodated in a laminate package, a battery in which the package is filled with a gel electrolyte, a battery using a liquid nonaqueous electrolyte composition (nonaqueous electrolyte) without using a gel, Since a strip-shaped separator is used, the present invention can also be applied to these.
非水電解液(液状の非水電解質組成物)を用い且つ高分子支持体層を設けない電池の構造については、概略的には、図2において高分子支持体層23が省略され、非水電解液で満たされたような構造となる。
Regarding the structure of a battery using a non-aqueous electrolyte (liquid non-aqueous electrolyte composition) and not provided with a polymer support layer, the
次に、本発明の非水電解質二次電池の他の実施形態として、ラミネート材を用いた積層型の電池について説明する。
図3は、本発明の非水電解質二次電池の他の実施形態であって、ラミネート材を用いた積層型電池の一例を示す部分切欠斜視図である。
同図において、この積層型電池は、正極端子41及び負極端子42が取り付けられた積層型の電池素子50をフィルム状の外装部材61の内部に収納した構成を有している。
Next, as another embodiment of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, a laminated battery using a laminate material will be described.
FIG. 3 is a partially cutaway perspective view showing another embodiment of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention and showing an example of a laminated battery using a laminate material.
In this figure, this laminated battery has a configuration in which a
正極端子41及び負極端子42は、積層型の電池素子50で発生した起電力を外部に取り出すためのものであり、それぞれ短冊状であり、外装部材61の内部から外部に向かって、例えば同一方向にそれぞれ導出されている。正極端子41及び負極端子42は、図1に示した巻回型電池の正極端子11及び負極端子12と同様の構成を有する。
外装部材61と正極端子41及び負極端子42との間には、外気の侵入を防止するための密着フィルム62が挿入されている。外装部材61及び密着フィルム62は、上記巻回型電池の外装部材30及び密着フィルム31と同様の構成を有する。
The
An adhesion film 62 is inserted between the
図4は、図3に示した電池素子50の外観を表す上面図であり、図5は図4のV−V線に沿った断面構造を表す断面図である。また、図6は、単体の正極51を積層方向から見た平面図である。
4 is a top view showing an appearance of the
図5に示すように、積層型の電池素子50は、正極51と負極52とがセパレータ54を介して交互に積層されたものである。
また、図5及び図6に示すように、正極51は、集電体51Aの両面に活物質層51Bが設けられた矩形状の被覆領域51Dを有している。被覆領域51Dの一角からは、短冊片状の端子取付部となる露出領域51Cが突出している。この露出領域51Cでは、活物質層51Bが設けられることなく集電体51Aが露出した状態となっており、正極端子41(図3参照。)が接合されている。なお、図4及び図5は、正極端子41が接合される前の状態を表している。
As shown in FIG. 5, the stacked
As shown in FIGS. 5 and 6, the
一方、図7は、積層方向から見た単体の負極52の構成を表している。
負極52は、正極51と同様に、集電体52Aの両面に活物質層52Bが設けられた矩形状の被覆領域52Dの一角から、短冊片状の端子取付部となる露出領域52Cが突出した構成となっている(図5及び図7参照)。露出領域52Cは、活物質層52Bが設けられることなく集電体52Aが露出した状態となっており、負極端子42(図3参照。)が接合されている。なお、図4及び図5は、負極端子42が接合される前の状態を表している。
On the other hand, FIG. 7 shows the configuration of a single
In the
図3及び図4に示したように、露出領域51Cと露出領域52Cとは、電池素子50の積層方向A(図4の紙面と直交する方向)において互いに重ならない位置に設けられている。また、負極52は正極51よりも大きな寸法で形成されており、積層方向Aから見て被覆領域51Dが被覆領域52Dの内側に収まるように、正極51及び負極52の相対位置が調整されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the exposed
被覆領域51Dが被覆領域52Dの内側に収まらない場合、被覆領域52Dの端部に、被覆領域51Dと対向していない部分(被覆領域51Dからはみ出した部分)が生じる。従って、充電時において正極51から放出されるリチウムイオンを受け取るべき負極52の面積が不足し(即ち負極52端部の電流密度が上昇し)、デンドライト状(樹枝状)の金属リチウムが析出する可能性がある。
このようなデンドライト状の金属リチウムが析出すると、容量ロスを招いたり、セパレータ54の損傷による内部短絡を引き起こしたりするおそれがあるので、これを防止するため、本実施の形態では上記の構成としている。なお、活物質層52Bの単位面積当たりのリチウム吸蔵能力は、活物質層51Bの単位面積当たりのリチウム放出能力を超えることのないように設定されている。
When the covering region 51D does not fit inside the covering region 52D, a portion that does not face the covering region 51D (a portion that protrudes from the covering region 51D) occurs at the end of the covering region 52D. Therefore, the area of the
When such dendritic metallic lithium is deposited, there is a risk of causing capacity loss or causing an internal short circuit due to damage of the
なお、本実施形態において、セパレータ54は、高分子支持体層53を介して、被覆領域51D,52Dを占める活物質層51B,52Bと接着されている(図5参照)。
更にセパレータ54は、露出領域51Cとの重複部分51E及び露出領域52Cとの重複部分52Eにおいて、高分子支持体層53を介して、集電体51A,52Aと接着されている(図4,図5参照)。即ち、重複部分51E,52Eが接着領域である。これにより、外装部材61の外側から何らかの外力が加わった場合であっても、正極51及び負極52とセパレータ54との相対位置を維持することができる。
但し、かかる接着領域の配設は、本発明の必須要件ではなく、省略することが可能である。
In the present embodiment, the
Further, the
However, the arrangement of the adhesion region is not an essential requirement of the present invention and can be omitted.
更に、セパレータ54は、正極51及び負極52における活物質層52A,52Bの形成領域、即ち被覆領域51D,52Dよりも大きな面積を有しており、その外縁部54B同士が被覆領域51D,52Dを取り囲むように高分子電解質53を介して接着されている。従って、セパレータ54は、正極51及び負極52の各々を包み込むように袋状となっている。これにより、高温環境下においても、セパレータ54の熱収縮を抑制することができ、集電体51Aと集電体52Aとが接触して生じる短絡電流に起因した発熱を抑制することができるようになっている。
但し、セパレータを上述のように袋状に配設することは、本発明の必須要件ではなく、省略することが可能である。
Further, the
However, disposing the separator in a bag shape as described above is not an essential requirement of the present invention and can be omitted.
なお、このような積層型電池において、セパレータ54は矩形板状の形状を有しているので(図4参照)、本発明が意図する外装部材61の矩形収容部(61の凹部、図3参照)との寸法調整に関しては、セパレータ54の短辺及び長辺の少なくとも一方が対象となるが、この点については後に説明する。
In such a stacked battery, since the
二次電池2は、例えば次のようにして製造することができる。
まず、例えば、正極活物質と導電剤と結着剤とを混合して正極合剤を調製し、N−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させて正極合剤スラリーとする。
次いで、図8(A)に示したように、正極合剤スラリーを、例えばアルミニウム箔などの帯状の金属箔51AZの両面に塗布し乾燥させ、圧縮成型して活物質膜51BZを形成する。このとき、活物質膜51BZを、金属箔51AZのうち、後に被覆領域51Dとなる被覆部51DZのみに形成し、後に露出領域51Cとなる露出部51CZには形成しないようにする。また、被覆部51DZの形成位置は、金属箔51AZの両面でほぼ同一となるようにする。
The secondary battery 2 can be manufactured, for example, as follows.
First, for example, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder are mixed to prepare a positive electrode mixture, which is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a positive electrode mixture slurry.
Next, as shown in FIG. 8A, the positive electrode mixture slurry is applied to both sides of a strip-shaped metal foil 51AZ such as an aluminum foil, dried, and compression molded to form an active material film 51BZ. At this time, the active material film 51BZ is formed only on the covering portion 51DZ, which will later become the covering region 51D, and not on the exposed portion 51CZ, which will later become the
続いて、活物質膜51BZが形成された金属箔51AZを、図8(A)に示した破線X1,X2及び破線Y1〜Y3に沿って切り分けることにより、矩形状をなす4枚の電極板51Zを作製する。なお、一度に作製する電極板51Zの枚数は4枚に限定されるものではなく、適宜選択することが可能である。
更に、図8(B)に示した破線51Lに沿って切断することにより、図8(C)に示したように、所定形状をなす4枚の正極51が完成する。
Subsequently, by cutting the metal foil 51AZ on which the active material film 51BZ is formed along the broken lines X1 and X2 and the broken lines Y1 to Y3 shown in FIG. 8A, four
Further, by cutting along the broken line 51L shown in FIG. 8B, four
一方の負極52についても、正極21と同様にして作製すればよい。具体的には、まず負極活物質と結着剤とを混合して負極合剤を調製し、N−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させて負極合剤スラリーとした後、これを銅箔などの帯状の金属箔52AZの両面に塗布し乾燥させ、圧縮成型して活物質膜52BZを形成する。このとき、正極51と同様に、活物質膜52BZを、金属箔52AZのうち被覆領域52Dとなる被覆部52DZのみに形成し、露出領域52Cとなる露出部52CZには形成しないようにする。また、被覆部52DZの形成位置は、金属箔52AZの両面でほぼ同一となるようにする。即ち、被覆部52DZの塗布端が両面においてほぼ同一線上となるようにする。
One
続いて、活物質膜52BZが形成された金属箔52AZを、図8(A)に示した破線X1,X2及び破線Y1〜Y3に沿って切り分け、更に、図8(B)に示した破線52Lに沿って切断することにより、図8(C)に示したように、所定形状をなす4枚の負極52が完成する。
Subsequently, the metal foil 52AZ on which the active material film 52BZ is formed is cut along the broken lines X1 and X2 and the broken lines Y1 to Y3 shown in FIG. 8A, and further, the broken line 52L shown in FIG. 8B. As shown in FIG. 8C, four
なお、活物質層51B及び活物質層52Bを形成する際には、負極合剤の重量当たりのリチウム吸蔵能力、及び正極合剤の重量当たりのリチウム放出能力を予め測定しておき、活物質層52Bの単位面積当たりのリチウム吸蔵能力が活物質層51Bの単位面積当たりのリチウム放出能力を超えることのないようにする。
When forming the
正極51及び負極52を作製した後、正極51及び負極52における被覆領域51D,52Dよりも大きな面積を有するように矩形状に切断されたセパレータ54を用意する。
この後、例えば3枚の正極51と、4枚の負極52と、6枚のセパレータ54とを用いて、図5に示したように、負極52、セパレータ54、正極51、セパレータ54、負極52、セパレータ54、正極51、セパレータ54、負極52、セパレータ54、正極51、セパレータ54、負極52の順となるように積層して積層型の電池素子50を形成する。
After producing the
Then, for example, using three
この際、正極51と負極52との相対位置を調整することにより、積層方向Aから見て、被覆領域51Dが被覆領域52Dの内側に収まるようにしつつ、露出領域51Cと露出領域52Cとが互いに重ならないようにする。
なお、セパレータ54には、Nメチル−2−ピロリドンなどの溶剤に上述のような重合体を溶解したポリマー溶液を塗布し、乾燥させて溶剤を除去することにより、予め高分子支持体層53を形成しておいてもよい。
また、高分子支持体層を設けず、ゲル状の非水電解質組成物を用いる場合には、所定の高分子化合物の溶液を、セパレータ54に塗布せずに正極51又は負極52に予め塗布しておいてもよい。
At this time, by adjusting the relative positions of the
In addition, the polymer support layer 53 is previously applied to the
When a gel-like nonaqueous electrolyte composition is used without providing a polymer support layer, a predetermined polymer compound solution is applied in advance to the
このようにして、活物質層51B、セパレータ54及び活物質層52Bを基本積層単位とする積層型の電池素子50が作製され、その積層方向Aの両端には活物質層52Bが配置される。
In this manner, a stacked
電池素子50を作製した後、3枚の正極51の露出領域51Cを一括して正極端子41と接合する(図3参照)。また、同様にして、4枚の負極52の露出領域52Cを一括して負極端子42と接合する。これらの接合は、例えば超音波溶接によって行う。
After the
正極端子41及び負極端子42を接合した後、電解液を積層型の電池素子50に含浸させ、外装部材61の間に積層型の電池素子50を挟み込み、外装部材61の外縁部同士を熱融着などにより密着させて封入する。
この際、正極端子41,負極端子42と外装部材61との間に、密着フィルム62を挿入する。その後、必要に応じて加熱し、高分子支持体層53に電解液を保持させる。これにより、図3に示した積層型二次電池が完成する。
After the
At this time, the adhesion film 62 is inserted between the
以上では、ラミネート材を用いた積層型電池について、高分子支持体をラミネート包装体(外装部材)に収納した後、非水電解液で膨潤させてゲル状の電解質層(高分子支持体層53)を形成した電池を例に採って説明したが、セパレータ上にゲル状の電解質層を形成したものを正極及び負極とともに積層した後にラミネート包装体に収納した積層型電池や、セパレータと正極及び負極を積層してラミネート包装体に収納した後、包装体内をゲル状の電解質で満たした電池、ゲルを用いず液状の非水電解質組成物(非水電解液)を用いた電池も、セパレータを用いるので、これらにも本発明を適用することが可能である。 In the above, for a laminated battery using a laminate material, the polymer support is housed in a laminate package (exterior member) and then swollen with a nonaqueous electrolytic solution to form a gel electrolyte layer (polymer support layer 53). ) Is taken as an example, and a laminated battery in which a gel electrolyte layer formed on a separator is laminated together with a positive electrode and a negative electrode and then stored in a laminate package, or a separator, a positive electrode, and a negative electrode After stacking and storing in a laminate package, a battery in which the package is filled with a gel electrolyte, a battery using a liquid non-aqueous electrolyte composition (non-aqueous electrolyte) without using a gel, also use a separator. Therefore, the present invention can also be applied to these.
非水電解液(液状の非水電解質組成物)を用い且つ高分子支持体層を設けない電池の構造については、概略的には、図5において高分子支持体層53が省略され、非水電解液で満たされたような構造となる。 Regarding the structure of a battery using a non-aqueous electrolyte (liquid non-aqueous electrolyte composition) and not provided with a polymer support layer, the polymer support layer 53 is schematically omitted in FIG. It becomes a structure filled with electrolyte.
次に、本発明の非水電解質二次電池における、外装部材の電池素子収容部の寸法と電池素子のセパレータの寸法との関係について説明する。
なお、上述の非水電解質二次電池においては、外装部材を符号30又は61、電池素子を符号20又は50、セパレータを符号24又は54で示したが、以下では、代表的に、外装部材を符号30、電池素子を符号20、セパレータを符号24で示す。
Next, the relationship between the dimension of the battery element accommodating part of the exterior member and the dimension of the separator of the battery element in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described.
In the non-aqueous electrolyte secondary battery described above, the exterior member is denoted by
図9は、本発明の非水電解質二次電池の一実施形態における外装部材及び電池素子を示す概略的な平面図である。同図(A)は、外装部材30の平面を概略的に示しており、外装部材30は、電池素子20を収容するための矩形収容部30Rを有し、この矩形収容部30Rは、通常、絞り加工によって成型されバスタブ状をなし、ほぼ矩形の空間を形成している(図1及び図3参照)。
一方、図9(B)は、電池素子20の平面を概略的に示しており、巻回型電池素子又は積層型電池素子のセパレータ24のみを図示している。
FIG. 9 is a schematic plan view showing an exterior member and a battery element in an embodiment of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention. FIG. 4A schematically shows a plane of the
On the other hand, FIG. 9B schematically shows a plane of the
上述のように、本発明の非水電解質二次電池では、セパレータ24の寸法が矩形収容部30Rの内側寸法よりも大きい。
具体的にこの寸法関係は、図9において、セパレータ24の縦寸法を示すC寸法が矩形収容部30Rの内側寸法のうちの縦寸法を示すA寸法よりも大きい(A寸法<C寸法)、セパレータ24の横寸法を示すD寸法が矩形収容部30Rの内側横寸法を示すB寸法よりも大きいか(B寸法<D寸法)か、又はこれらの組合せ(A寸法<C寸法、且つB寸法<D寸法)で規定される。
As described above, in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the dimension of the
Specifically, in FIG. 9, the C dimension indicating the vertical dimension of the
以上の関係を満足する非水電解質二次電池において、セパレータは発電要素である正極及び負極よりはみ出すが、このはみ出し部分は圧縮され湾曲ないし折曲して矩形収容部内に収容・封止される。このように圧縮されて高密度となったセパレーターは、落下などの外力に対する機械的強度を高める機能を発揮し、発電要素を保護する。
そして、セパレータに更に高分子支持体層が密着ないし接着していれば、外力に対する機械的強度が一層向上する。
また、セパレータの表面が高分子支持体層によって被覆されていることから、セパレータが湾曲ないし折曲し、セパレータ同士が接触等してもセパレータが損傷し難く、外力に対して機械的強度を確実に向上させて保護することが可能である。
In the non-aqueous electrolyte secondary battery that satisfies the above relationship, the separator protrudes from the positive electrode and the negative electrode, which are power generation elements, and the protruding portion is compressed, curved or bent, and accommodated and sealed in the rectangular accommodating portion. Thus, the separator which was compressed and became high density exhibits the function which raises the mechanical strength with respect to external forces, such as dropping, and protects an electric power generation element.
If the polymer support layer is further adhered or adhered to the separator, the mechanical strength against external force is further improved.
In addition, since the surface of the separator is covered with the polymer support layer, the separator is not easily damaged even when the separator is bent or bent, and the separators are in contact with each other, and the mechanical strength against the external force is ensured. It is possible to improve and protect.
上述のように、本発明の非水電解質二次電池には、巻回型電池素子と積層型電池素子を用いるものがあるが、巻回型電池素子では、帯状をなすセパレータの短辺側にのみ電極(正極又は負極)の端面が存在するので、図9示すA寸法とC寸法とを上記のように調整することにより、電池の外力に対する機械的強度を向上させることができる。
一方、積層型電池素子では、矩形シート状(短冊状)をなすセパレーターの短辺及び長辺の双方に電極の端面が存在するので、図9に示すA寸法とC寸法、B寸法とD寸法、又はこれら双方を上記のように調整することにより、電池の外力に対する機械的強度を向上させることができる。
As described above, some of the non-aqueous electrolyte secondary batteries of the present invention use a wound battery element and a stacked battery element. In the wound battery element, on the short side of the strip-shaped separator. Since only the end face of the electrode (positive electrode or negative electrode) is present, the mechanical strength against the external force of the battery can be improved by adjusting the A and C dimensions shown in FIG. 9 as described above.
On the other hand, in the laminated battery element, since the end face of the electrode exists on both the short side and the long side of the separator having a rectangular sheet shape (strip shape), A dimension and C dimension, B dimension and D dimension shown in FIG. Alternatively, by adjusting both of them as described above, the mechanical strength against the external force of the battery can be improved.
本発明の非水電解質二次電池において、上記の機械的強度向上効果は、電池が巻回型であるか積層型であるか、用いる非水電解質組成物が液状であるかゲル状であるかに拘わらず得られるが、非水電解液のみを用いた電池よりは、ゲル状の非水電解質や高分子支持体と非水電解液とを併用した電池の方が良好な効果が得られる。
特に、高分子支持体はそのクッション性から優れた機械的強度向上効果が得られ、更に高分子支持体がセパレータと正極及び/又は負極とに接着していると、更にその効果が増大する。
In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the effect of improving the mechanical strength is that the battery is a wound type or a laminated type, and whether the non-aqueous electrolyte composition used is liquid or gel-like. However, a battery using a gel-like non-aqueous electrolyte or a polymer support in combination with a non-aqueous electrolyte is more effective than a battery using only a non-aqueous electrolyte.
In particular, the polymer support has an excellent effect of improving mechanical strength due to its cushioning properties. Further, when the polymer support is bonded to the separator and the positive electrode and / or the negative electrode, the effect is further increased.
以下、本発明を、図面を参照して実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples and comparative examples with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these examples.
(実施例1)
帯状の正極と負極を、両面にPVdFの高分子支持体層を製膜させた幅54.5mmの帯状セパレーターを介して巻回し、図9に示した寸法において、C寸法54.5mm、D寸法33.8mmの巻回素子を作製した。これをA寸法54.4mm、B寸法34.0mmのバスタブ状に成型したラミネートフィルム製の外装部材内に電解液とともに封止し、厚さ3.8mm、幅35.0mm、高さ62.0mmの本例の電池を組み立てた。本例の電池の仕様を表1に示す。
Example 1
A belt-like positive electrode and a negative electrode are wound through a belt-like separator having a width of 54.5 mm with a PVdF polymer support layer formed on both sides. In the dimensions shown in FIG. 9, the C dimension is 54.5 mm, and the D dimension. A winding element of 33.8 mm was produced. This was sealed together with the electrolyte in a laminated film exterior member molded into a bathtub shape having an A dimension of 54.4 mm and a B dimension of 34.0 mm. The thickness was 3.8 mm, the width was 35.0 mm, and the height was 62.0 mm. The battery of this example was assembled. Table 1 shows the specifications of the battery of this example.
(実施例2)
帯状の正極と負極を、両面にPVdFの高分子支持体層を製膜させた幅56.4mmの帯状セパレーターを介して巻回し、図9に示した寸法において、C寸法56.4mm、D寸法33.8mmの巻回素子を作製した。これをA寸法54.4mm、B寸法34.0mmのバスタブ状に成型したラミネートフィルム製の外装部材内に電解液とともに封止し、厚さ3.8mm、幅35.0mm、高さ62.0mmの本例の電池を組み立てた。本例の電池の仕様を表1に示す。
(Example 2)
A belt-like positive electrode and a negative electrode are wound through a belt-like separator having a width of 56.4 mm on which a polymer support layer of PVdF is formed on both sides. In the dimensions shown in FIG. 9, the C dimension is 56.4 mm, the D dimension. A winding element of 33.8 mm was produced. This was sealed together with the electrolyte in a laminated film exterior member molded into a bathtub shape having an A dimension of 54.4 mm and a B dimension of 34.0 mm. The thickness was 3.8 mm, the width was 35.0 mm, and the height was 62.0 mm. The battery of this example was assembled. Table 1 shows the specifications of the battery of this example.
(実施例3)
帯状の正極と負極を、両面にPVdFの高分子支持体層を製膜させた幅57.4mmの帯状セパレーターを介して巻回し、図9に示した寸法において、C寸法57.4mm、D寸法33.8mmの巻回素子を作製した。これをA寸法54.4mm、B寸法34.0mmのバスタブ状に成型したラミネートフィルム製の外装部材内に電解液とともに封止し、厚さ3.8mm、幅35.0mm、高さ62.0mmの本例の電池を組み立てた。本例の電池の仕様を表1に示す。
(Example 3)
A belt-like positive electrode and a negative electrode are wound through a belt-like separator having a width of 57.4 mm in which a PVdF polymer support layer is formed on both sides. In the dimensions shown in FIG. 9, the C dimension is 57.4 mm, and the D dimension. A winding element of 33.8 mm was produced. This was sealed together with the electrolyte in a laminated film exterior member molded into a bathtub shape having an A dimension of 54.4 mm and a B dimension of 34.0 mm. The thickness was 3.8 mm, the width was 35.0 mm, and the height was 62.0 mm. The battery of this example was assembled. Table 1 shows the specifications of the battery of this example.
(実施例4)
短冊状の正極と負極を、両面にPVdFの高分子支持体層を製膜させた高さ幅54.5mm、幅34.1mmの短冊状セパレーターを介して積層し、上記同様に、C寸法54.5mm、D寸法34.1mmの積層素子を作製した。これをA寸法54.4mm、B寸法34.0mmのバスタブ状に成型したラミネートフィルム製の外装部材内に電解液とともに封止し、厚さ3.8mm、幅35.0mm、高さ62.0mmの本例の電池を組み立てた。本例の電池の仕様を表1に示す。
Example 4
A strip-shaped positive electrode and a negative electrode are laminated via a strip-shaped separator having a height of 54.5 mm and a width of 34.1 mm formed by forming a polymer support layer of PVdF on both sides. A laminated element having a thickness of 0.5 mm and a D dimension of 34.1 mm was produced. This was sealed together with the electrolyte in a laminated film exterior member molded into a bathtub shape having an A dimension of 54.4 mm and a B dimension of 34.0 mm. The thickness was 3.8 mm, the width was 35.0 mm, and the height was 62.0 mm. The battery of this example was assembled. Table 1 shows the specifications of the battery of this example.
(比較例1)
帯状の正極と負極を、両面にPVdFの多孔質層を製膜させた幅54.4mmの帯状セパレーターを介して巻回し、上記同様に、C寸法54.4mm、D寸法33.8mmの巻回素子を作製した。これをA寸法54.4mm、B寸法34.0mmのバスタブ状に成型したラミネートフィルム製の外装部材内に電解液とともに封止し、厚さ3.8mm、幅35.0mm、高さ62.0mmの本例の電池を組み立てた。本例の電池の仕様を表1に示す。
(Comparative Example 1)
A belt-like positive electrode and a negative electrode are wound through a strip-shaped separator having a width of 54.4 mm, on which a porous layer of PVdF is formed on both sides, and in the same manner as above, winding with a C dimension of 54.4 mm and a D dimension of 33.8 mm An element was produced. This was sealed together with the electrolyte in a laminated film exterior member molded into a bathtub shape having an A dimension of 54.4 mm and a B dimension of 34.0 mm. The thickness was 3.8 mm, the width was 35.0 mm, and the height was 62.0 mm. The battery of this example was assembled. Table 1 shows the specifications of the battery of this example.
(比較例2)
短冊状の正極と負極を、両面にPVdFの多孔質層を製膜させた高さ幅54.4mm、幅34.0mmの短冊状セパレーターを介して積層し、上記同様に、C寸法54.4mm、D寸法34.0mmの積層素子を作製した。これをA寸法54.4mm、B寸法34.0mmのバスタブ状に成型したラミネートフィルム製の外装部材内に電解液とともに封止し、厚さ3.8mm、幅35.0mm、高さ62.0mmの本例の電池を組み立てた。本例の電池の仕様を表1に示す。
(Comparative Example 2)
A strip-shaped positive electrode and a negative electrode are laminated via a strip-shaped separator having a height of 54.4 mm and a width of 34.0 mm formed by forming a porous layer of PVdF on both sides, and the C dimension is 54.4 mm as described above. A laminated element having a D dimension of 34.0 mm was produced. This was sealed together with the electrolyte in a laminated film exterior member molded into a bathtub shape having an A dimension of 54.4 mm and a B dimension of 34.0 mm. The thickness was 3.8 mm, the width was 35.0 mm, and the height was 62.0 mm. The battery of this example was assembled. Table 1 shows the specifications of the battery of this example.
[性能評価]
実施例及び比較例の電池を、1.9m高さからコンクリート床面に対し、電池の各面につき2回ずつ計12回落下させて内部短絡の発生数を計測した。得られた結果を表1に併記する。
本発明の範囲に属する実施例の電池では内部短絡は発生しなかった。
[Performance evaluation]
The batteries of Examples and Comparative Examples were dropped from the height of 1.9 m to the concrete floor surface, twice for each surface of the battery, a total of 12 times, and the number of occurrences of internal short circuits was measured. The obtained results are also shown in Table 1.
No internal short circuit occurred in the batteries of the examples belonging to the scope of the present invention.
以上、本発明を若干の実施形態及び実施例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
例えば、上記の実施形態では、正極21及び負極22を積層して巻回した電池素子20を備える場合について説明したが、一対の正極と負極とを積層した平板状の電池素子を備える場合についても、本発明を適用することができる。また、二次電池に限らず一次電池についても適用可能である。
As mentioned above, although this invention was demonstrated with some embodiment and an Example, this invention is not limited to these, A various deformation | transformation is possible within the range of the summary of this invention.
For example, in the above-described embodiment, the case where the
また、高分子支持体やゲル状の非水電解質組成物は、正極とセパレータとの間、及び負極とセパレータとの間の少なくとも一方に存在すれば十分である。
更に、寸法の説明を行う便宜上、「短辺」や「長辺」、「矩形」という文言を用いたが、短辺と長辺とを置換した構成も本発明の範囲に含まれ、矩形は正方形であってもよく、従って、短辺長と長辺長とが同一の場合も本発明の範囲に含まれる。
Further, it is sufficient that the polymer support or the gel-like nonaqueous electrolyte composition is present at least between the positive electrode and the separator and between the negative electrode and the separator.
Further, for convenience of description of the dimensions, the terms “short side”, “long side”, and “rectangle” are used, but a configuration in which the short side and the long side are replaced is also included in the scope of the present invention. It may be a square, and accordingly, the case where the short side length and the long side length are the same is also included in the scope of the present invention.
また、非水電解質組成物としては、他の電解質を混合して用いることも可能である。例えば、他の電解質として、イオン伝導性を有する高分子化合物に電解質塩を溶解又は分散させた有機固体電解質、イオン伝導性セラミックス、イオン伝導性ガラス及びイオン性結晶などのイオン伝導性無機化合物を含む無機固体電解質を混入することができる。
なお、正極21及び負極22を巻回する場合、正極51と負極52とを複数積層する場合について説明したが、正極と負極とを折り畳むようにしてもよい。
Moreover, it is also possible to mix and use other electrolytes as a non-aqueous electrolyte composition. For example, other electrolytes include ion conductive inorganic compounds such as organic solid electrolytes, ion conductive ceramics, ion conductive glasses, and ionic crystals in which electrolyte salts are dissolved or dispersed in polymer compounds having ion conductivity. An inorganic solid electrolyte can be mixed.
In the case where the positive electrode 21 and the
更にまた、本発明は、上述の如く、電極反応物質としてリチウムを用いる電池に関するものであるが、本発明の技術的思想は、ナトリウム(Na)若しくはカリウム(K)などの他のアルカリ金属、マグネシウム(Mg)若しくはカルシウム(Ca)などのアルカリ土類金属、又はアルミニウムなどの他の軽金属を用いる場合についても適用することが可能である。 Furthermore, as described above, the present invention relates to a battery using lithium as an electrode reactant, but the technical idea of the present invention is that other alkali metals such as sodium (Na) or potassium (K), magnesium The present invention can also be applied to the case of using an alkaline earth metal such as (Mg) or calcium (Ca), or another light metal such as aluminum.
11…正極端子、12…負極端子、20…巻回電池素子、21…正極、21A…正極集電体、21B…正極活物質層、22…負極、22A…負極集電体、22B…負極活物質層、23…高分子支持体層、24…セパレータ、25…保護テープ、30…外装部材、31…密着フィルム、41…正極端子、42…負極端子、50…電池素子、51…正極、51A,52A…集電体、51B,52B…活物質層、51C,52C…露出領域、51D,52D…被覆領域、52…負極、53…高分子電解質、54…セパレータ、61…外装部材、62…密着フィルム。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
上記非水電解質組成物がゲル状をなし、このゲル状非水電解質組成物が、上記電池素子の上記正極と上記セパレータとの間、及び上記負極と上記セパレータとの間の少なくとも一方に存在し、
上記外装部材が、上記電池素子を収容し、矩形状凹部を構成する矩形収容部を有し、
上記電池素子におけるセパレータの寸法が、上記外装部材における矩形収容部の内側寸法よりも大きく、
上記セパレータは、少なくとも一方の表面が上記ゲル状非水電解質組成物によって被覆され、上記正極および上記負極よりはみ出したはみ出し部を有し、
上記はみ出し部は、湾曲ないし折曲して上記矩形収容部内に収容された非水電解質二次電池。 A battery element formed by winding or laminating a positive electrode and a negative electrode via a separator, a non-aqueous electrolyte composition, and an exterior member made of a laminate material that accommodates these ,
The non-aqueous electrolyte composition is in a gel form, and the gel-like non-aqueous electrolyte composition is present between at least one of the positive electrode and the separator and between the negative electrode and the separator of the battery element. ,
The exterior member contains the battery element and has a rectangular accommodating portion that forms a rectangular recess,
Dimensions of the separator in the battery element, much larger than the internal dimension of the rectangular housing part in the outer member,
The separator has at least one surface covered with the gel-like nonaqueous electrolyte composition, and has a protruding portion protruding from the positive electrode and the negative electrode,
The non-aqueous electrolyte secondary battery in which the protruding portion is curved or bent and is accommodated in the rectangular accommodating portion .
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