JP5869354B2 - Exterior can for prismatic lithium ion secondary battery and prismatic lithium ion secondary battery - Google Patents
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Description
本発明は、側面部を構成する金属の厚みの変動が抑制された角形リチウムイオン二次電池用の外装缶と、該外装缶を用いた角形リチウムイオン二次電池に関するものである。 The present invention relates to an outer can for a prismatic lithium ion secondary battery in which a variation in the thickness of a metal constituting a side surface portion is suppressed, and a prismatic lithium ion secondary battery using the outer can.
リチウムイオン二次電池は、通常、正極、負極、および前記正極と前記負極との間に介在するセパレータを有する電極体と、非水電解液とが、電池ケース内に収容されて構成されており、エネルギー密度が高いという特徴から、携帯電話やノート型パーソナルコンピューターなどの携帯機器の電源として広く用いられている。 A lithium ion secondary battery is usually configured such that a positive electrode, a negative electrode, and an electrode body having a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte are accommodated in a battery case. Because of its high energy density, it is widely used as a power source for portable devices such as mobile phones and notebook personal computers.
例えば、携帯機器の電源として用いられるリチウムイオン二次電池は角形のものが多く、このようなリチウムイオン二次電池の電池ケースには、アルミニウム板やアルミニウム合金板などの金属板を深絞り加工することにより形成した有底角筒形の外装缶と、蓋体(封口用蓋板)により構成されるものが使用されている(特許文献1など)。また、リチウムイオン二次電池の電池ケースを構成する有底角筒形の外装缶には、あまり一般的ではないが、切削加工により形成したものも知られている。
For example, many lithium ion secondary batteries used as power sources for portable devices are rectangular, and a metal plate such as an aluminum plate or an aluminum alloy plate is deep-drawn in the battery case of such a lithium ion secondary battery. What is comprised by the bottomed rectangular tube-shaped exterior can and the cover body (covering cover board) is used (
リチウムイオン二次電池では、通常の使用時における充放電においても、ある程度厚みに変動が生じ得るが、高温環境下に置かれたり過充電状態になったりすることで、電池ケースに顕著な膨れが生じる場合がある。 In lithium ion secondary batteries, the thickness may vary to some extent even during charge and discharge during normal use, but the battery case may be significantly swollen by being placed in a high temperature environment or being overcharged. May occur.
ところが、深絞り加工や切削加工により形成した外装缶を有する電池では、膨れ挙動の制御が難しい。例えば、リチウムイオン二次電池では、外装缶の側面部の一部を薄肉部とし、電池の内圧が上昇した際に、前記薄肉部を優先的に開放させることで、電池の破裂を抑制する防爆手段を設ける場合があるが、深絞り加工や切削加工により形成した外装缶の場合、防爆手段として想定している薄肉部以外の箇所が内圧の上昇によって変形しやすくなったり、想定した作動圧力を下回る内圧で防爆手段が作動したりすることがある。 However, in a battery having an outer can formed by deep drawing or cutting, it is difficult to control the swelling behavior. For example, in a lithium ion secondary battery, a part of the side surface portion of the outer can is formed into a thin portion, and when the internal pressure of the battery rises, the thin portion is preferentially opened to prevent explosion of the battery. However, in the case of an outer can formed by deep drawing or cutting, parts other than the thin-walled portion assumed as explosion-proof means are likely to be deformed due to an increase in internal pressure, or the assumed operating pressure is Explosion-proof means may operate at lower internal pressure.
例えば、外装缶の側面部を構成する金属の厚みが変動していると、薄くなった部分では他の部分よりも強度が小さくなるために、前記のような問題を引き起こす虞がある。深絞り加工や切削加工により形成した外装缶を有する電池においても、十分な安全性を確保し得ているが、リチウムイオン二次電池の適用分野の広がりを考慮すると、従来では想定していないような過酷な状況下に電池が置かれる可能性も予想される。よって、角筒形の外装缶を有するリチウムイオン二次電池においては、電池内圧が上昇した際の膨れの挙動を従来よりも良好に制御できるように、外装缶に係る側面部を構成する金属の厚みの変動をより高度に抑制する技術の開発要請もある。 For example, if the thickness of the metal constituting the side surface portion of the outer can is fluctuating, the strength of the thinned portion is smaller than that of the other portions, which may cause the above problems. Even in batteries with outer cans formed by deep drawing or cutting, sufficient safety can be ensured, but this has not been assumed in the past, considering the expansion of the application field of lithium ion secondary batteries It is expected that the battery may be placed under severe conditions. Therefore, in a lithium ion secondary battery having a rectangular tube-shaped outer can, the metal constituting the side portion of the outer can can be controlled better than the conventional one when the internal pressure of the battery is increased. There is also a request for the development of technology that suppresses fluctuations in thickness to a higher degree.
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、側面部を構成する金属の厚みの変動が抑制された角形リチウムイオン二次電池用の外装缶と、該外装缶を用いた角形リチウムイオン二次電池を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to use an outer can for a rectangular lithium ion secondary battery in which variation in the thickness of a metal constituting the side surface portion is suppressed, and the outer can. The object is to provide a prismatic lithium ion secondary battery.
前記目的を達成し得た本発明の角形リチウムイオン二次電池用外装缶は、側面部と底面部とを有する角筒形であり、前記側面部は、互いに対向する2枚の幅広面と、互いに対向し、かつ前記幅広面よりも幅の狭い2枚の幅狭面とを有しており、前記幅広面の幅a(mm)と前記幅狭面の幅b(mm)との比a/bで表されるアスペクト比が、2.5〜25であり、前記側面部が、少なくとも1枚の金属板で構成されており、かつ前記側面部に、前記金属板の端部同士を溶接した接合部が存在していることを特徴とするものである。 The prismatic lithium ion secondary battery outer can of the present invention that can achieve the above object is a rectangular tube shape having a side surface portion and a bottom surface portion, and the side surface portion has two wide surfaces facing each other, and Two narrow surfaces facing each other and narrower than the wide surface have a ratio a between the width a (mm) of the wide surface and the width b (mm) of the narrow surface. The aspect ratio represented by / b is 2.5 to 25, the side portion is composed of at least one metal plate, and the end portions of the metal plate are welded to the side portion. The present invention is characterized in that the joined portion exists.
また、本発明の角形リチウムイオン二次電池は、正極、負極、および前記正極と前記負極との間に介在するセパレータを有する電極体と、非水電解液とが、外装缶と蓋体を有する電池ケース内に収容されており、前記外装缶が、本発明の角形リチウムイオン二次電池用外装缶であることを特徴とするものである。 In addition, the prismatic lithium ion secondary battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrode body having a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte solution having an outer can and a lid. It is accommodated in a battery case, and the outer can is the outer can for the rectangular lithium ion secondary battery of the present invention.
なお、本発明の角形リチウムイオン二次電池用外装缶における「角筒形」には、電池分野において電池の外装缶として「角筒形」と認識されているものが含まれ、その横断面の形状が、長方形のもの以外に、長方形の角部が、切り落とされていたり曲線となっていたりする形状のものも包含される。 In addition, the “square tube shape” in the outer can for the rectangular lithium ion secondary battery of the present invention includes those recognized as “square tube shape” as the outer can of the battery in the battery field, In addition to a rectangular shape, a shape in which a corner of the rectangle is cut off or curved is also included.
本発明によれば、側面部を構成する金属の厚みの変動が抑制された角形リチウムイオン二次電池用の外装缶と、該外装缶を用いた角形リチウムイオン二次電池を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an outer can for a prismatic lithium ion secondary battery in which variation in the thickness of the metal constituting the side surface portion is suppressed, and a prismatic lithium ion secondary battery using the outer can. .
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。図1は本発明の角形リチウムイオン二次電池用外装缶を用いた本発明の角形リチウムイオン二次電池の一例を模式的に表す図面であり、(a)は平面図、(b)はその部分縦断面図である。また、図2は図1の角形リチウムイオン二次電池の斜視図である。なお、本発明の角形リチウムイオン二次電池は、図1および図2(更には、後記の図9および図10)に示す構造および外観のものに限定される訳ではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a drawing schematically showing an example of the prismatic lithium ion secondary battery of the present invention using the prismatic lithium ion secondary battery can of the present invention, where (a) is a plan view and (b) is a plan view thereof. It is a partial longitudinal cross-sectional view. FIG. 2 is a perspective view of the prismatic lithium ion secondary battery of FIG. Note that the prismatic lithium ion secondary battery of the present invention is not limited to the one having the structure and appearance shown in FIG. 1 and FIG.
図1および図2に示す角形リチウムイオン二次電池では、(b)に示すように、正極1と負極2とが、セパレータ3を介して渦巻状に巻回した後、扁平状になるように加圧した扁平状巻回電極体6として、角筒形の外装缶4と蓋体9とで構成されている電池ケース内に、非水電解液と共に収容されている。ただし、図1では、煩雑化を避けるため、正極1や負極2の作製にあたって使用した集電体としての金属箔や非水電解液などは図示しておらず、扁平状巻回電極体6の内周側の部分は断面にしていない。
In the prismatic lithium ion secondary battery shown in FIGS. 1 and 2, as shown in (b), the
外装缶4は、アルミニウム製やアルミニウム合金製で、前記の通り、外装缶4の開口部を封口する蓋体(封口用蓋板)9とともに電池ケースを構成している。また、外装缶4には、側面部を構成する金属板(アルミニウム板やアルミニウム合金板など)の端部同士を溶接した接合部41が設けられている。そして、外装缶4の底面部43の電池内側にはポリエチレン(PE)などで構成されたシートやテープからなる絶縁体5が配置され、正極1、負極2およびセパレータ3からなる扁平状巻回電極体6からは、正極1および負極2のそれぞれ一端に接続された正極リード体7と負極リード体8が引き出されている。
The
蓋体9は、アルミニウム製やアルミニウム合金製で、ポリプロピレン(PP)などで構成された絶縁パッキング10を解してステンレス鋼などで構成された端子11が取り付けられ、この端子11には絶縁体12を解してステンレス鋼などで構成されたリード板13が取り付けられている。
The
この蓋体9は外装缶4の開口部に挿入され、両者の接合部を溶接することによって、外装缶4の開口部が封口され、電池内部が密閉されている。また、図1および図2に示す角形リチウムイオン二次電池では、蓋体9に電解液注入口14が設けられており、この電解液注入口14には、封止部材が挿入された状態で、例えばレーザー溶接などにより溶接封止されて、電池の密閉性が確保されている(従って、図1および図2に示す角形リチウムイオン二次電池では、実際には、電解液注入口14は、電解液注入口と封止部材であるが、説明を容易にするために、電解液注入口14として示している)。
The
図1および図2に示す角形リチウムイオン二次電池では、正極リード体7を蓋板9に直接溶接することによって外装缶4と蓋板9とが正極端子として機能し、負極リード体8をリード板13に溶接し、そのリード板13を介して負極リード体8と端子11とを導通させることによって端子11が負極端子として機能するようになっているが、外装缶4の材質などによっては、その正負が逆になる場合もある。
In the prismatic lithium ion secondary battery shown in FIGS. 1 and 2, the
また、図2は、図1に示す角形リチウムイオン二次電池が角形電池であることを示すことを目的として図示したものであって、この図2では電池を概略的に示しており、電池の構成部材のうち特定のものしか図示していない。 FIG. 2 is shown for the purpose of showing that the prismatic lithium ion secondary battery shown in FIG. 1 is a prismatic battery. In FIG. 2, the battery is schematically shown. Only certain components are shown.
図3〜図5に、図1および図2に示す角形リチウムイオン二次電池に係る外装缶4、すなわち、本発明の角形リチウムイオン二次電池用外装缶の一例の模式的に示している。図3は外装缶4の斜視図、図4および図5は外装缶4の側面図であり、図4では側面部に係る幅広面41を、図5では側面部に係る幅狭面42を示している。
3 to 5 schematically show an example of the
外装缶4は、側面部と底面部(図1における43)とを有する角筒形である。そして、外装缶4の側面部は、互いに対向する2枚の幅広面41、41と、互いに対向し、かつ幅広面41、41よりも幅の狭い2枚の幅狭面42、42とを有している。そして、外装缶4の側面部は1枚の金属板で構成されており、その側面部には、前記1枚の金属板の端部同士を溶接した接合部44が存在している。
The
通常の角形リチウムイオン二次電池では、深絞り加工や切削加工により形成された外装缶を有しているが、その場合、特に外装缶の側面部を構成する金属の厚みを精度よく制御することが難しく、局所的に薄い箇所や厚い箇所が形成される虞がある。このような外装缶を有する電池では、強度が十分に確保できていない箇所や、過剰に強度が大きい箇所が存在したり、また、対向する2枚の面同士に肉厚の偏りが生じたりすることがあるため、例えば、内圧が上昇した際に、いびつに膨れが生じる虞がある。特に、側面部における幅広面の幅(図4中aの長さ)と、幅狭面の幅(図5中bの長さ)との比(a/b)で表されるアスペクト比が、2.5〜25といった角形リチウムイオン二次電池では、いびつに膨れが生じることが、問題になりやすい。 A normal prismatic lithium ion secondary battery has an outer can formed by deep drawing or cutting. In that case, particularly, the thickness of the metal constituting the side portion of the outer can must be accurately controlled. It is difficult to form a thin or thick part locally. In a battery having such an outer can, there are places where the strength is not sufficiently ensured, places where the strength is excessively large, and thickness deviation occurs between two opposing faces. For this reason, for example, when the internal pressure rises, there is a risk that the blister will swell. In particular, the aspect ratio represented by the ratio (a / b) of the width of the wide surface (the length of a in FIG. 4) and the width of the narrow surface (the length of b in FIG. 5) in the side surface portion is: In prismatic lithium ion secondary batteries such as 2.5 to 25, the occurrence of blistering tends to be a problem.
そこで、本発明では、前記のアスペクト比が2.5〜25の角形リチウムイオン二次電池用外装缶(以下、単に「外装缶」と省略する)において、側面部を1枚以上の金属板で構成することとし、この側面部に、前記金属板の端部同士を溶接した接合部が存在するようにした。かかる本発明の外装缶であれば、側面部の形成にあたり、屈曲部(角部)以外については、素材である金属板の変形を可及的に抑制できるため、側面部の各面(前記幅広面および幅狭面)において、外装缶製造時における金属の厚みの変化を抑えることが可能となる。そのため、本発明の外装缶であれば、側面部において、これを構成する金属の厚みが想定外に薄い箇所や想定外に厚い箇所の発生をより高度に抑制できる。よって、本発明の外装缶を使用した本発明の角形リチウムイオン二次電池では、膨れ挙動の制御がより容易となる。 Therefore, in the present invention, in the outer can for a rectangular lithium ion secondary battery having the aspect ratio of 2.5 to 25 (hereinafter simply referred to as “external can”), the side surface portion is made of one or more metal plates. In this configuration, the side surface portion has a joint portion where the end portions of the metal plate are welded to each other. In the case of the outer can of the present invention, in forming the side surface portion, the deformation of the metal plate as the material can be suppressed as much as possible except for the bent portion (corner portion). Surface and narrow surface), it is possible to suppress changes in the thickness of the metal during the manufacture of the outer can. Therefore, if it is the exterior can of this invention, generation | occurrence | production of the location where the thickness of the metal which comprises this is unexpectedly thin and the location which is unexpectedly thick can be suppressed more highly in a side part. Therefore, in the prismatic lithium ion secondary battery of the present invention using the outer can of the present invention, the swelling behavior can be controlled more easily.
また、本発明であれば、前記の通り、側面部において、これを構成する金属の厚みが想定外に薄い箇所の発生を可及的に抑制できるため、例えば、衝撃に対する耐久性が想定したよりも低い外装缶が製造されてしまうことを防止できる。よって、本発明の外装缶を用いた角形リチウムイオン二次電池(すなわち、本発明の角形リチウムイオン二次電池)では、深絞り加工や切削加工により形成された外装缶を有する電池に比べて、衝撃に対する安全性を高めることもできる。 In addition, according to the present invention, as described above, in the side surface portion, since the occurrence of a portion where the thickness of the metal constituting this is unexpectedly thin can be suppressed as much as possible, for example, durability against impact is assumed. It is possible to prevent a low outer can from being manufactured. Therefore, in the prismatic lithium ion secondary battery using the outer can of the present invention (that is, the prismatic lithium ion secondary battery of the present invention), compared to a battery having an outer can formed by deep drawing or cutting, Safety against impacts can also be increased.
更に、深絞り加工により外装缶を形成する場合には、複数の金型を用い、金属板を段階的に加工して外装缶とする必要があるが、本発明の外装缶では、幅広面と幅狭面との間の屈曲部(角部)の成形と、金属板の端部同士の溶接のみで側面部を形成し得るため、製造工程や使用する金型の個数を減らすことができる。よって、本発明によれば、外装缶の生産コストを下げることが可能であり、外装缶の生産性、ひいては角形リチウムイオン二次電池の生産性を高めることもできる。 Furthermore, when forming an outer can by deep drawing, it is necessary to use a plurality of molds and process the metal plate step by step to form an outer can. Since the side surface portion can be formed only by forming the bent portion (corner portion) between the narrow surface and welding the end portions of the metal plate, the number of manufacturing steps and the number of molds to be used can be reduced. Therefore, according to the present invention, the production cost of the outer can can be reduced, and the productivity of the outer can and hence the productivity of the prismatic lithium ion secondary battery can be increased.
図6に、本発明の外装缶の他の例を模式的に表す斜視図を示している。この図6に示す外装缶4は、4枚の金属板400、401、402、403で側面部を構成した例である。このように本発明の外装缶であれば、成形を要する幅狭面の形状を同一としつつ、幅広面に使用する金属板の枚数を増やすだけで、幅広面の幅の異なる外装缶とすることができる。よって、深絞り加工により形成された外装缶を有する電池とは異なり、幅広面の幅の異なる外装缶を、同一の金型を用いて製造可能となることから、本発明の外装缶は、このような点からも角形リチウムイオン二次電池の生産性を高めることができる。
FIG. 6 is a perspective view schematically showing another example of the outer can of the present invention. The outer can 4 shown in FIG. 6 is an example in which a side surface portion is configured by four
本発明の外装缶を構成する金属板の数は、1枚以上(例えば、1枚、2枚、3枚、4枚など)であればよいが、側面部を構成する金属板の枚数を増やしすぎると、外装缶の生産性向上効果が小さくなることから、例えば、図3〜図6に示すように、側面部の縦方向(図中上下方向)については同一の金属板で構成する場合には、1枚、2枚、または4枚であることが好ましい。 The number of metal plates constituting the outer can of the present invention may be one or more (for example, one, two, three, four, etc.), but the number of metal plates constituting the side portion is increased. If it is too much, the productivity improvement effect of the outer can becomes small. For example, as shown in FIG. 3 to FIG. 6, the vertical direction of the side surface portion (vertical direction in the drawing) is configured with the same metal plate. Is preferably 1, 2 or 4.
また、図7には、本発明の外装缶の他の例を模式的に表す斜視図を示している。図7に示す外装缶4は、2枚の金属板400、401を使用し、側面部の図中上部分を金属板400で、下部分を金属板401で構成した例である。この図7に示すように、本発明の外装缶は、側面部の縦方向を複数の金属板で構成することもできる。この場合、図7に示すように、側面部の上側を構成する金属板400の端部と、側面部の下側を構成する金属板401の端部とを溶接した接合部44が、側面部の幅方向に形成される。
FIG. 7 is a perspective view schematically showing another example of the outer can of the present invention. The outer can 4 shown in FIG. 7 is an example in which two
このように、側面部の縦方向を複数の金属板で構成した外装缶の場合、その金属板の数は、2枚以上(2枚、3枚、4枚など)となるが、前記の通り、側面部を構成する金属板の枚数を増やしすぎることは、外装缶の生産性向上効果が小さくなることから、例えば、4枚以下であることがより好ましい。 As described above, in the case of the outer can in which the vertical direction of the side surface portion is configured by a plurality of metal plates, the number of the metal plates is two or more (two, three, four, etc.), as described above. For example, it is more preferable that the number of the metal plates constituting the side surface portion is four or less because the effect of improving the productivity of the outer can is reduced.
側面部の縦方向に接合部を有する外装缶の場合、前記接合部は、図3〜図6に示すように側面部の幅広面に設けられていてもよく、また、側面部の幅狭面に設けられていてもよい。 In the case of an exterior can having a joint portion in the longitudinal direction of the side surface portion, the joint portion may be provided on the wide surface of the side surface portion as shown in FIGS. 3 to 6, and the narrow surface of the side surface portion. May be provided.
側面部の幅広面に接合部を設ける場合、接合部を、幅広面の端部に極めて近い位置に設けると、金属板の端部同士の溶接が困難となったり、接合部の強度が小さくなったりする虞があることから、幅広面の平坦部における端部のうちの接合部とより近い方の端部から2mm以上離れた位置に接合部を設けることが好ましい。
When the joint is provided on the wide surface of the side surface, if the joint is provided at a position very close to the end of the wide surface, it becomes difficult to weld the end portions of the metal plate or the strength of the joint is reduced. Therefore, it is preferable to provide the joint portion at a
図8に、本発明の外装缶の側面部の横断面図を示している。図8の(a)および(b)は、幅広面41と幅狭面42との間が曲線状の例であり、図8の(c)は、幅広面41と幅狭面42との間が切り落とされた形状の例である。幅広面の平坦部における端部のうちの接合部とより近い方の端部から2mm以上離れた位置に接合部を設けることが好ましいとは、図8を用いて説明すれば、以下の通りである。
In FIG. 8, the cross-sectional view of the side part of the armored can of this invention is shown. FIGS. 8A and 8B are examples in which the space between the
図8の(a)および(b)に示すような、幅広面41と幅狭面42との間が曲線状の場合には、幅広面41とその両側に位置する幅狭面42、42との間のR形状部分の、幅広面41側の終端部を両端とする平坦な部分を平坦部41aというが、この平坦部41aにおける2つの端部のうちの接合部44とより近い方の端部と、接合部44との間の距離(図中cの長さ)が、2mm以上であることが好ましいということである。
When the space between the
一方、図8の(c)に示すような、幅広面41の幅狭面42との間が切り落とされた形状の場合には、幅広面41とその両側に位置する幅狭面42、42の間の切り落とされた形状部分の、幅広面41側の終端部を両端とする平坦な部分を平坦部41aというが、この平坦部41aにおける2つの端部のうちの接合部44とより近い方の端部と、接合部44との間の距離(図中cの長さ)が、2mm以上であることが好ましいということである。
On the other hand, as shown in FIG. 8C, in the case of a shape in which the space between the
なお、図示していないが、幅広面と幅狭面との間の角部が直角状の場合には、幅広面の端部が幅広面の平坦部の端部となる。 Although not shown, when the corner between the wide surface and the narrow surface is a right angle, the end of the wide surface becomes the end of the flat portion of the wide surface.
また、側面部の幅広面に接合部を設ける場合には、幅広面の平坦部における端部のうちの接合部とより近い方の端部から、幅広面の平坦部の幅(図8中、dの長さ)の33%以下の位置に接合部を設けることが好ましい。側面部の幅広面を構成している金属の厚みの分布にもよるが、通常は、電池の内圧が上昇した際には、側面部の幅広面においては、幅方向のより中央部に近い部分の方が変形しやすく、他方、より端部に近い部分の方が変形し難い。よって、幅広面に接合部を設ける際に、前記のような箇所とすることで、電池内圧が生じた場合に接合部での変形を抑えることができるため、非常に低い内圧での接合部の破壊を良好に抑制することができる。 Further, in the case where the joint portion is provided on the wide surface of the side surface portion, the width of the flat portion of the wide surface (in FIG. 8, from the end portion closer to the joint portion of the end portions of the flat portion of the wide surface) It is preferable to provide a joint at a position of 33% or less of the length d). Although it depends on the distribution of the thickness of the metal that forms the wide surface of the side surface, normally, when the internal pressure of the battery rises, the wide surface of the side surface portion is closer to the center than the width direction. Is easier to deform, and the portion closer to the end is less likely to deform. Therefore, when the joint is provided on the wide surface, it is possible to suppress deformation at the joint when the battery internal pressure is generated by using the above-described location. Breakage can be satisfactorily suppressed.
本発明の外装缶においては、側面部における前記接合部を防爆手段とすることができる。接合部は、側面部の他の部分に比べて強度を小さくし得るため、電池の膨れが生じた際に、優先的に破壊させることができる。そのため、前記接合部を、電池内圧が異常に上昇した際に、電池の破裂などを抑制するための防爆手段として利用することができる。 In the outer can of this invention, the said junction part in a side part can be made into an explosion-proof means. Since the joint portion can have a lower strength than other portions of the side surface portion, it can be preferentially destroyed when the battery swells. Therefore, when the internal pressure of the battery is abnormally increased, the joint can be used as an explosion-proof means for suppressing battery rupture or the like.
なお、本発明の外装缶においては、側面部を構成する金属の厚みの制御を精度よく行うことができるため、防爆手段の作動圧の制御の精度も高めることができる。よって、本発明の外装缶を用いた角形リチウムイオン二次電池(本発明の角形リチウムイオン二次電池)では、深絞り加工や切削加工により形成した外装缶を有する電池に比べて、防爆手段の作動安定性を高めることが可能となる。 In the outer can of the present invention, the thickness of the metal constituting the side surface can be controlled with high accuracy, so that the accuracy of controlling the operating pressure of the explosion-proof means can be increased. Therefore, in the prismatic lithium ion secondary battery using the outer can of the present invention (the prismatic lithium ion secondary battery of the present invention), compared with a battery having an outer can formed by deep drawing or cutting, an explosion-proof means is provided. It becomes possible to improve operational stability.
また、深絞り加工や切削加工により形成した外装缶の場合、防爆手段とするための薄肉部を側面部に形成するには、外装缶に加工した後に設ける必要があるが、本発明の外装缶は、防爆手段となる薄肉部を予め設けた金属板を用いて形成することもできる。そのため、本発明の外装缶では、防爆手段となる薄肉部の形状、厚みなどの制御が、深絞り加工や切削加工により形成した外装缶よりも容易であり、また、より複雑な形状の薄肉部を設けることも可能である。よって、本発明の外装缶を用いた角形リチウムイオン二次電池(本発明の角形リチウムイオン二次電池)では、このような点からも、深絞り加工や切削加工により形成した外装缶を有する電池に比べて、防爆手段の作動安定性を高めることができる。 In addition, in the case of an outer can formed by deep drawing or cutting, in order to form a thin wall portion for use as an explosion-proof means on the side surface portion, it is necessary to provide the outer can after being processed into the outer can. Can also be formed using a metal plate previously provided with a thin portion serving as an explosion-proof means. Therefore, in the outer can of the present invention, control of the shape, thickness, etc. of the thin portion serving as the explosion-proof means is easier than an outer can formed by deep drawing or cutting, and the thin portion having a more complicated shape It is also possible to provide. Therefore, in the prismatic lithium ion secondary battery (the prismatic lithium ion secondary battery of the present invention) using the outer can of the present invention, a battery having an outer can formed by deep drawing or cutting from such a point. Compared to the above, the operational stability of the explosion-proof means can be improved.
更に、本発明の外装缶であれば、前記の通り、側面部の形成時における金属板の厚みの変化を可及的に抑制できるため、例えば、予め幅広面の中央部の厚みを他の部分よりも厚くしたり薄くしたりすることや、幅狭面の厚みを幅広面よりも厚くしたり薄くしたりすることができる。すなわち、本発明の外装缶では、側面部の厚みを、その部分ごとに変更することが容易であり、例えば、必要に応じて側面部の強度を部分ごとに変えることもできる。 Furthermore, since the outer can of the present invention can suppress the change in the thickness of the metal plate at the time of forming the side surface as much as possible as described above, for example, the thickness of the central portion of the wide surface is previously set to other portions. The width of the narrow surface can be made thicker or thinner than the wide surface. That is, in the outer can of the present invention, it is easy to change the thickness of the side portion for each portion, and for example, the strength of the side portion can be changed for each portion as necessary.
本発明の外装缶の側面部を構成する金属板の厚みは、例えば、0.20〜0.50mmであることが好ましい。 The thickness of the metal plate constituting the side portion of the outer can of the present invention is preferably 0.20 to 0.50 mm, for example.
本発明の外装缶に係る底面部は、例えば、アルミニウム板やアルミニウム合金板などの金属板で構成することができる。底面部を構成する金属板の厚みは、例えば、0.4〜1.0mmであることが好ましい。 The bottom face part which concerns on the armored can of this invention can be comprised with metal plates, such as an aluminum plate and an aluminum alloy plate, for example. It is preferable that the thickness of the metal plate which comprises a bottom face part is 0.4-1.0 mm, for example.
本発明の外装缶に係る側面部と底面部とは、レーザー溶接や抵抗溶接などの溶接法や、ろう付け法などにより接合すればよい。 What is necessary is just to join the side part and bottom face part which concern on the armored can of this invention by welding methods, such as laser welding and resistance welding, or the brazing method.
本発明の角形リチウムイオン二次電池(以下、単に「電池」という場合がある)は、本発明の外装缶と、この外装缶の開口部を封口する蓋体とを有する電池ケース内に、正極、負極、および前記正極と前記負極との間に介在するセパレータを有する電極体と、非水電解液とが収容されたものである。 The prismatic lithium ion secondary battery of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “battery”) includes a positive electrode in a battery case having the outer can of the present invention and a lid that seals the opening of the outer can. , A negative electrode, and an electrode body having a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a nonaqueous electrolytic solution are accommodated.
なお、本発明の電池に係る外装缶以外の各構成および構造については、従来から知られている角形リチウムイオン二次電池と同様の構成および構造を採用することができる。 In addition, about each structure and structure other than the exterior can which concerns on the battery of this invention, the structure and structure similar to the square lithium ion secondary battery known conventionally can be employ | adopted.
本発明の電池に係る正極には、例えば、正極活物質や導電助剤、バインダなどを含有する正極合剤層を、集電体の片面または両面に有する構造のものが使用できる。 As the positive electrode according to the battery of the present invention, for example, one having a structure in which a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material, a conductive additive, a binder and the like is provided on one side or both sides of a current collector can be used.
正極活物質としては、例えば、Li1+xMO2(−0.1<x<0.1、M:Co、Ni、Mn、Al、Mg、Zr、Tiなど)で表される層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物、LiMPO4(M:Co、Ni、Mn、Feなど)で表されるオリビン型化合物などを用いることができる。前記層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物の具体例としては、LiCoO2やLiNi1−xCox−yAlyO2(0.1≦x≦0.3、0.01≦y≦0.2)などの他、少なくともCo、NiおよびMnを含む酸化物(LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2、LiMn5/12Ni5/12Co1/6O2、LiNi3/5Mn1/5Co1/5O2など)などを用いることができる。また、Mnを含有するスピネル構造のリチウム含有複合酸化物、例えば、LiMn2O4、LiNi0.5Mn1.5O4などの組成で代表されるスピネルマンガン複合酸化物;前記スピネルマンガン複合酸化物に係る元素の一部を他の元素、例えば、Ca、Mg、Sr、Sc、Zr、V、Nb、W、Cr、Mo、Fe、Co、Ni、Zn、Al、Si、Ga、Ge、Snなどの元素で置換したスピネル構造を有するリチウム含有複合酸化物(前記一般式における元素Mとして、Mnと、前記例示の元素の1種以上とを含むリチウム含有複合酸化物など);などを正極活物質に用いてもよい。 Examples of the positive electrode active material include lithium having a layered structure represented by Li 1 + x MO 2 (−0.1 <x <0.1, M: Co, Ni, Mn, Al, Mg, Zr, Ti, and the like). A transition metal oxide, an olivine type compound represented by LiMPO 4 (M: Co, Ni, Mn, Fe, etc.), or the like can be used. Specific examples of the lithium-containing transition metal oxide having a layered structure include LiCoO 2 and LiNi 1-x Co xy Al y O 2 (0.1 ≦ x ≦ 0.3, 0.01 ≦ y ≦ 0. 2) and other oxides containing at least Co, Ni and Mn (LiMn 1/3 Ni 1/3 Co 1/3 O 2 , LiMn 5/12 Ni 5/12 Co 1/6 O 2 , LiNi 3 / 5 Mn 1/5 Co 1/5 O 2 or the like. Further, a spinel manganese composite oxide represented by a composition such as LiMn 2 O 4 , LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 or the like, which is a spinel manganese composite oxide having a spinel structure containing Mn; Some of the elements related to the object may be other elements such as Ca, Mg, Sr, Sc, Zr, V, Nb, W, Cr, Mo, Fe, Co, Ni, Zn, Al, Si, Ga, Ge, A lithium-containing composite oxide having a spinel structure substituted with an element such as Sn (such as a lithium-containing composite oxide containing Mn and one or more of the above-described elements as the element M in the general formula); You may use for an active material.
導電助剤には、例えば、天然黒鉛(鱗片状黒鉛など)、人造黒鉛などの黒鉛;アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカ−ボンブラック;炭素繊維;などを用いることができる。また、バインダには、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリビニルピロリドン(PVP)などを用いることができる。 Examples of the conductive additive include natural graphite (such as flake graphite) and artificial graphite; carbon black such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black; carbon fiber Can be used. As the binder, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene butadiene rubber (SBR), carboxymethyl cellulose (CMC), polyvinyl pyrrolidone (PVP), or the like can be used.
正極は、例えば、正極活物質、導電助剤およびバインダなどを、溶剤[N−メチル−2−ピロリドン(NMP)などの有機溶剤や水]に分散または溶解させて調製した正極合剤含有組成物(ペースト、スラリーなど)を、集電体の片面または両面などに塗布して乾燥し、必要に応じてプレス処理を施す工程を経て製造することができる。なお、正極の製造方法は前記例示の方法に限定されず、他の方法で製造してもよい The positive electrode is, for example, a positive electrode mixture-containing composition prepared by dispersing or dissolving a positive electrode active material, a conductive additive, a binder, and the like in a solvent [an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) or water]. (Paste, slurry, etc.) can be applied to one side or both sides of the current collector, dried, and subjected to a press treatment as necessary. In addition, the manufacturing method of a positive electrode is not limited to the method of the said illustration, You may manufacture with another method.
正極に係る正極合剤層においては、正極合剤層の構成成分の全量中、例えば、正極活物質を80〜99.8質量%とし、導電助剤を0.1〜10質量%とし、バインダを0.1〜10質量%とすることが好ましい。また、正極合剤層の厚み(集電体の片面あたりの厚み)は、1〜100μmであることが好ましい。 In the positive electrode mixture layer related to the positive electrode, the total amount of the components of the positive electrode mixture layer is, for example, 80 to 99.8% by mass of the positive electrode active material, 0.1 to 10% by mass of the conductive additive, and the binder. Is preferably 0.1 to 10% by mass. Moreover, it is preferable that the thickness (thickness per one side of a collector) of a positive mix layer is 1-100 micrometers.
正極の集電体には、アルミニウム製またはアルミニウム合金製の箔、パンチングメタル、網、エキスパンドメタルなどを用い得るが、通常、アルミニウム箔またはアルミニウム合金箔が用いられる。集電体の厚みは、5〜30μmであることが好ましい。 For the current collector of the positive electrode, foil made of aluminum or aluminum alloy, punching metal, net, expanded metal, or the like can be used, but aluminum foil or aluminum alloy foil is usually used. The thickness of the current collector is preferably 5 to 30 μm.
また、正極には、常法に従い、電池の有する端子との接続のためのリード体を取り付けることができる。 Moreover, the lead body for connection with the terminal which a battery has can be attached to a positive electrode according to a conventional method.
本発明の電池に係る負極には、例えば、負極活物質やバインダなどを含有する負極合剤層を、集電体の片面または両面に有する構造のものが使用できる。 As the negative electrode according to the battery of the present invention, for example, one having a structure having a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material, a binder and the like on one side or both sides of a current collector can be used.
負極活物質としては、リチウムイオンをドープ・脱ドープできるものであればよく、例えば、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ、炭素繊維、活性炭などの炭素質材料が挙げられる。また、リチウムまたはリチウム含有化合物なども負極活物質として使用することができる。前記のリチウム含有化合物としては、例えば、錫酸化物、ケイ素酸化物、ニッケル−ケイ素系合金、マグネシウム−ケイ素系合金、タングステン酸化物、リチウム鉄複合酸化物などの他、リチウム−アルミニウム、リチウム−鉛、リチウム−インジウム、リチウム−ガリウム、リチウム−インジウム−ガリウムなどのリチウム合金が挙げられる。これら例示の負極活物質の中には、製造時にはリチウムを含んでいないものもあるが、充電時にはリチウムを含んだ状態になる。 The negative electrode active material may be any material that can be doped / undoped with lithium ions. For example, graphite, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbon, fired organic polymer compound, mesocarbon microbeads, carbon Examples thereof include carbonaceous materials such as fibers and activated carbon. Moreover, lithium or a lithium-containing compound can also be used as the negative electrode active material. Examples of the lithium-containing compound include tin oxide, silicon oxide, nickel-silicon alloy, magnesium-silicon alloy, tungsten oxide, lithium iron composite oxide, lithium-aluminum, and lithium-lead. Lithium alloys such as lithium-indium, lithium-gallium, and lithium-indium-gallium. Some of these exemplary negative electrode active materials do not contain lithium at the time of manufacture, but are in a state containing lithium at the time of charging.
負極は、例えば、負極活物質やバインダ、また必要に応じて使用される導電助剤などを、溶剤(NMPなどの有機溶剤や水)に分散または溶解させて調製した負極合剤含有組成物(ペースト、スラリーなど)を、集電体の片面または両面などに塗布して乾燥し、必要に応じてプレス処理を施す工程を経て製造することができる。なお、負極の製造方法は前記例示の方法に限定されず、他の方法で製造してもよい。 The negative electrode is, for example, a negative electrode mixture-containing composition prepared by dispersing or dissolving a negative electrode active material, a binder, and a conductive assistant used as necessary in a solvent (an organic solvent such as NMP or water) ( Paste, slurry, etc.) can be applied to one side or both sides of the current collector, dried, and subjected to a press treatment as necessary. In addition, the manufacturing method of a negative electrode is not limited to the said illustrated method, You may manufacture by another method.
負極に係るバインダには、正極用のバインダとして先に例示した各種バインダと同じものが使用できる。また、負極に係る導電助剤には、負極用の導電助剤として先に例示した各種導電助剤と同じものが使用できる。 As the binder for the negative electrode, the same binders as those exemplified above as the binder for the positive electrode can be used. Moreover, the same thing as the various conductive support agents illustrated previously as the conductive support agent for negative electrodes can be used for the conductive support agent which concerns on a negative electrode.
負極の負極合剤層においては、例えば、負極活物質が70〜99質量%であり、バインダが1〜30質量%であることが好ましい。また、導電助剤を使用する場合には、負極合剤層における導電助剤の量は、1〜20質量%であることが好ましい。更に、負極合剤層の厚みは、集電体の片面あたり、1〜100μmであることが好ましい。 In the negative electrode mixture layer of the negative electrode, for example, the negative electrode active material is preferably 70 to 99% by mass and the binder is preferably 1 to 30% by mass. Moreover, when using a conductive support agent, it is preferable that the quantity of the conductive support agent in a negative mix layer is 1-20 mass%. Furthermore, the thickness of the negative electrode mixture layer is preferably 1 to 100 μm per one side of the current collector.
負極の集電体には、例えば、銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタンまたはそれらの合金などからなる箔、パンチドメタル、エキスパンドメタル、網などを用い得るが、通常、厚みが5〜30μmの銅箔が好適に用いられる。 The negative electrode current collector may be, for example, a foil, punched metal, expanded metal, net, or the like made of copper, stainless steel, nickel, titanium, or an alloy thereof. Usually, copper having a thickness of 5 to 30 μm is used. A foil is preferably used.
前記の正極と前記の負極とは、例えば、セパレータを介在させつつ積層した積層電極体や、更にこれを渦巻状に巻回した巻回電極体の形で用いられる。 The positive electrode and the negative electrode are used, for example, in the form of a laminated electrode body that is laminated with a separator interposed therebetween, or a wound electrode body that is wound in a spiral shape.
セパレータとしては、強度が十分で且つ非水電解液を多く保持できるものがよく、そのような観点から、厚さが10〜50μmで開口率が30〜70%の、PE、PP、またはエチレン−プロピレン共重合体を含む微多孔フィルムや不織布などが好ましい。 As the separator, a separator having sufficient strength and capable of holding a large amount of non-aqueous electrolyte is preferable. From such a viewpoint, PE, PP, or ethylene having a thickness of 10 to 50 μm and an aperture ratio of 30 to 70% is used. A microporous film or a nonwoven fabric containing a propylene copolymer is preferred.
本発明の電池に係る非水電解液には、例えば、下記の有機溶媒中に、リチウム塩を溶解させることで調製した溶液が使用できる。 For the nonaqueous electrolytic solution according to the battery of the present invention, for example, a solution prepared by dissolving a lithium salt in the following organic solvent can be used.
前記有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、メチルエチルカーボネート(MEC)、γ−ブチロラクトン(γ−BL)、1,2−ジメトキシエタン(DME)、テトラヒドロフラン(THF)、2−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルフォキシド(DMSO)、1,3−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジオキソラン、アセトニトリル、ニトロメタン、蟻酸メチル、酢酸メチル、燐酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、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。 Examples of the organic solvent include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), methyl ethyl carbonate (MEC), γ-butyrolactone (γ -BL), 1,2-dimethoxyethane (DME), tetrahydrofuran (THF), 2-methyltetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide (DMSO), 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide (DMF), dioxolane, acetonitrile, Nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphoric acid triester, trimethoxymethane, dioxolane derivative, sulfolane, 3-methyl-2-oxazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydro Aprotic organic solvents such as furan derivatives, diethyl ether, and 1,3-propane sultone can be used alone or as a mixed solvent in which two or more are mixed.
非水電解液に係る無機イオン塩としては、例えば、LiClO4、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiSbF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、Li2C2F4(SO3)2、LiN(CF3SO2)2、LiC(CF3SO2)3、LiCnF2n+1SO3(n≧2)、LiN(RfOSO2)2[ここでRfはフルオロアルキル基]などのリチウム塩から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。これらのリチウム塩の非水電解液中の濃度としては、0.6〜1.8mol/lとすることが好ましく、0.9〜1.6mol/lとすることがより好ましい。
The inorganic ion salt according to the non-aqueous electrolyte solution, for example, LiClO 4, LiPF 6, LiBF 4,
また、これらの非水電解液には、電池の安全性や充放電サイクル性、高温貯蔵性といった特性を向上させる目的で、ビニレンカーボネート類、1,3−プロパンサルトン、ジフェニルジスルフィド、シクロヘキシルベンゼン、ビフェニル、フルオロベンゼン、t−ブチルベンゼンなどの添加剤を適宜加えることもできる。 In addition, these nonaqueous electrolytes include vinylene carbonates, 1,3-propane sultone, diphenyl disulfide, cyclohexyl benzene, for the purpose of improving characteristics such as battery safety, charge / discharge cycle performance, and high-temperature storage stability. Additives such as biphenyl, fluorobenzene, and t-butylbenzene can be appropriately added.
本発明の角形リチウムイオン二次電池において防爆手段を設ける場合には、蓋体に形成することもできる。 When the explosion-proof means is provided in the prismatic lithium ion secondary battery of the present invention, it can be formed on the lid.
図9および図10に、防爆手段を設けた蓋板を用いた本発明の角形リチウムイオン二次電池の一例を模式的に示している。図9の(a)は平面図、(b)その部分縦断面図であり、図10は、図9に示す角形リチウムイオン二次電池の斜視図である。図9および図10に示す角形リチウムイオン二次電池は、防爆手段として開裂ベント15を蓋板9に有している以外は、図1および図2に示した角形リチウムイオン二次電池と同様の構成のものである。
FIG. 9 and FIG. 10 schematically show an example of the prismatic lithium ion secondary battery of the present invention using a cover plate provided with explosion-proof means. 9A is a plan view, FIG. 9B is a partial longitudinal sectional view thereof, and FIG. 10 is a perspective view of the prismatic lithium ion secondary battery shown in FIG. The prismatic lithium ion secondary battery shown in FIGS. 9 and 10 is the same as the prismatic lithium ion secondary battery shown in FIGS. 1 and 2 except that the
図9および図10に示す角形リチウムイオン二次電池は、内部でのガス発生により内圧が上昇した際に、開裂ベント15が開裂して形成される孔からガスを外部に排出することができる。前記の通り、本発明の角形リチウムイオン二次電池では、側面部(外装缶の側面部)における金属の厚み制御が容易であるため、例えば、蓋板に設けた防爆手段の作動圧を下回る内圧で破壊が生じてしまうような箇所の発生を容易に防止することができる。よって、本発明の角形リチウムイオン二次電池においては、図9や図10に示すような蓋板に防爆手段を有する構成とした場合にも、かかる防爆手段の作動安定性を高めることができる。
The square lithium ion secondary battery shown in FIG. 9 and FIG. 10 can discharge gas to the outside from the hole formed by the cleavage of the
本発明の角形リチウムイオン二次電池は、従来から知られている角形リチウムイオン二次電池が用いられている用途と同じ用途に適用することができる。 The prismatic lithium ion secondary battery of the present invention can be applied to the same applications as those in which a conventionally known prismatic lithium ion secondary battery is used.
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は、本発明を制限するものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. However, the following examples do not limit the present invention.
実施例1
<外装缶の作製>
サイズが約85mm×約50mmで、厚みが約0.3mmのアルミニウム合金板(JIS A3003相当)を図3に示す形状に成形し、このアルミニウム合金板の端部同士を溶接して、外装缶の側面部を作製した。そして、この側面部の開口部の一方に、サイズが約3.9mm×約39.4mmで、厚みが約0.5mmのアルミニウム合金板(側面部用のアルミニウム合金板と同じ材質のもの)を配して溶接することで、有底角筒形で、厚み約4.5mm、幅約40mm、高さ約50mmの外装缶を得た。なお、この外装缶における側面部の接合部は、その幅広面における端部のうちの接合部とより近いほうの端部から、幅広面の幅の約13%の箇所になるようにした。防爆の手段としては、密封時に嵌合する蓋板に開裂ベントを搭載した。
Example 1
<Preparation of outer can>
An aluminum alloy plate (equivalent to JIS A3003) having a size of about 85 mm × about 50 mm and a thickness of about 0.3 mm is formed into the shape shown in FIG. 3, and the ends of the aluminum alloy plate are welded to each other. A side part was produced. Then, an aluminum alloy plate having a size of about 3.9 mm × about 39.4 mm and a thickness of about 0.5 mm (made of the same material as the aluminum alloy plate for the side surface) is provided in one of the openings of the side surface. By arranging and welding, an outer can having a bottomed rectangular tube shape having a thickness of about 4.5 mm, a width of about 40 mm, and a height of about 50 mm was obtained. In addition, the joint part of the side part in this exterior can was made into the location of about 13% of the width | variety of a wide surface from the edge part nearer to a junction part among the edge parts in the wide surface. As a means of explosion-proofing, a cleavage vent was mounted on the lid plate that fits when sealed.
<正極の作製>
正極活物質であるLiMn2O4:92質量%と、導電助剤であるアセチレンブラック:4質量%と、分散剤であるポリビニルピロリドン:0.3質量%とを混合し、ここに、正極合剤中において3.7質量%となる量のPVDF(バインダ)を含むNMP溶液を加え、よく混練して正極合剤含有スラリーを調製した。正極集電体となる厚みが10μmのアルミニウム箔の両面に前記のスラリーを均一に塗布し、その後80℃で乾燥し、更にロールプレス機で圧縮成形して正極を得た。なお、正極合剤含有スラリーをアルミニウム箔に塗布する際には、アルミニウム箔の一部が露出するようにし、そこに電流を取り出すためのアルミニウム製リード体を溶接した。前記正極の正極合剤層の厚みは、集電体(アルミニウム箔)の片面あたり、70μmであった。
<Preparation of positive electrode>
LiMn 2 O 4 as a positive electrode active material: 92% by mass, 4% by mass of acetylene black as a conductive auxiliary agent, and 0.3% by mass of polyvinyl pyrrolidone as a dispersant are mixed. An NMP solution containing PVDF (binder) in an amount of 3.7% by mass in the agent was added and kneaded well to prepare a positive electrode mixture-containing slurry. The slurry was uniformly applied on both surfaces of an aluminum foil having a thickness of 10 μm serving as a positive electrode current collector, then dried at 80 ° C., and further compression molded with a roll press to obtain a positive electrode. In addition, when apply | coating the positive mix containing slurry to aluminum foil, it was made to expose a part of aluminum foil, and the aluminum lead body for taking out an electric current there was welded. The thickness of the positive electrode mixture layer of the positive electrode was 70 μm per one side of the current collector (aluminum foil).
<負極の作製>
負極活物質である天然黒鉛:97.8質量%と、CMC:1.2質量%とを混合し、ここに、負極合剤中において1質量%となる量のSBRを含むNMP溶液を加え、よく混練して負極合剤含有スラリーを調製した。負極集電体となる厚み10μmの圧延銅箔の両面に前記のスラリーを均一に塗布し、その後80℃で乾燥し、更にロールプレス機で圧縮成形して負極を得た。なお、負極合剤含有スラリーを圧延銅箔に塗布する際には、圧延銅箔の一部が露出するようにし、そこに電流を取り出すためのニッケル製リード体を溶接した。前記負極の負極合剤層の厚みは、集電体(圧延銅箔)の片面あたり、50μmであった。
<Production of negative electrode>
Natural graphite as a negative electrode active material: 97.8% by mass and CMC: 1.2% by mass are mixed, and an NMP solution containing SBR in an amount of 1% by mass in the negative electrode mixture is added thereto, By thoroughly kneading, a negative electrode mixture-containing slurry was prepared. The slurry was uniformly applied to both surfaces of a rolled copper foil having a thickness of 10 μm serving as a negative electrode current collector, then dried at 80 ° C., and further compression-molded with a roll press to obtain a negative electrode. In addition, when apply | coating the negative mix containing slurry to rolled copper foil, it was made to expose a part of rolled copper foil, and the nickel-made lead body for taking out an electric current there was welded. The thickness of the negative electrode mixture layer of the negative electrode was 50 μm per one side of the current collector (rolled copper foil).
前記の正極と前記の負極とを、PE製微多孔膜セパレータ(厚み18μm)を介して重ね合わせ、更にこれを渦巻状に巻回し、更に扁平になるように押し潰して扁平状巻回電極体を得た。この扁平状巻回電極体を前記の外装缶に挿入し、図9および図10に示す構成の蓋体を外装缶の開口部に配し、接合部を溶接した。その後、蓋体の電解液注入口から非水電解液(エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネートとを2:4:4の体積比で混合した溶媒に、LiPF6を1mol/lの濃度で溶解させた溶液)を外装缶内に注入し、電解液注入口を封止して、図9に示す構造で図10に示す外観の角形リチウムイオン二次電池(角形リチウムイオン二次電池)を得た。 The positive electrode and the negative electrode are overlapped with each other via a PE microporous membrane separator (thickness 18 μm), further wound in a spiral shape, and further flattened to be flattened. Got. The flat wound electrode body was inserted into the outer can, the lid having the configuration shown in FIGS. 9 and 10 was placed in the opening of the outer can, and the joint was welded. Thereafter, LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 mol / l in a non-aqueous electrolyte (a solvent in which ethylene carbonate, dimethyl carbonate, and methyl ethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 2: 4: 4) from the electrolyte inlet of the lid. The solution is injected into the outer can, and the electrolyte injection port is sealed to obtain a rectangular lithium ion secondary battery (rectangular lithium ion secondary battery) having the structure shown in FIG. 9 and the appearance shown in FIG. It was.
比較例1
外装缶を、深絞り加工により作製したものに変更した以外は、実施例1と同様にして角形リチウムイオン二次電池を作製した。
Comparative Example 1
A prismatic lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the outer can was changed to one produced by deep drawing.
実施例1および比較例1の角形リチウムイオン二次電池に係る側面部の幅広面のうちの一方について、それらを構成する金属の厚みの変動を測定した。幅広面の一方を幅方向に5分割および長さ方向の10分割する方法で50個の領域に分け、それぞれの領域での金属の厚みを測定し、実施例1に係る外装缶の側面部形成に使用したアルミニウム合金板の厚み(0.3mm。すなわち、実施例1および比較例1に係る外装缶の側面部を構成する金属の設定厚み。)からのずれ量を測定した。そして、各領域のずれ量の平均値(算術平均値)、最大値、最小値および標準偏差を求めた。これらの結果を表1に示す。 For one of the wide surfaces of the side surfaces according to the prismatic lithium ion secondary battery of Example 1 and Comparative Example 1, the thickness variation of the metal constituting them was measured. Side surface formation of the outer can according to Example 1 by dividing one of the wide surfaces into 50 regions by a method of dividing into 5 in the width direction and 10 in the length direction, measuring the metal thickness in each region The amount of deviation from the thickness of the aluminum alloy plate used in the above (0.3 mm. That is, the set thickness of the metal constituting the side surface portion of the outer can according to Example 1 and Comparative Example 1) was measured. Then, an average value (arithmetic average value), a maximum value, a minimum value, and a standard deviation of the shift amounts in each region were obtained. These results are shown in Table 1.
表1に示す通り、実施例1に係る外装缶は、深絞り加工により作製した比較例1に係る外装缶に比べて、側面部を構成する金属の設定厚みからのずれ量の平均値が小さく、標準偏差も小さく、その厚みの変動が良好に抑制されている。よって、実施例1の角形リチウムイオン二次電池では、比較例1の角形リチウムイオン二次電池よりも、側面部の箇所ごとの強度にムラが少なく、膨れ強度が良好に制御できていると考えられる。 As shown in Table 1, the outer can according to Example 1 has a smaller average deviation amount from the set thickness of the metal constituting the side surface portion than the outer can according to Comparative Example 1 manufactured by deep drawing. The standard deviation is also small, and the variation in thickness is well suppressed. Therefore, the prismatic lithium ion secondary battery of Example 1 has less unevenness in strength at each side portion than the prismatic lithium ion secondary battery of Comparative Example 1, and the swelling strength can be controlled well. It is done.
1 正極
2 負極
3 セパレータ
4 角形リチウムイオン二次電池用外装缶
41 側面部の幅広面
42 側面部の幅狭面
43 底面部
44 接合部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記外装缶は、側面部と底面部とを有する角筒形であり、
前記側面部は、互いに対向する2枚の幅広面と、互いに対向し、かつ前記幅広面よりも幅の狭い2枚の幅狭面とを有しており、
前記幅広面の幅a(mm)と前記幅狭面の幅b(mm)との比a/bで表されるアスペクト比が、2.5〜25であり、
前記側面部が、少なくとも1枚の金属板で構成されており、かつ前記側面部に、前記金属板の端部同士を溶接した接合部が、前記幅広面の平坦部における端部のうちの前記接合部とより近い方の端部から2mm以上離れた位置に存在しており、
前記接合部が防爆手段を兼ねていることを特徴とする角形リチウムイオン二次電池用外装缶。 An outer can used for a prismatic lithium ion secondary battery,
The outer can is a rectangular tube having a side part and a bottom part,
The side surface portion has two wide surfaces facing each other, and two narrow surfaces facing each other and narrower than the wide surface,
The aspect ratio represented by the ratio a / b of the width a (mm) of the wide surface and the width b (mm) of the narrow surface is 2.5 to 25,
The side portion are composed of at least one metal plate, and the side surface portion, joint end portions were welded of the metal plate, wherein one of the ends of the flat portion of the wide face Exists at a position 2 mm or more away from the end closer to the joint ,
An outer can for a rectangular lithium ion secondary battery, wherein the joint portion also serves as an explosion-proof means .
前記外装缶が、請求項1に記載の角形リチウムイオン二次電池用外装缶であることを特徴とする角形リチウムイオン二次電池。
A prismatic lithium ion secondary in which a positive electrode, a negative electrode, and an electrode body having a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte are accommodated in a battery case having an outer can and a lid A battery,
The prismatic lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the casing can is a prismatic lithium ion secondary battery exterior can.
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