JP2018098140A - Power storage element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子に関する。 The present invention relates to a power storage device such as a lithium ion secondary battery.
従来、負極と電解質とを含むリチウムイオン二次電池であって、負極が、集電体と、集電体上に形成され負極活物質を含有する負極材料層とを有する、リチウムイオン二次電池が知られている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, a lithium ion secondary battery including a negative electrode and an electrolyte, wherein the negative electrode includes a current collector and a negative electrode material layer formed on the current collector and containing a negative electrode active material. Is known (for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載の電池では、負極材料層を厚さ方向に半分に分割して、集電体側の負極材料層をA1、集電体側と反対側の負極材料層をA2としたときに、A1の平均空隙率がA2の平均空隙率よりも高い。 In the battery described in Patent Document 1, when the negative electrode material layer is divided in half in the thickness direction, the negative electrode material layer on the current collector side is A1, and the negative electrode material layer on the opposite side of the current collector side is A2, The average porosity of A1 is higher than the average porosity of A2.
特許文献1に記載の電池では、高レートと低レートとでの放電電気量の差が大きくなる場合があり、高レートと低レートとでの放電電気量の差が大きくなることが抑制された蓄電素子が要望されている。 In the battery described in Patent Document 1, there is a case where the difference in discharge electricity between the high rate and the low rate may be large, and the difference in discharge electricity between the high rate and the low rate is suppressed from increasing. There is a demand for a storage element.
本実施形態は、高レートと低レートとでの放電電気量の差が大きくなることが抑制された蓄電素子を提供することを課題とする。 This embodiment makes it a subject to provide the electrical storage element by which the difference in the amount of discharge electricity with a high rate and a low rate was suppressed.
本実施形態の蓄電素子は、正極と負極とを電極として有する電極体と、電解液と、を含み、電極体は、正極及び負極の間に配置されたセパレータ基材を有し、正極及び負極は、活物質粒子を含有する活物質層をそれぞれ有し、正極の活物質層及び負極の活物質層は、セパレータ基材を介して互いに対向し、少なくともいずれかの電極の活物質層の空隙率は、厚さ方向の一方と他方とで異なり、且つ、セパレータ基材に近い一方にて他方よりも低く、電極体は、セパレータ基材よりも空隙率が高く、且つ、空隙率の異なる活物質層とセパレータ基材との間に配置された高空隙層をさらに有する。斯かる構成において、活物質層の空隙率が高い他方の部分には、空隙率が高い分、空隙に入った電解液が多く存在する。一方で、活物質層の空隙率が低い一方の部分には、高空隙層から電解液が供給されやすい。これにより、上記の活物質層は、放電反応に寄与する十分な量の電解液を含浸している。従って、高レートでも低レートでも、放電反応が効率良く進みやすく、いずれのときでも十分な電気量を放電できる。従って、高レートと低レートとでの放電電気量の差が大きくなることが抑制された蓄電素子を提供できる。 The electricity storage device of the present embodiment includes an electrode body having a positive electrode and a negative electrode as electrodes, and an electrolytic solution, and the electrode body includes a separator base disposed between the positive electrode and the negative electrode, and the positive electrode and the negative electrode Each has an active material layer containing active material particles, and the active material layer of the positive electrode and the active material layer of the negative electrode face each other through the separator substrate, and the voids of the active material layer of at least one of the electrodes The rate is different between one side and the other side in the thickness direction, and is lower than the other side at one side close to the separator base material. The electrode body has a higher porosity than the separator base material and has different porosity ratios. It further has a high void layer disposed between the material layer and the separator substrate. In such a configuration, in the other portion where the porosity of the active material layer is high, the amount of the electrolyte solution that has entered the gap is large due to the high porosity. On the other hand, the electrolytic solution is easily supplied from the high void layer to one portion where the porosity of the active material layer is low. As a result, the active material layer is impregnated with a sufficient amount of the electrolyte solution that contributes to the discharge reaction. Therefore, the discharge reaction easily proceeds efficiently at a high rate or a low rate, and a sufficient amount of electricity can be discharged at any time. Therefore, it is possible to provide a power storage element in which the difference in the amount of discharged electricity between the high rate and the low rate is suppressed.
上記の蓄電素子では、セパレータ基材に近い上記一方の空隙率は、38%以上であってもよい。斯かる構成により、高レートと低レートとでの放電電気量の差が大きくなることがより抑制される。 In the electric storage element, the one porosity close to the separator base material may be 38% or more. Such a configuration further suppresses an increase in the difference in discharge electricity amount between the high rate and the low rate.
上記の蓄電素子では、正極及び負極のいずれも、空隙率が厚み方向で他方よりも一方にて低い活物質層をそれぞれ有し、高空隙層は、正極の活物質層とセパレータ基材との間、及び、負極の活物質層とセパレータ基材との間の両方に、それぞれ配置されていてもよい。斯かる構成により、高レートと低レートとでの放電電気量の差が大きくなることがより抑制される。 In the above electricity storage device, each of the positive electrode and the negative electrode has an active material layer whose porosity is lower in one direction than the other in the thickness direction, and the high void layer is formed between the active material layer of the positive electrode and the separator substrate. It may be arranged both between and between the active material layer of the negative electrode and the separator substrate. Such a configuration further suppresses an increase in the difference in discharge electricity amount between the high rate and the low rate.
本実施形態によれば、高レートと低レートとでの放電電気量の差が大きくなることが抑制された蓄電素子を提供できる。 According to the present embodiment, it is possible to provide a power storage device in which an increase in the amount of discharge electricity between a high rate and a low rate is suppressed.
以下、本発明に係る蓄電素子の一実施形態について、図1〜図6を参照しつつ説明する。蓄電素子には、一次電池、二次電池、キャパシタ等がある。本実施形態では、蓄電素子の一例として、充放電可能な二次電池について説明する。尚、本実施形態の各構成部材(各構成要素)の名称は、本実施形態におけるものであり、背景技術における各構成部材(各構成要素)の名称と異なる場合がある。 Hereinafter, an embodiment of a power storage device according to the present invention will be described with reference to FIGS. Examples of the power storage element include a primary battery, a secondary battery, and a capacitor. In the present embodiment, a chargeable / dischargeable secondary battery will be described as an example of a power storage element. In addition, the name of each component (each component) of this embodiment is a thing in this embodiment, and may differ from the name of each component (each component) in background art.
本実施形態の蓄電素子1は、非水電解質二次電池である。より詳しくは、蓄電素子1は、リチウムイオンの移動に伴って生じる電子移動を利用したリチウムイオン二次電池である。この種の蓄電素子1は、電気エネルギーを供給する。蓄電素子1は、単一又は複数で使用される。具体的に、蓄電素子1は、要求される出力及び要求される電圧が小さいときには、単一で使用される。一方、蓄電素子1は、要求される出力及び要求される電圧の少なくとも一方が大きいときには、他の蓄電素子1と組み合わされて蓄電装置100に用いられる。前記蓄電装置100では、該蓄電装置100に用いられる蓄電素子1が電気エネルギーを供給する。 The electricity storage device 1 of the present embodiment is a nonaqueous electrolyte secondary battery. More specifically, the electricity storage element 1 is a lithium ion secondary battery that utilizes electron movement that occurs in association with movement of lithium ions. This type of power storage element 1 supplies electric energy. The electric storage element 1 is used singly or in plural. Specifically, the storage element 1 is used as a single unit when the required output and the required voltage are small. On the other hand, power storage element 1 is used in power storage device 100 in combination with other power storage elements 1 when at least one of a required output and a required voltage is large. In the power storage device 100, the power storage element 1 used in the power storage device 100 supplies electric energy.
蓄電素子1は、図1〜図6に示すように、正極11と負極12とを含む電極体2と、電極体2を収容するケース3と、ケース3の外側に配置される外部端子7であって電極体2と導通する外部端子7と、を備える。また、蓄電素子1は、電極体2、ケース3、及び外部端子7の他に、電極体2と外部端子7とを導通させる集電体5等を有する。 As shown in FIGS. 1 to 6, the storage element 1 includes an electrode body 2 including a positive electrode 11 and a negative electrode 12, a case 3 that houses the electrode body 2, and an external terminal 7 that is disposed outside the case 3. And an external terminal 7 that is electrically connected to the electrode body 2. In addition to the electrode body 2, the case 3, and the external terminal 7, the power storage element 1 includes a current collector 5 that electrically connects the electrode body 2 and the external terminal 7.
電極体2は、正極11と負極12とがセパレータ4(セパレータ基材41)によって互いに絶縁された状態で積層された積層体22が巻回されることによって形成される。電極体2は、正極又は負極12とセパレータ基材41との間に、セパレータ基材41よりも空隙率が高い高空隙層8を有することが好ましい。 The electrode body 2 is formed by winding a laminated body 22 in which the positive electrode 11 and the negative electrode 12 are laminated with the separator 4 (separator base material 41) being insulated from each other. The electrode body 2 preferably has a high void layer 8 having a higher porosity than the separator substrate 41 between the positive electrode or negative electrode 12 and the separator substrate 41.
正極11は、金属箔111(集電箔)と、金属箔111の表面に重ねられ且つ活物質を含む正極活物質層112と、を有する。本実施形態では、正極活物質層112は、金属箔111の両面にそれぞれ重なる。なお、正極11の厚さは、通常、40μm以上150μm以下である。 The positive electrode 11 includes a metal foil 111 (current collector foil) and a positive electrode active material layer 112 that is superimposed on the surface of the metal foil 111 and contains an active material. In the present embodiment, the positive electrode active material layer 112 overlaps both surfaces of the metal foil 111. In addition, the thickness of the positive electrode 11 is usually 40 μm or more and 150 μm or less.
金属箔111は帯状である。本実施形態の正極11の金属箔111は、例えば、アルミニウム箔である。正極11は、帯形状の短手方向である幅方向の一方の端縁部に、正極活物質層112の非被覆部(正極活物質層が形成されていない部位)115を有する。なお、金属箔111には、厚さ方向に貫通する貫通孔が形成されてもよい。 The metal foil 111 has a strip shape. The metal foil 111 of the positive electrode 11 of this embodiment is, for example, an aluminum foil. The positive electrode 11 has an uncovered portion (a portion where the positive electrode active material layer is not formed) 115 of the positive electrode active material layer 112 at one edge portion in the width direction, which is the short direction of the band shape. The metal foil 111 may be formed with a through hole penetrating in the thickness direction.
正極活物質層112は、粒子状の活物質(活物質粒子)と、粒子状の導電助剤と、バインダとを含有する。正極活物質層112(1層分)の厚さは、通常、12μm以上70μm以下である。正極活物質層112(1層分)の目付量は、通常、6mg/cm2 以上17mg/cm2 以下である。正極活物質層112の密度は、通常、1.0g/cm3 以上6.0g/cm3以下である。目付量及び密度は、金属箔111の一方の面を覆うように配置された1層分におけるものである。 The positive electrode active material layer 112 contains a particulate active material (active material particles), a particulate conductive aid, and a binder. The thickness of the positive electrode active material layer 112 (for one layer) is usually 12 μm or more and 70 μm or less. The basis weight of the positive electrode active material layer 112 (for one layer) is usually 6 mg / cm 2 or more and 17 mg / cm 2 or less. The density of the positive electrode active material layer 112 is usually 1.0 g / cm 3 or more and 6.0 g / cm 3 or less. The basis weight and density are for one layer arranged so as to cover one surface of the metal foil 111.
正極活物質層112の空隙率は、厚さ方向の一方と他方とにおいて異なってもよい。具体的に、正極活物質層112の空隙率は、セパレータ基材41に近い方(一方)でより低く、金属箔111に近い方(他方)でより高い。即ち、正極活物質層112の空隙率は、セパレータ基材41に近い方よりも、金属箔111に近い方(セパレータ基材41から遠い方)で高い。図6に示すように、例えば正極活物質層112は、複数の活物質粒子Aの間隙によって多孔質に形成されている。活物質層の断面の単位面積あたり、斯かる間隙の面積比率がセパレータ基材41に近い方(一方)でより低い。空隙率が厚さ方向で異なることは、正極活物質層112の厚さを半分にしたときに、一方及び他方の空隙率を比較することによって確認する。具体的には、つぎの通りである。まず、放電状態の電池を乾燥雰囲気下で解体する。解体した電池から正極11の一部を切り出し、当該正極11の活物質層112をジメチルカーボネートで洗浄し、その後、2時間以上真空乾燥を行う。乾燥後の正極11における正極活物質層112を厚さ方向に切断した断面の走査型電子顕微鏡(SEM)の観察において、正極活物質層112の厚さの半分長さを四辺とする正方形の観察像を設定する。観察像は、厚み方向の一方と他方とでそれぞれ設定する。観察像の全面積に対する、空隙が占める面積の割合を算出することによって、それぞれの空隙率を求める。 The porosity of the positive electrode active material layer 112 may be different between one side and the other side in the thickness direction. Specifically, the porosity of the positive electrode active material layer 112 is lower on the side closer to the separator substrate 41 (one side) and higher on the side closer to the metal foil 111 (the other side). That is, the porosity of the positive electrode active material layer 112 is higher on the side closer to the metal foil 111 (the side farther from the separator base 41) than on the side closer to the separator base 41. As shown in FIG. 6, for example, the positive electrode active material layer 112 is formed to be porous by the gaps between the plurality of active material particles A. The area ratio of the gap per unit area of the cross section of the active material layer is lower on the side closer to the separator substrate 41 (one side). It is confirmed that the porosity is different in the thickness direction by comparing the porosity of one and the other when the thickness of the positive electrode active material layer 112 is halved. Specifically, it is as follows. First, the discharged battery is disassembled in a dry atmosphere. A part of the positive electrode 11 is cut out from the disassembled battery, the active material layer 112 of the positive electrode 11 is washed with dimethyl carbonate, and then vacuum-dried for 2 hours or more. In observation with a scanning electron microscope (SEM) of a cross section obtained by cutting the positive electrode active material layer 112 in the thickness direction in the positive electrode 11 after drying, observation of a square having half the length of the positive electrode active material layer 112 as four sides Set the image. Observation images are set for one and the other in the thickness direction. By calculating the ratio of the area occupied by the voids to the total area of the observation image, the respective void ratios are obtained.
正極活物質層112において金属箔111に近い方の空隙率は、セパレータ基材41に近い方の空隙率よりも、3ポイント以上5ポイント以下高くてもよい。正極活物質層112において金属箔111に近い方の空隙率は、通常、35%以上50%以下である。一方、セパレータ基材41に近い方の空隙率は、通常、25%以上45%以下である。セパレータ基材41に近い方の空隙率は、35%以上であってもよく、38%以上であってもよい。 The porosity close to the metal foil 111 in the positive electrode active material layer 112 may be 3 points or more and 5 points or less higher than the porosity close to the separator substrate 41. The porosity closer to the metal foil 111 in the positive electrode active material layer 112 is usually 35% or more and 50% or less. On the other hand, the porosity close to the separator substrate 41 is usually 25% or more and 45% or less. The porosity closer to the separator substrate 41 may be 35% or more, or 38% or more.
正極活物質層112における空隙率は、例えば、正極活物質層112を形成するための合剤(後述)を複数回塗布して正極活物質層112を作製することによって、厚さ方向で異ならせることができる。具体的に、固形分がより少ない合剤を金属箔111に塗布したあと、固形分がより多い合剤をさらに塗布することによって、セパレータ基材41に近い方よりも、金属箔111に近い方で空隙率が高い正極活物質層112を作製することができる。また、例えば、正極活物質層112を形成するための合剤を金属箔111に1回塗布したあとに、合剤に対して比較的高い温度で乾燥処理を施し、金属箔111側と表面側とで空隙率の差を生じさせる方法を採用することができる。これにより、セパレータ基材41に近い方よりも、金属箔111に近い方で空隙率が高い正極活物質層112を作製することができる。 The porosity in the positive electrode active material layer 112 is varied in the thickness direction by, for example, applying a mixture (described later) for forming the positive electrode active material layer 112 a plurality of times to produce the positive electrode active material layer 112. be able to. Specifically, after applying a mixture having a lower solid content to the metal foil 111, the one closer to the metal foil 111 than to the separator base 41 is further applied by further applying a mixture having a higher solid content. Thus, the positive electrode active material layer 112 having a high porosity can be manufactured. Further, for example, after a mixture for forming the positive electrode active material layer 112 is applied once to the metal foil 111, the mixture is dried at a relatively high temperature, and the metal foil 111 side and the surface side It is possible to adopt a method that causes a difference in porosity. Thereby, the positive electrode active material layer 112 having a higher porosity in the direction closer to the metal foil 111 than in the direction closer to the separator substrate 41 can be produced.
正極11の活物質は、リチウムイオンを吸蔵放出可能な化合物である。正極11の活物質の平均一次粒子径は、通常、0.5μm以上2.0μm以下である。平均一次粒子径は、下記のようにして測定する。正極11を厚さ方向に切断し、切断によって現れた正極活物質層112の断面を走査型電子顕微鏡で観察する。断面において少なくとも100個の活物質粒子の一次粒子をランダムに選ぶ。選んだ一次粒子の粒子径を測定して平均する。なお、活物質粒子が真球状でない場合、最も長い径を測定する。 The active material of the positive electrode 11 is a compound that can occlude and release lithium ions. The average primary particle diameter of the active material of the positive electrode 11 is usually 0.5 μm or more and 2.0 μm or less. The average primary particle size is measured as follows. The positive electrode 11 is cut in the thickness direction, and the cross section of the positive electrode active material layer 112 that appears by cutting is observed with a scanning electron microscope. The primary particles of at least 100 active material particles in the cross section are randomly selected. Measure and average the particle size of the selected primary particles. When the active material particles are not spherical, the longest diameter is measured.
正極11の活物質は、例えば、リチウム金属酸化物である。具体的に、正極の活物質は、例えば、LipMeOt(Meは、1又は2以上の遷移金属を表す)によって表される複合酸化物(LipCosO2、LipNiqO2、LipMnrO4、LipNiqCosMnrO2等)である。 The active material of the positive electrode 11 is, for example, a lithium metal oxide. Specifically, the active material of the positive electrode, for example, Li p MeO t (Me represents one or more transition metal) complex oxide represented by (Li p Co s O 2, Li p Ni q O 2, a Li p Mn r O 4, Li p Ni q Co s Mn r O 2 , etc.).
より具体的に、正極11の活物質は、LipNiqMnrCosOtの化学組成で表されるリチウム金属複合酸化物(ただし、0<p≦1.3であり、q+r+s=1であり、0≦q≦1であり、0≦r≦1であり、0≦s≦1であり、1.7≦t≦2.3である)であってもよい。なお、0<q<1であり、0<r<1であり、0<s<1であってもよい。 More specifically, the active material of the positive electrode 11, Li p Ni q Mn r Co s O lithium-metal composite oxide represented by the chemical composition of the t (where a 0 <p ≦ 1.3, q + r + s = 1 And 0 ≦ q ≦ 1, 0 ≦ r ≦ 1, 0 ≦ s ≦ 1, and 1.7 ≦ t ≦ 2.3. Note that 0 <q <1, 0 <r <1, and 0 <s <1.
上記のごときLipNiqMnrCosOtの化学組成で表されるリチウム金属複合酸化物は、例えば、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiNi1/6Co1/6Mn2/3O2、LiCoO2 などである。このとき、リチウム金属複合酸化物に、当該化学組成で示される以外の微量元素が含まれてもよい。 Additional such Li p Ni q Mn r Co s O lithium-metal composite oxide represented by the chemical composition of the t, for example, LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2, LiNi 1/6 Co 1 / 6 Mn 2/3 O 2 , LiCoO 2 and the like. At this time, trace element other than the chemical composition may be included in the lithium metal composite oxide.
正極活物質層112に用いられるバインダは、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、エチレンとビニルアルコールとの共重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレンブタジエンゴム(SBR)である。本実施形態のバインダは、ポリフッ化ビニリデンである。 Examples of the binder used for the positive electrode active material layer 112 include polyvinylidene fluoride (PVdF), a copolymer of ethylene and vinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, and polymethacrylic acid. Acid, styrene butadiene rubber (SBR). The binder of this embodiment is polyvinylidene fluoride.
正極活物質層112は、炭素を98質量%以上含む炭素質材料を導電助剤として含有する。正極活物質層112は、例えば、ケッチェンブラック(登録商標)、アセチレンブラック、黒鉛等を導電助剤として含有し得る。 The positive electrode active material layer 112 contains a carbonaceous material containing 98% by mass or more of carbon as a conductive additive. The positive electrode active material layer 112 can contain, for example, ketjen black (registered trademark), acetylene black, graphite or the like as a conductive additive.
負極12は、金属箔121(集電箔)と、金属箔121の上に形成された負極活物質層122と、を有する。本実施形態では、負極活物質層122は、金属箔121の両面にそれぞれ重ねられる。金属箔121は帯状である。本実施形態の負極の金属箔121は、例えば、銅箔である。負極12は、帯形状の短手方向である幅方向の一方の端縁部に、負極活物質層122の非被覆部(負極活物質層が形成されていない部位)125を有する。負極12の厚さは、通常、40μm以上150μm以下である。 The negative electrode 12 includes a metal foil 121 (current collector foil) and a negative electrode active material layer 122 formed on the metal foil 121. In the present embodiment, the negative electrode active material layer 122 is overlaid on both surfaces of the metal foil 121. The metal foil 121 has a strip shape. The metal foil 121 of the negative electrode of this embodiment is, for example, a copper foil. The negative electrode 12 has a non-covered portion (a portion where the negative electrode active material layer is not formed) 125 of the negative electrode active material layer 122 at one edge portion in the width direction which is the short direction of the belt shape. The thickness of the negative electrode 12 is usually 40 μm or more and 150 μm or less.
負極活物質層122は、粒子状の活物質(活物質粒子)と、バインダと、を含む。負極活物質層122は、セパレータ4(セパレータ基材41)を介して正極活物質層112と向き合うように配置される。負極活物質層122の幅は、正極活物質層112の幅よりも大きい。 The negative electrode active material layer 122 includes a particulate active material (active material particles) and a binder. The negative electrode active material layer 122 is disposed so as to face the positive electrode active material layer 112 with the separator 4 (separator base material 41) interposed therebetween. The width of the negative electrode active material layer 122 is larger than the width of the positive electrode active material layer 112.
負極12の活物質は、負極12において充電反応及び放電反応の電極反応に寄与し得るものである。例えば、負極12の活物質は、天然黒鉛や人工黒鉛などの黒鉛、非晶質炭素(難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素)などの炭素材料、又は、ケイ素(Si)及び錫(Sn)などリチウムイオンと合金化反応を生じる材料である。本実施形態の負極の活物質は、黒鉛であり、具体的には、天然黒鉛である。 The active material of the negative electrode 12 can contribute to the electrode reaction of the charge reaction and the discharge reaction in the negative electrode 12. For example, the active material of the negative electrode 12 is a graphite such as natural graphite or artificial graphite, a carbon material such as amorphous carbon (non-graphitizable carbon, graphitizable carbon), silicon (Si), tin (Sn), or the like. It is a material that causes an alloying reaction with lithium ions. The active material of the negative electrode of the present embodiment is graphite, specifically, natural graphite.
負極活物質層122(1層分)の厚さは、通常、10μm以上50μm以下である。負極活物質層122の目付量(1層分)は、通常、0.3g/100cm2以上1.0g/100cm2以下である。負極活物質層122の密度(1層分)は、通常、0.5g/cm3以上6.0g/cm3以下である。 The thickness of the negative electrode active material layer 122 (for one layer) is usually 10 μm or more and 50 μm or less. The basis weight (one layer) of the negative electrode active material layer 122 is usually 0.3 g / 100 cm 2 or more and 1.0 g / 100 cm 2 or less. The density (one layer) of the negative electrode active material layer 122 is usually 0.5 g / cm 3 or more and 6.0 g / cm 3 or less.
負極活物質層122の空隙率は、正極活物質層112と同様に、厚さ方向において異なってもよい。具体的に、負極活物質層122の空隙率は、セパレータ基材41に近い方でより低く、金属箔121に近い方でより高くてもよい。即ち、負極活物質層122の空隙率は、セパレータ基材41に近い方よりも、金属箔121に近い方で高くてもよい。負極活物質層122の空隙率は、上述した正極活物質層112の空隙率と同様にして測定する。 Similar to the positive electrode active material layer 112, the porosity of the negative electrode active material layer 122 may be different in the thickness direction. Specifically, the porosity of the negative electrode active material layer 122 may be lower near the separator base material 41 and higher near the metal foil 121. That is, the porosity of the negative electrode active material layer 122 may be higher near the metal foil 121 than near the separator base material 41. The porosity of the negative electrode active material layer 122 is measured in the same manner as the porosity of the positive electrode active material layer 112 described above.
負極活物質層に用いられるバインダは、正極活物質層に用いられるバインダと同様のものである。本実施形態のバインダは、スチレンブタジエンゴム(SBR)である。 The binder used for the negative electrode active material layer is the same as the binder used for the positive electrode active material layer. The binder of this embodiment is styrene butadiene rubber (SBR).
負極活物質層122では、バインダの割合は、活物質粒子とバインダとの合計質量に対して、1質量%以上10質量%以下であってもよい。 In the negative electrode active material layer 122, the ratio of the binder may be 1% by mass or more and 10% by mass or less with respect to the total mass of the active material particles and the binder.
負極活物質層122は、ケッチェンブラック(登録商標)、アセチレンブラック、黒鉛等の導電助剤をさらに有してもよい。本実施形態の負極活物質層122は、導電助剤を有していない。 The negative electrode active material layer 122 may further include a conductive additive such as ketjen black (registered trademark), acetylene black, or graphite. The negative electrode active material layer 122 of this embodiment does not have a conductive additive.
本実施形態の電極体2では、以上のように構成される正極11と負極12とがセパレータ4(セパレータ基材41)によって絶縁された状態で巻回される。即ち、本実施形態の電極体2では、正極11、負極12、及びセパレータ4の積層体22が巻回される。セパレータ4は、絶縁性を有する部材である。セパレータ4は、正極11と負極12との間に配置される。これにより、電極体2(詳しくは、積層体22)において、正極11と負極12とが互いに絶縁される。また、セパレータ4は、ケース3内において、電解液を保持する。これにより、蓄電素子1の充放電時において、リチウムイオンが、セパレータ4を挟んで交互に積層される正極11と負極12との間を移動する。 In the electrode body 2 of the present embodiment, the positive electrode 11 and the negative electrode 12 configured as described above are wound in a state where they are insulated by the separator 4 (separator base material 41). That is, in the electrode body 2 of the present embodiment, the stacked body 22 of the positive electrode 11, the negative electrode 12, and the separator 4 is wound. The separator 4 is a member having insulating properties. The separator 4 is disposed between the positive electrode 11 and the negative electrode 12. Thereby, in the electrode body 2 (specifically, the laminated body 22), the positive electrode 11 and the negative electrode 12 are insulated from each other. The separator 4 holds the electrolytic solution in the case 3. Thereby, at the time of charging / discharging of the electrical storage element 1, lithium ion moves between the positive electrode 11 and the negative electrode 12 which are laminated | stacked alternately on both sides of the separator 4. FIG.
セパレータ4は、帯状である。セパレータ4は、多孔質なセパレータ基材41を有する。セパレータ4は、正極11及び負極12間の短絡を防ぐために正極11及び負極12の間に配置されている。本実施形態のセパレータ4は、セパレータ基材41のみを有する。セパレータ基材41の空隙率は、正極活物質層112の金属箔111に近い方の空隙率よりも高く、通常、40%以上70%以下である。 The separator 4 has a strip shape. The separator 4 has a porous separator base material 41. The separator 4 is disposed between the positive electrode 11 and the negative electrode 12 in order to prevent a short circuit between the positive electrode 11 and the negative electrode 12. The separator 4 of this embodiment has only the separator base material 41. The porosity of the separator substrate 41 is higher than the porosity of the positive electrode active material layer 112 closer to the metal foil 111, and is usually 40% or more and 70% or less.
セパレータ基材41の空隙率は、上述した正極活物質層112の空隙率の測定方法と同様に、当該測定の際に解体した電池から切り出したセパレータ4の一部を用い、走査型電子顕微鏡の観察像から求める。セパレータ基材41の空隙率は、例えば、透気抵抗度が異なるセパレータ基材41を採用することによって、変えることができる。 As with the method for measuring the porosity of the positive electrode active material layer 112 described above, the porosity of the separator substrate 41 is determined by using a part of the separator 4 cut out from the battery disassembled at the time of the measurement. Obtained from the observed image. The porosity of the separator base material 41 can be changed, for example, by adopting a separator base material 41 having a different air resistance.
セパレータ基材41は、多孔質に構成される。セパレータ基材41は、例えば、織物、不織布、又は多孔膜である。セパレータ基材の材質としては、高分子化合物、ガラス、セラミックなどが挙げられる。高分子化合物としては、例えば、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリアミド(PA)、ポリエチレンテレフタレート(PET)などのポリエステル、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)などのポリオレフィン(PO)、及び、セルロースからなる群より選択された少なくとも1種が挙げられる。 The separator base material 41 is configured to be porous. The separator base material 41 is, for example, a woven fabric, a nonwoven fabric, or a porous film. Examples of the material for the separator substrate include polymer compounds, glass, and ceramics. Examples of the polymer compound include a group consisting of polyester such as polyacrylonitrile (PAN), polyamide (PA), polyethylene terephthalate (PET), polyolefin (PO) such as polypropylene (PP) and polyethylene (PE), and cellulose. The at least 1 sort selected from more is mentioned.
本実施形態の電極体2は、正極活物質層112又は負極活物質層122と、セパレータ基材41と、の間に配置された高空隙層8を有する。電極体2は、正極活物質層112とセパレータ基材41との間、及び、負極活物質層122とセパレータ基材41との間の両方に高空隙層8を有してもよく、この場合、負極活物質層122の空隙率が、上述した正極活物質層112の空隙率と同様に、厚さ方向で異なってもよい。高空隙層8の空隙率は、セパレータ基材41の空隙率よりも高い。高空隙層8の空隙率は、正極活物質層112(又は負極活物質層122)のセパレータ基材41に近い方の空隙率よりも高く、金属箔111(又は金属箔121)に近い方の空隙率よりも高い。高空隙層8の空隙率は、通常、55%以上85%以下である。 The electrode body 2 of the present embodiment includes the high void layer 8 disposed between the positive electrode active material layer 112 or the negative electrode active material layer 122 and the separator base material 41. The electrode body 2 may have the high void layer 8 both between the positive electrode active material layer 112 and the separator base material 41 and between the negative electrode active material layer 122 and the separator base material 41. The porosity of the negative electrode active material layer 122 may be different in the thickness direction, similar to the porosity of the positive electrode active material layer 112 described above. The porosity of the high porosity layer 8 is higher than the porosity of the separator substrate 41. The porosity of the high porosity layer 8 is higher than the porosity of the positive electrode active material layer 112 (or negative electrode active material layer 122) closer to the separator substrate 41 and closer to the metal foil 111 (or metal foil 121). It is higher than the porosity. The porosity of the high void layer 8 is usually 55% or more and 85% or less.
高空隙層8の空隙率は、上述した正極活物質層112の空隙率の測定方法と同様に、当該測定の際に解体した電池から切り出した高空隙層8の一部を用い、走査型電子顕微鏡の観察像から求める。高空隙層8の空隙率は、例えば、高空隙層8を形成するために調製する、溶媒を含む組成物における無機粒子やバインダ(後述)の量を少なくする(固形分を少なくする)ことによって、高くすることができる。 The porosity of the high porosity layer 8 is the same as the method for measuring the porosity of the positive electrode active material layer 112 described above, using a part of the high porosity layer 8 cut out from the battery disassembled at the time of the measurement. Obtained from the observation image of the microscope. The porosity of the high void layer 8 is obtained by, for example, reducing the amount of inorganic particles and binder (described later) in the composition containing a solvent prepared to form the high void layer 8 (reduce the solid content). Can be high.
高空隙層8は、少なくとも電気絶縁性を有する無機粒子を含み、さらに、バインダを含む。高空隙層8の電気絶縁性は、正極活物質層112及び負極活物質層122のいずれの電気絶縁性よりも高い。高空隙層8の電気伝導率は、10−6S/m未満である。 The high void layer 8 includes inorganic particles having at least electrical insulation, and further includes a binder. The electrical insulation property of the high void layer 8 is higher than the electrical insulation properties of the positive electrode active material layer 112 and the negative electrode active material layer 122. The electrical conductivity of the high void layer 8 is less than 10 −6 S / m.
高空隙層8は、Liイオンなどが正極11及び負極12の間で移動できるように、無機粒子間の空隙によって多孔質に形成されている。無機粒子は、電気伝導率が10−6S/m未満の絶縁材料を95質量%以上含むものである。 The high void layer 8 is formed porous by voids between the inorganic particles so that Li ions and the like can move between the positive electrode 11 and the negative electrode 12. The inorganic particles contain 95% by mass or more of an insulating material having an electric conductivity of less than 10 −6 S / m.
高空隙層8は、通常、無機粒子を30質量%以上99質量%以下含有する。高空隙層8は、通常、バインダを1質量%以上70質量%以下含有する。 The high void layer 8 usually contains 30% by mass to 99% by mass of inorganic particles. The high void layer 8 usually contains 1% by mass or more and 70% by mass or less of a binder.
無機粒子としては、例えば、酸化物粒子、窒化物粒子、イオン結晶の粒子、共有結合性結晶の粒子、粘土粒子、鉱物資源由来物質あるいはそれらの人造物質の粒子などが挙げられる。酸化物粒子(金属酸化物粒子)としては、例えば、酸化鉄、SiO2、Al2O3、TiO2、BaTiO2、ZrO、アルミナ−シリカ複合酸化物などの粒子が挙げられる。窒化物粒子としては、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの粒子が挙げられる。イオン結晶の粒子としては、例えば、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウムなどの粒子が挙げられる。共有結合性結晶の粒子としては、例えば、シリコン、ダイヤモンドなどの粒子が挙げられる。粘土粒子としては、例えば、タルク、モンモリロナイトなどの粒子が挙げられる。鉱物資源由来物質あるいはそれらの人造物質の粒子としては、例えば、ベーマイト(アルミナ水和物)、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイト、マイカなどの粒子が挙げられる。なお、水和物を含む天然鉱物(例えば、上記の粘土、鉱物資源由来物質)を焼成した焼成体を採用することもできる。本実施形態では、無機粒子は、Al2O3粒子である。 Examples of the inorganic particles include oxide particles, nitride particles, ionic crystal particles, covalently bonded crystal particles, clay particles, mineral resource-derived substances, or particles of these artificial substances. Examples of the oxide particles (metal oxide particles) include particles such as iron oxide, SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , BaTiO 2 , ZrO, and alumina-silica composite oxide. Examples of the nitride particles include particles such as aluminum nitride and silicon nitride. Examples of the ionic crystal particles include calcium fluoride, barium fluoride, and barium sulfate. Examples of the covalently bonded crystal particles include silicon and diamond particles. Examples of the clay particles include particles such as talc and montmorillonite. Examples of particles of mineral resource-derived substances or those artificial substances include particles of boehmite (alumina hydrate), zeolite, apatite, kaolin, mullite, spinel, olivine, sericite, bentonite, mica, and the like. A fired body obtained by firing a natural mineral containing a hydrate (for example, the above-mentioned clay or mineral resource-derived substance) can also be employed. In this embodiment, the inorganic particles are Al 2 O 3 particles.
高空隙層8のバインダは、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン− ブタジエンゴム、ニトリル− ブタジエンゴム、ポリスチレン、又は、ポリカーボネートなどである。 The binder of the high void layer 8 includes, for example, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride (PVdF), a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, Examples include sphazene, polysiloxane, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, styrene-butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, polystyrene, or polycarbonate.
高空隙層8は、正極活物質層112又は負極活物質層122の面上に形成されることによって、セパレータ基材41と正極活物質層112又は負極活物質層122との間に配置されてもよい。また、高空隙層8は、セパレータ基材41の面上に形成されることによって、セパレータ基材41と正極活物質層112又は負極活物質層122との間に配置されてもよい。 The high void layer 8 is disposed between the separator base 41 and the positive electrode active material layer 112 or the negative electrode active material layer 122 by being formed on the surface of the positive electrode active material layer 112 or the negative electrode active material layer 122. Also good. Further, the high void layer 8 may be disposed between the separator base material 41 and the positive electrode active material layer 112 or the negative electrode active material layer 122 by being formed on the surface of the separator base material 41.
セパレータ4の幅(帯形状の短手方向の寸法)は、負極活物質層122の幅より僅かに大きい。セパレータ4は、正極活物質層112及び負極活物質層122が重なるように幅方向に位置ずれした状態で重ね合わされた正極11と負極12との間に配置される。このとき、図4に示すように、正極11の非被覆部115と負極12の非被覆部125とは重なっていない。即ち、正極11の非被覆部115が、正極11と負極12との重なる領域から幅方向に突出し、且つ、負極12の非被覆部125が、正極11と負極12との重なる領域から幅方向(正極11の非被覆部115の突出方向と反対の方向)に突出する。積層された状態の正極11、負極12、及びセパレータ4、即ち、積層体22が巻回されることによって、電極体2が形成される。正極11の非被覆部115又は負極12の非被覆部125のみが積層された部位によって、電極体2における非被覆積層部26が構成される。 The width of the separator 4 (the dimension of the strip shape in the short direction) is slightly larger than the width of the negative electrode active material layer 122. The separator 4 is disposed between the positive electrode 11 and the negative electrode 12 that are stacked in a state of being displaced in the width direction so that the positive electrode active material layer 112 and the negative electrode active material layer 122 overlap. At this time, as shown in FIG. 4, the non-covered portion 115 of the positive electrode 11 and the non-covered portion 125 of the negative electrode 12 do not overlap. That is, the uncovered portion 115 of the positive electrode 11 protrudes in the width direction from the region where the positive electrode 11 and the negative electrode 12 overlap, and the non-covered portion 125 of the negative electrode 12 extends from the region where the positive electrode 11 and the negative electrode 12 overlap in the width direction ( It protrudes in a direction opposite to the protruding direction of the non-covering portion 115 of the positive electrode 11. The electrode body 2 is formed by winding the stacked positive electrode 11, negative electrode 12, and separator 4, that is, the stacked body 22. The portion where only the uncovered portion 115 of the positive electrode 11 or the uncovered portion 125 of the negative electrode 12 is stacked constitutes the uncoated stacked portion 26 in the electrode body 2.
非被覆積層部26は、電極体2における集電体5と導通される部位である。非被覆積層部26は、巻回された正極11、負極12、及びセパレータ4の巻回中心方向視において、中空部27(図4参照)を挟んで二つの部位(二分された非被覆積層部)261に区分けされる。 The uncoated laminated portion 26 is a portion that is electrically connected to the current collector 5 in the electrode body 2. The non-coated laminated portion 26 has two parts (halved uncoated laminated portions) across the hollow portion 27 (see FIG. 4) in the winding center direction view of the wound positive electrode 11, negative electrode 12, and separator 4. ) 261.
以上のように構成される非被覆積層部26は、電極体2の各極に設けられる。即ち、正極11の非被覆部115のみが積層された非被覆積層部26が電極体2における正極11の非被覆積層部を構成し、負極12の非被覆部125のみが積層された非被覆積層部26が電極体2における負極12の非被覆積層部を構成する。 The uncoated laminated portion 26 configured as described above is provided on each electrode of the electrode body 2. That is, the non-coated laminated portion 26 in which only the non-coated portion 115 of the positive electrode 11 is laminated constitutes the non-coated laminated portion of the positive electrode 11 in the electrode body 2, and the non-coated laminated layer in which only the non-coated portion 125 of the negative electrode 12 is laminated. The portion 26 constitutes an uncoated laminated portion of the negative electrode 12 in the electrode body 2.
ケース3は、開口を有するケース本体31と、ケース本体31の開口を塞ぐ(閉じる)蓋板32と、を有する。ケース3は、電極体2及び集電体5等と共に、電解液を内部空間に収容する。ケース3は、電解液に耐性を有する金属によって形成される。ケース3は、例えば、アルミニウム、又は、アルミニウム合金等のアルミニウム系金属材料によって形成される。ケース3は、ステンレス鋼及びニッケル等の金属材料、又は、アルミニウムにナイロン等の樹脂を接着した複合材料等によって形成されてもよい。 The case 3 includes a case main body 31 having an opening and a cover plate 32 that closes (closes) the opening of the case main body 31. The case 3 houses the electrolytic solution in the internal space together with the electrode body 2 and the current collector 5. Case 3 is formed of a metal having resistance to the electrolytic solution. The case 3 is made of an aluminum-based metal material such as aluminum or an aluminum alloy, for example. The case 3 may be formed of a metal material such as stainless steel and nickel, or a composite material obtained by bonding a resin such as nylon to aluminum.
電解液は、非水溶液系電解液である。電解液は、有機溶媒に電解質塩を溶解させることによって得られる。有機溶媒は、例えば、プロピレンカーボネート及びエチレンカーボネートなどの環状炭酸エステル類、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の鎖状カーボネート類である。電解質塩は、LiClO4、LiBF4、及びLiPF6等である。本実施形態の電解液は、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、及びエチルメチルカーボネートを所定の割合で混合した混合溶媒に、0.5〜1.5mol/LのLiPF6を溶解させたものである。 The electrolytic solution is a non-aqueous electrolytic solution. The electrolytic solution is obtained by dissolving an electrolyte salt in an organic solvent. Examples of the organic solvent include cyclic carbonates such as propylene carbonate and ethylene carbonate, and chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate. The electrolyte salt is LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 or the like. The electrolytic solution of this embodiment is obtained by dissolving 0.5 to 1.5 mol / L LiPF 6 in a mixed solvent in which propylene carbonate, dimethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate are mixed at a predetermined ratio.
ケース3は、ケース本体31の開口周縁部と、長方形状の蓋板32の周縁部とを重ね合わせた状態で接合することによって形成される。また、ケース3は、ケース本体31と蓋板32とによって画定される内部空間を有する。本実施形態では、ケース本体31の開口周縁部と蓋板32の周縁部とは、溶接によって接合される。 The case 3 is formed by joining the peripheral edge of the opening of the case main body 31 and the peripheral edge of the rectangular lid plate 32 in an overlapping state. The case 3 has an internal space defined by the case main body 31 and the lid plate 32. In this embodiment, the opening peripheral part of the case main body 31 and the peripheral part of the cover plate 32 are joined by welding.
以下では、図1に示すように、蓋板32の長辺方向をX軸方向とし、蓋板32の短辺方向をY軸方向とし、蓋板32の法線方向をZ軸方向とする。ケース本体31は、開口方向(Z軸方向)における一方の端部が塞がれた角筒形状(即ち、有底角筒形状)を有する。蓋板32は、ケース本体31の開口を塞ぐ板状の部材である。 In the following, as shown in FIG. 1, the long side direction of the cover plate 32 is the X-axis direction, the short side direction of the cover plate 32 is the Y-axis direction, and the normal direction of the cover plate 32 is the Z-axis direction. The case body 31 has a rectangular tube shape (that is, a bottomed rectangular tube shape) in which one end in the opening direction (Z-axis direction) is closed. The lid plate 32 is a plate-like member that closes the opening of the case body 31.
蓋板32は、ケース3内のガスを外部に排出可能なガス排出弁321を有する。ガス排出弁321は、ケース3の内部圧力が所定の圧力まで上昇したときに、該ケース3内から外部にガスを排出する。ガス排出弁321は、X軸方向における蓋板32の中央部に設けられる。 The cover plate 32 has a gas discharge valve 321 that can discharge the gas in the case 3 to the outside. The gas discharge valve 321 discharges gas from the inside of the case 3 to the outside when the internal pressure of the case 3 rises to a predetermined pressure. The gas discharge valve 321 is provided at the center of the lid plate 32 in the X-axis direction.
ケース3には、電解液を注入するための注液孔が設けられる。注液孔は、ケース3の内部と外部とを連通する。注液孔は、蓋板32に設けられる。注液孔は、注液栓326によって密閉される(塞がれる)。注液栓326は、溶接によってケース3(本実施形態の例では蓋板32)に固定される。 The case 3 is provided with a liquid injection hole for injecting an electrolytic solution. The liquid injection hole communicates the inside and the outside of the case 3. The liquid injection hole is provided in the lid plate 32. The liquid injection hole is sealed (closed) by a liquid injection stopper 326. The liquid filling tap 326 is fixed to the case 3 (the cover plate 32 in the example of the present embodiment) by welding.
外部端子7は、他の蓄電素子1の外部端子7又は外部機器等と電気的に接続される部位である。外部端子7は、導電性を有する部材によって形成される。例えば、外部端子7は、アルミニウム又はアルミニウム合金等のアルミニウム系金属材料、銅又は銅合金等の銅系金属材料等の溶接性の高い金属材料によって形成される。 The external terminal 7 is a part that is electrically connected to the external terminal 7 of another power storage element 1 or an external device. The external terminal 7 is formed of a conductive member. For example, the external terminal 7 is formed of a highly weldable metal material such as an aluminum-based metal material such as aluminum or aluminum alloy, or a copper-based metal material such as copper or copper alloy.
外部端子7は、バスバ等が溶接可能な面71を有する。面71は、平面である。外部端子7は、蓋板32に沿って拡がる板状である。詳しくは、外部端子7は、Z軸方向視において矩形状の板状である。 The external terminal 7 has a surface 71 to which a bus bar or the like can be welded. The surface 71 is a flat surface. The external terminal 7 has a plate shape extending along the lid plate 32. Specifically, the external terminal 7 has a rectangular plate shape when viewed in the Z-axis direction.
集電体5は、ケース3内に配置され、電極体2と通電可能に直接又は間接に接続される。本実施形態の集電体5は、クリップ部材50を介して電極体2と通電可能に接続される。即ち、蓄電素子1は、電極体2と集電体5とを通電可能に接続するクリップ部材50を備える。 The current collector 5 is disposed in the case 3 and is directly or indirectly connected to the electrode body 2 so as to be energized. The current collector 5 of the present embodiment is connected to the electrode body 2 through the clip member 50 so as to be energized. That is, the electrical storage element 1 includes a clip member 50 that connects the electrode body 2 and the current collector 5 so as to allow energization.
集電体5は、導電性を有する部材によって形成される。図2に示すように、集電体5は、ケース3の内面に沿って配置される。集電体5は、蓄電素子1の正極11と負極12とにそれぞれ配置される。本実施形態の蓄電素子1では、集電体5は、ケース3内において、電極体2の正極11の非被覆積層部26と、負極12の非被覆積層部26とにそれぞれ配置される。 The current collector 5 is formed of a conductive member. As shown in FIG. 2, the current collector 5 is disposed along the inner surface of the case 3. The current collector 5 is disposed on each of the positive electrode 11 and the negative electrode 12 of the power storage element 1. In the power storage device 1 of the present embodiment, the current collectors 5 are disposed in the case 3 on the uncoated stacked portion 26 of the positive electrode 11 and the uncoated stacked portion 26 of the negative electrode 12, respectively.
正極11の集電体5と負極12の集電体5とは、異なる材料によって形成される。具体的に、正極11の集電体5は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金によって形成され、負極12の集電体5は、例えば、銅又は銅合金によって形成される。 The current collector 5 of the positive electrode 11 and the current collector 5 of the negative electrode 12 are formed of different materials. Specifically, the current collector 5 of the positive electrode 11 is formed of, for example, aluminum or an aluminum alloy, and the current collector 5 of the negative electrode 12 is formed of, for example, copper or a copper alloy.
本実施形態の蓄電素子1では、電極体2とケース3とを絶縁する袋状の絶縁カバー6に収容された状態の電極体2(詳しくは、電極体2及び集電体5)がケース3内に収容される。 In the electricity storage device 1 of the present embodiment, the electrode body 2 (specifically, the electrode body 2 and the current collector 5) housed in a bag-like insulating cover 6 that insulates the electrode body 2 and the case 3 is the case 3. Housed inside.
次に、上記実施形態の蓄電素子1の製造方法について説明する。 Next, the manufacturing method of the electrical storage element 1 of the said embodiment is demonstrated.
蓄電素子1の製造方法では、まず、金属箔(集電箔)に活物質を含む合剤を塗布し、活物質層を形成し、電極(正極11及び負極12)を作製する。次に、正極11、セパレータ4、及び負極12を重ね合わせて電極体2を形成する。続いて、電極体2をケース3に入れ、ケース3に電解液を入れることによって蓄電素子1を組み立てる。 In the manufacturing method of the electrical storage element 1, first, the mixture containing an active material is apply | coated to metal foil (current collection foil), an active material layer is formed, and an electrode (the positive electrode 11 and the negative electrode 12) is produced. Next, the positive electrode 11, the separator 4, and the negative electrode 12 are overlapped to form the electrode body 2. Subsequently, the electrode body 2 is put in the case 3 and the electrolytic solution is put in the case 3 to assemble the power storage element 1.
電極(正極11)の作製では、金属箔の両面に、活物質とバインダと溶媒とを含む合剤をそれぞれ塗布することによって正極活物質層112を形成する。合剤の塗布量を変化させることによって、正極活物質層112の厚さや目付量を調整することができる。正極活物質層112を形成するための塗布方法としては、一般的な方法が採用される。このとき、固形分がより少ない合剤を金属箔に塗布したあとに、固形分がより多い合剤をさらに塗布することによって、厚さ方向で空隙率が異なり、金属箔に近い方で空隙率が高い活物質層を形成できる。合剤を塗布した後に、加温等を行うことによって、合剤に含まれている溶媒を揮発させることができる。合剤を1回塗布した場合、加温時の温度を比較的高くすることによって、溶媒の揮発速度を高めて、金属箔に近い方で空隙率が高い活物質層を形成できる。さらに、正極活物質層112を所定の圧力でロールプレスする。プレス圧を変化させることにより、正極活物質層112の厚さや密度を調整できる。なお、同様にして、負極12を作製することができる。 In producing the electrode (positive electrode 11), the positive electrode active material layer 112 is formed by applying a mixture containing an active material, a binder, and a solvent to both surfaces of the metal foil. By changing the coating amount of the mixture, the thickness and basis weight of the positive electrode active material layer 112 can be adjusted. As a coating method for forming the positive electrode active material layer 112, a general method is employed. At this time, after applying a mixture with a lower solid content to the metal foil, by further applying a mixture with a higher solid content, the porosity differs in the thickness direction, and the porosity closer to the metal foil A high active material layer can be formed. After applying the mixture, the solvent contained in the mixture can be volatilized by heating or the like. When the mixture is applied once, the volatilization rate of the solvent can be increased by relatively increasing the temperature during heating, and an active material layer having a higher porosity can be formed closer to the metal foil. Further, the positive electrode active material layer 112 is roll-pressed at a predetermined pressure. By changing the pressing pressure, the thickness and density of the positive electrode active material layer 112 can be adjusted. Similarly, the negative electrode 12 can be manufactured.
電極体2の形成では、正極11と負極12との間にセパレータ4を挟み込んだ積層体22を巻回することにより、電極体2を形成する。詳しくは、正極活物質層112と負極活物質層122とがセパレータ4を介して互いに向き合うように、正極11とセパレータ4と負極12とを重ね合わせ、積層体22を作る。積層体22を巻回して、電極体2を形成する。
なお、高空隙層8は、例えば、無機粒子とバインダと溶媒とを含む組成物を、セパレータ基材41の面に塗布するか、又は、正極11又は負極12の少なくともいずれかの活物質層の表面に塗布することによって形成できる。そして、上記のごとく巻回するときに、高空隙層8も積層された積層体22を巻回する。
In the formation of the electrode body 2, the electrode body 2 is formed by winding a laminate 22 in which the separator 4 is sandwiched between the positive electrode 11 and the negative electrode 12. Specifically, the positive electrode 11, the separator 4, and the negative electrode 12 are overlapped so that the positive electrode active material layer 112 and the negative electrode active material layer 122 face each other through the separator 4, thereby forming the laminate 22. The laminated body 22 is wound to form the electrode body 2.
Note that the high void layer 8 is formed by, for example, applying a composition containing inorganic particles, a binder, and a solvent to the surface of the separator base 41 or an active material layer of at least one of the positive electrode 11 and the negative electrode 12. It can be formed by applying to the surface. And when winding as mentioned above, the laminated body 22 on which the high void layer 8 was also laminated is wound.
蓄電素子1の組み立てでは、ケース3のケース本体31に電極体2を入れ、ケース本体31の開口を蓋板32で塞ぎ、電解液をケース3内に注入する。ケース本体31の開口を蓋板32で塞ぐときには、ケース本体31の内部に電極体2を入れ、正極11と一方の外部端子7とを導通させ、且つ、負極12と他方の外部端子7とを導通させた状態で、ケース本体31の開口を蓋板32で塞ぐ。電解液をケース3内へ注入するときには、ケース3の蓋板32の注入孔から電解液をケース3内に注入する。 In assembling the electricity storage element 1, the electrode body 2 is inserted into the case body 31 of the case 3, the opening of the case body 31 is closed with the cover plate 32, and the electrolytic solution is injected into the case 3. When closing the opening of the case main body 31 with the cover plate 32, the electrode body 2 is inserted into the case main body 31, the positive electrode 11 and the one external terminal 7 are electrically connected, and the negative electrode 12 and the other external terminal 7 are connected to each other. In the conductive state, the opening of the case body 31 is closed with the lid plate 32. When the electrolytic solution is injected into the case 3, the electrolytic solution is injected into the case 3 from the injection hole of the cover plate 32 of the case 3.
上記のように構成された本実施形態の蓄電素子1は、正極11と負極12とを電極として有する電極体2と、電解液と、を含む。電極体2は、正極11及び負極12の間に配置されたセパレータ基材41を有する。正極11及び負極12は、活物質粒子を含有する正極活物質層112及び負極活物質層122をそれぞれ有する。正極活物質層112及び負極活物質層122は、セパレータ基材を介して互いに対向する。正極活物質層112又は負極活物質層122の空隙率は、厚さ方向の一方と他方とで異なり、且つ、セパレータ基材41に近い一方にて他方よりも低い。電極体2は、セパレータ基材41よりも空隙率が高く、且つ、空隙率の異なる正極活物質層112とセパレータ基材41との間に配置された高空隙層8をさらに有する。斯かる構成において、正極活物質層112又は負極活物質層122の空隙率が高い他方の部分には、空隙率が高い分、空隙に電解液が多く存在する。一方で、正極活物質層112又は負極活物質層122の空隙率が低い一方の部分には、空隙率が比較的高い高空隙層8から電解液が供給されやすい。これにより、正極活物質層112又は負極活物質層122は、放電反応に寄与する十分な量の電解液を含浸している。従って、高レートでも低レートでも、放電反応が効率良く進みやすく、いずれのときでも十分な電気量を放電できる。従って、高レートと低レートとでの放電電気量の差が大きくなることが抑制された蓄電素子を提供できる。 The electricity storage device 1 of the present embodiment configured as described above includes an electrode body 2 having a positive electrode 11 and a negative electrode 12 as electrodes, and an electrolytic solution. The electrode body 2 has a separator substrate 41 disposed between the positive electrode 11 and the negative electrode 12. The positive electrode 11 and the negative electrode 12 have a positive electrode active material layer 112 and a negative electrode active material layer 122 containing active material particles, respectively. The positive electrode active material layer 112 and the negative electrode active material layer 122 face each other with the separator base material interposed therebetween. The porosity of the positive electrode active material layer 112 or the negative electrode active material layer 122 is different between one side and the other side in the thickness direction, and is lower than the other side on one side close to the separator substrate 41. The electrode body 2 further includes a high void layer 8 disposed between the positive electrode active material layer 112 and the separator substrate 41 having a higher porosity than the separator substrate 41 and having a different porosity. In such a configuration, in the other portion where the porosity of the positive electrode active material layer 112 or the negative electrode active material layer 122 is high, a larger amount of electrolyte exists in the space because the porosity is higher. On the other hand, the electrolytic solution is likely to be supplied from the high void layer 8 having a relatively high porosity to one portion where the porosity of the positive electrode active material layer 112 or the negative electrode active material layer 122 is low. Thereby, the positive electrode active material layer 112 or the negative electrode active material layer 122 is impregnated with a sufficient amount of the electrolyte solution that contributes to the discharge reaction. Therefore, the discharge reaction easily proceeds efficiently at a high rate or a low rate, and a sufficient amount of electricity can be discharged at any time. Therefore, it is possible to provide a power storage element in which the difference in the amount of discharged electricity between the high rate and the low rate is suppressed.
上記の蓄電素子1では、正極活物質層112又は負極活物質層122のセパレータ基材41に近い方(一方)の空隙率は、38%以上であってもよい。斯かる構成により、高レートと低レートとでの放電電気量の差が大きくなることがより抑制される。 In the above electricity storage device 1, the porosity (one side) closer to the separator base material 41 of the positive electrode active material layer 112 or the negative electrode active material layer 122 may be 38% or more. Such a configuration further suppresses an increase in the difference in discharge electricity amount between the high rate and the low rate.
上記の蓄電素子1では、高空隙層8は、正極活物質層112とセパレータ基材41との間、及び、負極活物質層122とセパレータ基材41との間の両方に、それぞれ配置されてもよい。正極活物質層112及び負極活物質層122の空隙率は、いずれも、厚さ方向において異なり、セパレータ基材41から遠い方(他方)よりも近い方(一方)で、低くてもよい。斯かる構成により、高レートと低レートとでの放電電気量の差が大きくなることがより抑制される。 In the power storage device 1, the high void layer 8 is disposed between both the positive electrode active material layer 112 and the separator base material 41 and between the negative electrode active material layer 122 and the separator base material 41. Also good. The porosity of each of the positive electrode active material layer 112 and the negative electrode active material layer 122 is different in the thickness direction, and may be lower on the side (one side) closer to the side farther from the separator substrate 41 (the other side). Such a configuration further suppresses an increase in the difference in discharge electricity amount between the high rate and the low rate.
尚、本発明の蓄電素子は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することができ、また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることができる。さらに、ある実施形態の構成の一部を削除することができる。 In addition, the electrical storage element of this invention is not limited to the said embodiment, Of course, a various change can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, the configuration of another embodiment can be added to the configuration of a certain embodiment, and a part of the configuration of a certain embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment. Furthermore, a part of the configuration of an embodiment can be deleted.
上記の実施形態では、活物質を含む活物質層が金属箔に直接接した正極について詳しく説明したが、本発明では、正極が、バインダと導電助剤とを含む導電層であって活物質層と金属箔との間に配置された導電層を有してもよい。 In the above embodiment, the positive electrode in which the active material layer containing the active material is in direct contact with the metal foil has been described in detail. However, in the present invention, the positive electrode is a conductive layer containing a binder and a conductive auxiliary agent, and the active material layer And a conductive layer disposed between the metal foil and the metal foil.
上記実施形態では、活物質層が各電極の金属箔の両面側にそれぞれ配置された電極について説明したが、本発明の蓄電素子では、正極11又は負極12は、活物質層を金属箔の片面側にのみ備えてもよい。 In the above embodiment, the electrodes in which the active material layers are disposed on both sides of the metal foil of each electrode have been described. However, in the electricity storage device of the present invention, the positive electrode 11 or the negative electrode 12 has the active material layer on one side of the metal foil. It may be provided only on the side.
上記実施形態では、積層体22が巻回されてなる電極体2を備えた蓄電素子1について詳しく説明したが、本発明の蓄電素子は、巻回されない積層体22を備えてもよい。詳しくは、それぞれ矩形状に形成された正極、セパレータ、負極、及びセパレータが、この順序で複数回積み重ねられてなる電極体を蓄電素子が備えてもよい。 In the said embodiment, although the electrical storage element 1 provided with the electrode body 2 by which the laminated body 22 was wound was demonstrated in detail, the electrical storage element of this invention may be provided with the laminated body 22 which is not wound. Specifically, the storage element may include an electrode body in which a positive electrode, a separator, a negative electrode, and a separator each formed in a rectangular shape are stacked a plurality of times in this order.
上記実施形態では、蓄電素子1が充放電可能な非水電解質二次電池(例えばリチウムイオン二次電池)として用いられる場合について説明したが、蓄電素子1の種類や大きさ(容量)は任意である。また、上記実施形態では、蓄電素子1の一例として、リチウムイオン二次電池について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、本発明は、種々の二次電池、その他、一次電池や、電気二重層キャパシタ等のキャパシタの蓄電素子にも適用可能である。 In the above embodiment, the case where the power storage element 1 is used as a chargeable / dischargeable non-aqueous electrolyte secondary battery (for example, a lithium ion secondary battery) has been described. However, the type and size (capacity) of the power storage element 1 are arbitrary. is there. Moreover, although the lithium ion secondary battery was demonstrated as an example of the electrical storage element 1 in the said embodiment, it is not limited to this. For example, the present invention can be applied to various secondary batteries, other primary batteries, and power storage elements of capacitors such as electric double layer capacitors.
蓄電素子1(例えば電池)は、図7に示すような蓄電装置100(蓄電素子が電池の場合は電池モジュール)に用いられてもよい。蓄電装置100は、少なくとも二つの蓄電素子1と、二つの(異なる)蓄電素子1同士を電気的に接続するバスバ部材91と、を有する。この場合、本発明の技術が少なくとも一つの蓄電素子に適用されていればよい。 The power storage element 1 (for example, a battery) may be used in a power storage device 100 as shown in FIG. 7 (a battery module when the power storage element is a battery). The power storage device 100 includes at least two power storage elements 1 and a bus bar member 91 that electrically connects two (different) power storage elements 1 to each other. In this case, the technique of the present invention may be applied to at least one power storage element.
以下に示すようにして、非水電解質二次電池(リチウムイオン二次電池)を製造した。 A nonaqueous electrolyte secondary battery (lithium ion secondary battery) was produced as shown below.
(実施例1)
(1)正極の作製
有機溶媒としてのN−メチル−2−ピロリドン(NMP)と、導電助剤(アセチレンブラック)と、バインダ(PVdF)と、活物質粒子(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)とを混合し、混練することで、正極用の2種類の合剤を調製した。まず、導電助剤、バインダ、活物質粒子の配合量を、それぞれ4.5質量%、4.5質量%、91質量%とした低固形分の合剤を調製した。次に、導電助剤、バインダ、活物質粒子の配合量を、それぞれ4.5質量%、4.5質量%、91質量%とした高固形分の合剤を調製した。このとき、有機溶媒の量を低固形分の合剤よりも少なくすることで、高固形分の合剤を調製した。調製した低固形分の合剤を、アルミニウム箔(厚さ15μm)の両面に、乾燥後の塗布量(目付量 1層分)が4.3mg/cm2となるようにそれぞれ塗布した。塗布した合剤のうえに、高固形分の合剤を乾燥後の塗布量(目付量 1層分)が4.3mg/cm2となるようそれぞれ塗布した。乾燥後、所定の圧力でロールプレスを行った。その後、真空乾燥して、水分等を除去した。活物質層(1層分)の厚さは、32μmであった。活物質層の密度は、2.69g/cm3であった。
Example 1
(1) Production of positive electrode N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as an organic solvent, conductive auxiliary agent (acetylene black), binder (PVdF), active material particles (LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ) was mixed and kneaded to prepare two types of mixture for the positive electrode. First, a low solid content mixture was prepared in which the blending amounts of the conductive assistant, the binder, and the active material particles were 4.5 mass%, 4.5 mass%, and 91 mass%, respectively. Next, a high solid content mixture was prepared in which the blending amounts of the conductive assistant, the binder, and the active material particles were 4.5 mass%, 4.5 mass%, and 91 mass%, respectively. At this time, a mixture with a high solid content was prepared by reducing the amount of the organic solvent to a mixture with a low solid content. The prepared low solid content mixture was applied to both sides of an aluminum foil (thickness: 15 μm) so that the coating amount after drying (weight per unit area) was 4.3 mg / cm 2 . On the applied mixture, a high solid content mixture was applied so that the coating amount after drying (one basis weight) was 4.3 mg / cm 2 . After drying, a roll press was performed at a predetermined pressure. Thereafter, it was vacuum dried to remove moisture and the like. The thickness of the active material layer (for one layer) was 32 μm. The density of the active material layer was 2.69 g / cm 3 .
(2)負極の作製
活物質粒子としては、天然黒鉛の粒子を用いた。バインダとしては、スチレンブタジエンゴムを用いた。負極用の合剤は、溶剤としての水と、バインダと、カルボキシメチルセルロース(CMC)と、活物質粒子とを混合、混練することで調製した。CMCは、1.0質量%となるように配合し、バインダは、2.0質量%となるように配合し、活物質粒子は、97.0質量%となるように配合した。調製した負極用の合剤を、乾燥後の塗布量(目付量 1層分)が3.8mg/cm2となるように、銅箔(厚さ10μm)の両面にそれぞれ塗布した。乾燥後、ロールプレスを行い、真空乾燥して、水分等を除去した。活物質層(1層分)の厚さは、39μmであった。活物質層の密度は、0.974g/cm3であった。
(2) Production of negative electrode As active material particles, natural graphite particles were used. As the binder, styrene butadiene rubber was used. The mixture for the negative electrode was prepared by mixing and kneading water as a solvent, a binder, carboxymethyl cellulose (CMC), and active material particles. CMC was blended so as to be 1.0 mass%, a binder was blended so as to be 2.0 mass%, and active material particles were blended so as to be 97.0 mass%. The prepared negative electrode mixture was applied on both sides of a copper foil (thickness: 10 μm) so that the coating amount after drying (one basis weight) was 3.8 mg / cm 2 . After drying, roll pressing was performed and vacuum drying was performed to remove moisture and the like. The thickness of the active material layer (for one layer) was 39 μm. The density of the active material layer was 0.974 g / cm 3 .
(3)セパレータ(セパレータ基材)
セパレータ基材として厚さが22μmのポリエチレン製微多孔膜を用いた。ポリエチレン製微多孔膜の透気抵抗度は、100秒/100ccであった。
(3) Separator (Separator base material)
A polyethylene microporous film having a thickness of 22 μm was used as the separator substrate. The air resistance of the polyethylene microporous membrane was 100 seconds / 100 cc.
(4)高空隙層(無機多孔層)
無機粒子(アルミナ粒子)95質量%と、バインダ(具体的にポリフッ化ビニリデン)5質量%と、溶媒とを含む組成物を調製し、斯かる組成物をセパレータ基材の片方の面に塗布した。加熱によって溶媒を揮発させ、セパレータ基材上に高空隙層(無機多孔層)を形成した。なお、下記のごとく電極体を巻回する前に、高空隙層を正極活物質層に接触するように配置した。
(4) High void layer (inorganic porous layer)
A composition containing 95% by mass of inorganic particles (alumina particles), 5% by mass of a binder (specifically, polyvinylidene fluoride) and a solvent was prepared, and such a composition was applied to one side of a separator substrate. . The solvent was volatilized by heating to form a high void layer (inorganic porous layer) on the separator substrate. In addition, before winding an electrode body as follows, it arrange | positioned so that a high void layer might contact a positive electrode active material layer.
(5)電解液の調製
電解液としては、以下の方法で調製したものを用いた。非水溶媒として、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートを、いずれも1容量部ずつ混合した溶媒を用い、この非水溶媒に、塩濃度が1mol/LとなるようにLiPF6を溶解させ、電解液を調製した。
(5) Preparation of electrolytic solution As the electrolytic solution, one prepared by the following method was used. As a non-aqueous solvent, propylene carbonate, dimethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate were mixed in a volume of 1 part by volume, and LiPF 6 was dissolved in this non-aqueous solvent so that the salt concentration was 1 mol / L. An electrolyte solution was prepared.
(6)ケース内への電極体の配置
上記の正極、上記の負極、上記の電解液、セパレータ、高空隙層、及びケースを用いて、一般的な方法によって電池を製造した。
まず、セパレータが上記の正極および負極の間に配されて積層されてなるシート状物を巻回した。次に、巻回されてなる電極体を、ケースとしてのアルミニウム製の角形電槽缶のケース本体内に配置した。続いて、正極及び負極を2つの外部端子それぞれに電気的に接続させた。さらに、ケース本体に蓋板を取り付けた。上記の電解液を、ケースの蓋板に形成された注液口からケース内に注入した。最後に、ケースの注液口を封止することにより、ケースを密閉した。
(6) Arrangement of electrode body in case A battery was manufactured by a general method using the above positive electrode, the above negative electrode, the above electrolytic solution, a separator, a high void layer, and a case.
First, a sheet-like material in which a separator was disposed between the positive electrode and the negative electrode and laminated was wound. Next, the wound electrode body was placed in the case body of an aluminum square battery case as a case. Subsequently, the positive electrode and the negative electrode were electrically connected to the two external terminals, respectively. Further, a lid plate was attached to the case body. The above electrolytic solution was injected into the case from a liquid injection port formed on the cover plate of the case. Finally, the case was sealed by sealing the liquid injection port of the case.
(実施例2〜15、比較例1〜10)
正極活物質層、セパレータ基材、高空隙層の各空隙率を表1に示すように変えた点以外は、実施例1と同様にして電池を製造した。
詳しくは、実施例1〜15、比較例1〜10(比較例2,6,8を除く)では、上記のごとく、低固形分の合剤を塗布したあとに、高固形分の合剤を塗布することによって、厚み方向で空隙率が異なる正極活物質層を作製した。
一方、比較例2,6,8では、所定の固形分の合剤を1回のみ塗布することによって、厚み方向で空隙率が異ならない正極活物質層を作製した。
また、表1に示す各実施例、各比較例(ただし、比較例1,5は除く)では、セパレータ基材の片方の面上に高空隙層を形成した。
また、表2に示す各実施例、各比較例(ただし、比較例7は除く)では、正極活物質層の表面に、高空隙層用の組成物を塗布することによって、正極活物質層の上に高空隙層を形成した。
なお、いずれの負極活物質層も、厚み方向の空隙率が異なるように形成しなかった。
(Examples 2-15, Comparative Examples 1-10)
A battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the porosity of the positive electrode active material layer, the separator base material, and the high void layer was changed as shown in Table 1.
Specifically, in Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 to 10 (excluding Comparative Examples 2, 6, and 8), after applying the low solid content mixture, the high solid content mixture was applied as described above. By coating, positive electrode active material layers having different porosity in the thickness direction were produced.
On the other hand, in Comparative Examples 2, 6, and 8, a positive electrode active material layer in which the porosity does not differ in the thickness direction was produced by applying a predetermined solid content mixture only once.
In each example and each comparative example shown in Table 1 (except for Comparative Examples 1 and 5), a high void layer was formed on one surface of the separator substrate.
In each example and each comparative example shown in Table 2 (excluding comparative example 7), the composition of the positive electrode active material layer was applied to the surface of the positive electrode active material layer by applying a composition for a high void layer. A high void layer was formed on top.
Note that none of the negative electrode active material layers was formed so that the porosity in the thickness direction was different.
<高レートと低レートとでの放電電気量の差(放電レート特性)の評価>
4.2Vまで充電した電池を40Aの放電電流で2.4Vまで放電することで、40A放電時の放電電気量C1を測定した。
上記の測定を行った電池を4.2Vまで充電し、200Aの放電電流で2.4Vまで放電することで、200A放電時の放電電気量C2を測定した。
そして、[C2/C1]×100の計算式によって算出された値を放電レート特性とした。
<Evaluation of difference in discharge electricity quantity (discharge rate characteristics) between high rate and low rate>
The battery charged to 4.2 V was discharged to 2.4 V with a discharge current of 40 A, and the amount of discharge C1 during 40 A discharge was measured.
The battery in which the above measurement was performed was charged to 4.2 V and discharged to 2.4 V with a discharge current of 200 A, thereby measuring the discharge electricity amount C2 at the time of 200 A discharge.
The value calculated by the formula of [C2 / C1] × 100 was taken as the discharge rate characteristic.
製造した電池の放電レート特性の評価結果を表1及び表2に示す。表1及び表2から把握されるように、実施例の電池では、高レートと低レートとでの放電電気量の差が大きくなることが抑制された。 Tables 1 and 2 show the evaluation results of the discharge rate characteristics of the manufactured batteries. As can be seen from Tables 1 and 2, in the batteries of the examples, the difference in the amount of discharge electricity between the high rate and the low rate was suppressed.
1:蓄電素子(非水電解質二次電池)、
2:電極体、
26:非被覆積層部、
3:ケース、 31:ケース本体、 32:蓋板、
4:セパレータ、
5:集電体、 50:クリップ部材、
6:絶縁カバー、
7:外部端子、 71:面、
8:高空隙層(無機多孔層)、
11:正極、
111:正極の金属箔(集電箔)、 112:正極活物質層、
12:負極、
121:負極の金属箔(集電箔)、 122:負極活物質層、
91:バスバ部材、
100:蓄電装置。
1: Power storage element (non-aqueous electrolyte secondary battery),
2: Electrode body,
26: Uncoated laminated part,
3: Case, 31: Case body, 32: Cover plate,
4: Separator,
5: current collector, 50: clip member,
6: Insulation cover
7: External terminal, 71: Surface,
8: High void layer (inorganic porous layer),
11: positive electrode,
111: positive electrode metal foil (current collector foil), 112: positive electrode active material layer,
12: negative electrode,
121: negative electrode metal foil (current collector foil), 122: negative electrode active material layer,
91: Bus bar member,
100: Power storage device.
Claims (3)
前記電極体は、前記正極及び前記負極の間に配置されたセパレータ基材を有し、
前記正極及び負極は、活物質粒子を含有する活物質層をそれぞれ有し、
前記正極の活物質層及び前記負極の活物質層は、前記セパレータ基材を介して互いに対向し、
少なくともいずれかの電極の活物質層の空隙率は、厚さ方向の一方と他方とで異なり、且つ、前記セパレータ基材に近い前記一方にて前記他方よりも低く、
前記電極体は、前記セパレータ基材よりも空隙率が高く、且つ、前記空隙率の異なる前記活物質層と前記セパレータ基材との間に配置された高空隙層をさらに有する、蓄電素子。 An electrode body having a positive electrode and a negative electrode as electrodes, and an electrolyte solution,
The electrode body has a separator substrate disposed between the positive electrode and the negative electrode,
The positive electrode and the negative electrode each have an active material layer containing active material particles,
The active material layer of the positive electrode and the active material layer of the negative electrode are opposed to each other through the separator substrate,
The porosity of the active material layer of at least one of the electrodes is different between one and the other in the thickness direction, and lower than the other in the one near the separator substrate,
The said electrode body is a electrical storage element which has a high porosity layer arrange | positioned between the said active material layer from which the porosity is higher than the said separator base material, and the said porosity differs, and the said separator base material.
前記高空隙層は、前記正極の活物質層と前記セパレータ基材との間、及び、前記負極の活物質層と前記セパレータ基材との間の両方に、それぞれ配置されている、請求項1又は2に記載の蓄電素子。 Each of the positive electrode and the negative electrode has an active material layer in which the porosity is lower on the one side than the other in the thickness direction,
The high void layer is disposed between the active material layer of the positive electrode and the separator base material, and between the active material layer of the negative electrode and the separator base material, respectively. Or the electrical storage element of 2.
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JP2007280781A (en) * | 2006-04-07 | 2007-10-25 | Sony Corp | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2016042460A (en) * | 2014-08-13 | 2016-03-31 | 三星エスディアイ株式会社Samsung SDI Co.,Ltd. | Positive and negative electrodes for lithium secondary battery and their manufacturing methods |
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