JP6587838B2 - Lithium ion batteries and wearable electronic devices - Google Patents
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Description
本発明は、装着型電子機器に備えられたリチウムイオン電池及びそれを含む装着型電子機器に関する。 The present invention relates to a lithium ion battery provided in a wearable electronic device and a wearable electronic device including the lithium ion battery.
いわゆるスマートウォッチに代表される、情報処理能力を有する時計型の装着型電子機器は周知である。このような装着型光学機器においては、各種情報処理を行うために、外部から、または内蔵する電池等から電源が供給される必要がある。このような電源を必要とする装着型電子機器において、装着性及び可搬性の観点からは、電源を装着型電子機器に内蔵することが好ましい(例えば特許文献1参照)。 A watch-type wearable electronic device having information processing ability, represented by a so-called smart watch, is well known. In such a wearable optical device, it is necessary to supply power from the outside or a built-in battery or the like in order to perform various kinds of information processing. In a wearable electronic device that requires such a power supply, it is preferable to incorporate the power supply in the wearable electronic device from the viewpoint of wearability and portability (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上述した従来の装着型電子機器では、電源である電池は既定形状である外形直方体状等に形成されていたため、この電池を収納するためのかかる既定形状の空間を装着型電子機器に確保する必要があった。一方、装着型電子機器の筐体は、装着の容易性及び装着した際の快適性を考慮してその外形形状が定められることが好ましい。従って、装着型電子機器の筐体は自由形状に形成されることが多いが、このような自由形状の筐体内に既定形状の電池を収納すると、筐体内部の空間を有効利用できない可能性が生じていた。 However, in the above-described conventional wearable electronic device, the battery as a power source is formed in a rectangular shape that is a predetermined shape, etc., and thus a space of such a predetermined shape for storing the battery is secured in the wearable electronic device. There was a need to do. On the other hand, the outer shape of the housing of the wearable electronic device is preferably determined in consideration of ease of wearing and comfort when worn. Therefore, the housing of the wearable electronic device is often formed in a free shape, but if a battery of a predetermined shape is housed in such a free shape housing, there is a possibility that the space inside the housing cannot be used effectively. It was happening.
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、装着型電子機器に設けられた内部空間を有効利用することの可能なリチウムイオン電池及び装着型電子機器の提供を、その目的の一つとしている。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and one of its purposes is to provide a lithium ion battery and a wearable electronic device that can effectively use an internal space provided in the wearable electronic device. It is said.
本発明は、内部空間を備え、装着型電子機器の筐体の少なくとも一部を構成する構造体と、両端部がこの構造体に固定されることで構造体が備える内部空間に配置され、内部空間を正極室と負極室とに区分するセパレータと、正極室及び負極室のそれぞれに充填された正極活物質と電解液とを含む正極電極組成物及び負極活物質と電解液とを含む負極電極組成物とを備えるリチウムイオン電池により、上述の課題の少なくとも一つを解決している。 The present invention includes an internal space and a structure that forms at least a part of a housing of a wearable electronic device, and both ends are fixed to the structure to be disposed in the internal space included in the structure. A separator that divides a space into a positive electrode chamber and a negative electrode chamber, a positive electrode composition comprising a positive electrode active material and an electrolyte filled in each of the positive electrode chamber and the negative electrode chamber, and a negative electrode comprising a negative electrode active material and an electrolyte A lithium ion battery comprising the composition solves at least one of the above problems.
正極室及び負極室のそれぞれに正極電極組成物及び負極電極組成物を充填したので、筐体の内部空間内面の形状の自由度が高まるとともに、内部空間内面と正極及び負極電極組成物との間の間隙を十分小さくすることができる。 Since each of the positive electrode chamber and the negative electrode chamber is filled with the positive electrode composition and the negative electrode composition, the degree of freedom of the shape of the inner surface of the inner space of the casing is increased, and the inner space between the inner surface and the positive electrode and the negative electrode composition is increased. The gap can be made sufficiently small.
ここで、セパレータは、その両端部が構造体内に固定されることで内部空間内に固定されていることが好ましい。また、装着型電子機器は時計機能を備えることが好ましい。また、装着型電子機器に、機器本体と、この機器本体に設けられて装着時に環状をなすバンド部とを設けた場合、内部空間を装着型光学機器の機器本体及びバンド部の少なくとも一方に設けることが好ましい。また、リチウムイオン電池が可撓性を有し、かつ、撓んだ状態において電源が供給可能であることが好ましい。 Here, it is preferable that the both ends of the separator are fixed in the internal space by being fixed in the structure. The wearable electronic device preferably has a clock function. Further, when the wearable electronic device is provided with a device main body and a band portion that is provided in the device main body and forms a ring shape when mounted, an internal space is provided in at least one of the device main body and the band portion of the wearable optical device. It is preferable. In addition, it is preferable that the lithium ion battery has flexibility and can supply power in a bent state.
ここで、正極室及び負極室の少なくとも一方の内面の少なくとも一部を曲面で形成することが好ましい。また、セパレータを平板状に形成することが好ましい。また、正極室及び負極室のそれぞれに集電体を設けることが好ましい。この際、この集電体はセパレータとの間が等間隔でない部分を有することが好ましく、さらには、集電体を内部空間の内面に沿って設けることが好ましい。 Here, it is preferable that at least a part of the inner surface of at least one of the positive electrode chamber and the negative electrode chamber is formed as a curved surface. Moreover, it is preferable to form a separator in flat form. In addition, a current collector is preferably provided in each of the positive electrode chamber and the negative electrode chamber. At this time, the current collector preferably has a portion that is not equidistant from the separator, and more preferably, the current collector is provided along the inner surface of the internal space.
また、正極電極組成物及び負極電極組成物のうち少なくとも一方の電極組成物の少なくとも一部を、主に導電助剤と高分子とを含んでなる層で被覆することが好ましい。さらに、正極電極組成物及び負極電極組成物のうち少なくとも一方は繊維状物質を含むことが好ましく、この場合、さらに、繊維状物質はカーボンファイバーであることが好ましい。 Moreover, it is preferable to coat at least a part of at least one of the positive electrode composition and the negative electrode composition with a layer mainly comprising a conductive additive and a polymer. Furthermore, at least one of the positive electrode composition and the negative electrode composition preferably contains a fibrous material. In this case, the fibrous material is preferably carbon fiber.
また、本発明は、内部空間を備える構造体を有し、両端部がこの構造体に固定されることで内部空間内に設けられたリチウムイオン電池を備える装着型電子機器に適用される。そして、リチウムイオン電池に、構造体の内部空間に配置され、内部空間を正極室と負極室とに区分するセパレータと、正極室及び負極室のそれぞれに充填された正極電極組成物及び負極電極組成物とを設けることにより、上述の課題の少なくとも一つを解決している。
In addition, the present invention is applied to a wearable electronic device having a structure including an internal space and having a lithium ion battery provided in the internal space by fixing both ends to the structure. And a lithium ion battery is disposed in the internal space of the structure and separates the internal space into a positive electrode chamber and a negative electrode chamber, and a positive electrode composition and a negative electrode composition filled in each of the positive electrode chamber and the negative electrode chamber By providing the object, at least one of the above problems is solved.
本発明によれば、装着型電子機器に設けられた内部空間を有効利用することの可能なリチウムイオン電池及び装着型電子機器を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a lithium ion battery and a wearable electronic device that can effectively use an internal space provided in the wearable electronic device.
(第1実施形態)
図1及び図2を参照して、本発明の第1実施形態であるリチウムイオン電池について説明する。図1は、本発明の第1実施形態であるリチウムイオン電池が適用されたスマートウォッチの一例を示す斜視図、図2は図1のB−B及びC−C矢視断面図である。
(First embodiment)
With reference to FIG.1 and FIG.2, the lithium ion battery which is 1st Embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a perspective view showing an example of a smart watch to which a lithium ion battery according to a first embodiment of the present invention is applied, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along arrows BB and CC in FIG.
本実施形態のリチウムイオン電池Lは、図1に示すように、情報処理能力を有する装着型電子機器であるスマートウォッチWのバンド部を構成する構造体1の内部に収納されている。図2に詳細を示すように、構造体1の内部には縦断面及び横断面とも略台形の空洞が形成されており、この空洞が内部空間1aとされる。 As shown in FIG. 1, the lithium ion battery L of the present embodiment is housed in a structure 1 that forms a band portion of a smart watch W that is a wearable electronic device having information processing capability. As shown in detail in FIG. 2, a substantially trapezoidal cavity is formed in the structure 1 in both a longitudinal section and a transverse section, and this cavity is defined as an internal space 1 a.
より詳細には、構造体1には、略全体にわたって内部に空洞が形成され、この空洞が内部空間1aとされるとともに、図2(a)に示すように、この内部空間1a内には、平板状のセパレータ4が、その両端部が構造体1内に固定されることで内部空間1a内に固定され、これにより、内部空間1aが正極室2及び負極室3に区分されている。このセパレータ4は、図2(b)に示すように、バンドである構造体1の長手方向(図2(b)において左下から右上に向かう方向)に沿って延在されている。
More specifically, a hollow is formed in the structure 1 substantially throughout, and this hollow is defined as an internal space 1a. As shown in FIG. 2A, in the internal space 1a, The
正極室2には、図2(a)に示すように、内部空間1aの曲面に沿うような、端部を図2(a)において下方に折曲した形状の正極集電体7が配置され、また、負極室3には、同様に図2(a)に示すように、内部空間1aの内面に沿うような平板状の負極集電体8が配置され、さらに、これら正極集電体7及び負極集電体8が内部空間1a内に配置された状態で、正極活物質5及び負極活物質6が正極室2及び負極室3に充填されることで、本実施形態のリチウムイオン電池Lが形成されている。
In the positive electrode chamber 2, as shown in FIG. 2 (a), a positive electrode current collector 7 having an end portion bent downward in FIG. 2 (a) along the curved surface of the internal space 1a is arranged. Similarly, as shown in FIG. 2A, the negative electrode chamber 3 is provided with a plate-like negative electrode
なお、正極活物質5及び負極活物質6の充填に当たっては、例えばセパレータ4の位置で構造体1を上下に二分割して、上下それぞれの空隙に正極活物質5及び負極活物質6を充填した後でこれら正極活物質5及び負極活物質6の間にセパレータ4を挟み、減圧下で二分割した構造体1の両端部を溶着等により固定すればよい。
In filling the positive electrode
ここで、図2(b)に示すように、正極集電体7は、バンドである構造体1の長手方向に沿っても、内部空間1aの曲面に沿うような、周期的に下方に折曲された形状に形成されている。 Here, as shown in FIG. 2B, the positive electrode current collector 7 is periodically folded downward along the curved surface of the internal space 1a even in the longitudinal direction of the structure 1 as a band. It is formed in a bent shape.
ここで、本明細書において、「充填された」とは、正極活物質粒子及び負極活物質粒子が正極室2及び負極室3にそれぞれ収納されている状態を意味し、好ましくは、この正極活物質粒子及び負極活物質粒子と電解質とが正極室2及び負極室3にそれぞれ収納されている状態を意味する。さらに好ましくは、正極活物質粒子及び負極活物質粒子と電解質とが混合された状態を意味する。 Here, in this specification, “filled” means a state in which the positive electrode active material particles and the negative electrode active material particles are accommodated in the positive electrode chamber 2 and the negative electrode chamber 3, respectively. This means that the material particles, the negative electrode active material particles, and the electrolyte are accommodated in the positive electrode chamber 2 and the negative electrode chamber 3, respectively. More preferably, it means a state in which positive electrode active material particles and negative electrode active material particles are mixed with an electrolyte.
本発明において正極室2及び負極室3に正極活物質と電解液とを含む正極電極組成物及び負極活物質と電解液とを含む負極電極組成物が充填された状態にするには、粉体状の正極活物質粒子及び負極活物質粒子を直接正極室2及び負極室3にそれぞれに入れてもよく、正極活物質又は負極活物質粒子と非水溶媒とを含むスラリーを正極室2及び負極室3にそれぞれ入れてもよく、正極活物質又は負極活物質粒子と電解液とを含む正極電極組成物のスラリー及び負極電極組成物のスラリーを正極室2及び負極室3にそれぞれ入れることで行ってもよい。粉体状の正極活物質及び負極活物質粒子を直接正極室2及び負極室3に入れた場合、その後電解液を入れることで正極室2及び負極室3のそれぞれに正極電極組成物及び負極電極組成物が充填される。 In the present invention, the positive electrode chamber 2 and the negative electrode chamber 3 are filled with a positive electrode composition containing a positive electrode active material and an electrolyte and a negative electrode composition containing a negative electrode active material and an electrolyte. The positive electrode active material particles and the negative electrode active material particles may be directly put into the positive electrode chamber 2 and the negative electrode chamber 3, respectively. The slurry containing the positive electrode active material or the negative electrode active material particles and the nonaqueous solvent is used as the positive electrode chamber 2 and the negative electrode The positive electrode composition slurry containing the positive electrode active material or the negative electrode active material particles and the electrolytic solution and the negative electrode composition slurry may be put in the positive electrode chamber 2 and the negative electrode chamber 3, respectively. May be. When the powdered positive electrode active material and the negative electrode active material particles are directly put into the positive electrode chamber 2 and the negative electrode chamber 3, the positive electrode composition and the negative electrode are respectively added to the positive electrode chamber 2 and the negative electrode chamber 3 by adding an electrolytic solution thereafter. The composition is filled.
正極活物質又は負極活物質粒子と非水溶媒とを含むスラリー状物質を正極室2及び負極室3にそれぞれ入れた場合、その後加圧又は減圧して活物質粒子と非水溶媒とを分離可能な膜を透過させて非水溶媒を除去し、さらに電解液を入れることで正極室2及び負極室3のそれぞれに正極電極組成物及び負極電極組成物が充填される。正極活物質又は負極活物質粒子と電解液とを含むスラリー状の正極電極組成物及び負極電極組成物を正極室2及び負極室3にそれぞれ入れた場合、さらに加圧又は減圧して活物質粒子と電解液とを分離可能な膜を透過させて電解液の一部を除去して正極電極組成物及び負極電極組成にそれぞれ含まれる正極活物質及び負極活物質の含有量を高める工程を行っても良い。 When a slurry-like material containing a positive electrode active material or negative electrode active material particles and a non-aqueous solvent is put in the positive electrode chamber 2 and the negative electrode chamber 3, respectively, the active material particles and the non-aqueous solvent can be separated by pressurization or decompression thereafter. The positive electrode composition and the negative electrode composition are filled in each of the positive electrode chamber 2 and the negative electrode chamber 3 by allowing the non-aqueous solvent to pass through the membrane and further adding an electrolyte. When the positive electrode active material or negative electrode active material particles and the slurry-like positive electrode composition and negative electrode composition containing the electrolytic solution are put in the positive electrode chamber 2 and the negative electrode chamber 3, respectively, the active material particles are further pressurized or reduced in pressure. And a step of increasing the content of the positive electrode active material and the negative electrode active material contained in each of the positive electrode composition and the negative electrode composition by passing through a membrane capable of separating the electrolyte and the electrolyte and removing a part of the electrolyte Also good.
活物質粒子と非水溶媒又は電解液とを分離可能な膜としては、活物質粒子と非水溶剤溶媒又は電解液とを分離可能な膜であれば制限はないが、集電体及び/又はセパレータとして設けられた膜であることが好ましい。 The membrane capable of separating the active material particles and the non-aqueous solvent or the electrolytic solution is not limited as long as it is a membrane capable of separating the active material particles and the non-aqueous solvent solvent or the electrolytic solution, but the current collector and / or A film provided as a separator is preferred.
正極、負極活物質粒子を正極室2及び負極室3に充填する際には、構造体1に振動、衝撃を与えることで、正極、負極活物質粒子を正極室2及び負極室3に均一に充填することが好ましい。 When the positive electrode and negative electrode active material particles are filled in the positive electrode chamber 2 and the negative electrode chamber 3, the positive electrode and negative electrode active material particles are uniformly distributed in the positive electrode chamber 2 and the negative electrode chamber 3 by applying vibration and impact to the structure 1. Filling is preferred.
また、正極、負極活物質粒子と電解液又は非水溶媒とを混合した物質は、通常スラリー状であるが、正極、負極活物質粒子と電解液との重量比によってはゲル状物質や粉体に近い物質になることもある。 In addition, the substance obtained by mixing the positive electrode and negative electrode active material particles with the electrolytic solution or the non-aqueous solvent is usually in the form of a slurry, but depending on the weight ratio of the positive electrode and negative electrode active material particles to the electrolytic solution, It may become a substance close to.
そして、構造体1内を減圧脱気した後、この構造体1の開口部をシール部材等を用いて封止することにより、本発明のリチウムイオン電池Lの一例を製造することができる。 And after depressurizing the inside of the structure 1, the opening part of this structure 1 is sealed using a sealing member etc., and an example of the lithium ion battery L of this invention can be manufactured.
正極活物質5を構成する正極活物質粒子としては、リチウムと遷移金属との複合酸化物(例えばLiCoO2、LiNiO2、LiMnO2及びLiMn2O4)、遷移金属酸化物(例えばMnO2及びV2O5)、遷移金属硫化物(例えばMoS2及びTiS2)及び導電性高分子(例えばポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリ−p−フェニレン及びポリカルバゾール)等が挙げられる。
The positive electrode active material particles constituting the positive electrode
また、負極活物質6を構成する負極活物質粒子としては、黒鉛、難黒鉛化性炭素、アモルファス炭素、高分子化合物焼成体(例えばフェノール樹脂及びフラン樹脂等を焼成し炭素化したもの等)、コークス類(例えばピッチコークス、ニードルコークス及び石油コークス等)、炭素繊維、導電性高分子(例えばポリアセチレン及びポリキノリン等)、スズ、シリコン、及び金属合金(例えばリチウム−スズ合金、リチウム−シリコン合金、リチウム−アルミニウム合金及びリチウム−アルミニウム−マンガン合金等)、リチウムと遷移金属との複合酸化物(例えばLi4Ti5O12等)等が挙げられる。
In addition, as the negative electrode active material particles constituting the negative electrode
本発明の電池においては、正極、負極活物質粒子が、表面の少なくとも一部が被覆用樹脂及び導電助剤を含む被覆剤で被覆されてなる被覆活物質粒子であることが好ましい。 In the battery of the present invention, the positive electrode and negative electrode active material particles are preferably coated active material particles in which at least a part of the surface is coated with a coating agent containing a coating resin and a conductive additive.
被覆剤は被覆用樹脂を含んでおり、正極活物質粒子の周囲が被覆剤で被覆されていると、電極の体積変化が緩和され、電極の膨脹を抑制することができる。被覆用樹脂の例としては、ビニル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート等が挙げられる。これらの中ではビニル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂又はポリアミド樹脂が好ましい。 The coating agent includes a coating resin. When the periphery of the positive electrode active material particles is coated with the coating agent, the volume change of the electrode is alleviated and the expansion of the electrode can be suppressed. Examples of the coating resin include vinyl resin, urethane resin, polyester resin, polyamide resin, epoxy resin, polyimide resin, silicone resin, phenol resin, melamine resin, urea resin, aniline resin, ionomer resin, polycarbonate, and the like. Among these, vinyl resin, urethane resin, polyester resin or polyamide resin is preferable.
導電助剤としては、導電性を有する材料から選択される。 As a conductive support agent, it selects from the material which has electroconductivity.
具体的には、金属[アルミニウム、ステンレス(SUS)、銀、金、銅及びチタン等]、カーボン[グラファイト、カーボンブラック(アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルランプブラック等)、単層カーボンナノチューブ及び多層カーボンナノチューブ等]、及びこれらの混合物等が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。 Specifically, metal [aluminum, stainless steel (SUS), silver, gold, copper, titanium, etc.], carbon [graphite, carbon black (acetylene black, ketjen black, furnace black, channel black, thermal lamp black, etc.), Single-walled carbon nanotubes and multi-walled carbon nanotubes, etc.], and mixtures thereof, but are not limited thereto.
これらの導電助剤は1種単独で用いられてもよいし、2種以上併用してもよい。また、これらの合金又は金属酸化物が用いられてもよい。電気的安定性の観点から、好ましくはアルミニウム、ステンレス、カーボン、銀、金、銅、チタン及びこれらの混合物であり、より好ましくは銀、金、アルミニウム、ステンレス及びカーボンであり、さらに好ましくはカーボンである。またこれらの導電助剤とは、粒子系セラミック材料や樹脂材料の周りに導電性材料(上記した導電助剤の材料のうち金属のもの)をメッキ等でコーティングしたものでもよい。 These conductive assistants may be used alone or in combination of two or more. Moreover, these alloys or metal oxides may be used. From the viewpoint of electrical stability, aluminum, stainless steel, carbon, silver, gold, copper, titanium and mixtures thereof are preferred, silver, gold, aluminum, stainless steel and carbon are more preferred, and carbon is more preferred. is there. These conductive assistants may be those obtained by coating a particulate ceramic material or resin material with a conductive material (metal among the conductive auxiliary materials described above) by plating or the like.
導電助剤として導電性繊維を用いることも可能である。導電性繊維としては、PAN系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等の炭素繊維、合成繊維の中に導電性のよい金属や黒鉛を均一に分散させてなる導電性繊維、ステンレス鋼のような金属を繊維化した金属繊維、有機物繊維の表面を金属で被覆した導電性繊維、有機物繊維の表面を導電性物質を含む樹脂で被覆した導電性繊維等が挙げられる。これらの導電性繊維の中では炭素繊維が好ましい。 It is also possible to use conductive fibers as the conductive auxiliary. Examples of conductive fibers include carbon fibers such as PAN-based carbon fibers and pitch-based carbon fibers, conductive fibers obtained by uniformly dispersing highly conductive metal and graphite in synthetic fibers, and metals such as stainless steel. Examples thereof include fiberized metal fibers, conductive fibers in which the surface of organic fiber is coated with metal, and conductive fibers in which the surface of organic fiber is coated with a resin containing a conductive substance. Among these conductive fibers, carbon fibers are preferable.
被覆活物質粒子は、例えば、活物質粒子を万能混合機に入れて30〜500rpmで撹拌した状態で、被覆用樹脂を含む樹脂溶液を1〜90分かけて滴下混合し、さらに導電助剤を混合し、撹拌したまま50〜200℃に昇温し、0.007〜0.04MPaまで減圧した後に10〜150分保持することにより得ることができる。 The coated active material particles are, for example, dropped into and mixed with a resin solution containing a coating resin over a period of 1 to 90 minutes in a state where the active material particles are put in a universal mixer and stirred at 30 to 500 rpm. It can be obtained by mixing, raising the temperature to 50 to 200 ° C. with stirring, reducing the pressure to 0.007 to 0.04 MPa, and holding for 10 to 150 minutes.
正極室2及び負極室3に正極電極組成物及び負極電極組成物が充填された状態する工程において、正極活物質及び負極活物質粒子をそれぞれ含むスラリー状物質は、電解液を含む電解液スラリーであるか、非水溶媒を含む溶媒スラリーであることが好ましい。 In the step of filling the positive electrode chamber 2 and the negative electrode chamber 3 with the positive electrode composition and the negative electrode composition, the slurry-like substances each including the positive electrode active material and the negative electrode active material particles are electrolyte slurry containing an electrolyte solution. It is preferably a solvent slurry containing a non-aqueous solvent.
電解液としては、リチウムイオン電池の製造に用いられる、電解質及び非水溶媒を含有する電解液を使用することができる。 As the electrolytic solution, an electrolytic solution containing an electrolyte and a non-aqueous solvent used for manufacturing a lithium ion battery can be used.
電解質としては、通常の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6及びLiClO4等の無機酸のリチウム塩、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2及びLiC(CF3SO2)3等の有機酸のリチウム塩等が挙げられる。これらの内、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのはLiPF6である。 As the electrolyte, those used in ordinary electrolytic solutions can be used. For example, lithium salts of inorganic acids such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 and LiClO 4 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 and lithium salts of organic acids such as LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 and LiC (CF 3 SO 2 ) 3 . Among these, LiPF 6 is preferable from the viewpoint of battery output and charge / discharge cycle characteristics.
非水溶媒としては、通常の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、ラクトン化合物、環状又は鎖状炭酸エステル、鎖状カルボン酸エステル、環状又は鎖状エーテル、リン酸エステル、ニトリル化合物、アミド化合物、スルホン、スルホラン等及びこれらの混合物を用いることができる。 As the non-aqueous solvent, those used in ordinary electrolytic solutions can be used, for example, lactone compounds, cyclic or chain carbonates, chain carboxylates, cyclic or chain ethers, phosphates, nitriles. Compounds, amide compounds, sulfones, sulfolanes and the like and mixtures thereof can be used.
非水溶媒は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。 A non-aqueous solvent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
非水溶媒の内、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのは、ラクトン化合物、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル及びリン酸エステルであり、より好ましいのはラクトン化合物、環状炭酸エステル及び鎖状炭酸エステルであり、さらに好ましいのは環状炭酸エステルと鎖状炭酸エステルの混合液である。特に好ましいのはプロピレンカーボネート(PC)、またはエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)の混合液である。 Among the nonaqueous solvents, lactone compounds, cyclic carbonates, chain carbonates and phosphates are preferred from the viewpoint of battery output and charge / discharge cycle characteristics, and more preferred are lactone compounds, cyclic carbonates and chains. A carbonic acid ester is more preferable, and a mixed liquid of a cyclic carbonate and a chain carbonate is more preferable. Particularly preferred is propylene carbonate (PC) or a mixture of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC).
スラリー状物質は、活物質粒子並びに導電助剤を電解液又は非水溶媒の重量に基づいて10〜60重量%の濃度で分散してスラリー化することにより調製することが好ましい。 The slurry-like substance is preferably prepared by dispersing and slurrying the active material particles and the conductive additive at a concentration of 10 to 60% by weight based on the weight of the electrolytic solution or the non-aqueous solvent.
セパレータ4としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等、ポリオレフィン製の微多孔膜フィルム、多孔性のポリエチレンフィルムとポリプロピレンとの多層フィルム、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等からなる不織布、及びそれらの表面にシリカ、アルミナ、チタニア等のセラミック微粒子を付着させたもの等が挙げられる。
As the
集電体7、8としては、金属集電体や樹脂集電体を用いることができる。金属集電体としては、公知の金属集電体を用いることができる。たとえば、金属集電体は、銅、アルミニウム、チタン、ニッケル、タンタル、ニオブ、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモン、およびこれらの一種以上を含む合金、ならびにステンレス合金からなる群から選択される一種以上からなると好ましい。金属集電体は薄板または金属箔から形成されてもよいし、基材の表面にスパッタリング、電着、塗布等の手法により金属層を形成してもよい。
As the
樹脂集電体を構成する高分子材料は、導電性高分子であってもよいし、導電性を有さない高分子であってもよい。 The polymer material constituting the resin current collector may be a conductive polymer or a polymer having no conductivity.
高分子材料としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリメチルペンテン(PMP)、ポリシクロオレフィン(PCO)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルニトリル(PEN)、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)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメチルアクリレート(PMA)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂又はこれらの混合物等が挙げられる。 Polymer materials include polyethylene (PE), polypropylene (PP), polymethylpentene (PMP), polycycloolefin (PCO), polyethylene terephthalate (PET), polyether nitrile (PEN), polytetrafluoroethylene (PTFE) Styrene butadiene rubber (SBR), polyacrylonitrile (PAN), polymethyl acrylate (PMA), polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinylidene fluoride (PVdF), epoxy resin, silicone resin, or a mixture thereof.
電気的安定性の観点から、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリメチルペンテン(PMP)及びポリシクロオレフィン(PCO)が好ましく、さらに好ましくはポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)及びポリメチルペンテン(PMP)である。 From the viewpoint of electrical stability, polyethylene (PE), polypropylene (PP), polymethylpentene (PMP) and polycycloolefin (PCO) are preferable, and polyethylene (PE), polypropylene (PP) and polymethylpentene are more preferable. (PMP).
また、樹脂集電体は、導電性の高分子材料を含む樹脂集電体の導電性を向上させる目的、あるいは、導電性を有さない高分子材料を含む樹脂集電体に導電性を付与する目的から、導電性フィラーを含んでいると好ましい。導電性フィラーは、導電性を有する材料から選択される。好ましくは、集電体内のイオン透過を抑制する観点から、電荷移動媒体として用いられるイオンに関して伝導性を有さない材料を用いるのが好ましい。具体的には、カーボン材料、アルミニウム、金、銀、銅、鉄、白金、クロム、スズ、インジウム、アンチモン、チタン、ニッケルなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの導電性フィラーは1種単独で用いられてもよいし、2種以上併用してもよい。また、ステンレス(SUS)等のこれらの合金材が用いられてもよい。耐食性の観点から、好ましくはアルミニウム、ステンレス、カーボン材料、ニッケル、より好ましくはカーボン材料である。また、これらの導電性フィラーは、粒子系セラミック材料や樹脂材料の周りに、上記で示される金属をメッキ等でコーティングしたものであってもよい。 In addition, the resin current collector is intended to improve the conductivity of the resin current collector containing the conductive polymer material, or to impart conductivity to the resin current collector containing the polymer material having no conductivity. Therefore, it is preferable that a conductive filler is included. The conductive filler is selected from materials having conductivity. Preferably, from the viewpoint of suppressing ion permeation in the current collector, it is preferable to use a material that does not have conductivity with respect to ions used as the charge transfer medium. Specific examples include, but are not limited to, carbon materials, aluminum, gold, silver, copper, iron, platinum, chromium, tin, indium, antimony, titanium, nickel, and the like. These conductive fillers may be used alone or in combination of two or more. Moreover, these alloy materials, such as stainless steel (SUS), may be used. From the viewpoint of corrosion resistance, aluminum, stainless steel, carbon material, nickel, and more preferably carbon material are preferred. In addition, these conductive fillers may be those obtained by coating the metal shown above with a plating or the like around a particulate ceramic material or resin material.
樹脂集電体の具体例としては、ポリプロピレンに導電性フィラーとしてアセチレンブラックを5〜20部分散させた後、熱プレス機で圧延したものが挙げられる。また、その厚みも特に制限されず、公知のものと同様、あるいは適宜変更して適用することができる。 Specific examples of the resin current collector include those obtained by dispersing 5 to 20 parts of acetylene black as a conductive filler in polypropylene and then rolling with a hot press. Moreover, the thickness is not particularly limited, and can be applied in the same manner as known ones or with appropriate changes.
シール部材を構成する材料としては、集電体7、8との接着性を有し、電解液に対して耐久性のある材料であれば特に限定されないが、高分子材料、特に熱硬化性樹脂が好ましい。具体的には、エポキシ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリフッ化ビニデン樹脂等が挙げられ、耐久性が高く取り扱いが容易であることからエポキシ系樹脂が好ましい。
The material constituting the seal member is not particularly limited as long as it is a material that has adhesiveness to the
また、バンド部を構成する構造体1は、金属、プラスチック、硬質ゴム等で形成され、少なくともその長手方向に沿った撓みを許容する可撓性を有している。 The structure 1 constituting the band portion is formed of metal, plastic, hard rubber, or the like, and has flexibility that allows at least bending along the longitudinal direction thereof.
本実施形態のリチウムイオン電池Lは、一例として、図1に示すように、図略の導電部を介して、スマートウォッチWのディスプレイ付き装着型電子機器の機器本体である本体部Mを駆動するための電源電池として用いられる。これにより、本実施形態の装着型電子機器が構築される。 As an example, the lithium ion battery L according to the present embodiment drives a main body M that is a device main body of a wearable electronic device with a display of the smart watch W through a conductive portion (not shown) as illustrated in FIG. Used as a power battery. Thereby, the wearable electronic device of this embodiment is constructed.
従って、本実施形態のリチウムイオン電池Lによれば、装着型電子機器であるスマートウォッチWに設けられた内部空間を有効利用することの可能なリチウムイオン電池Lを実現することができる。 Therefore, according to the lithium ion battery L of this embodiment, the lithium ion battery L that can effectively use the internal space provided in the smart watch W that is a wearable electronic device can be realized.
また、本実施形態のリチウムイオン電池Lは、スマートウォッチWに適用したものであり、機械式または電子式ムーブメントではなく、時刻が表示されている表示面をタッチしたりすることにより、スマホと同様な機能を、同じ感覚で操作することができる。 Moreover, the lithium ion battery L of this embodiment is applied to the smart watch W, and is not a mechanical or electronic movement, but is similar to a smartphone by touching a display surface on which time is displayed. Functions can be operated with the same feeling.
ここで、スマートウォッチWは、外形が従来の機械式または電気式時計の形状をしているものの、このスマートウォッチWを駆動する電池は数日程度しか持たないのが実情であり、従って、より長時間の使用を可能にする電池構造が強く求められているところである。 Here, although the smart watch W has the shape of a conventional mechanical or electric watch, the battery that drives the smart watch W has only a few days, and therefore more There is a strong demand for a battery structure that can be used for a long time.
さらに、本実施形態のリチウムイオン電池Lにおいては、機能部品であるバンド部(構造体1)を、電池としても使用可能とすることができ、これにより、より長時間のスマートウォッチWの使用が可能となる。 Furthermore, in the lithium ion battery L of the present embodiment, the band part (structure 1), which is a functional component, can be used as a battery, so that the smart watch W can be used for a longer time. It becomes possible.
また、本実施形態のリチウムイオン電池Lでは、仮にスマートウォッチWのバンド部である構造体1が、スマートウォッチWの着用時にたわんだとしても、リチウムイオン電池Lとしての特性に問題を生じる可能性が極めて小さい、という利点がある。すなわち、本実施形態のリチウムイオン電池Lは、従来のリチウムイオン電池のように正極活物質及び負極活物質に熱処理してこれら正極活物質及び負極活物質を乾燥させていないので、電池全体がたわんだ際に正極または負極活物質が集電体から剥離してリチウムイオン電池Lとしての特性に問題を生じる事態を招く可能性が極めて小さい。加えて、スマートウォッチWを装着することにより構造体1が長手方向に撓んだとしても、リチウムイオン電池Lは電源電圧を供給し続けることができる。 Further, in the lithium ion battery L of the present embodiment, even if the structure 1 that is the band part of the smart watch W bends when the smart watch W is worn, there is a possibility that a problem occurs in the characteristics as the lithium ion battery L. Is very small. That is, in the lithium ion battery L of the present embodiment, since the positive electrode active material and the negative electrode active material are not heat-treated and dried as in the conventional lithium ion battery, the entire battery is bent. In this case, the possibility that the positive electrode or the negative electrode active material is peeled off from the current collector to cause a problem in characteristics as the lithium ion battery L is extremely small. In addition, even if the structure 1 is bent in the longitudinal direction by attaching the smart watch W, the lithium ion battery L can continue to supply the power supply voltage.
(第2実施形態)
次に、図3及び図4を参照して、本発明の第2実施形態であるリチウムイオン電池について説明する。図3は、本発明の第2実施形態であるリチウムイオン電池が収納された状態の一例を示す斜視図、図4は図3に示すスマートウォッチを長手方向中央で切断した横断面図である。
(Second Embodiment)
Next, with reference to FIG.3 and FIG.4, the lithium ion battery which is 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 3 is a perspective view showing an example of a state in which a lithium ion battery according to a second embodiment of the present invention is housed, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the smart watch shown in FIG.
本実施形態のリチウムイオン電池Lも、図3及び図4に示すように、第1実施形態とは異なる例のスマートウォッチWの機器本体(ベゼル)である構造体1の内部に収納されている。図4に詳細を示すように、構造体1の図中上面に凹部1gが形成され、この凹部1gにはスマートウォッチWのディスプレイ付き本体部Mが配置されているとともに、この構造体1の内部には空洞が形成されており、この空洞が内部空間1aとされる。 As shown in FIGS. 3 and 4, the lithium ion battery L of the present embodiment is also housed in a structure 1 that is a device body (bezel) of a smart watch W of an example different from the first embodiment. . As shown in detail in FIG. 4, a recess 1g is formed on the upper surface of the structure 1 in the figure, and a main body M with a display of the smart watch W is disposed in the recess 1g. A cavity is formed in the inner space 1a.
より詳細には、構造体1の内部には空洞が形成され、この空洞が蓋10により下方から封止されることで内部空間1aとされるとともに、図4に示すように、この内部空間1a内には、平板状のセパレータ4が、その周縁部がリング状または円筒状のシール部材9を介して構造体1内に固定されることで内部空間1a内に固定され、これにより、内部空間1aが正極室2及び負極室3に区分されている。
More specifically, a cavity is formed inside the structure 1, and the cavity is sealed from below by the
正極室2には、図4に示すように、内部空間1aの曲面に沿うような、中央部が凹部1gに沿って折曲され、さらに端部が図4において下方に折曲された形状の正極集電体7が配置され、また、負極室3には、同様に図4に示すように、構造体1を有する面のうち、装着型電子機器の使用者の腕に接する面(図4において下面)に形成された平面視略円形の凸部1hに沿って中央部が折曲された形状の負極集電体8が配置され、さらに、これら正極集電体7及び負極集電体8が内部空間1a内に配置された状態で、正極活物質5及び負極活物質6が正極室2及び負極室3に充填されることで、本実施形態のリチウムイオン電池Lが形成されている。
As shown in FIG. 4, the positive electrode chamber 2 has a shape in which the central portion is bent along the concave portion 1g along the curved surface of the internal space 1a, and the end portion is bent downward in FIG. As shown in FIG. 4, the positive electrode current collector 7 is disposed in the negative electrode chamber 3, and the surface of the negative electrode chamber 3 that contacts the arm of the user of the wearable electronic device (see FIG. 4). A negative electrode
なお、正極活物質5及び負極活物質6の充填に当たっては、図4において構造体1を上下逆に置き、内部空間1aに所定量の正極活物質5を充填し、この正極活物質5を平らに均した後でこの正極活物質5の上にセパレータ4を配置し、セパレータ4の端部をシール部材9で固定した後、負極活物質6をその中央をやや盛り上げるように充填し、この状態で蓋10をはめて封止すればよい。
In filling the positive electrode
なお、セパレータ4、正極及び負極活物質5、6、正極及び負極集電体7、8及びシール部材9の具体的構成は、上述の第1実施形態で説明したとおりであるので、ここでの説明は簡略化する。
The specific configurations of the
本実施形態のリチウムイオン電池Lは、一例として、図3に示すように、図略の導電部を介して、スマートウォッチWのディスプレイ付き本体部Mを駆動するための電源電池として用いられる。これにより、本実施形態の装着型電子機器が構築される。 As an example, the lithium ion battery L of the present embodiment is used as a power supply battery for driving the display-equipped main body M of the smart watch W through a conductive portion (not shown) as shown in FIG. Thereby, the wearable electronic device of this embodiment is constructed.
従って、本実施形態のリチウムイオン電池Lによっても、装着型電子機器であるスマートウォッチWに設けられた収納空間を有効利用することの可能なリチウムイオン電池Lを実現することができる。 Therefore, the lithium ion battery L of the present embodiment can also realize the lithium ion battery L that can effectively use the storage space provided in the smart watch W that is a wearable electronic device.
また、本実施形態のリチウムイオン電池Lは、上述の第1実施形態と同様にスマートウォッチWに適用したものであり、機械式または電子式ムーブメントではなく、時刻が表示されている表示面をタッチしたりすることにより、スマホと同様な機能を、同じ感覚で操作することができる。 Further, the lithium ion battery L of the present embodiment is applied to the smart watch W as in the first embodiment, and is not a mechanical or electronic movement, but touches the display surface on which the time is displayed. By doing so, the same function as a smartphone can be operated with the same feeling.
さらに、本実施形態のリチウムイオン電池Lは、スマートウォッチWの機器本体の構造体1であるベゼル内面を最大限使用してリチウムイオン電池Lを形成したので、より長時間のスマートウォッチWの使用が可能となる。すなわち、本実施形態によれば、フレームや構造体等の機能部品等の内面に電池を設けることによって、電池としての機能を持たせることを可能とした。 Furthermore, since the lithium ion battery L of this embodiment formed the lithium ion battery L to the maximum extent using the inner surface of the bezel that is the structure 1 of the device body of the smart watch W, the smart watch W can be used for a longer time. Is possible. That is, according to the present embodiment, by providing a battery on the inner surface of a functional component such as a frame or a structure, it is possible to provide a function as a battery.
(変形例)
なお、本発明のリチウムイオン電池及び装着型電子機器は、その細部が上述の各実施形態に限定されず、種々の変形例が可能である。一例として、上述の各実施形態では、スマートウォッチWのバンド部及び機器本体を構成する構造体1のいずれかにリチウムイオン電池Lを設けたが、バンド部及び機器本体を構成する構造体1のいずれにもリチウムイオン電池Lを設けてもよい。本発明によるリチウムイオン電池の外形形状は任意の形状から適宜選択されればよく、特段の限定はない。
(Modification)
The details of the lithium ion battery and the wearable electronic device of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible. As an example, in each of the above-described embodiments, the lithium ion battery L is provided in any one of the structures 1 constituting the band portion and the device main body of the smart watch W. You may provide the lithium ion battery L in any. The outer shape of the lithium ion battery according to the present invention is not particularly limited as long as it is appropriately selected from arbitrary shapes.
また、本発明のリチウムイオン電池Lが設けられる装着型電子機器は、上述の一実施形態のようなスマートウォッチWに限定されず、種々の変形例が可能である。 The wearable electronic device provided with the lithium ion battery L of the present invention is not limited to the smart watch W as in the above-described embodiment, and various modifications are possible.
一方、セパレータ4の形状にも特段の限定はないが、上述の各実施形態のように平板状に形成することでセパレータ4の製造工程等の簡略化を図ることができる。また、正極集電体7及び負極集電体8の形状にも特段の限定はないが、上述の実施形態のように、リチウムイオン電池を構成する構造体1の内面に沿って正極及び負極集電体7、8を設けることで、正極室2及び負極室3に充填される正極電極組成物及び負極電極組成物の容量を高めることができて好ましい。さらに言えば、少なくとも正極及び負極集電体7、8とセパレータ4との間が等間隔でない部分を有することで、構造体1内部の収納空間をより有効利用することが可能となる。
On the other hand, the shape of the
次に本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明は実施例に限定されるものではない。なお、特記しない限り部は重量部、%は重量%を意味する。 EXAMPLES Next, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to the examples without departing from the gist of the present invention. Unless otherwise specified, “part” means “part by weight” and “%” means “% by weight”.
(被覆用樹脂溶液の作製)
撹拌機、温度計、還流冷却管、滴下ロート及び窒素ガス導入管を付した4つ口フラスコに、酢酸エチル83部とメタノール17部とを仕込み68℃に昇温した。次いで、メタクリル酸242.8部、メチルメタクリレート97.1部、2−エチルヘキシルメタクリレート242.8部、酢酸エチル52.1部及びメタノール10.7部を配合したモノマー配合液と、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.263部を酢酸エチル34.2部に溶解した開始剤溶液とを4つ口フラスコ内に窒素を吹き込みながら、撹拌下、滴下ロートで4時間かけて連続的に滴下してラジカル重合を行った。滴下終了後、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.583部を酢酸エチル26部に溶解した開始剤溶液を滴下ロートを用いて2時間かけて連続的に追加した。さらに、沸点で重合を4時間継続した。溶媒を除去し、樹脂582部を得た後、イソプロパノールを1,360部加えて、樹脂濃度30重量%のビニル樹脂からなる被覆用樹脂溶液を得た。
(Preparation of resin solution for coating)
A four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, dropping funnel and nitrogen gas inlet tube was charged with 83 parts of ethyl acetate and 17 parts of methanol, and the temperature was raised to 68 ° C. Next, a monomer compounded liquid in which 242.8 parts of methacrylic acid, 97.1 parts of methyl methacrylate, 242.8 parts of 2-ethylhexyl methacrylate, 52.1 parts of ethyl acetate and 10.7 parts of methanol were blended, and 2,2′- An initiator solution prepared by dissolving 0.263 parts of azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) in 34.2 parts of ethyl acetate and stirring with a dropping funnel over 4 hours while blowing nitrogen into a four-necked flask. The radical polymerization was carried out by dropping continuously. After the completion of dropping, an initiator solution prepared by dissolving 0.583 parts of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) in 26 parts of ethyl acetate was continuously added using a dropping funnel over 2 hours. Furthermore, the polymerization was continued for 4 hours at the boiling point. After removing the solvent to obtain 582 parts of resin, 1,360 parts of isopropanol was added to obtain a coating resin solution comprising a vinyl resin having a resin concentration of 30% by weight.
(被覆正極活物質粒子の作製)
LiCoO2粉末[日本化学工業(株)製 セルシードC−8G]96重量部を万能混合機に入れ、室温、150rpmで撹拌した状態で、被覆用樹脂溶液(樹脂固形分濃度30重量%)を樹脂固形分として2重量部になるように60分かけて滴下混合し、さらに30分撹拌した。
(Preparation of coated positive electrode active material particles)
96 parts by weight of LiCoO 2 powder [Nippon Chemical Industry Co., Ltd. Cellseed C-8G] was put in a universal mixer and stirred at room temperature and 150 rpm, and the resin solution for coating (resin solid content concentration 30% by weight) was resin. The mixture was added dropwise over 60 minutes so that the solid content was 2 parts by weight, and the mixture was further stirred for 30 minutes.
次いで、撹拌した状態でアセチレンブラック[電気化学工業(株)製 デンカブラック(登録商標)]2重量部を3回に分けて混合し、30分撹拌したままで70℃に昇温し、100mmHgまで減圧し30分保持した。上記操作により被覆正極活物質粒子を得た。 Next, 2 parts by weight of acetylene black [Denka Black (registered trademark) manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.] was mixed in three portions with stirring, and the temperature was raised to 70 ° C. while stirring for 30 minutes, until 100 mmHg. The pressure was reduced and held for 30 minutes. The coated positive electrode active material particles were obtained by the above operation.
(被覆負極活物質粒子の作製)
難黒鉛化性炭素[(株)クレハ・バッテリー・マテリアルズ・ジャパン製 カーボトロン(登録商標)PS(F)]90重量部を万能混合機に入れ、室温、150rpmで撹拌した状態で、被覆用樹脂溶液(樹脂固形分濃度30重量%)を樹脂固形分として5重量部になるように60分かけて滴下混合し、さらに30分撹拌した。
(Preparation of coated negative electrode active material particles)
Resin for coating in a state where 90 parts by weight of non-graphitizable carbon [Carbotron (registered trademark) PS (F) manufactured by Kureha Battery Materials Japan Co., Ltd.] is put in a universal mixer and stirred at room temperature and 150 rpm. The solution (resin solid content concentration of 30% by weight) was added dropwise and mixed over 60 minutes so that the resin solid content was 5 parts by weight, and the mixture was further stirred for 30 minutes.
次いで、撹拌した状態でアセチレンブラック[電気化学工業(株)製 デンカブラック(登録商標)]5重量部を3回に分けて混合し、30分撹拌したままで70℃に昇温し、0.01MPaまで減圧し30分保持した。上記操作により被覆負極活物質粒子を得た。 Next, 5 parts by weight of acetylene black [Denka Black (registered trademark) manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.] was mixed in three portions with stirring, and the mixture was heated to 70 ° C. with stirring for 30 minutes. The pressure was reduced to 01 MPa and held for 30 minutes. The coated negative electrode active material particles were obtained by the above operation.
(電解液の作製)
エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)の混合溶媒(体積比率1:1)に、LiPF6を1mol/Lの割合で溶解させてリチウムイオン電池用電解液を作製した。
(Preparation of electrolyte)
LiPF 6 was dissolved at a rate of 1 mol / L in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) (volume ratio 1: 1) to prepare an electrolytic solution for a lithium ion battery.
(正極被覆活物質スラリーの製造)
被覆正極活物質67重量部、炭素繊維[大阪ガスケミカル(株)製 ドナカーボ・ミルド S−243:平均繊維長500μm、平均繊維径13μm]1重量部、上記電解液32重量部を混合して、正極被覆活物質スラリーを作製した。
(Production of positive electrode-coated active material slurry)
67 parts by weight of the coated positive electrode active material, carbon fiber [Osaka Gas Chemical Co., Ltd. Donacarbo Mild S-243: average fiber length 500 μm, average fiber diameter 13 μm] 1 part by weight, and 32 parts by weight of the above electrolyte were mixed. A positive electrode-coated active material slurry was prepared.
(負極被覆活物質スラリーの製造)
被覆負極活物質粒子52重量部、正極被覆活物質スラリーの製造で使用したものと同じ炭素繊維1重量部、上記電解液47重量部を混合して、負極被覆活物質スラリーを作製した。
(Manufacture of negative electrode-coated active material slurry)
A negative electrode-coated active material slurry was prepared by mixing 52 parts by weight of coated negative electrode active material particles, 1 part by weight of the same carbon fiber used in the production of the positive electrode-coated active material slurry, and 47 parts by weight of the electrolytic solution.
(リチウムイオン電池の製造その1)
正極用集電体を敷いて正極活物質スラリーを注入して正極活物質層を形成した。続いて、セパレータを敷いて負極活物質スラリーを注入して負極活物質層を形成した。続いて負極用集電体をかぶせた後、構造体(ケース)とともに接着剤で封止した。
(Manufacture of lithium ion batteries 1)
A positive electrode active material slurry was poured and a positive electrode active material slurry was injected to form a positive electrode active material layer. Subsequently, a negative electrode active material slurry was formed by spreading a separator and forming a negative electrode active material layer. Subsequently, after covering the negative electrode current collector, the structure (case) was sealed with an adhesive.
電池としての動作を確認するため、集電体からのリード部分に充放電試験機を接続し、充放電試験を実施した。充放電が可能であり、リチウムイオン二次電池として機能することを確認した。 In order to confirm the operation as a battery, a charge / discharge tester was connected to the lead portion from the current collector, and a charge / discharge test was performed. It was confirmed that charging / discharging was possible and functioned as a lithium ion secondary battery.
(リチウムイオン電池の製造その2)
下部が封止された略円錐台形の構造体(ケース)の内部をセパレータで区切り正極室と負極室を形成し、それぞれの内壁に正極用集電体と負極用集電体を設けた。続いて、正極室と負極室に、粉末状の正極活物質及び負極活物質と電解質とからなる正極活物質スラリー及び負極活物質スラリーをそれぞれ入れて充填した後、構造体の上部を封止した。
(Manufacture of lithium ion batteries 2)
The inside of a substantially frustoconical structure (case) sealed at the bottom was separated by a separator to form a positive electrode chamber and a negative electrode chamber, and a positive electrode current collector and a negative electrode current collector were provided on the respective inner walls. Subsequently, the positive electrode chamber and the negative electrode chamber were filled with a positive electrode active material slurry and a negative electrode active material slurry composed of a powdered positive electrode active material and a negative electrode active material and an electrolyte, respectively, and then the upper portion of the structure was sealed. .
電池としての動作を確認するため、集電体からのリード部分に充放電試験機を接続し、充放電試験を実施した。この場合も、充放電が可能であり、リチウムイオン二次電池として機能することを確認した。 In order to confirm the operation as a battery, a charge / discharge tester was connected to the lead portion from the current collector, and a charge / discharge test was performed. Also in this case, it was confirmed that charging / discharging was possible and functioned as a lithium ion secondary battery.
W スマートウォッチ
L リチウムイオン電池
1 構造体
1a 内部空間
2 正極室
3 負極室
4 セパレータ
5 正極活物質
6 負極活物質
7 正極集電体
8 負極集電体
9 シール部材
10 蓋
W smart watch L lithium ion battery 1 structure 1a internal space 2 positive electrode chamber 3
Claims (13)
両端部が前記構造体に固定されることで前記内部空間に配置され、前記内部空間を正極室と負極室とに区分するセパレータと、
前記正極室及び前記負極室のそれぞれに充填された正極活物質と電解液とを含む正極電極組成物及び負極活物質と電解液とを含む負極電極組成物と
を備えることを特徴とするリチウムイオン電池。 A structure including an internal space and constituting at least a part of a housing of the wearable electronic device;
A separator that is disposed in the internal space by fixing both ends to the structure, and divides the internal space into a positive electrode chamber and a negative electrode chamber,
A lithium ion comprising: a positive electrode composition comprising a positive electrode active material and an electrolyte filled in each of the positive electrode chamber and the negative electrode chamber; and a negative electrode composition comprising a negative electrode active material and an electrolyte. battery.
前記セパレータは、その両端部が前記構造体内に固定されることで前記内部空間内に固定されていることを特徴とするリチウムイオン電池。The lithium ion battery, wherein both ends of the separator are fixed in the internal space by being fixed in the structure.
前記装着型電子機器は時計機能を備えることを特徴とするリチウムイオン電池。 The lithium ion battery according to claim 1 or 2 ,
The wearable electronic device has a clock function.
前記装着型電子機器は、機器本体と、この機器本体に設けられて装着時に環状をなすバンド部とを備え、
前記内部空間は前記装着型電子機器の前記機器本体及び前記バンド部の少なくとも一方に設けられていることを特徴とするリチウムイオン電池。 The lithium ion battery according to any one of claims 1 to 3 ,
The wearable electronic device includes a device main body and a band portion that is provided in the device main body and forms a ring shape when mounted,
The lithium ion battery, wherein the internal space is provided in at least one of the device main body and the band portion of the wearable electronic device.
前記リチウムイオン電池は可撓性を有し、かつ、撓んだ状態において電源が供給可能であることを特徴とするリチウムイオン電池。 In the lithium ion battery according to any one of claims 1 to 4 ,
The lithium ion battery has flexibility and can supply power in a bent state.
前記正極室及び前記負極室の少なくとも一方の内面の少なくとも一部が曲面で形成されることを特徴とするリチウムイオン電池。 In the lithium ion battery according to any one of claims 1 to 5 ,
At least a part of the inner surface of at least one of the positive electrode chamber and the negative electrode chamber is formed as a curved surface.
前記正極室及び前記負極室のそれぞれには集電体が設けられていることを特徴とするリチウムイオン電池。 In the lithium ion battery according to any one of claims 1 to 6 ,
A lithium ion battery, wherein a current collector is provided in each of the positive electrode chamber and the negative electrode chamber.
前記集電体は前記セパレータとの間が等間隔でない部分を有することを特徴とするリチウムイオン電池。 The lithium ion battery according to claim 7 ,
The current collector has a portion that is not equidistant from the separator.
前記集電体は前記内部空間の内面に沿って設けられていることを特徴とするリチウムイオン電池。 The lithium ion battery according to claim 7 ,
The current collector is provided along the inner surface of the internal space.
前記正極電極組成物及び前記負極電極組成物のうち少なくとも一方の電極組成物の少なくとも一部が、主に導電助剤と高分子とを含んでなる層で被覆されていることを特徴とするリチウムイオン電池。 The lithium ion battery according to any one of claims 1 to 9 ,
Lithium characterized in that at least a part of at least one of the positive electrode composition and the negative electrode composition is covered with a layer mainly comprising a conductive additive and a polymer. Ion battery.
前記正極電極組成物及び前記負極電極組成物のうち少なくとも一方は繊維状物質を含むことを特徴とするリチウムイオン電池。 The lithium ion battery according to claim 10 ,
At least one of the positive electrode composition and the negative electrode composition contains a fibrous material.
前記繊維状物質はカーボンファイバーであることを特徴とするリチウムイオン電池。 In the lithium ion battery of claim 1 1, wherein,
The lithium ion battery, wherein the fibrous substance is carbon fiber.
前記リチウムイオン電池は、
両端部が前記構造体に固定されることで前記内部空間に配置され、前記内部空間を正極室と負極室とに区分するセパレータと、
前記正極室及び前記負極室のそれぞれに充填された正極活物質と電解液とを含む正極電極組成物及び負極活物質と電解液とを含む負極電極組成物と
を備えることを特徴とする装着型電子機器。 A wearable electronic device having a structure including an internal space and including a lithium ion battery provided in the internal space,
The lithium ion battery is
A separator that is disposed in the internal space by fixing both ends to the structure, and divides the internal space into a positive electrode chamber and a negative electrode chamber,
A mounting type comprising: a positive electrode composition containing a positive electrode active material and an electrolyte solution filled in each of the positive electrode chamber and the negative electrode chamber; and a negative electrode composition containing a negative electrode active material and an electrolyte solution. Electronics.
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