JP7350761B2 - 非水電解質二次電池、その製造方法および非水電解質二次電池システム - Google Patents
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Description
ト誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、ジエチルエーテル、1,3-プロパンサルトンなどの非プロトン性有機溶媒を1種単独で、または2種以上を混合した混合溶媒として用いることができる。
<負極の作製>
2014年改正のJIS規格における合金番号で1N30番のAl合金箔(厚み:70μm)を950mm×44.5mmの大きさにしたものを負極に用いた。このAl合金箔には、電池外部との導電接続のためのニッケル製のリード体を取り付けた。
正極活物質であるLiNi0.8Co0.15Al0.05O2:97質量部と、導電助剤であるアセチレンブラック:1.5質量部と、バインダであるPVDF:1.5質量部とを、NMPに分散させたスラリーを調製し、これを厚み:12μmのAl箔の両面に塗布し、乾燥し、プレス処理を行うことにより、Al箔集電体の片面あたり11mg/cm2の質量の正極合剤層を形成した。更に、正極合剤層のプレス処理を行うと共に、アルミニウム製のリード体を取り付けることにより、長さ940mm、幅43mmの帯状の正極を作製した。
プロピレンカーボネート(PC)とエチルメチルカーボネート(EMC)との体積比20:80の混合溶媒に、LiBF4を1.2mol/lの濃度で溶解させ、更に3質量%となる量のリン酸トリス(トリメチルシリル)(TMSP)を添加することにより、非水電解液を調製した。
前記の正極を、その正極合剤層側で、セルロース製の不織布(厚み:20μm、空孔率:69%)をセパレータとして介在させつつ、前記の負極と重ね合わせて渦巻状に巻回し、横断面が扁平状となるように押し潰して、扁平状巻回電極体を作製した。この扁平状巻回電極体を、厚み:0.8mmのアルミニウム合金製の角形電池容器に挿入し、前記非水電解液を注入した後、電池容器を封止することにより、規格容量が1000mAhであり、図1および図2に示す構造で、103450サイズの角形非水電解質二次電池を組み立てた。
セパレータを、ポリエチレン製の微多孔膜(厚み:20μm、空孔率:46%)に変更した以外は、実施例1と同様にして角形非水電解質二次電池を作製した。
Al合金箔の厚みを50μmに変更した以外は実施例1と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は、実施例2と同様にして角形非水電解質二次電池を作製した。
Al合金箔の厚みを80μmに変更した以外は実施例1と同様にして負極を作製した。また、正極合剤層の質量を、Al集電体上に片面あたり8.0mg/cm2に変更した以外は、実施例1と同様にして正極を作製した。そして、この正極および負極を用いた以外は、実施例2と同様にして角形非水電解質二次電池を作製した。
Al合金箔に代えて、厚みが25μmのCu箔の両面のそれぞれに、厚みが17.5μmのAl箔を接合したクラッド材を用いた以外は、実施例1と同様にして負極を作製した。また、正極合剤層の質量を、Al集電体上に片面あたり12.7mg/cm2に変更した以外は、実施例1と同様にして正極を作製した。
ポリエチレン製微多孔膜に代えて、厚みが16μmのポリエチレン製微多孔膜の片面に、ベーマイト粒子とアクリル樹脂(バインダ)とを含む耐熱多孔質層(厚み4μm)を有するセパレータ(空孔率:49%)を使用し、その耐熱多孔質層側が正極と対向するように重ねて扁平状巻回電極体を形成した以外は、比較例1と同様にして角形非水電解質二次電池を作製した。
Al合金箔の厚みを40μmに変更した以外は、実施例1と同様にして負極を作製した。そして、この負極と、厚みが12μmのポリエチレン製微多孔膜の片面に、ベーマイト粒子とアクリル樹脂(バインダ)とを含む耐熱多孔質層(厚み4μm)を有するセパレータ(空孔率:44%)とを使用し、その耐熱多孔質層側が正極と対向するように重ねて形成した扁平状巻回電極体を用いた以外は、比較例1と同様にして角形非水電解質二次電池を作製した。
実施例および比較例の電池各150個に対して、定電流(100mA)/定電圧(3.8V)の初充電(化成)を行い、充電電流が10mAまで低下した時点で充電を停止して満充電状態とした。その後、2.0Vまで定電流で放電を続ける充放電を行うことにより、化成処理を行った。
実施例および比較例の各電池について、OCV評価時と同じ条件で化成処理を行った後に、OCV評価時と同じ条件で定電流-定電圧充電を行った。その後の各電池をアルゴンガス雰囲気中で分解して負極を取り出し、前記の方法でLiとAlとの合計100原子%中のLiの含有量(%)を求めた。また、取り出した負極のうち、正極と対向していなかった部分でのAl箔(Al合金箔またはクラッド材を構成するAl箔)の厚みを測定した。
2 負極
3 セパレータ
4 電池容器
6 扁平状巻回電極体
9 封口用蓋板
Claims (5)
- 正極、負極、セパレータおよび非水電解質を有する非水電解質二次電池であって、
前記正極には、リチウム含有複合酸化物を正極活物質として用いる正極合剤層を含み、
前記負極は、充電状態において、アルミニウム箔またはアルミニウム合金箔と、前記正極から放出されたLiイオンとの反応によって形成されたLi-Al合金とを有し、
前記Li-Al合金は、LiとAlとの合計を100原子%としたときのLiの含有量が、充電終了時に7~29原子%であり、
前記セパレータは、不織布で構成されており、空孔率が55~80%であることを特徴とする非水電解質二次電池。 - 前記LiとAlとの合計を100原子%としたときのLiの含有量が、充電終了時に7~25原子%である請求項1に記載の非水電解質二次電池。
- 前記負極のうち、前記正極合剤層と対向しない部分における前記アルミニウム箔またはアルミニウム合金箔の厚みが40μm以上である請求項1または2に記載の非水電解質二次電池。
- 請求項1~3のいずれかに記載の非水電解質二次電池を製造する方法であって、
負極に、厚みが40μm以上のアルミニウム箔またはアルミニウム合金箔を使用することを特徴とする非水電解質二次電池の製造方法。 - 請求項1~3のいずれかに記載の非水電解質二次電池と、前記非水電解質二次電池を充電するための充電回路とを含み、
前記充電回路において、前記非水電解質二次電池の負極におけるLiとAlとの合計を100原子%としたときのLiの含有量が、充電終了時に7~29原子%となるように充電終了条件が設定されていることを特徴とする非水電解質二次電池システム。
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