JP7822779B2 - Electrode, battery, battery pack, and vehicle - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、電極、電池、電池パック、及び車両に関する。 Embodiments of the present invention relate to electrodes, batteries, battery packs, and vehicles.
近年、高エネルギー密度電池として、リチウムイオン二次電池や非水電解質二次電池などの二次電池の研究開発が盛んに進められている。二次電池は、ハイブリッド電気自動車や電気自動車などの車両用電源、又は携帯電話基地局の無停電電源用などの大型蓄電用電源として期待されている。また、自立走行型の産業用ロボットやドローンなど、移動体サービス向けの電源需要も急増している。そのため、二次電池は、高エネルギー密度に加えて、急速充放電性能や長期信頼性のような他の性能にも優れていることも要求されている。 In recent years, research and development of high-energy density secondary batteries, such as lithium-ion secondary batteries and non-aqueous electrolyte secondary batteries, has been actively pursued. Secondary batteries are expected to be used as power sources for vehicles such as hybrid electric vehicles and electric vehicles, as well as for large-scale storage of electricity, such as uninterruptible power supplies for mobile phone base stations. Demand for power sources for mobile services, such as autonomous industrial robots and drones, is also rapidly increasing. Therefore, in addition to high energy density, secondary batteries are also required to have excellent performance in other areas, such as rapid charge/discharge capability and long-term reliability.
急速充放電は、リチウムイオン及び電子を吸蔵放出可能な正極及び負極の間を、リチウムイオン及び電子が、それぞれ、電解質及び外部回路を介して速やかに移動することにより可能となる。このような急速充放電が可能な電池は、充電時間が大幅に短いという利点を有する。また、このような急速充放電が可能な電池を車両用電源として用いると、自動車の動力性能を向上させることができ、さらに、動力の回生エネルギーを効率的に回収することができる。 Rapid charging and discharging is possible when lithium ions and electrons move quickly between the positive electrode and negative electrode, which are capable of absorbing and releasing lithium ions and electrons, respectively, via an electrolyte and an external circuit. Batteries capable of such rapid charging and discharging have the advantage of significantly shortening charging times. Furthermore, using such batteries capable of rapid charging and discharging as a vehicle power source can improve the vehicle's power performance and also enable the efficient recovery of regenerative energy.
体積当たりのエネルギー密度を向上させるために、例えば、電極を構成する材料の密度を高くすることができる。しかし、電極密度の上昇に伴って、液状電解質が電極の内部まで含浸されにくくなる。電解質の含浸性が良くないと、急速充放電が難しくなるだけでなく、電極内のうち充放電にほとんど寄与しない部分が生じやすくなる。加えて、電極内の充放電の分布が不均一になることで電極の部分的な劣化が生じ得るため、長期信頼性も損なわれかねない。 To improve the energy density per volume, for example, the density of the material that makes up the electrode can be increased. However, as electrode density increases, it becomes more difficult for the liquid electrolyte to penetrate deep into the electrode. Poor electrolyte penetration not only makes rapid charging and discharging difficult, but also makes it more likely that parts of the electrode will contribute little to charging and discharging. In addition, uneven distribution of charge and discharge within the electrode can cause partial deterioration of the electrode, which could also undermine long-term reliability.
従来から二次電池の製造過程で電解液(液状電解質)を効率よく電極に含浸させるため、電解液を二次電池の外装部材内に注液した後、減圧した雰囲気中において電極を含む電池要素に浸透させる電解液注液方法が提案されている。しかし、電極の構成材料が高密度に充填されていることから、常に安定した含浸性を得るのが困難である。 In order to efficiently impregnate electrodes with electrolyte (liquid electrolyte) during the secondary battery manufacturing process, a conventional electrolyte injection method has been proposed in which the electrolyte is injected into the exterior material of the secondary battery and then allowed to penetrate the battery elements, including the electrodes, in a reduced-pressure atmosphere. However, because the constituent materials of the electrodes are packed at a high density, it is difficult to consistently achieve stable impregnation.
設計容量を発揮できる電池を実現できる電極、設計容量を発揮できる電池および電池パック、並びにこの電池パックを具備する車両を提供することを目的とする。 The objective is to provide electrodes that can realize a battery that can achieve its designed capacity, a battery and battery pack that can achieve its designed capacity, and a vehicle equipped with this battery pack.
実施形態によると、第1端部と、第1端部と第1方向に隣接する中央部とを含む活物質含有層を具備する電極が提供される。当該電極は、液状電解質を含んだ電池用の電極である。第1端部は、活物質含有層の断面形状の外縁から中央部へ向かって活物質含有層の厚みが増加する傾斜がある部分、及び中央部よりも密度が小さい部分の何れか一方である。第1方向への第1端部の第1幅は、第1方向への活物質含有層の長さに対し5%以上40%以下である。第1端部での活物質含有層の第1目付は、中央部での活物質含有層の中央目付より少ない。中央目付に対する第1目付と中央目付との間の第1目付量差の比dm1が、1%<dm1<10%の範囲内にある。活物質含有層は、第1方向に沿って密度が異なる第1密度分布を有している。第1密度分布における第1最大密度に対する、第1最大密度と第1最小密度との第1密度差の比dd1が5%<dd1<20%の範囲内にある。 According to an embodiment, an electrode is provided that includes an active material-containing layer including a first end and a central portion adjacent to the first end in a first direction. The electrode is an electrode for a battery containing a liquid electrolyte. The first end is either a portion where the thickness of the active material-containing layer increases in a gradient from the outer edge of the cross-sectional shape of the active material-containing layer toward the central portion, or a portion where the density is lower than that of the central portion. The first width of the first end in the first direction is 5% to 40% of the length of the active material-containing layer in the first direction. The first basis weight of the active material-containing layer at the first end is less than the central basis weight of the active material-containing layer at the central portion. The ratio dm1 of the first basis weight difference between the first basis weight and the central basis weight to the central basis weight is within the range of 1% < dm1 < 10%. The active material-containing layer has a first density distribution in which the density varies along the first direction. A ratio d d1 of a first density difference between the first maximum density and the first minimum density to the first maximum density in the first density distribution is within the range of 5%<d d1 <20%.
他の実施形態によると、負極と、正極と、電解質とを具備する電池が提供される。負極および正極の少なくとも一方は、上記実施形態に係る電極を含む。 According to another embodiment, a battery is provided comprising a negative electrode, a positive electrode, and an electrolyte. At least one of the negative electrode and the positive electrode includes an electrode according to the above embodiment.
さらに他の実施形態によると、上記実施形態に係る電池を具備する電池パックが提供される。 According to yet another embodiment, a battery pack is provided that includes a battery according to the above embodiment.
またさらに他の実施形態によると、上記実施形態に係る電池パックを具備する車両が提供される。 According to yet another embodiment, a vehicle equipped with a battery pack according to the above embodiment is provided.
以下に、実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施の形態の説明とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる箇所があるが、これらは以下の説明と公知の技術とを参酌して、適宜設計変更することができる。 Embodiments will be described below with reference to the drawings. Note that common components throughout the embodiments will be assigned the same reference numerals, and duplicate explanations will be omitted. Each figure is a schematic diagram intended to facilitate explanation and understanding of the embodiments, and while the shape, dimensions, and ratios may differ from those of the actual device, these can be appropriately modified in design, taking into account the following explanation and known technology.
[第1実施形態]
第1実施形態によれば、電極が提供される。当該電極は、第1端部と、第1方向へ向かって第1端部と隣接する中央部とを含む活物質含有層を具備する。活物質含有層の目付は、第1端部での第1目付が、中央部での中央目付より少ない。中央目付に対する第1目付と中央目付との間の第1目付量差の比dm1が、1%<dm1<10%の範囲内にある。
[First embodiment]
According to a first embodiment, there is provided an electrode. The electrode comprises an active material-containing layer including a first end portion and a central portion adjacent to the first end portion in a first direction. The active material-containing layer has a basis weight such that the first basis weight at the first end portion is less than the central basis weight at the central portion. A ratio dm1 of the first basis weight difference between the first basis weight and the central basis weight to the central basis weight is within the range of 1% < dm1 < 10%.
係る電極は、例えば、電池用電極であり得る。電極が用いられる電池は、例えば、一次電池、或いはリチウム二次電池等の二次電池であり得る。ここでいう二次電池は、非水電解質を含んだ非水電解質二次電池を含む。具体的な例として、電極は、箔形状の集電体(集電箔)上に活物質含有層(電極層)が形成された非水電解質電池用電極であり得る。電極は、例えば、負極または正極として電池に含まれ得る。 Such an electrode may be, for example, a battery electrode. The battery in which the electrode is used may be, for example, a primary battery or a secondary battery such as a lithium secondary battery. The secondary battery referred to here includes a nonaqueous electrolyte secondary battery containing a nonaqueous electrolyte. As a specific example, the electrode may be a nonaqueous electrolyte battery electrode in which an active material-containing layer (electrode layer) is formed on a foil-shaped current collector (current collector foil). The electrode may be included in the battery as, for example, a negative electrode or a positive electrode.
活物質含有層は、電極活物質を含有する。電極の活物質としては、例えば、酸化物又は硫化物を用いることができる。また、活物質含有層は、活物質に加え、導電剤および結着剤をさらに任意に含むことができる。 The active material-containing layer contains an electrode active material. Examples of the electrode active material include oxides and sulfides. In addition to the active material, the active material-containing layer can optionally further contain a conductive agent and a binder.
電極は、集電体をさらに含み得る。活物質含有層は、例えば、集電体の少なくとも1つの主面上に設けられ得る。活物質含有層を集電体の1つの主面に設けることができる。或いは、活物質含有層は、集電体の2つの主面、例えば、箔形状の集電体の裏表の両面に設けられていてもよい。 The electrode may further include a current collector. The active material-containing layer may be provided, for example, on at least one major surface of the current collector. The active material-containing layer may be provided on one major surface of the current collector. Alternatively, the active material-containing layer may be provided on both major surfaces of the current collector, for example, on both the front and back surfaces of a foil-shaped current collector.
集電体には、その表面に活物質含有層が形成されていない部分を含むことができる。この部分は、集電タブとして働くことができる。 The current collector may include a portion on its surface where the active material-containing layer is not formed. This portion can function as a current collecting tab.
係る電極では、電極の面内方向に沿った第1方向における活物質含有層の第1端部とその端部に隣接する中央部とで目付分布を有する。具体的には、活物質含有層の目付に、第1方向の少なくとも一方の端部(第1端部)にて比較的少なく、その端部に隣接する中央部が多い関係となっている。活物質含有層の目付分布にこのような分布をつけることで、電極への液状電解質の含浸性を向上させることができる。例えば、第1方向が沿う電極の面内方向とは、集電体の主面に沿った方向であり得る。 In this electrode, the active material-containing layer has a basis weight distribution between a first end portion and a central portion adjacent to that end portion in a first direction along the in-plane direction of the electrode. Specifically, the basis weight of the active material-containing layer is relatively low at at least one end portion (first end portion) in the first direction, and high in the central portion adjacent to that end portion. By providing such a basis weight distribution for the active material-containing layer, it is possible to improve the impregnation of the electrode with a liquid electrolyte. For example, the in-plane direction of the electrode along which the first direction runs may be the direction along the main surface of the current collector.
なお、本実施形態における活物質含有層の目付分布は、端部と端部に隣接する中央部とで目付分布を有する構成であれば限定されるものではなく、端部と中央部とで目付が異なる構成だけでなく、段階的に目付量が変化する構成、あるいは第1方向の少なくとも一方の端部(第1端部)にて比較的少なく、中央部へ向かって徐々に上昇する傾斜(勾配)が設けられていても良い。これら目付分布の構成は、傾斜をつけることで、電極への液状電解質の含浸性をより向上させることができる。 The basis weight distribution of the active material-containing layer in this embodiment is not limited to a configuration in which there is a basis weight distribution between the end portions and the central portion adjacent to the end portions. It may not only be a configuration in which the basis weight differs between the end portions and the central portion, but also a configuration in which the basis weight changes stepwise, or a gradient (slope) in which the basis weight is relatively low at at least one end portion (first end portion) in the first direction and gradually increases toward the central portion. By providing a gradient in these basis weight distribution configurations, the impregnation of the liquid electrolyte into the electrode can be further improved.
電池のエネルギー密度を高くするために、セパレータ等の絶縁性部材を介して電極を対極(正極に対する負極、又は負極に対する正極)と積層させることが多い。複数の電極および対極を絶縁性部材を介して積層させて構成される積層型の電極群、並びに電極と絶縁性部材と対極との積層体を捲回して構成される捲回型電極群の何れにおいても、電極の主面の多くは絶縁性部材と密着している。主面の露出がほぼないため、電極内への電解質の含浸はほとんど電極の縁、つまり面内方向の端部を経由して行うことになる。言い換えると、電解質がアクセスできる活物質含有層の表面が少ない。 To increase the energy density of a battery, an electrode is often stacked with a counter electrode (a negative electrode for a positive electrode, or a positive electrode for a negative electrode) via an insulating member such as a separator. In both stacked electrode groups constructed by stacking multiple electrodes and counter electrodes with an insulating member interposed therebetween, and wound electrode groups constructed by winding a laminate of an electrode, an insulating member, and a counter electrode, most of the electrode's main surface is in close contact with the insulating member. Because almost no main surface is exposed, electrolyte impregnation into the electrode occurs mostly via the edge of the electrode, i.e., the edge in the in-plane direction. In other words, the surface of the active material-containing layer accessible to the electrolyte is small.
活物質含有層の目付に第1端部の目付に対し中央部の目付を大きくすること、好ましくは第1端部から中央部へ向かって上昇する傾斜を設けることで、第1端部から中央にかけて絶縁性部材等と密着していない領域を電極主面上に設けることができる。電極の端面に加え、この領域からも電解質が電極内部へ侵入することが出来るようになるため、電解質の含浸が促進される。このような形状としての傾斜を設ける場合以外に、例えば目付量を密度で分布を設けた場合であっても、同様の効果を得ることができる。 By increasing the basis weight of the active material-containing layer in the center relative to the basis weight at the first end, preferably by providing a slope that increases from the first end to the center, it is possible to provide an area on the electrode main surface that is not in close contact with the insulating material, etc., from the first end to the center. This area allows the electrolyte to penetrate into the electrode interior in addition to the end surface of the electrode, thereby promoting electrolyte impregnation. In addition to providing a slope in this shape, similar effects can also be achieved by distributing the basis weight by density, for example.
このように、第1端部での第1目付と中央部での中央目付との間の差を第1目付量差とし、中央目付に対する第1目付量差の比dm1が1%<dm1<10%(0.01<[第1目付量差/中央目付]<0.1)の範囲内となる分布を設けることで、電極の厚み方向(対極に向かう方向)へのキャリア(例えば、リチウムイオン)の拡散抵抗を上昇させずに、電解質が含浸されやすくなる。電解質の含浸が足りないと充放電に使用されない部分が電極内に生じて電池の設計未満の容量しか発揮されないところ、電極への電解質の含浸性が良いと電池製造にかける時間を短くしても設計容量を発揮させることができる。 In this way, the difference between the first basis weight at the first end and the central basis weight at the central portion is defined as the first basis weight difference, and by providing a distribution in which the ratio dm1 of the first basis weight difference to the central basis weight is within the range of 1% < dm1 < 10% (0.01 < [first basis weight difference/central basis weight] < 0.1), the electrolyte is easily impregnated without increasing the diffusion resistance of the carrier (e.g., lithium ions) in the thickness direction of the electrode (toward the counter electrode). If the electrolyte is not impregnated sufficiently, portions of the electrode will not be used for charging and discharging, resulting in a battery that exhibits less than the designed capacity. However, if the electrolyte is well impregnated into the electrode, the designed capacity can be exhibited even if the time required for battery production is shortened.
第1方向に沿って第1端部から中央部へ向かって目付が少ない領域、好ましくは傾斜する領域は、第1方向への活物質含有層の長さに対し5%以上40%以下の長さに亘って設けられていることが望ましい。言い換えると、第1方向への第1端部の第1幅が第1方向に沿った活物質含有層の両端の間の第1距離に対し5%以上40%以下(0.05≦[第1幅/第1距離]≦0.4)であることが望ましい。第1距離は、例えば、150 mm以上であり得る。 The region with a smaller basis weight from the first end toward the center along the first direction, preferably the inclined region, is preferably provided over a length of 5% to 40% of the length of the active material-containing layer in the first direction. In other words , the first width of the first end in the first direction is preferably 5% to 40% of the first distance between both ends of the active material-containing layer along the first direction (0.05≦[first width/first distance]≦0.4). The first distance may be, for example, 150 mm or more.
第1方向に沿った片方の端部のみならず、活物質含有層の両側の端部にて目付が少ない分布が設けられていることが好ましい。即ち、中央目付に対する第1目付量差の比dm1が上記範囲内にあるとともに、活物質含有層において第1端部に対し第1方向の反対側の位置にて中央部と隣接する端部と第2端部として、この第2端部での活物質含有層の第2目付が中央目付より少なく、中央目付に対する第2目付と中央目付との間の第2目付量差の比dm2が1%<dm2<10%(0.01<[第2目付量差/中央目付]<0.1)の範囲内にあることが好ましい。電池に電解質を導入する際、例えば、電極を含んだ電極群等の電池要素を収納した外装部材に電解質を注液する。ここで、電解質を電極に含浸させるにあたって電池要素は電解質に浸される。そのため、電解質が導入される外装部材の開口部分に向いている端部だけでなく、活物質含有層の外周の他の部分からも電解質が電極内へ侵入する。第1端部に加え第2端部における活物質含有層の目付を少なくすることで、第1方向の両端部からの電解質の含浸を促進できる。 It is preferable that a distribution of low basis weights is provided not only at one end along the first direction but also at both ends of the active material-containing layer. That is, the ratio dm1 of the first basis weight difference to the central basis weight is within the above-mentioned range, and the active material-containing layer has an end adjacent to the center at a position opposite the first end in the first direction from the first end, and a second end. The second basis weight of the active material-containing layer at this second end is less than the central basis weight, and the ratio dm2 of the second basis weight difference between the second basis weight and the central basis weight is preferably within the range of 1% < dm2 < 10% (0.01 < [second basis weight difference/central basis weight] < 0.1). When introducing an electrolyte into a battery, the electrolyte is poured into an exterior member housing battery elements, such as an electrode group including electrodes. Here, the battery elements are immersed in the electrolyte to impregnate the electrodes. Therefore, the electrolyte penetrates into the electrodes not only from the end facing the opening of the exterior member where the electrolyte is introduced, but also from other parts of the outer periphery of the active material-containing layer. By reducing the basis weight of the active material-containing layer at the second end in addition to the first end, it is possible to promote impregnation of the electrolyte from both ends in the first direction.
第2端部側についても、第1端部と同様に目付が少ない分布を設けることが望ましい。この場合においても、目付が少なく好ましくは傾斜する領域が第1方向への活物質含有層の長さに対し5%以上40%以下の長さに亘って設けられていることが望ましい。従って、第1方向への第2端部の第2幅が第1方向に沿った活物質含有層の両端の間の第1距離に対し5%以上40%以下(0.05≦[第2幅/第1距離]≦0.4)であることが望ましい。 It is desirable to provide a distribution of low basis weight on the second end side as well, similar to the first end side. In this case, too, it is desirable that the region with low basis weight, preferably an inclined region, be provided over a length of 5% to 40% of the length of the active material-containing layer in the first direction. Therefore, it is desirable that the second width of the second end in the first direction be 5% to 40% of the first distance between both ends of the active material-containing layer along the first direction (0.05≦[second width/first distance]≦0.4).
具体的な例の電極では、活物質含有層の第1端部および第2端部のそれぞれにおける平均目付が120 g/m2で、それら端部の間の中央部の平均目付が160 g/m2で、第1方向に沿った活物質含有層の全体としての平均目付が150 g/m2である。 In a specific example electrode, the average basis weight at each of the first end and second end of the active material-containing layer is 120 g/ m2 , the average basis weight at the center between those ends is 160 g/ m2 , and the average basis weight of the active material-containing layer as a whole along the first direction is 150 g/ m2 .
電極は、その面内の一方向の寸法と、その方向と交差する別の方向の寸法が等しくない形状を有し得る。例えば、電極は長辺と短辺を含む矩形形状の主面を有する板形状を有し得る。例えば、活物質含有層において第1方向と交差する方向を第2方向とする。なお、活物質含有層の中央部と隣接し、且つ、第2方向への活物質含有層の両端にそれぞれ位置する端部を第3端部および第4端部とする。第2方向に沿った活物質含有層の両端の間の距離を第2距離とする。活物質含有層の第1方向の両端の間の第1距離および第2方向の両端の間の第2距離のうち、短い方の距離に対する長い方の距離のアスペクト比r(r=長い方の距離/短い方の距離)が1<r<50の範囲内にあり得る。例えば、矩形形状を有する電極において、矩形形状の短辺長さに対する長辺長さの比(長辺/短辺)が1より大きく50未満であり得る。 The electrode may have a shape in which the dimension in one direction within its plane is not equal to the dimension in another direction intersecting that direction. For example, the electrode may have a plate shape with a rectangular main surface including long and short sides. For example, the direction intersecting the first direction in the active material-containing layer is defined as the second direction. The ends adjacent to the center of the active material-containing layer and located at both ends of the active material- containing layer in the second direction are defined as the third end and the fourth end, respectively. The distance between both ends of the active material-containing layer along the second direction is defined as the second distance. The aspect ratio r (r = longer distance/shorter distance) of the longer distance to the shorter distance of the first distance between the ends of the active material-containing layer in the first direction and the second distance between the ends of the active material-containing layer in the second direction may be within the range of 1 < r < 50. For example, in a rectangular electrode, the ratio of the long side length to the short side length of the rectangle (long side/short side) may be greater than 1 and less than 50.
電極の形状は矩形形状に限られず、例えば、1以上の角が面取りされた四辺形や多角形の面形状、又は楕円形の面形状を有し得る。また、電極主面の形状を規定する外周の辺は直線でなくてもよく、例えば、円弧状や波状であってもよい。 The shape of the electrode is not limited to a rectangle, and may be, for example, a quadrilateral or polygonal surface with one or more chamfered corners, or an elliptical surface. Furthermore, the outer edges defining the shape of the electrode's main surface do not have to be straight lines, and may be, for example, arc-shaped or wavy.
一方向に長い電極において、長辺方向を第1方向として、その端部(第1端部、又は第1端部および第2端部の両方)の目付を少なくし、この方向の目付分布を設けてもよい。例えば、長辺と短辺を有する矩形形状の電極を用いて積層型電極群を構成する場合、電極の長辺方向に沿って目付の分布を設けることが好ましい。長辺方向の両端から中央までの距離の方が短辺方向の両端からの距離より長いため、長辺方向の端部の目付を少なくして長辺方向に沿った電解質の含浸を促進させることが効果的である。具体的には、このような態様の電極では長辺方向を第1方向としており、第1距離は第2距離より長い。 In an electrode that is long in one direction, the long side direction may be defined as the first direction, and the basis weight at the end (the first end, or both the first end and the second end) may be reduced to provide a basis weight distribution in this direction. For example, when a stacked electrode group is constructed using rectangular electrodes having long and short sides, it is preferable to provide a basis weight distribution along the long side direction of the electrode. Because the distance from both ends of the long side direction to the center is longer than the distance from both ends of the short side direction, it is effective to reduce the basis weight at the end of the long side direction to promote electrolyte impregnation along the long side direction. Specifically, in an electrode of this type, the long side direction is defined as the first direction, and the first distance is longer than the second distance.
活物質含有層の目付を少なくする第1端部は長辺方向の端部に限られず、例えば、第1方向は電極の短辺方向に沿ってもよい。例えば、帯形状の電極を含んだ積層体を帯形状の短辺方向に捲回軸を沿わせて捲回して捲回型電極群を構成する場合、帯形状の長辺が捲回された状態で捲回軸と交差する捲回端面を形成する。捲回型電極群への電解質の含浸では、電解質は上記捲回端面から主に侵入する。そのため、このような態様の電極では短辺方向の端部の目付を少なくして短辺方向に沿った電解質の含浸を促進させることが効果的である。この態様では電極の短辺方向を第1方向としており、第1距離は第2距離より短い。 The first end where the basis weight of the active material-containing layer is reduced is not limited to the end in the long side direction; for example, the first direction may be along the short side direction of the electrode. For example, when a wound electrode group is constructed by winding a laminate including a strip-shaped electrode with the winding axis aligned along the short side direction of the strip, the long side of the strip is wound to form a wound end surface that intersects with the winding axis. When electrolyte is impregnated into a wound electrode group, the electrolyte mainly penetrates through the wound end surface. Therefore, with electrodes of this type, it is effective to reduce the basis weight at the end in the short side direction to promote electrolyte impregnation along the short side direction. In this embodiment, the short side direction of the electrode is the first direction, and the first distance is shorter than the second distance.
電極主面の形状は、長い寸法と短い寸法を含むものに限られず、例えば、正方形や円形であり得る。正方形などの多角形状の活物質含有層については、例えば、一つの辺から中心へ向かう方向が第1方向に対応し得る。円形の活物質含有層については、外周上の任意の点から中心へ向かう方向が第1方向に対応し得る。 The shape of the electrode principal surface is not limited to those including long and short dimensions, and may be, for example, square or circular. For an active material-containing layer having a polygonal shape such as a square, the first direction may correspond to, for example, a direction from one side toward the center. For a circular active material-containing layer, the first direction may correspond to a direction from any point on the periphery toward the center.
活物質含有層の第1方向に沿った目付分布に加え、第1方向と交差する第2方向に沿った目付分布を含むことが好ましい。上述したように電極を含んだ電極群等の電池要素を電解質に浸した際に、活物質含有層における第1方向の両端の第1端部および第2端部に加えて第2方向の両端の第3端部および第4端部からも電解質が活物質含有層内へ侵入する。そのため、第2方向の端部の少なくとも一方における目付を少なくすることで、第3端部および/又は第4端部からの電解質含浸を促進する効果がさらに得られる。具体的には、第3端部での活物質含有層の第3目付が中央目付より少なく、中央目付に対する第3目付と中央目付との間の第3目付量差の比dm3が1%<dm3<10%(0.01<[第3目付量差/中央目付]<0.1)の範囲内にある分布を設ける。又は、第4端部での活物質含有層の第4目付が中央目付より少なく、中央目付に対する第4目付と中央目付との間の第4目付量差の比dm4が1%<dm4<10%(0.01<[第4目付量差/中央目付]<0.1)の範囲内にある分布を設ける。或いは、これら第3端部から中央部にかけての分布と第4端部から中央部にかけての分布の両方を設ける。 In addition to the basis weight distribution along the first direction of the active material-containing layer, it is preferable to also include a basis weight distribution along a second direction intersecting the first direction. As described above, when a battery element such as an electrode group including an electrode is immersed in an electrolyte, the electrolyte penetrates into the active material-containing layer not only from the first end and second end of the active material-containing layer at both ends in the first direction, but also from the third end and fourth end at both ends in the second direction. Therefore, by reducing the basis weight at at least one of the ends in the second direction, the effect of promoting electrolyte impregnation from the third end and/or fourth end is further achieved. Specifically, the third basis weight of the active material-containing layer at the third end is smaller than the central basis weight, and a distribution is set in which the ratio d m3 of the third basis weight difference between the third basis weight and the central basis weight to the central basis weight is within the range of 1% < d m3 < 10% (0.01 < [third basis weight difference/central basis weight] < 0.1). Alternatively, a distribution is provided in which the fourth basis weight of the active material-containing layer at the fourth end is smaller than the central basis weight, and the ratio dm4 of the fourth basis weight difference between the fourth basis weight and the central basis weight to the central basis weight is within the range of 1% < dm4 < 10% (0.01 < [fourth basis weight difference/central basis weight] < 0.1). Alternatively, both a distribution from the third end to the central part and a distribution from the fourth end to the central part are provided.
第3端部および第4端部のそれぞれについても、目付が中央部に比較し少ない領域が第2方向への活物質含有層の長さに対し5%以上40%以下の長さに亘って設けられていることが望ましい。つまり、第2方向への第3端部の第3幅が第2距離に対し5%以上40%以下(0.05≦[第3幅/第2距離]≦0.4)であることが望ましい。また、第2方向への第4端部の第4幅が第2距離に対し5%以上40%以下(0.05≦[第4幅/第2距離]≦0.4)であることが望ましい。 At each of the third end and fourth end, it is desirable that a region with a lower basis weight than the central portion be provided over a length that is 5% to 40% of the length of the active material-containing layer in the second direction. In other words, it is desirable that the third width of the third end in the second direction be 5% to 40% of the second distance (0.05≦[third width/second distance]≦0.4). It is also desirable that the fourth width of the fourth end in the second direction be 5% to 40% of the second distance (0.05≦[fourth width/second distance]≦0.4).
第1端部における活物質含有層の密度は、中央部における密度と異なり得る。或いは、第1端部における密度は中央部における密度と等しくあり得る。第1端部における密度が中央部の密度よりも低いことが好ましい。第1端部における密度が少ない方が、第1端部からの電解質の含浸をさらに促進できる。 The density of the active material-containing layer at the first end may be different from the density at the central portion. Alternatively, the density at the first end may be equal to the density at the central portion. It is preferable that the density at the first end is lower than the density at the central portion. A lower density at the first end can further promote impregnation of the electrolyte from the first end.
同様に、第2端部における活物質含有層の密度は、中央部における密度と異なり得る。或いは、第2端部における密度は中央部における密度と等しくあり得る。第2端部における密度が中央部の密度よりも低いことが好ましい。第2端部における密度が少ない方が、第2端部からの電解質の含浸をさらに促進できる。 Similarly, the density of the active material-containing layer at the second end may be different from the density at the central portion. Alternatively, the density at the second end may be equal to the density at the central portion. It is preferable that the density at the second end is lower than the density at the central portion. A lower density at the second end can further promote impregnation of the electrolyte from the second end.
つまり、活物質含有層は、第1方向に沿って密度が異なる第1密度分布を有し得る。第1密度分布における最大および最小の密度をそれぞれ第1最大密度および第1最小密度とし、第1最大密度および第1最小密度の差を第1密度差としたとき、第1最大密度に対する第1密度差の比dd1が5%<dd1<20%の範囲内(0.05<[(第1最大密度-第1最小密度)/第1最大密度]<0.2)にあることが好ましい。ここで、第1最大密度は、中央部における平均密度とする。第1最小密度は、第1端部および第2端部の平均密度が異なる場合は、より小さい方とする。第1端部および第2端部との間で平均密度が等しい場合は、その値を第1最小密度とする。 That is, the active material-containing layer may have a first density distribution in which the density varies along the first direction. The maximum and minimum densities in the first density distribution are defined as the first maximum density and the first minimum density, respectively, and the difference between the first maximum density and the first minimum density is defined as the first density difference. Preferably, the ratio d d1 of the first density difference to the first maximum density is within the range of 5% < d d1 < 20% (0.05 < [(first maximum density - first minimum density)/first maximum density] < 0.2). Here, the first maximum density is defined as the average density in the central portion. If the average densities at the first end and second end are different, the smaller one is defined as the first minimum density. If the average densities at the first end and second end are equal, that value is defined as the first minimum density.
第3端部および第4端部においても、活物質含有層の密度が中央部の密度とそれぞれ異なるか又は等しい。第3端部および/又は第4端部における密度が中央部の密度より低いことが、これら端部からの電解質の含浸をさらに促進できることから好ましい。活物質含有層は、第2方向に沿って密度が異なる第2密度分布を有し得る。第2密度分布における最大および最小の密度をそれぞれ第2最大密度および第2最小密度とし、第2最大密度および第2最小密度の差を第2密度差としたとき、第2最大密度に対する第2密度差の比dd2が5%<dd2<20%の範囲内(0.05<[(第2最大密度-第2最小密度)/第2最大密度]<0.2)にあることが好ましい。ここで、第2最大密度は、中央部における平均密度とする。第2最小密度は、第3端部および第4端部の平均密度が異なる場合は、より小さい方とする。第3端部および第4端部との間で平均密度が等しい場合は、その値を第2最小密度とする。 The density of the active material-containing layer at the third end and the fourth end is also different from or equal to the density of the central portion. It is preferable that the density at the third end and/or the fourth end is lower than the density at the central portion, as this further promotes electrolyte impregnation from these ends. The active material-containing layer may have a second density distribution in which the density varies along the second direction. The maximum and minimum densities in the second density distribution are defined as the second maximum density and the second minimum density, respectively, and the difference between the second maximum density and the second minimum density is defined as the second density difference. The ratio d d2 of the second density difference to the second maximum density is preferably within the range of 5% < d d2 < 20% (0.05 < [(second maximum density - second minimum density)/second maximum density] < 0.2). Here, the second maximum density is defined as the average density at the central portion. If the average densities at the third end and the fourth end are different, the smaller of the two is defined as the second minimum density. If the average densities at the third end and the fourth end are equal, that value is defined as the second minimum density.
次に、第1実施形態に係る電極の負極としての態様および正極としての態様のそれぞれについて、詳細を説明する。 Next, we will explain in detail the negative and positive electrode aspects of the electrode according to the first embodiment.
(負極)
負極は、負極集電体と、負極活物質含有層とを含むことができる。負極活物質含有層は、負極集電体の片面又は両面に形成され得る。負極活物質含有層は、負極活物質と、任意に導電剤及び結着剤を含むことができる。負極集電体及び負極活物質含有層は、それぞれ、上述した集電体及び活物質含有層であり得る。
(Negative electrode)
The negative electrode may include a negative electrode current collector and a negative electrode active material-containing layer. The negative electrode active material-containing layer may be formed on one or both sides of the negative electrode current collector. The negative electrode active material-containing layer may include a negative electrode active material and, optionally, a conductive agent and a binder. The negative electrode current collector and the negative electrode active material-containing layer may be the current collector and the active material-containing layer described above, respectively.
負極活物質としては、例えば、ラムスデライト構造を有するチタン酸リチウム(例えばLi2+yTi3O7、0≦y≦3)、スピネル構造を有するチタン酸リチウム(例えば、Li4+xTi5O12、0≦x≦3)、単斜晶型二酸化チタン(TiO2(B))、アナターゼ型二酸化チタン、ルチル型二酸化チタン、五酸化ニオブ(Nb2O5)、ホランダイト型チタン複合酸化物、直方晶型(orthorhombic)チタン含有複合酸化物、及び単斜晶型ニオブチタン複合酸化物を挙げることができる。 Examples of negative electrode active materials include lithium titanate having a ramsdellite structure (e.g., Li2 +yTi3O7 , 0≦y≦3), lithium titanate having a spinel structure (e.g., Li4 + xTi5O12 , 0≦x≦3), monoclinic titanium dioxide ( TiO2 (B)), anatase titanium dioxide, rutile titanium dioxide, niobium pentoxide ( Nb2O5 ) , hollandite titanium composite oxide, orthorhombic titanium-containing composite oxide, and monoclinic niobium titanium composite oxide.
直方晶型チタン含有複合酸化物の例として、Li2+aM(I)2-bTi6-cM(II)dO14+σで表される化合物が挙げられる。ここで、M(I)は、Sr,Ba,Ca,Mg,Na,Cs,Rb及びKからなる群より選択される少なくとも1つである。M(II)はZr,Sn,V,Nb,Ta,Mo,W,Y,Fe,Co,Cr,Mn,Ni,及びAlからなる群より選択される少なくとも1つである。組成式中のそれぞれの添字は、0≦a≦6、0≦b<2、0≦c<6、0≦d<6、-0.5≦σ≦0.5である。直方晶型チタン含有複合酸化物の具体例として、Li2+aNa2Ti6O14(0≦a≦6)が挙げられる。 An example of an orthorhombic titanium-containing composite oxide is a compound represented by Li2 +aM (I) 2- bTi6 -cM (II) dO14 +σ . Here, M(I) is at least one selected from the group consisting of Sr, Ba, Ca, Mg, Na, Cs, Rb, and K. M(II) is at least one selected from the group consisting of Zr, Sn, V, Nb, Ta, Mo, W, Y, Fe, Co, Cr, Mn, Ni, and Al. The subscripts in the composition formula are 0≦a≦6, 0≦b<2 , 0≦c<6, 0≦d<6, and -0.5≦σ≦0.5. A specific example of an orthorhombic titanium-containing composite oxide is Li2 + aNa2Ti6O14 (0≦a≦ 6 ).
上記単斜晶型ニオブチタン複合酸化物の例として、LixTi1-yM1yNb2-zM2zO7+δで表される化合物が挙げられる。ここで、M1は、Zr,Si,及びSnからなる群より選択される少なくとも1つである。M2は、V,Ta,及びBiからなる群より選択される少なくとも1つである。組成式中のそれぞれの添字は、0≦x≦5、0≦y<1、0≦z<2、-0.3≦δ≦0.3である。単斜晶型ニオブチタン複合酸化物の具体例として、LixNb2TiO7(0≦x≦5)が挙げられる。 An example of the monoclinic niobium titanium composite oxide is a compound represented by Li x Ti 1-y M1 y Nb 2-z M2 z O 7+δ . Here, M1 is at least one selected from the group consisting of Zr, Si, and Sn. M2 is at least one selected from the group consisting of V, Ta, and Bi. The subscripts in the composition formula are 0≦x≦5, 0≦y<1, 0≦z<2, and −0.3≦δ≦0.3. A specific example of the monoclinic niobium titanium composite oxide is Li x Nb 2 TiO 7 (0≦x≦5).
単斜晶型ニオブチタン複合酸化物の他の例として、LixTi1-yM3y+zNb2-zO7-δで表される化合物が挙げられる。ここで、M3は、Mg,Fe,Ni,Co,W,Ta,及びMoより選択される少なくとも1つである。組成式中のそれぞれの添字は、0≦x≦5、0≦y<1、0≦z<2、-0.3≦δ≦0.3である。 Another example of a monoclinic niobium titanium composite oxide is a compound represented by Li x Ti 1-y M3 y+z Nb 2-z O 7-δ , where M3 is at least one selected from Mg, Fe, Ni, Co, W, Ta, and Mo. The subscripts in the composition formula are 0≦x≦5, 0≦y<1, 0≦z<2, and −0.3≦δ≦0.3.
導電剤は、集電性能を高め、且つ、活物質と集電体との接触抵抗を抑えるために配合される。導電剤の例には、気相成長カーボン繊維(Vapor Grown Carbon Fiber;VGCF)、アセチレンブラックなどのカーボンブラック、黒鉛、カーボンナノファイバー及びカーボンナノチューブのような炭素質物が含まれる。これらの1つを導電剤として用いてもよく、或いは、2つ以上を組み合わせて導電剤として用いてもよい。あるいは、導電剤を用いる代わりに、活物質粒子の表面に、炭素コートや電子導電性無機材料コートを施してもよい。 Conductive agents are added to improve current collection performance and reduce contact resistance between the active material and the current collector. Examples of conductive agents include carbonaceous materials such as vapor-grown carbon fiber (VGCF), carbon black such as acetylene black, graphite, carbon nanofibers, and carbon nanotubes. One of these may be used as the conductive agent, or two or more may be used in combination. Alternatively, instead of using a conductive agent, the surface of the active material particles may be coated with carbon or an electronically conductive inorganic material.
結着剤は、分散された活物質の間隙を埋め、また、活物質と負極集電体を結着させるために配合される。結着剤の例には、ポリテトラフルオロエチレン(polytetrafluoro ethylene;PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(polyvinylidene fluoride;PVdF)、フッ素系ゴム、スチレンブタジェンゴム(styrene-butadiene rubber;SBR)、ポリアクリル酸化合物、イミド化合物、カルボキシメチルセルロース(carboxymethyl cellulose;CMC)、及びCMCの塩が含まれる。これらの1つを結着剤として用いてもよく、或いは、2つ以上を組み合わせて結着剤として用いてもよい。 The binder is added to fill the gaps between the dispersed active material and to bind the active material and the negative electrode current collector. Examples of binders include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), fluorine-based rubber, styrene-butadiene rubber (SBR), polyacrylic acid compounds, imide compounds, carboxymethyl cellulose (CMC), and CMC salts. One of these may be used as the binder, or two or more may be used in combination.
負極活物質含有層中の負極活物質、導電剤及び結着剤の配合割合は、負極の用途に応じて適宜変更することができる。例えば、負極活物質、導電剤及び結着剤を、それぞれ、68質量%以上96質量%以下、2質量%以上30質量%以下及び2質量%以上30質量%以下の割合で配合することが好ましい。導電剤の量を2質量%以上とすることにより、負極活物質含有層の集電性能を向上させることができる。また、結着剤の量を2質量%以上とすることにより、負極活物質含有層と集電体との結着性が十分となり、優れたサイクル性能を期待できる。一方、導電剤及び結着剤はそれぞれ30質量%以下にすることが高容量化を図る上で好ましい。 The blending ratios of the negative electrode active material, conductive agent, and binder in the negative electrode active material-containing layer can be adjusted appropriately depending on the application of the negative electrode. For example, the negative electrode active material, conductive agent, and binder are preferably blended in ratios of 68% by mass or more and 96% by mass or less, 2% by mass or more and 30% by mass or less, and 2% by mass or more and 30% by mass or less, respectively. By using a conductive agent content of 2% by mass or more, the current collection performance of the negative electrode active material-containing layer can be improved. Furthermore, by using a binder content of 2% by mass or more, sufficient binding between the negative electrode active material-containing layer and the current collector can be achieved, and excellent cycle performance can be expected. On the other hand, it is preferable to use a conductive agent and binder content of 30% by mass or less each in order to achieve high capacity.
負極集電体には、活物質にリチウム(Li)が挿入及び脱離される電位において電気化学的に安定である材料が用いられる。例えば、集電体は、銅、ニッケル、ステンレス又はアルミニウム、或いは、Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu、及びSiから選択される一以上の元素を含むアルミニウム合金から作られることが好ましい。集電体の厚さは、5μm以上20μm以下であることが好ましい。このような厚さを有する集電体は、電極の強度と軽量化のバランスをとることができる。 The negative electrode current collector is made of a material that is electrochemically stable at the potential at which lithium (Li) is inserted into and extracted from the active material. For example, the current collector is preferably made of copper, nickel, stainless steel, aluminum, or an aluminum alloy containing one or more elements selected from Mg, Ti, Zn, Mn, Fe, Cu, and Si. The current collector preferably has a thickness of 5 μm or more and 20 μm or less. A current collector with this thickness can balance the strength and weight of the electrode.
また、負極集電体は、その表面に負極活物質含有層が形成されていない部分を含むことができる。この部分は、負極集電タブとして働くことができる。 The negative electrode current collector may also include a portion on its surface where the negative electrode active material-containing layer is not formed. This portion can function as a negative electrode current collecting tab.
負極活物質含有層の全体の平均密度(集電体を含まず)は、1.8g/cm3以上2.8g/cm3以下であることが好ましい。負極活物質含有層全体としての密度がこの範囲内にある負極は、エネルギー密度と電解質の保持性とに優れている。負極活物質含有層の全体平均密度は、2.1g/cm3以上2.6g/cm3以下であることがより好ましい。 The overall average density of the negative electrode active material-containing layer (excluding the current collector) is preferably 1.8 g/cm or more and 2.8 g/cm or less . A negative electrode having an overall density of the negative electrode active material-containing layer within this range has excellent energy density and electrolyte retention. The overall average density of the negative electrode active material-containing layer is more preferably 2.1 g/cm or more and 2.6 g/cm or less .
(正極)
正極は、正極集電体と、正極活物質含有層とを含むことができる。正極活物質含有層は、正極集電体の片面又は両面に形成され得る。正極活物質含有層は、正極活物質と、任意に導電剤及び結着剤を含むことができる。正極集電体及び正極活物質含有層は、それぞれ、上述した集電体及び活物質含有層であり得る。
(positive electrode)
The positive electrode may include a positive electrode current collector and a positive electrode active material-containing layer. The positive electrode active material-containing layer may be formed on one or both sides of the positive electrode current collector. The positive electrode active material-containing layer may include a positive electrode active material and, optionally, a conductive agent and a binder. The positive electrode current collector and the positive electrode active material-containing layer may be the current collector and the active material-containing layer described above, respectively.
正極活物質としては、例えば、酸化物又は硫化物を用いることができる。正極は、正極活物質として、1種類の化合物を単独で含んでいてもよく、或いは2種類以上の化合物を組み合わせて含んでいてもよい。酸化物及び硫化物の例には、Li又はLiイオンを挿入及び脱離させることができる化合物を挙げることができる。 For example, oxides or sulfides can be used as the positive electrode active material. The positive electrode may contain one type of compound alone as the positive electrode active material, or may contain a combination of two or more types of compounds. Examples of oxides and sulfides include compounds that can insert and extract Li or Li ions.
このような化合物としては、例えば、二酸化マンガン(MnO2)、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、リチウムマンガン複合酸化物(例えばLixMn2O4又はLixMnO2;0<x≦1)、リチウムニッケル複合酸化物(例えばLixNiO2;0<x≦1)、リチウムコバルト複合酸化物(例えばLixCoO2;0<x≦1)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(例えばLixNi1-yCoyO2;0<x≦1、0<y<1)、リチウムマンガンコバルト複合酸化物(例えばLixMnyCo1-yO2;0<x≦1、0<y<1)、スピネル構造を有するリチウムマンガンニッケル複合酸化物(例えばLixMn2-yNiyO4;0<x≦1、0<y<2)、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物(例えばLixFePO4;0<x≦1、LixFe1-yMnyPO4;0<x≦1、0<y<1、LixCoPO4;0<x≦1)、硫酸鉄(Fe2(SO4)3)、バナジウム酸化物(例えばV2O5)、及び、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LixNi1-y-zCoyMnzO2;0<x≦1、0<y<1、0<z<1、y+z<1)が含まれる。 Examples of such compounds include manganese dioxide (MnO 2 ), iron oxide, copper oxide, nickel oxide, lithium manganese composite oxides (e.g., Li x Mn 2 O 4 or Li x MnO 2 ; 0<x≦1), lithium nickel composite oxides (e.g., Li x NiO 2 ; 0<x≦1), lithium cobalt composite oxides (e.g., Li x CoO 2 ; 0<x≦1), lithium nickel cobalt composite oxides (e.g., Li x Ni 1-y Co y O 2 ; 0<x≦1, 0<y<1), lithium manganese cobalt composite oxides (e.g., Li x Mn y Co 1-y O 2 ; 0<x≦1, 0<y<1), and lithium manganese nickel composite oxides having a spinel structure (e.g., Li x Mn 2-y Ni y O 4 ; 0<x≦1, 0<y<2), lithium phosphate oxides having an olivine structure (e.g., LixFePO4 ; 0<x≦1, LixFe1 - yMnyPO4 ; 0<x≦1, 0<y< 1 , LixCoPO4 ; 0<x≦ 1 ), iron sulfate ( Fe2 ( SO4 ) 3 ), vanadium oxides (e.g., V2O5 ), and lithium nickel cobalt manganese composite oxides ( LixNi1 - yzCoyMnzO2 ; 0<x≦1 , 0<y<1 , 0 <z<1, y+z<1).
上記のうち、正極活物質としてより好ましい化合物の例には、スピネル構造を有するリチウムマンガン複合酸化物(例えばLixMn2O4;0<x≦1)、リチウムニッケル複合酸化物(例えばLixNiO2;0<x≦1)、リチウムコバルト複合酸化物(例えばLixCoO2;0<x≦1)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(例えばLixNi1-yCoyO2;0<x≦1、0<y<1)、スピネル構造を有するリチウムマンガンニッケル複合酸化物(例えばLixMn2-yNiyO4;0<x≦1、0<y<2)、リチウムマンガンコバルト複合酸化物(例えばLixMnyCo1-yO2;0<x≦1、0<y<1)、リチウムリン酸鉄(例えばLixFePO4;0<x≦1)、及び、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LixNi1-y-zCoyMnzO2;0<x≦1、0<y<1、0<z<1、y+z<1)が含まれる。これらの化合物を正極活物質に用いると、正極電位を高めることができる。 Among the above, examples of more preferred compounds as the positive electrode active material include lithium manganese composite oxides having a spinel structure (e.g., Li x Mn 2 O 4 ; 0<x≦1), lithium nickel composite oxides (e.g., Li x NiO 2 ; 0<x≦1), lithium cobalt composite oxides (e.g., Li x CoO 2 ; 0<x≦1), lithium nickel cobalt composite oxides (e.g., Li x Ni 1-y Co y O 2 ; 0<x≦1, 0<y<1), lithium manganese nickel composite oxides having a spinel structure (e.g., Li x Mn 2-y Ni y O 4 ; 0<x≦1, 0<y<2), lithium manganese cobalt composite oxides (e.g., Li x Mn y Co 1-y O 2 ; 0<x≦1, 0<y<1), and lithium iron phosphate (e.g., Li x FePO 4 ; 0<x≦1) and lithium nickel cobalt manganese composite oxide (Li x Ni 1-yz Co y Mn z O 2 ; 0<x≦1, 0<y<1, 0<z<1, y+z<1). When these compounds are used as the positive electrode active material, the positive electrode potential can be increased.
電池の電解質として常温溶融塩を用いる場合、リチウムリン酸鉄、LixVPO4F(0≦x≦1)、リチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、又はこれらの混合物を含む正極活物質を用いることが好ましい。これらの化合物は常温溶融塩との反応性が低いため、サイクル寿命を向上させることができる。常温溶融塩の詳細については、後述する。 When a room-temperature molten salt is used as the battery electrolyte, it is preferable to use a positive electrode active material containing lithium iron phosphate, Li x VPO 4 F (0≦x≦1), lithium manganese composite oxide, lithium nickel composite oxide, lithium nickel cobalt composite oxide, or a mixture thereof. These compounds have low reactivity with room-temperature molten salts, and therefore can improve cycle life. Details of room-temperature molten salts will be described later.
正極活物質の一次粒径は、100nm以上1μm以下であることが好ましい。一次粒径が100nm以上の正極活物質は、工業生産上の取り扱いが容易である。一次粒径が1μm以下の正極活物質は、リチウムイオンの固体内拡散をスムーズに進行させることが可能である。 The primary particle size of the positive electrode active material is preferably 100 nm or more and 1 μm or less. Positive electrode active materials with a primary particle size of 100 nm or more are easy to handle in industrial production. Positive electrode active materials with a primary particle size of 1 μm or less allow lithium ions to diffuse smoothly within the solid.
正極活物質の比表面積は、0.1m2/g以上10m2/g以下であることが好ましい。0.1m2/g以上の比表面積を有する正極活物質は、Liイオンの吸蔵・放出サイトを十分に確保できる。10m2/g以下の比表面積を有する正極活物質は、工業生産の上で取り扱い易く、かつ良好な充放電サイクル性能を確保できる。 The specific surface area of the positive electrode active material is preferably 0.1 m /g or more and 10 m /g or less. A positive electrode active material having a specific surface area of 0.1 m /g or more can ensure sufficient sites for occlusion and desorption of Li ions. A positive electrode active material having a specific surface area of 10 m /g or less is easy to handle in industrial production and can ensure good charge-discharge cycle performance.
結着剤は、分散された正極活物質の間隙を埋め、また、正極活物質と正極集電体とを結着させるために配合される。結着剤の例には、ポリテトラフルオロエチレン(polytetrafluoro ethylene;PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(polyvinylidene fluoride;PVdF)、フッ素系ゴム、ポリアクリル酸化合物、イミド化合物、カルボキシメチルセルロース(carboxymethyl cellulose;CMC)、及びCMCの塩が含まれる。これらの1つを結着剤として用いてもよく、或いは、2つ以上を組み合わせて結着剤として用いてもよい。 The binder is added to fill the gaps between the dispersed positive electrode active material and to bind the positive electrode active material to the positive electrode current collector. Examples of binders include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), fluorine-containing rubber, polyacrylic acid compounds, imide compounds, carboxymethyl cellulose (CMC), and salts of CMC. One of these may be used as the binder, or two or more may be used in combination as binders.
導電剤は、集電性能を高め、且つ、正極活物質と正極集電体との接触抵抗を抑えるために配合される。導電剤の例には、気相成長カーボン繊維(Vapor Grown Carbon Fiber;VGCF)、アセチレンブラックなどのカーボンブラック、黒鉛、カーボンナノファイバー及びカーボンナノチューブのような炭素質物が含まれる。これらの1つを導電剤として用いてもよく、或いは、2つ以上を組み合わせて導電剤として用いてもよい。また、導電剤を省略することもできる。 Conductive agents are added to improve current collection performance and reduce contact resistance between the positive electrode active material and the positive electrode current collector. Examples of conductive agents include carbonaceous materials such as vapor-grown carbon fiber (VGCF), carbon black such as acetylene black, graphite, carbon nanofibers, and carbon nanotubes. One of these may be used as the conductive agent, or two or more may be used in combination. The conductive agent may also be omitted.
正極活物質含有層において、正極活物質及び結着剤は、それぞれ、80質量%以上98質量%以下、及び2質量%以上20質量%以下の割合で配合することが好ましい。 In the positive electrode active material-containing layer, the positive electrode active material and binder are preferably blended in proportions of 80% by mass or more and 98% by mass or less, and 2% by mass or more and 20% by mass or less, respectively.
結着剤の量を2質量%以上にすることにより、十分な電極強度が得られる。また、結着剤は、絶縁体として機能し得る。そのため、結着剤の量を20質量%以下にすると、電極に含まれる絶縁体の量が減るため、内部抵抗を減少できる。 By using a binder amount of 2% by mass or more, sufficient electrode strength can be achieved. The binder can also function as an insulator. Therefore, by using a binder amount of 20% by mass or less, the amount of insulator contained in the electrode is reduced, thereby reducing internal resistance.
導電剤を加える場合には、正極活物質、結着剤及び導電剤は、それぞれ、77質量%以上95質量%以下、2質量%以上20質量%以下、及び3質量%以上15質量%以下の割合で配合することが好ましい。 When a conductive agent is added, the positive electrode active material, binder, and conductive agent are preferably blended in proportions of 77% by mass or more and 95% by mass or less, 2% by mass or more and 20% by mass or less, and 3% by mass or more and 15% by mass or less, respectively.
導電剤の量を3質量%以上にすることにより、上述した効果を発揮することができる。また、導電剤の量を15質量%以下にすることにより、電解質と接触する導電剤の割合を低くすることができる。この割合が低いと、高温保存下において、電解質の分解を低減することができる。 By setting the amount of conductive agent to 3% by mass or more, the above-mentioned effects can be achieved. Furthermore, by setting the amount of conductive agent to 15% by mass or less, the proportion of conductive agent that comes into contact with the electrolyte can be reduced. This low proportion can reduce electrolyte decomposition during high-temperature storage.
正極集電体は、アルミニウム箔、又は、Mg、Ti、Zn、Ni、Cr、Mn、Fe、Cu及びSiから選択される一以上の元素を含むアルミニウム合金箔であることが好ましい。 The positive electrode current collector is preferably aluminum foil or aluminum alloy foil containing one or more elements selected from Mg, Ti, Zn, Ni, Cr, Mn, Fe, Cu, and Si.
アルミニウム箔又はアルミニウム合金箔の厚さは、5μm以上20μm以下であることが好ましく、15μm以下であることがより好ましい。アルミニウム箔の純度は99質量%以上であることが好ましい。アルミニウム箔又はアルミニウム合金箔に含まれる鉄、銅、ニッケル、及びクロムなどの遷移金属の含有量は、1質量%以下であることが好ましい。 The thickness of the aluminum foil or aluminum alloy foil is preferably 5 μm or more and 20 μm or less, and more preferably 15 μm or less. The purity of the aluminum foil is preferably 99% by mass or more. The content of transition metals such as iron, copper, nickel, and chromium contained in the aluminum foil or aluminum alloy foil is preferably 1% by mass or less.
また、正極集電体は、その表面に正極活物質含有層が形成されていない部分を含むことができる。この部分は、正極集電タブとして働くことができる。 The positive electrode current collector may also include a portion on its surface where the positive electrode active material-containing layer is not formed. This portion can function as a positive electrode current collecting tab.
<製造方法>
電極は、例えば次の方法により作製することができる。下記方法は目付分布として傾斜を設けた場合の例である。先ず、活物質、導電剤、及び結着剤を溶媒に懸濁してスラリーを調製する。得られたスラリーを、集電体の片面又は両面に塗布する。次いで、塗布したスラリーを乾燥させて、活物質含有層と集電体との積層体を得る。その後、この積層体にプレスを施す。
<Manufacturing method>
The electrode can be produced, for example, by the following method. The following method is an example in which a gradient is provided as the basis weight distribution. First, an active material, a conductive agent, and a binder are suspended in a solvent to prepare a slurry. The obtained slurry is applied to one or both sides of a current collector. Next, the applied slurry is dried to obtain a laminate of an active material-containing layer and a current collector. Then, the laminate is pressed.
スラリーを塗布する際、少なくとも一方向の端へのスラリー塗布量を少なくする。例えば、ダイコーターを用いたスラリー塗工を行う場合、ダイヘッドの一部における送液速度を遅くすることで、スラリーの塗工幅における対応部分の塗工量を少なくできる。具体例として、次のようなダイヘッドを用いてスラリーを塗工することにより、塗工方向と交差する方向を第1方向として、塗工幅の両端のスラリー塗布量を少なくして、乾燥後に得られる活物質含有層にてそれらの間の中央部よりも目付が少ない第1端部と第2端部とを形成することができる。例えば、台形の形状を有するシムを用いることで、ダイヘッド内の空間を、スラリーを貯留するマニホールドから吐出口へ向かって広がる形状とする。この様なダイヘッドでは、マニホールドから吐出口へ供給されるスラリーの送液速度がダイヘッドの幅の中央で最も速く、外側へ向かうにつれて送液速度が遅くなる。そのため、吐出口の中央から吐出されるスラリー量に比べて、両端から吐出されるスラリーの量が少なく、塗工幅の端のスラリー塗工量が少なくなる。 When applying the slurry, the amount of slurry applied to at least one edge is reduced. For example, when applying the slurry using a die coater, slowing the feed rate in a portion of the die head can reduce the amount of slurry applied in the corresponding portion of the coating width. Specifically, by applying the slurry using the following die head, the amount of slurry applied to both ends of the coating width, with the direction intersecting the coating direction defined as the first direction, can be reduced. This results in the active material-containing layer obtained after drying having a first end and a second end with a lower basis weight than the central portion between them. For example, by using a trapezoidal shim, the space within the die head is shaped to expand from the manifold that stores the slurry toward the discharge port. With this type of die head, the feed rate of the slurry supplied from the manifold to the discharge port is fastest at the center of the die head width and decreases toward the outside. Therefore, the amount of slurry discharged from both ends is smaller than the amount of slurry discharged from the center of the discharge port, resulting in a smaller amount of slurry applied at the edges of the coating width.
又は、ダイコーターでスラリー塗工を行う際、ダイヘッドへのスラリー供給の流量を制御したりダイヘッドに対する集電体の搬送速度を制御したりすることで、集電体の搬送方向に沿ってスラリー塗工量を異ならせることができる。乾燥およびプレスを行った後、目付が少ない部分が端部となるように裁断することで、端部の目付が少ない活物質含有層を有する電極を得ることができる。また、一例では、上述した台形の形状を有するシムの使用とスラリー流量や集電体搬送の制御とを組合わせることで、第1方向および第2方向の両方の目付分布に傾斜を有する電極を得ることができる。 Alternatively, when applying the slurry using a die coater, the amount of slurry applied can be varied along the direction of current collector transport by controlling the flow rate of the slurry supplied to the die head or the transport speed of the current collector relative to the die head. After drying and pressing, the electrode can be cut so that the portions with a lower basis weight are at the edges, resulting in an electrode with an active material-containing layer with a lower basis weight at the edges. In one example, by combining the use of the trapezoidal shim described above with control of the slurry flow rate and current collector transport, an electrode with a gradient in the basis weight distribution in both the first and second directions can be obtained.
或いは、スラリーを重ねるように塗布を複数回繰り返し、スラリーを塗り重ねる毎に塗布領域を減少させることで、スラリー塗膜に傾斜をつけることができる。減少させる程度は、所望の目付の傾斜の大きさや一塗り毎の塗布量によって異なるが、例えば、塗工幅を1cmずつ狭める。 Alternatively, the slurry can be applied multiple times in layers, reducing the coating area with each application, creating a gradient in the slurry coating. The degree of reduction depends on the desired gradient in basis weight and the amount applied per coat, but for example, the coating width can be narrowed by 1 cm.
スラリーを塗布した集電体の面に沿って目付が部分的に異なる乾燥塗膜を含む積層体をプレスすることで、部分的に密度が異なる密度分布を有する活物質含有層を得ることができる。例えば、乾燥したスラリーの塗膜の全体に均一なプレスを施すと、目付が多い部分ではプレス後の密度が自ずと高くなり、目付が少ない部分ではプレス後の密度が自ずと低くなる。また、例えば、段差や傾斜を有するローラーを用いてロールプレスを実施することで塗膜がロールに接触する部位に応じた部分的なプレスを行って、密度分布をさらに制御することもできる。 By pressing a laminate including a dried coating film with locally different basis weights along the surface of a current collector to which the slurry has been applied, it is possible to obtain an active material-containing layer with a density distribution that varies locally. For example, if the entire coating film of dried slurry is pressed uniformly, the density after pressing will naturally be higher in areas with a higher basis weight, and lower in areas with a lower basis weight. Furthermore, by performing roll pressing using a roller with steps or inclinations, for example, partial pressing can be performed according to the areas where the coating film comes into contact with the roll, further controlling the density distribution.
<測定方法>
電極の測定方法について、以下に説明する。具体的には、活物質含有層における目付および密度の分布、並びに活物質含有層のアスペクト比の測定方法を説明する。
<Measurement method>
The measurement methods for the electrode will be described below. Specifically, the methods for measuring the distribution of the basis weight and density in the active material-containing layer and the aspect ratio of the active material-containing layer will be described.
電池に組み込まれている電極について測定する場合は、以下の手順で電池から電極を取り出す。 If you are measuring electrodes that are built into a battery, remove the electrodes from the battery using the following procedure.
まず、電池を放電状態にする。ここでの放電状態とは、25℃の環境下で0.2C以下の電流値にて放電下限電圧まで定電流放電した状態を示す。放電状態とした電池を、不活性雰囲気のグローブボックス、例えば、アルゴンガスで充填されたグローブボックス内に入れる。次に、グローブボックス内で対象となる電極を電池から取り出す。具体的には、グローブボックスの中で、念のため正極、負極をショートさせないよう注意を払いながら、電池の外装を切りながら開いていく。その中から、例えば、負極に使用されている電極を測定試料とする場合には、負極側端子につながっている電極を切り出す。又は、正極に使用されている電極を測定試料とする場合には、正極側端子につながっている電極を切り出す。取り出した電極を、例えば、エチルメチルエーテル溶媒で洗浄し、乾燥する。 First, the battery is placed in a discharged state. "Discharged" here refers to a state in which the battery is discharged at a constant current of 0.2 C or less to the lower discharge voltage limit in an environment of 25°C. The discharged battery is placed in an inert atmosphere glove box, such as a glove box filled with argon gas. Next, the target electrode is removed from the battery inside the glove box. Specifically, the battery's exterior is cut open while taking care not to short-circuit the positive and negative electrodes. For example, if the electrode used as the negative electrode is to be used as the measurement sample, the electrode connected to the negative terminal is removed. Alternatively, if the electrode used as the positive electrode is to be used as the measurement sample, the electrode connected to the positive terminal is removed. The removed electrode is then washed with, for example, ethyl methyl ether solvent, and dried.
(目付分布および密度分布の測定方法)
活物質含有層の目付および密度の分布は、次のようにして測定できる。
(Method for measuring basis weight distribution and density distribution)
The distribution of the basis weight and density of the active material-containing layer can be measured as follows.
測定試料としての電極において、任意の一方向およびそれと交差する他の方向のそれぞれにおける両端部、並びにそれらの方向が交差する点がある中央部から、複数枚の直径15 mmの円形試料片をそれぞれ打ち抜く。任意の方向と他の方向との交差角度は、直角(90°)であり得る。例えば、矩形形状の電極については、長辺方向と短辺方向を選択する。採取する試料片の数は、端部から中央部までを等間隔で分割し、それぞれの分割した領域の中央部分において採取する、例えば、分割は5分割以上、すなわち5枚以上の試料片採取とする。 For the electrode used as the measurement sample, punch out multiple circular sample pieces with a diameter of 15 mm from both ends in one arbitrary direction and in another direction intersecting that direction, as well as from the center where those directions intersect. The intersecting angle between the arbitrary direction and the other direction can be a right angle (90°). For example, for a rectangular electrode, select the long side direction and the short side direction. The number of sample pieces to be collected is determined by dividing the area from the end to the center at equal intervals, and collecting sample pieces from the center of each divided area. For example, the area should be divided into five or more parts, i.e., five or more sample pieces should be collected.
各試料片の全質量を測定し、記録する。次に、試料片をポリフッ化ビニリデン(PVdF)等の結着剤で被覆する。ここで、活物質含有層が有する細孔を可能な限り結着剤で埋める。被覆した試料片を、メスシリンダー等の容器内の水等の液体に入れ、液面の増加に基づいて試料片の体積を求める。その後、試料片をN-メチルピロリドンまたは純水中に浸漬し、超音波を印加して活物質含有層と集電体とを分離する。分離した集電体を乾燥して、集電体単体の質量を測定する。また、集電体を容器内の液体に入れ、液面の増加に基づいて集電体の体積を求める。 The total mass of each sample piece is measured and recorded. Next, the sample piece is coated with a binder such as polyvinylidene fluoride (PVdF). The binder is used to fill as many pores in the active material-containing layer as possible. The coated sample piece is placed in a liquid such as water in a container such as a measuring cylinder, and the volume of the sample piece is determined based on the increase in the liquid level. The sample piece is then immersed in N-methylpyrrolidone or pure water, and ultrasonic waves are applied to separate the active material-containing layer from the current collector. The separated current collector is dried, and the mass of the current collector alone is measured. The current collector is also placed in a liquid in a container, and the volume of the current collector is determined based on the increase in the liquid level.
試料片全体の質量と集電体の質量に基づいて活物質含有層の質量を算出し、求められた活物質含有層の質量を試料片の面積(π×(15 mm/2)2)で除することで、各試料片についての目付を算出する(目付=(試料片全体質量-集電体質量)/試料片面積)。各採取箇所に応じて、得られた試料片の活物質含有層の目付の平均を求め、各々の採取箇所の平均目付とする。 The mass of the active material-containing layer is calculated based on the mass of the entire sample piece and the mass of the current collector, and the calculated mass of the active material-containing layer is divided by the area of the sample piece (π×(15 mm/2) 2 ) to calculate the basis weight for each sample piece (basis weight = (total mass of sample piece - mass of current collector) / area of sample piece). The average basis weight of the active material-containing layer of the obtained sample piece is calculated for each sampling point, and this is taken as the average basis weight for each sampling point.
試料片全体の体積と集電体の体積に基づいて活物質含有層の体積を算出し、求められた活物質含有層の体積を活物質含有層の質量で除することで、各試料片についての密度を算出する(密度=(試料片全体質量-集電体質量)/(試料片全体体積-集電体体積))。各採取箇所に応じて、得られた試料片の活物質含有層の密度の平均を求め、各々の採取箇所の平均密度とする。 The volume of the active material-containing layer is calculated based on the volume of the entire sample piece and the volume of the current collector, and the density of each sample piece is calculated by dividing the calculated volume of the active material-containing layer by the mass of the active material-containing layer (density = (total mass of sample piece - mass of current collector) / (total volume of sample piece - volume of current collector)). The average density of the active material-containing layer of the sample piece obtained for each sampling point is calculated, and this is taken as the average density of each sampling point.
試料片を採取した何れかの端部のうち平均目付が中央部の平均目付より少ない箇所があれば、当該端部を第1端部と見なす。平均目付が中央部より少ない端部が複数ある場合は、その何れかを任意に選択し第1端部と見なす。第1端部に選択した箇所に対し中央部を挟んで活物質含有層の反対側にて採取を行った端部を第2端部と見なす。第1端部に選択した採取箇所と第2端部とした採取箇所とを結ぶ線に沿う方向を第1方向とし、第1方向と交差する方向に沿って中央部を挟んで並ぶ残り二箇所の採取を行った端部を第3端部および第4端部とそれぞれ任意に見なす。 If any of the ends of the sample piece has an average basis weight less than that of the central portion, that end is deemed to be the first end. If there are multiple ends with an average basis weight less than that of the central portion, any one of them is arbitrarily selected and deemed to be the first end. The end sampled on the opposite side of the active material-containing layer from the point selected as the first end, across the central portion, is deemed to be the second end. The direction along the line connecting the point selected as the first end and the point selected as the second end is deemed to be the first direction, and the remaining two ends sampled, lined up on either side of the central portion along a direction intersecting the first direction, are arbitrarily deemed to be the third end and the fourth end, respectively.
上記のとおり特定した第1端部における平均目付(第1目付)を中央部の平均目付(中央目付)から引くことで、第1目付量差を算出する。そして第1目付量差を中央部の平均目付(中央目付)で除することで、中央目付に対する第1目付量差の比dm1を算出する(dm1=[(中央部の平均目付-第1端部の平均目付)/中央部の平均目付]×100%)。第2端部から第4端部についても同様に、比dm2,dm3,及びdm4を算出する。 The first basis weight difference is calculated by subtracting the average basis weight (first basis weight) at the first end portion determined as above from the average basis weight (center basis weight) at the center portion. Then, the first basis weight difference is divided by the average basis weight (center basis weight) at the center portion to calculate the ratio dm1 of the first basis weight difference to the center basis weight ( dm1 = [(average basis weight at center portion - average basis weight at first end portion) / average basis weight at center portion] × 100%). Similarly, ratios dm2 , dm3 , and dm4 are calculated for the second to fourth end portions.
上記のとおり特定した第1端部および第2端部、そして中央部の平均密度を比較する。それらのうち最大の値を、第1方向に沿った第1密度分布における第1最大密度とする。また、最小の値を、第1密度分布における第1最小密度とする。第1実施形態に係る電極では、中央部の平均密度が第1最大密度となり、第1端部および第2端部の何れか一方または両方の平均密度が第1最小密度となる。第1最大密度から第1最小密度を引くことで、第1密度差を算出する。そして第1密度差を第1最大密度で除することで、第1最大密度に対する第1密度差の比dd1を算出する(dd1=[(第1最大密度-第1最小密度)/第1最大密度]×100%)。第3端部、第4端部、及び中央部のそれぞれの平均密度に基づいて、第2方向における第2最大密度に対する第2密度差の比dd2を同様に算出する。 The average densities of the first end, second end, and central portion identified as described above are compared. The largest value among them is defined as the first maximum density in the first density distribution along the first direction. The smallest value is defined as the first minimum density in the first density distribution. In the electrode according to the first embodiment, the average density of the central portion is defined as the first maximum density, and the average density of either or both of the first end and second end portions is defined as the first minimum density. The first density difference is calculated by subtracting the first minimum density from the first maximum density. The ratio d d1 of the first density difference to the first maximum density is then calculated by dividing the first density difference by the first maximum density (d d1 = [(first maximum density - first minimum density) / first maximum density] × 100%). The ratio d d2 of the second density difference to the second maximum density in the second direction is similarly calculated based on the average densities of the third end, fourth end, and central portion.
(アスペクト比の測定方法)
活物質含有層のアスペクト比は、第1方向および第2方向を特定し、それらの方向の寸法のうち長い方を短い方で除することで、求められる。
(Method of measuring aspect ratio)
The aspect ratio of the active material-containing layer can be determined by identifying the first and second directions and dividing the longer dimension in those directions by the shorter dimension.
上記目付分布および密度分布の測定の際に特定した第1方向に沿って活物質含有層の長さを測定することで、第1距離を求める。第3端部および第4端部としたそれぞれの採取箇所を結ぶ線に沿う方向を第2方向とし、その方向に沿って活物質含有層の長さを測定することで第2距離を求める。第1距離および第2距離のうちの長い方を短い方で除することで、アスペクト比を算出する。 The first distance is determined by measuring the length of the active material-containing layer along the first direction identified when measuring the basis weight distribution and density distribution. The second direction is determined as the direction along the line connecting the extraction points of the third end and the fourth end, and the second distance is determined by measuring the length of the active material-containing layer along that direction. The aspect ratio is calculated by dividing the longer of the first distance and the second distance by the shorter one.
次に、第1実施形態に係る電極について、図面を参照しながらより具体的に説明する。 Next, the electrodes according to the first embodiment will be described in more detail with reference to the drawings.
実施形態に係る電極の具体例を、図1に示す。図1は、実施形態に係る電極の一例を概略的に示す断面図である。図1に示す例では、電池の負極としての電極の態様を説明する。図1は、負極3の主面と交差する断面を表す概略断面図である。 A specific example of an electrode according to an embodiment is shown in Figure 1. Figure 1 is a cross-sectional view that schematically illustrates an example of an electrode according to an embodiment. The example shown in Figure 1 illustrates an embodiment of the electrode as a negative electrode of a battery. Figure 1 is a schematic cross-sectional view that illustrates a cross section that intersects with the main surface of the negative electrode 3.
図1に示す負極3は、負極集電体3aと負極集電体3a上に設けられた負極活物質含有層3bとを含んでいる。負極集電体3aは、負極活物質含有層3bを担持していない部分、即ち、負極集電タブ3cを含んでいる。図示する例では、負極集電体3aの片面の主面上に負極活物質含有層3bが担持されている。負極3は、負極集電体3aの表裏両方の主面上に負極活物質含有層3bを担持する電極であってもよい。 The negative electrode 3 shown in FIG. 1 includes a negative electrode current collector 3a and a negative electrode active material-containing layer 3b provided on the negative electrode current collector 3a. The negative electrode current collector 3a includes a portion that does not support the negative electrode active material-containing layer 3b, i.e., a negative electrode current collector tab 3c. In the example shown, the negative electrode active material-containing layer 3b is supported on one main surface of the negative electrode current collector 3a. The negative electrode 3 may also be an electrode that supports the negative electrode active material-containing layer 3b on both the front and back main surfaces of the negative electrode current collector 3a.
図1の横方向を負極3の面内方向が含む第1方向11として、負極活物質含有層3bは第1方向11に沿って並んだ第1端部3b1、中央部3b0、及び第2端部3b2を含む。第1端部3b1及び第2端部3b2における負極活物質含有層3bの平均目付(第1目付および第2目付)は中央部3b0における平均目付(中央目付)より少なく、第1方向11に沿った負極活物質含有層3bの断面形状には第1端部3b1及び第2端部3b2のそれぞれの外縁から中央部3b0へ向かって負極活物質含有層3bの厚みが増加する傾斜がある。 1 is defined as a first direction 11 including the in-plane direction of the negative electrode 3, and the negative electrode active material containing layer 3b includes a first end 3b1 , a central portion 3b0 , and a second end 3b2 that are aligned along the first direction 11. The average basis weights (first basis weight and second basis weight) of the negative electrode active material containing layer 3b at the first end 3b1 and the second end 3b2 are smaller than the average basis weight (central basis weight) at the central portion 3b0 , and the cross-sectional shape of the negative electrode active material containing layer 3b along the first direction 11 has a gradient such that the thickness of the negative electrode active material containing layer 3b increases from the outer edges of the first end 3b1 and the second end 3b2 toward the central portion 3b0 .
第1端部3b1の平均目付と中央部3b0の平均目付との差(第1目付量差)は、中央部3b0の平均目付と比較して1%より大きく10%より小さい値を示す(1%<dm1<10%)。また、第2端部3b2の平均目付と中央部3b0の平均目付との差(第2目付量差)は、中央部3b0の平均目付と比較して1%より大きく10%より小さい値を示す(1%<dm2<10%)。 The difference between the average basis weight of the first end portion 3b1 and the average basis weight of the central portion 3b0 (first basis weight difference) is greater than 1% and less than 10% (1% < dm1 < 10%) compared to the average basis weight of the central portion 3b0 . Also, the difference between the average basis weight of the second end portion 3b2 and the average basis weight of the central portion 3b0 (second basis weight difference) is greater than 1% and less than 10% (1% < dm2 < 10%) compared to the average basis weight of the central portion 3b0 .
図7に、従来の電極の一例を概略的に表す断面図を示す。図7に示す従来型の電極10は、集電体10aと集電体10a上に設けられた活物質含有層10bとを含んでいる。集電体10aは、活物質含有層10bを担持していない部分、即ち、集電タブ10cを含んでいる。電極10では、図1に示した第1実施形態に係る負極3と異なり、活物質含有層10bの全体に亘って目付が概ね均一になっており、厚みがほぼ一定である。 Figure 7 shows a cross-sectional view that schematically illustrates an example of a conventional electrode. The conventional electrode 10 shown in Figure 7 includes a current collector 10a and an active material-containing layer 10b provided on the current collector 10a. The current collector 10a includes a portion that does not support the active material-containing layer 10b, i.e., a current collecting tab 10c. Unlike the negative electrode 3 according to the first embodiment shown in Figure 1, the electrode 10 has a generally uniform basis weight throughout the active material-containing layer 10b, and a substantially constant thickness.
電池の電極群に含まれる負極3の負極活物質含有層3bの主面は負極集電体3aと密着しているかセパレータを間に挟んで正極活物質含有層と向き合う。そのため、負極活物質含有層3b内への電解質の主な侵入経路は、負極活物質含有層3bの外縁に位置する端部である。図1に示す第1実施形態に係る負極3では負極活物質含有層3bの第1端部3b1及び第2端部3b2のそれぞれにおいて電解質が侵入することのできる面が、図7における従来型の電極10の活物質含有層10bの両端部と比較して多い。そのため、第1実施形態に係る電極では、従来型の電極と比較して電解質の含浸性が向上している。 The main surface of the negative electrode active material-containing layer 3b of the negative electrode 3 included in the electrode group of the battery is in close contact with the negative electrode current collector 3a or faces the positive electrode active material-containing layer with a separator sandwiched therebetween. Therefore, the main path of electrolyte penetration into the negative electrode active material-containing layer 3b is the end located at the outer edge of the negative electrode active material-containing layer 3b. In the negative electrode 3 according to the first embodiment shown in FIG. 1, the first end 3b1 and the second end 3b2 of the negative electrode active material-containing layer 3b each have a larger surface area through which the electrolyte can penetrate than both ends of the active material-containing layer 10b of the conventional electrode 10 shown in FIG. 7. Therefore, the electrode according to the first embodiment has improved electrolyte impregnation compared to conventional electrodes.
第1距離D1に対応する第1方向11への負極活物質含有層3bの長さのうち、第1端部3b1の第1幅W1及び第2端部3b2の第2幅W2がそれぞれ占める割合は、5%以上40%以下(1/20以上2/5以下)である。 The proportion of the length of the negative electrode active material-containing layer 3b in the first direction 11 corresponding to the first distance D1 that is accounted for by the first width W1 of the first end 3b1 and the second width W2 of the second end 3b2 is 5% or more and 40% or less (1/20 or more and 2/5 or less).
図1に示した例では、第1方向11に沿った負極活物質含有層3bの両端部、つまり第1端部3b1及び第2端部3b2の両方で目付が中央部3b0よりも小さくなっているが、第1実施形態に係る電極は、第1端部では目付が小さくなっているものの第2端部での目付が中央部の目付以上である態様も含む。また、図1では第1端部3b1は負極集電タブ3cと隣接する位置にあるが、第1端部は活物質含有層の面内方向の何れの端部でもあり得る。 1, the basis weight at both ends of the negative electrode active material-containing layer 3b along the first direction 11, i.e., at both the first end 3b1 and the second end 3b2, is smaller than that at the central portion 3b0 . However, the electrode according to the first embodiment also includes an embodiment in which the basis weight is smaller at the first end but equal to or greater than that at the second end. Also, although the first end 3b1 is located adjacent to the negative electrode current collector tab 3c in FIG. 1, the first end can be any end in the in-plane direction of the active material-containing layer.
図2に、実施形態に係る電極の他の例を示す。図2に示す負極3は、図1の場合と同様に負極集電体3a、負極活物質含有層3b、及び負極集電タブ3cを含んでいる。図1の例では負極活物質含有層3bの密度が全体に亘って均一であったことに対し、図2の例では第1端部3b1及び第2端部3b2における密度が中央部3b0の密度よりも低くなっている。図2は、図1の負極3に対し第1距離D1の全体に亘って均等なプレスに供した電極を表したものであり得る。 Fig. 2 shows another example of an electrode according to an embodiment. The negative electrode 3 shown in Fig. 2 includes a negative electrode current collector 3a, a negative electrode active material-containing layer 3b, and a negative electrode current collecting tab 3c, similar to the case of Fig. 1. While the density of the negative electrode active material-containing layer 3b is uniform throughout in the example of Fig. 1 , in the example of Fig. 2, the density at the first end 3b1 and the second end 3b2 is lower than the density at the central portion 3b0 . Fig. 2 may represent an electrode in which the negative electrode 3 of Fig. 1 has been subjected to uniform pressing over the entire first distance D1.
図2の負極3では、第1端部3b1、中央部3b0、及び第2端部3b2の間で負極活物質含有層3bの厚みが同程度になっているものの、第1端部3b1及び第2端部3b2の密度は中央部3b0の密度より小さいので第1端部3b1及び第2端部3b2における目付は中央部3b0における目付より少ない。負極3では、密度が低い第1端部3b1及び第2端部3b2からの電解質の含浸性が高い。 2, the thickness of the negative electrode active material-containing layer 3b is approximately the same among the first end 3b1, the central portion 3b0 , and the second end 3b2 , but the density of the first end 3b1 and the second end 3b2 is lower than the density of the central portion 3b0 , and therefore the basis weight at the first end 3b1 and the second end 3b2 is lower than the basis weight at the central portion 3b0 . In the negative electrode 3, the impregnation of the electrolyte from the first end 3b1 and the second end 3b2 , which have lower density, is high.
第1方向11に沿った負極活物質含有層3bの第1密度分布において、中央部3b0における密度に対応する第1最大密度と、第1端部3b1における密度および第2端部3b2における密度の少なくとも一方に対応する第1最小密度とを比較すると、第1最大密度と第1最小密度との第1密度差は、第1最大密度に対し1/20より大きく1/5未満の値を示す(5%<dd1<20%)。 In the first density distribution of the negative electrode active material-containing layer 3b along the first direction 11, when the first maximum density corresponding to the density at the central portion 3b0 is compared with the first minimum density corresponding to at least one of the density at the first end portion 3b1 and the density at the second end portion 3b2 , the first density difference between the first maximum density and the first minimum density is greater than 1/20 and less than 1/5 of the first maximum density (5% < d d1 < 20%).
第1実施形態に係る電極において、第1方向は、例えば、電極の長辺に沿う方向であり得る。或いは、第1方向は、例えば、電極の短辺に沿う方向であり得る。そのような電極の例を、図3及び図4にそれぞれ示す。 In the electrode according to the first embodiment, the first direction may be, for example, a direction along the long side of the electrode. Alternatively, the first direction may be, for example, a direction along the short side of the electrode. Examples of such electrodes are shown in Figures 3 and 4, respectively.
図3は、長辺方向を第1方向とする電極の例を概略的に示す平面図である。図3に示す負極3は、負極集電体とその上に設けられた負極活物質含有層3bを含む。負極集電体は、負極活物質含有層3bを担持していない負極集電タブ3cを含んでいる。図3の負極3は、図1に示した負極3又は図2に示した負極3であり得る。図1及び図2は、図3の負極3の短辺方向に対応する第2方向12に沿った断面図であり得る。図3の負極3は、例えば、積層型電極群に用いられる負極であり得る。 Figure 3 is a plan view schematically illustrating an example of an electrode whose long side direction is the first direction. The negative electrode 3 shown in Figure 3 includes a negative electrode current collector and a negative electrode active material-containing layer 3b provided thereon. The negative electrode current collector includes a negative electrode current collector tab 3c that does not support the negative electrode active material-containing layer 3b. The negative electrode 3 in Figure 3 may be the negative electrode 3 shown in Figure 1 or the negative electrode 3 shown in Figure 2. Figures 1 and 2 may be cross-sectional views taken along the second direction 12, which corresponds to the short side direction of the negative electrode 3 in Figure 3. The negative electrode 3 in Figure 3 may be, for example, a negative electrode used in a stacked electrode group.
図3の例では、負極集電タブ3cが負極活物質含有層3bより外側に突出する方向が第1方向11となっており、負極活物質含有層3bと隣接して負極集電タブ3cが沿う方向が第2方向12となっているが、第1実施形態には第1方向11及び第2方向12が入れ替わっている電極も含まれる。 In the example of Figure 3, the direction in which the negative electrode current collector tab 3c protrudes outward from the negative electrode active material-containing layer 3b is the first direction 11, and the direction in which the negative electrode current collector tab 3c runs adjacent to the negative electrode active material-containing layer 3b is the second direction 12. However, the first embodiment also includes electrodes in which the first direction 11 and the second direction 12 are reversed.
図4は、短辺方向を第1方向とする電極の例を概略的に示す平面図である。図4に示す負極3は、負極集電体とその上に設けられた負極活物質含有層3bを含む。負極集電体は、負極活物質含有層3bを担持していない負極集電タブ3cを含んでいる。図4の負極3は、図1に示した負極3又は図2に示した負極3であり得る。図1及び図2は、図4の負極3の短辺方向に対応する第2方向12に沿った断面図であり得る。図4の負極3は、例えば、捲回型電極群に用いられる負極であり得る。負極3は、短辺方向に沿う仮想軸を中心に捲回された状態で捲回型電極群に含まれ得る。 Figure 4 is a plan view schematically illustrating an example of an electrode whose short side direction is the first direction. The negative electrode 3 illustrated in Figure 4 includes a negative electrode current collector and a negative electrode active material-containing layer 3b disposed thereon. The negative electrode current collector includes a negative electrode current collector tab 3c that does not support the negative electrode active material-containing layer 3b. The negative electrode 3 in Figure 4 may be the negative electrode 3 illustrated in Figure 1 or the negative electrode 3 illustrated in Figure 2. Figures 1 and 2 may be cross-sectional views of the negative electrode 3 in Figure 4 taken along the second direction 12, which corresponds to the short side direction. The negative electrode 3 in Figure 4 may be, for example, a negative electrode used in a wound electrode group. The negative electrode 3 may be included in the wound electrode group in a wound state around a virtual axis along the short side direction.
図5及び図6に、第1方向の第1端部および第2端部に加え、第2方向の第3端部および第4端部においても活物質含有層の目付が少なくなっている、好ましい態様の電極の例を示す。図5及び図6は、好ましい態様の一例および他の例をそれぞれ概略的に示す断面図である。図5及び図6にそれぞれ示す負極3は、負極集電体3aと負極集電体3a上に設けられた負極活物質含有層3bを含む。図5及び図6は何れも、図3の負極3又は図4の負極3の第1方向11に沿った断面図であり得る。 Figures 5 and 6 show examples of preferred electrode configurations in which the active material-containing layer has a reduced basis weight not only at the first and second ends in the first direction, but also at the third and fourth ends in the second direction. Figures 5 and 6 are cross-sectional views that schematically show one preferred configuration and another example, respectively. The negative electrode 3 shown in Figures 5 and 6 includes a negative electrode current collector 3a and a negative electrode active material-containing layer 3b disposed on the negative electrode current collector 3a. Both Figures 5 and 6 may be cross-sectional views along the first direction 11 of the negative electrode 3 in Figure 3 or the negative electrode 3 in Figure 4.
図5及び図6の何れの例についても、第3端部3b3の平均目付と中央部3b0の平均目付との差(第3目付量差)は、中央部3b0の平均目付と比較して1%より大きく10%より小さい値を示す(1%<dm3<10%)。また、第4端部3b4の平均目付と中央部3b0の平均目付との差(第4目付量差)は、中央部3b0の平均目付と比較して1%より大きく10%より小さい値を示す(1%<dm4<10%)。 5 and 6, the difference between the average basis weight of the third end portion 3b3 and the average basis weight of the central portion 3b0 (third basis weight difference) is greater than 1% and less than 10% (1% < dm3 < 10%) compared to the average basis weight of the central portion 3b0 . Also, the difference between the average basis weight of the fourth end portion 3b4 and the average basis weight of the central portion 3b0 (fourth basis weight difference) is greater than 1% and less than 10% (1% < dm4 < 10%) compared to the average basis weight of the central portion 3b0 .
図5に示す例では、図1の例と同様に負極活物質含有層3bの密度が全体に亘って均一である。図6に示す例では、図2の例と同様に、第3端部3b3及び第4端部3b4における負極活物質含有層3bの密度が中央部3b0における密度より低い。具体的には、第2方向12に沿った負極活物質含有層3bの第2密度分布において、中央部3b0における密度に対応する第2最大密度と、第3端部3b3における密度および第4端部3b4における密度の少なくとも一方に対応する第2最小密度とを比較すると、第2最大密度と第2最小密度との第2密度差は、第2最大密度に対し1/20より大きく1/5未満の値を示す(5%<dd2<20%)。 In the example shown in Fig. 5, the density of the anode active material containing layer 3b is uniform throughout, as in the example shown in Fig. 1. In the example shown in Fig. 6, the density of the anode active material containing layer 3b at the third end 3b3 and the fourth end 3b4 is lower than the density at the central portion 3b0 , as in the example shown in Fig. 2. Specifically, in the second density distribution of the anode active material containing layer 3b along the second direction 12 , when the second maximum density corresponding to the density at the central portion 3b0 is compared with the second minimum density corresponding to at least one of the density at the third end 3b3 and the density at the fourth end 3b4 , the second density difference between the second maximum density and the second minimum density is greater than 1/20 and less than 1/5 of the second maximum density (5% < d d2 < 20%).
第3端部3b3及び第4端部3b4の構成が上記のとおりであることで、図5及び図6の負極3では、第1方向11の両端部からの電解質の含浸性の向上に加え、第2方向12の両端部からの電解質の含浸性も向上している。 Since the third end 3b3 and the fourth end 3b4 are configured as described above, the negative electrode 3 of FIGS. 5 and 6 has improved electrolyte impregnation from both ends in the first direction 11 as well as improved electrolyte impregnation from both ends in the second direction 12.
第2距離D2に対応する第2方向12の負極活物質含有層3bの長さのうち、第3端部3b3の第3幅W3及び第4端部3b4の第4幅W4がそれぞれ占める割合は、5%以上40%以下(1/20以上2/5以下)である。 The proportion of the length of the negative electrode active material-containing layer 3b in the second direction 12 corresponding to the second distance D2 that is accounted for by the third width W3 of the third end 3b3 and the fourth width W4 of the fourth end 3b4 is 5% or more and 40% or less (1/20 or more and 2/5 or less).
図5及び図6に示した好ましい例では、第2方向12に沿った負極活物質含有層3bの両端部、つまり第3端部3b3および第4端部3b4の両方で目付が中央部3b0よりも小さくなっているが、第1実施形態に係る電極は、第3端部および/又は第4端部での目付が中央部の目付以上である態様も含む。 In the preferred example shown in FIGS. 5 and 6 , the basis weight at both end portions of the negative electrode active material-containing layer 3 b along the second direction 12, i.e., the third end portion 3 b 3 and the fourth end portion 3 b 4 , is smaller than that at the central portion 3 b 0. However, the electrode according to the first embodiment also includes an embodiment in which the basis weight at the third end portion and/or the fourth end portion is equal to or greater than the basis weight at the central portion.
第1実施形態に係る電極は、第1方向に沿って隣接する第1端部と中央部とを含む活物質含有層を具備する。第1端部での活物質含有層の第1目付は中央部での活物質含有層の中央目付より少ない。第1目付と中央目付との間の第1目付量差は、中央目付に対する比dm1が1%<dm1<10%の範囲内となる大きさになっている。当該電極を用いることで、設計容量を発揮できる二次電池を短期間で製造できる。 The electrode according to the first embodiment includes an active material-containing layer including a first end portion and a central portion adjacent to each other along a first direction. The first basis weight of the active material-containing layer at the first end portion is smaller than the central basis weight of the active material-containing layer at the central portion. The first basis weight difference between the first basis weight and the central basis weight is such that the ratio dm1 of the first basis weight to the central basis weight is within the range of 1% < dm1 < 10%. By using this electrode, a secondary battery capable of achieving the designed capacity can be manufactured in a short period of time.
[第2実施形態]
第2実施形態によると、負極と、正極と、電解質とを含む電池が提供される。この電池は、負極および正極の少なくとも一方として、第1実施形態に係る電極を含む。
Second Embodiment
According to a second embodiment, there is provided a battery including a negative electrode, a positive electrode, and an electrolyte. This battery includes the electrode according to the first embodiment as at least one of the negative electrode and the positive electrode.
第2実施形態に係る電池は、負極と正極との間に配されたセパレータを更に具備することもできる。負極、正極及びセパレータは、電極群を構成することができる。電解質は、電極群に保持され得る。 The battery according to the second embodiment may further include a separator disposed between the negative electrode and the positive electrode. The negative electrode, positive electrode, and separator may form an electrode assembly. The electrolyte may be held in the electrode assembly.
また、第2実施形態に係る電池は、電極群及び電解質を収容する外装部材を更に具備することができる。 The battery according to the second embodiment may further include an exterior member that houses the electrode group and the electrolyte.
さらに、第2実施形態に係る電池は、負極に電気的に接続された負極端子及び正極に電気的に接続された正極端子を更に具備することができる。 Furthermore, the battery according to the second embodiment may further include a negative electrode terminal electrically connected to the negative electrode and a positive electrode terminal electrically connected to the positive electrode.
第2実施形態に係る電池は、一次電池または二次電池であり得る。二次電池は、例えばリチウム二次電池であり得る。また、二次電池は、非水電解質を含んだ非水電解質二次電池を含む。 The battery according to the second embodiment may be a primary battery or a secondary battery. The secondary battery may be, for example, a lithium secondary battery. Secondary batteries also include non-aqueous electrolyte secondary batteries containing a non-aqueous electrolyte.
係る電池は、負極および/又は正極として第1実施形態に係る電極を含んでいるため、当該電極ひいては電極群への電解質の含浸性に優れている。そのため、電解質を電極群に安定的に含浸させることができるので、設計どおりの性能を示す電池を得ることができる。また、電池の生産性も高い。 Since this battery includes the electrode according to the first embodiment as the negative electrode and/or positive electrode, it has excellent electrolyte impregnation into the electrode and, in turn, into the electrode group. This allows the electrolyte to be stably impregnated into the electrode group, resulting in a battery that exhibits the performance as designed. Furthermore, the battery can be produced with high productivity.
電池の製造において減圧含浸や加圧含浸を導入することで、電極および電極群への電解質の含浸性をさらに向上させることができる。減圧含浸および加圧含浸は、例えば、次のとおり行う。 By introducing vacuum impregnation or pressure impregnation into the battery manufacturing process, the impregnation of the electrolyte into the electrodes and electrode group can be further improved. Vacuum impregnation and pressure impregnation are performed, for example, as follows.
負極と正極とセパレータとをそれぞれ準備しこれら部材を用いて電極群を構成した後、得られた電極群を外装部材に収納する。次いで、外装部材の中に電解質(例えば、液状電解質)を注液する。電解質を注液した後、電解質とともに外装部材に収納した電極群を-60 kPaから-90 kPaの減圧環境下にて30分以上60分以下保持することで、減圧含浸を行う。減圧環境にて保持する際の温度は、常温(15℃から25℃程度)でも良いが、例えば、45℃まで上昇させた温度環境下で減圧含浸を行ってもよい。 After preparing a negative electrode, a positive electrode, and a separator and using these components to form an electrode assembly, the resulting electrode assembly is housed in a housing. Next, an electrolyte (e.g., a liquid electrolyte) is poured into the housing. After the electrolyte is poured, the electrode assembly housed in the housing together with the electrolyte is held in a reduced-pressure environment of -60 kPa to -90 kPa for 30 to 60 minutes to perform reduced-pressure impregnation. The temperature when holding in the reduced-pressure environment may be room temperature (approximately 15°C to 25°C), but reduced-pressure impregnation may also be performed in a temperature environment elevated to, for example, 45°C.
電極群と電解質を収納した外装部材に対し拘束を施した状態で減圧含浸を行ってもよい。例えば、電解質を注液した後、外装部材の外側から両側面にそれぞれ板を当て、治具などを用いて把持することで拘束する。拘束に用いる板としては、例えば、金属製や樹脂製の剛性のある板を用いる。 The impregnation under reduced pressure may be performed while the exterior member containing the electrode group and electrolyte is restrained. For example, after the electrolyte is poured in, plates are placed on both sides of the exterior member from the outside and held in place using a jig or similar tool. Rigid plates made of metal or resin, for example, are used as the restraining plates.
また、減圧環境下で保持する前に、-60 kPaから-90 kPaの減圧状態にしてから常圧に戻すというサイクルを2回以上行ってもよい。減圧-常圧のサイクルを行った後、-60 kPaから-90 kPaの減圧環境に調整し、30分以上60分以下保持して減圧含浸を行う。 Also, before holding in a reduced pressure environment, a cycle of reducing the pressure from -60 kPa to -90 kPa and then returning to normal pressure may be performed two or more times. After the reduced pressure-normal pressure cycle, the environment is adjusted to a reduced pressure of -60 kPa to -90 kPa and held for 30 to 60 minutes to perform reduced pressure impregnation.
減圧環境下での保持により減圧含浸を行った後、減圧状態を維持したまま外装部材に封止を施す。 After vacuum impregnation is performed by holding the material in a reduced pressure environment, the exterior component is sealed while maintaining the reduced pressure.
減圧含浸を行った後、さらに加圧含浸を行ってもよい。減圧含浸後に外装部材の封止を行った後、封止状態の電池を加圧容器に入れる。次いで、加圧容器内の空気圧が0.6 MPaになるように設定する。0.6 MPaに加圧した状態で3時間以上12時間以下待機することで、加圧含浸を行う。加圧状態にて待機する前に、0.6 MPaまで加圧してから常圧(0 MPa)に戻すというサイクルを2回以上行ってもよい。加圧-常圧のサイクルを行った後、0.6 MPaの加圧状態に調整し、3時間以上12時間以下待機して加圧含浸を行う。 After vacuum impregnation, further pressure impregnation may be performed. After vacuum impregnation and sealing of the exterior components, the sealed battery is placed in a pressure vessel. The air pressure inside the pressure vessel is then set to 0.6 MPa. Pressure impregnation is performed by leaving the battery pressurized at 0.6 MPa for 3 to 12 hours. Before leaving the battery pressurized, a cycle of pressurizing the battery to 0.6 MPa and then returning it to normal pressure (0 MPa) may be performed two or more times. After the pressure-normal pressure cycle, the battery is adjusted to a pressurized state of 0.6 MPa and left for 3 to 12 hours before pressure impregnation.
以下、負極、正極、電解質、セパレータ、外装部材、負極端子及び正極端子について説明する。 The negative electrode, positive electrode, electrolyte, separator, exterior member, negative electrode terminal, and positive electrode terminal are explained below.
1)負極
負極は、第1実施形態に係る電極の負極としての態様であり得る。或いは、第1実施形態に係る電極を正極として含む電池では、負極は第1実施形態に係る電極とは異なる他の負極であり得る。
1) Negative Electrode The negative electrode may be in the form of the negative electrode of the electrode according to the first embodiment. Alternatively, in a battery including the electrode according to the first embodiment as a positive electrode, the negative electrode may be a negative electrode other than the electrode according to the first embodiment.
他の負極では、負極活物質含有層の第1方向における中央目付に対する第1目付量差の比dm1が1%<dm1<10%の範囲外にある。それ以外は、他の負極の詳細は第1実施形態に係る電極と同様である。 In the other negative electrodes, the ratio dm1 of the first basis weight difference to the central basis weight in the first direction of the negative electrode active material-containing layer is outside the range of 1% < dm1 < 10%. Otherwise, the details of the other negative electrodes are the same as those of the electrode according to the first embodiment.
第1実施形態における説明と重複するため、詳細な説明を省略する。 Since this overlaps with the explanation in the first embodiment, detailed explanation will be omitted.
2)正極
正極は、第1実施形態に係る電極の正極としての態様であり得る。或いは、第1実施形態に係る電極を負極として含む電池では、正極は第1実施形態に係る電極とは異なる他の正極であり得る。
2) Positive Electrode The positive electrode may be the positive electrode of the electrode according to the first embodiment. Alternatively, in a battery including the electrode according to the first embodiment as a negative electrode, the positive electrode may be a positive electrode other than the electrode according to the first embodiment.
他の正極では、正極活物質含有層の第1方向における中央目付に対する第1目付量差の比dm1が1%<dm1<10%の範囲外にある。それ以外は、他の正極の詳細は第1実施形態に係る電極と同様である。 In the other positive electrodes, the ratio dm1 of the first basis weight difference to the central basis weight in the first direction of the positive electrode active material-containing layer is outside the range of 1% < dm1 < 10%. Otherwise, the details of the other positive electrodes are the same as those of the electrode according to the first embodiment.
第1実施形態における説明と重複するため、詳細な説明を省略する。 Since this overlaps with the explanation in the first embodiment, detailed explanation will be omitted.
3)電解質
電解質としては、例えば液状非水電解質又はゲル状非水電解質を用いることができる。液状非水電解質は、溶質としての電解質塩を有機溶媒に溶解することにより調製される。電解質塩の濃度は、0.5 mol/L以上2.5 mol/L以下であることが好ましい。
3) Electrolyte The electrolyte may be, for example, a liquid nonaqueous electrolyte or a gel nonaqueous electrolyte. The liquid nonaqueous electrolyte is prepared by dissolving an electrolyte salt as a solute in an organic solvent. The concentration of the electrolyte salt is preferably 0.5 mol/L or more and 2.5 mol/L or less.
電解質塩の例には、過塩素酸リチウム(LiClO4)、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)、六フッ化砒素リチウム(LiAsF6)、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)、及びビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム(LiN(CF3SO2)2)のようなリチウム塩、及び、これらの混合物が含まれる。電解質塩は、高電位でも酸化し難いものであることが好ましく、LiPF6が最も好ましい。 Examples of electrolyte salts include lithium salts such as lithium perchlorate ( LiClO4 ), lithium hexafluorophosphate ( LiPF6 ), lithium tetrafluoroborate ( LiBF4 ), lithium hexafluoride ( LiAsF6 ), lithium trifluoromethanesulfonate ( LiCF3SO3 ), and lithium bistrifluoromethylsulfonylimide (LiN( CF3SO2 ) 2 ) , and mixtures thereof. The electrolyte salt is preferably one that is difficult to oxidize even at high potentials, and LiPF6 is most preferred.
有機溶媒の例には、プロピレンカーボネート(propylene carbonate;PC)、エチレンカーボネート(ethylene carbonate;EC)、ビニレンカーボネート(vinylene carbonate;VC)のような環状カーボネート;ジエチルカーボネート(diethyl carbonate;DEC)、ジメチルカーボネート(dimethyl carbonate;DMC)、メチルエチルカーボネート(methyl ethyl carbonate;MEC)のような鎖状カーボネート;テトラヒドロフラン(tetrahydrofuran;THF)、2メチルテトラヒドロフラン(2-methyl tetrahydrofuran;2MeTHF)、ジオキソラン(dioxolane;DOX)のような環状エーテル;ジメトキシエタン(dimethoxy ethane;DME)、ジエトキシエタン(diethoxy ethane;DEE)のような鎖状エーテル;γ-ブチロラクトン(γ-butyrolactone;GBL)、アセトニトリル(acetonitrile;AN)、及びスルホラン(sulfolane;SL)が含まれる。これらの有機溶媒は、単独で、又は混合溶媒として用いることができる。 Examples of organic solvents include cyclic carbonates such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), and vinylene carbonate (VC); linear carbonates such as diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), and methyl ethyl carbonate (MEC); cyclic ethers such as tetrahydrofuran (THF), 2-methyl tetrahydrofuran (2MeTHF), and dioxolane (DOX); linear ethers such as dimethoxyethane (DME) and diethoxyethane (DEE); γ-butyrolactone (GBL), acetonitrile (AN), and sulfolane (SL). These organic solvents can be used alone or in combination.
ゲル状非水電解質は、液状非水電解質と高分子材料とを複合化することにより調製される。高分子材料の例には、ポリフッ化ビニリデン(polyvinylidene fluoride;PVdF)、ポリアクリロニトリル(polyacrylonitrile;PAN)、ポリエチレンオキサイド(polyethylene oxide;PEO)、又はこれらの混合物が含まれる。 Gel-type non-aqueous electrolytes are prepared by combining a liquid non-aqueous electrolyte with a polymeric material. Examples of polymeric materials include polyvinylidene fluoride (PVdF), polyacrylonitrile (PAN), polyethylene oxide (PEO), or mixtures thereof.
或いは、非水電解質としては、液状非水電解質及びゲル状非水電解質の他に、リチウムイオンを含有した常温溶融塩(イオン性融体)を用いてもよい。 Alternatively, in addition to liquid nonaqueous electrolytes and gel nonaqueous electrolytes, room-temperature molten salts (ionic melts) containing lithium ions may also be used as nonaqueous electrolytes.
常温溶融塩(イオン性融体)は、有機物カチオンとアニオンとの組合せからなる有機塩の内、常温(15℃以上25℃以下)で液体として存在し得る化合物を指す。常温溶融塩には、単体で液体として存在する常温溶融塩、電解質塩と混合させることで液体となる常温溶融塩、有機溶媒に溶解させることで液体となる常温溶融塩、又はこれらの混合物が含まれる。一般に、二次電池に用いられる常温溶融塩の融点は、25℃以下である。また、有機物カチオンは、一般に4級アンモニウム骨格を有する。 A room-temperature molten salt (ionic melt) refers to an organic salt composed of a combination of organic cations and anions that can exist as a liquid at room temperature (15°C or higher and 25°C or lower). Room-temperature molten salts include room-temperature molten salts that exist as a liquid on their own, room-temperature molten salts that become liquid when mixed with an electrolyte salt, room-temperature molten salts that become liquid when dissolved in an organic solvent, and mixtures of these. Generally, the melting point of room-temperature molten salts used in secondary batteries is 25°C or lower. Furthermore, organic cations generally have a quaternary ammonium skeleton.
上記非水電解質と共に、高分子固体電解質および無機固体電解質等をさらに併用してもよい。 A polymer solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte, etc. may also be used in combination with the above non-aqueous electrolyte.
高分子固体電解質は、電解質塩を高分子材料に溶解し、固体化することによって調製される。 Polymer solid electrolytes are prepared by dissolving an electrolyte salt in a polymer material and solidifying it.
無機固体電解質は、Liイオン伝導性を有する固体物質である。 An inorganic solid electrolyte is a solid substance that has Li ion conductivity.
4)セパレータ
セパレータは、例えば、ポリエチレン(polyethylene;PE)、ポリプロピレン(polypropylene;PP)、ポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate;PET)、セルロース、若しくはポリフッ化ビニリデン(polyvinylidene fluoride;PVdF)を含む多孔質フィルム、又は合成樹脂製不織布から形成される。その他、多孔質フィルムに無機化合物や有機化合物を塗布したセパレータも使用できる。安全性の観点からは、ポリエチレン又はポリプロピレンから形成された多孔質フィルムを用いることが好ましい。これらの多孔質フィルムは、一定温度において溶融し、電流を遮断することが可能なためである。
4) Separator The separator is formed from, for example, a porous film containing polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), cellulose, or polyvinylidene fluoride (PVdF), or a synthetic resin nonwoven fabric. Separators in which an inorganic or organic compound is applied to a porous film can also be used. From a safety standpoint, it is preferable to use a porous film formed from polyethylene or polypropylene. This is because these porous films melt at a certain temperature and are capable of interrupting current.
5)外装部材
外装部材としては、例えば、ラミネートフィルムからなる容器、又は金属製容器を用いることができる。
5) Exterior Member As the exterior member, for example, a container made of a laminate film or a metal container can be used.
ラミネートフィルムの厚さは、例えば、0.5mm以下であり、好ましくは、0.2mm以下である。 The thickness of the laminate film is, for example, 0.5 mm or less, and preferably 0.2 mm or less.
ラミネートフィルムとしては、複数の樹脂層とこれらの樹脂層間に介在した金属層とを含む多層フィルムが用いられる。樹脂層は、例えば、ポリプロピレン(polypropylene;PP)、ポリエチレン(polyethylene;PE)、ナイロン、及びポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate;PET)等の高分子材料を含んでいる。金属層は、軽量化のためにアルミニウム箔又はアルミニウム合金箔からなることが好ましい。ラミネートフィルムは、熱融着によりシールを行うことにより、外装部材の形状に成形され得る。 The laminate film used is a multilayer film containing multiple resin layers with metal layers sandwiched between them. The resin layers include polymeric materials such as polypropylene (PP), polyethylene (PE), nylon, and polyethylene terephthalate (PET). The metal layers are preferably made of aluminum foil or aluminum alloy foil to reduce weight. The laminate film can be molded into the shape of the exterior component by sealing it with heat.
金属製容器の壁の厚さは、例えば、1mm以下であり、より好ましくは0.5mm以下であり、更に好ましくは、0.2mm以下である。 The wall thickness of the metal container is, for example, 1 mm or less, more preferably 0.5 mm or less, and even more preferably 0.2 mm or less.
金属製容器は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金等から作られる。アルミニウム合金は、マグネシウム、亜鉛、及びケイ素等の元素を含むことが好ましい。アルミニウム合金は、鉄、銅、ニッケル、及びクロム等の遷移金属を含む場合、その含有量は100質量ppm以下であることが好ましい。このような金属製容器を備えた電池では、高温環境下での長期信頼性および放熱性を飛躍的に向上させることが可能となる。 The metal container is made of, for example, aluminum or an aluminum alloy. The aluminum alloy preferably contains elements such as magnesium, zinc, and silicon. If the aluminum alloy contains transition metals such as iron, copper, nickel, and chromium, the content is preferably 100 ppm by mass or less. Batteries equipped with such a metal container can dramatically improve long-term reliability and heat dissipation in high-temperature environments.
外装部材の形状は、特に限定されない。外装部材の形状は、例えば、扁平型(薄型)、角型、円筒型、コイン型、又はボタン型、シート型、積層型等であってもよい。外装部材は、電池寸法や電池の用途に応じて適宜選択することができる。例えば、外装部材は、携帯用電子機器等に搭載される小型電池用の外装部材であり得る。また、外装部材は、二輪乃至四輪の自動車等の車両に搭載される大型電池用の外装部材であり得る。 The shape of the exterior member is not particularly limited. The shape of the exterior member may be, for example, flat (thin), rectangular, cylindrical, coin-shaped, button-shaped, sheet-shaped, laminated, or the like. The exterior member can be selected appropriately depending on the battery dimensions and the intended use of the battery. For example, the exterior member may be an exterior member for a small battery mounted in a portable electronic device, etc. Furthermore, the exterior member may be an exterior member for a large battery mounted in a vehicle such as a two- or four-wheeled automobile.
6)負極端子
負極端子は、リチウムの酸化還元電位に対し0.8V以上3V以下の電位範囲(vs.Li/Li+)において電気的に安定であり、かつ導電性を有する材料から形成することができる。具体的には、負極端子の材料としては、銅、ニッケル、ステンレス若しくはアルミニウム、又は、Mg,Ti,Zn,Mn,Fe,Cu,及びSiからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含むアルミニウム合金が挙げられる。負極端子の材料としては、アルミニウム又はアルミニウム合金を用いることが好ましい。負極端子は、負極集電体との接触抵抗を低減するために、負極集電体と同様の材料からなることが好ましい。
6) Negative Electrode Terminal The negative electrode terminal can be formed from a material that is electrically stable and conductive in a potential range of 0.8 V to 3 V relative to the redox potential of lithium (vs. Li/Li + ). Specific examples of the material for the negative electrode terminal include copper, nickel, stainless steel, aluminum, and aluminum alloys containing at least one element selected from the group consisting of Mg, Ti, Zn, Mn, Fe, Cu, and Si. Aluminum or an aluminum alloy is preferably used as the material for the negative electrode terminal. The negative electrode terminal is preferably made of the same material as the negative electrode current collector in order to reduce contact resistance with the negative electrode current collector.
7)正極端子
正極端子は、リチウムの酸化還元電位に対し3V以上4.5V以下 の電位範囲(vs.Li/Li+)において電気的に安定であり、且つ導電性を有する材料から形成することができる。正極端子の材料としては、アルミニウム、或いは、Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu及びSiからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含むアルミニウム合金が挙げられる。正極端子は、正極集電体との接触抵抗を低減するために、正極集電体と同様の材料から形成されることが好ましい。
7) Positive Electrode Terminal The positive electrode terminal can be formed from a material that is electrically stable and conductive in a potential range of 3 V to 4.5 V relative to the redox potential of lithium (vs. Li/Li + ). Examples of materials for the positive electrode terminal include aluminum and aluminum alloys containing at least one element selected from the group consisting of Mg, Ti, Zn, Mn, Fe, Cu, and Si. The positive electrode terminal is preferably formed from the same material as the positive electrode current collector in order to reduce contact resistance with the positive electrode current collector.
次に、第2実施形態に係る電池について、図面を参照しながらより具体的に説明する。 Next, the battery according to the second embodiment will be described in more detail with reference to the drawings.
図8は、第2実施形態に係る電池の一例を概略的に示す断面図である。図9は、図8に示す電池のA部を拡大した断面図である。 Figure 8 is a cross-sectional view schematically showing an example of a battery according to the second embodiment. Figure 9 is an enlarged cross-sectional view of part A of the battery shown in Figure 8.
図8及び図9に示す電池100は、図8に示す袋状外装部材2と、図8及び図9に示す電極群1と、図示しない電解質とを具備する。電極群1及び電解質は、袋状外装部材2内に収納されている。電解質(図示しない)は、電極群1に保持されている。 The battery 100 shown in Figures 8 and 9 includes a bag-shaped exterior member 2 shown in Figure 8, an electrode group 1 shown in Figures 8 and 9, and an electrolyte (not shown). The electrode group 1 and electrolyte are housed within the bag-shaped exterior member 2. The electrolyte (not shown) is held in the electrode group 1.
袋状外装部材2は、2つの樹脂層とこれらの間に介在した金属層とを含むラミネートフィルムからなる。 The bag-shaped exterior member 2 is made of a laminate film containing two resin layers and a metal layer sandwiched between them.
図8に示すように、電極群1は、扁平状の捲回型電極群である。扁平状で捲回型である電極群1は、図9に示すように、負極3と、セパレータ4と、正極5とを含む。セパレータ4は、負極3と正極5との間に介在している。 As shown in Figure 8, the electrode group 1 is a flat, wound electrode group. As shown in Figure 9, the flat, wound electrode group 1 includes a negative electrode 3, a separator 4, and a positive electrode 5. The separator 4 is interposed between the negative electrode 3 and the positive electrode 5.
負極3は、負極集電体3aと負極活物質含有層3bとを含む。負極3のうち、捲回型の電極群1の最外殻に位置する部分は、図9に示すように負極集電体3aの内面側のみに負極活物質含有層3bが形成されている。負極3におけるその他の部分では、負極集電体3aの両面に負極活物質含有層3bが形成されている。 The negative electrode 3 includes a negative electrode current collector 3a and a negative electrode active material-containing layer 3b. In the portion of the negative electrode 3 located at the outermost shell of the wound electrode group 1, the negative electrode active material-containing layer 3b is formed only on the inner surface of the negative electrode current collector 3a, as shown in Figure 9. In other portions of the negative electrode 3, the negative electrode active material-containing layer 3b is formed on both sides of the negative electrode current collector 3a.
正極5は、正極集電体5aと、その両面に形成された正極活物質含有層5bとを含んでいる。 The positive electrode 5 includes a positive electrode current collector 5a and a positive electrode active material-containing layer 5b formed on both sides of the positive electrode current collector 5a.
図8に示すように、負極端子6及び正極端子7は、捲回型の電極群1の外周端近傍に位置している。この負極端子6は、負極集電体3aの最外殻に位置する部分に接続されている。また、正極端子7は、正極集電体5aの最外殻に位置する部分に接続されている。これらの負極端子6及び正極端子7は、袋状外装部材2の開口部から外部に延出されている。袋状外装部材2の内面には、熱可塑性樹脂層が設置されており、これが熱融着されていることにより、開口部が閉じられている。 As shown in Figure 8, the negative electrode terminal 6 and positive electrode terminal 7 are located near the outer peripheral edge of the wound electrode group 1. The negative electrode terminal 6 is connected to the outermost portion of the negative electrode current collector 3a. The positive electrode terminal 7 is connected to the outermost portion of the positive electrode current collector 5a. The negative electrode terminal 6 and positive electrode terminal 7 extend outward from the opening of the bag-shaped exterior member 2. A thermoplastic resin layer is provided on the inner surface of the bag-shaped exterior member 2, and the opening is closed by heat sealing this.
第2実施形態に係る電池は、図8及び図9に示す構成の電池に限らず、例えば図10及び図11に示す構成の電池であってもよい。 The battery according to the second embodiment is not limited to the battery having the configuration shown in Figures 8 and 9, but may also have the configuration shown in Figures 10 and 11, for example.
図10は、第2実施形態に係る電池の他の例を模式的に示す部分切欠斜視図である。図11は、図10に示す電池のB部を拡大した断面図である。 Figure 10 is a partially cutaway perspective view schematically showing another example of a battery according to the second embodiment. Figure 11 is an enlarged cross-sectional view of part B of the battery shown in Figure 10.
図10及び図11に示す電池100は、図10及び図11に示す電極群1と、図10に示す外装部材2と、図示しない電解質とを具備する。電極群1及び電解質は、外装部材2内に収納されている。電解質は、電極群1に保持されている。 The battery 100 shown in Figures 10 and 11 includes an electrode group 1 shown in Figures 10 and 11, an exterior member 2 shown in Figure 10, and an electrolyte (not shown). The electrode group 1 and electrolyte are housed within the exterior member 2. The electrolyte is held in the electrode group 1.
外装部材2は、2つの樹脂層とこれらの間に介在した金属層とを含むラミネートフィルムからなる。 The exterior member 2 consists of a laminate film containing two resin layers and a metal layer sandwiched between them.
電極群1は、図11に示すように、積層型の電極群である。積層型の電極群1は、負極3と正極5とをその間にセパレータ4を介在させながら交互に積層した構造を有している。 As shown in Figure 11, the electrode group 1 is a laminated electrode group. The laminated electrode group 1 has a structure in which negative electrodes 3 and positive electrodes 5 are alternately stacked with separators 4 interposed between them.
電極群1は、複数の負極3を含んでいる。複数の負極3は、それぞれが、負極集電体3aと、負極集電体3aの両面に担持された負極活物質含有層3bとを備えている。また、電極群1は、複数の正極5を含んでいる。複数の正極5は、それぞれが、正極集電体5aと、正極集電体5aの両面に担持された正極活物質含有層5bとを備えている。 The electrode group 1 includes a plurality of negative electrodes 3. Each of the plurality of negative electrodes 3 includes a negative electrode current collector 3a and a negative electrode active material-containing layer 3b supported on both sides of the negative electrode current collector 3a. The electrode group 1 also includes a plurality of positive electrodes 5. Each of the plurality of positive electrodes 5 includes a positive electrode current collector 5a and a positive electrode active material-containing layer 5b supported on both sides of the positive electrode current collector 5a.
各負極3の負極集電体3aは、その一辺において、いずれの表面にも負極活物質含有層3bが担持されていない部分を含む。この部分は、負極集電タブ3cとして働く。図11に示すように、負極集電タブ3cは、正極5と重なっていない。また、複数の負極集電タブ3cは、帯状の負極端子6に電気的に接続されている。帯状の負極端子6の先端は、外装部材2の外部に引き出されている。 The negative electrode current collector 3a of each negative electrode 3 includes a portion on one side where the negative electrode active material-containing layer 3b is not supported on any surface. This portion functions as a negative electrode current collector tab 3c. As shown in FIG. 11, the negative electrode current collector tab 3c does not overlap with the positive electrode 5. Furthermore, the multiple negative electrode current collector tabs 3c are electrically connected to a strip-shaped negative electrode terminal 6. The tip of the strip-shaped negative electrode terminal 6 is extended outside the exterior member 2.
また、図示しないが、各正極5の正極集電体5aは、その一辺において、いずれの表面にも正極活物質含有層5bが担持されていない部分を含む。この部分は、正極集電タブとして働く。正極集電タブは、負極集電タブ3cと同様に、負極3と重なっていない。また、正極集電タブは、負極集電タブ3cに対し電極群1の反対側に位置する。正極集電タブは、帯状の正極端子7に電気的に接続されている。帯状の正極端子7の先端は、負極端子6とは反対側に位置し、外装部材2の外部に引き出されている。 Although not shown, the positive electrode current collector 5a of each positive electrode 5 includes a portion on one side where the positive electrode active material-containing layer 5b is not supported on any surface. This portion functions as a positive electrode current collecting tab. Like the negative electrode current collecting tab 3c, the positive electrode current collecting tab does not overlap with the negative electrode 3. The positive electrode current collecting tab is located on the opposite side of the electrode group 1 from the negative electrode current collecting tab 3c. The positive electrode current collecting tab is electrically connected to a strip-shaped positive electrode terminal 7. The tip of the strip-shaped positive electrode terminal 7 is located on the opposite side from the negative electrode terminal 6 and is extended to the outside of the exterior member 2.
セパレータ4は、例えば、各々が正極と負極との間に配置された複数のセパレータであり得る。或いは、セパレータ4は、九十九折にされた一枚のセパレータであり得る。後者の場合、セパレータ4を折り返すことで出来る空間に正極と負極とが交互に配置される。 The separator 4 may be, for example, a plurality of separators, each arranged between a positive electrode and a negative electrode. Alternatively, the separator 4 may be a single separator folded zigzag. In the latter case, the positive electrodes and negative electrodes are arranged alternately in the spaces created by folding the separator 4.
第2実施形態に係る電池は、第1実施形態に係る電極を含んでいる。そのため、第2実施形態に係る電池は、短期間で製造されても設計容量を発揮できる。 The battery according to the second embodiment includes the electrode according to the first embodiment. Therefore, the battery according to the second embodiment can achieve its designed capacity even if it is manufactured in a short period of time.
[第3実施形態]
第3実施形態によると、組電池が提供される。第3実施形態に係る組電池は、第2実施形態に係る電池を複数個具備している。
[Third embodiment]
According to a third embodiment, there is provided a battery pack, which includes a plurality of batteries according to the second embodiment.
第3実施形態に係る組電池において、各単電池は、電気的に直列若しくは並列に接続して配置してもよく、又は直列接続及び並列接続を組み合わせて配置してもよい。 In the battery pack according to the third embodiment, the individual cells may be electrically connected in series or parallel, or may be connected in a combination of series and parallel.
次に、第3実施形態に係る組電池の一例について、図面を参照しながら説明する。 Next, an example of a battery pack according to the third embodiment will be described with reference to the drawings.
図12は、第3実施形態に係る組電池の一例を概略的に示す斜視図である。図10に示す組電池200は、5つの単電池100a~100eと、4つのバスバー21と、正極側リード22と、負極側リード23とを具備している。5つの単電池100a~100eのそれぞれは、第2実施形態に係る電池である。 Figure 12 is a perspective view that schematically illustrates an example of a battery pack according to the third embodiment. The battery pack 200 shown in Figure 10 includes five cells 100a to 100e, four bus bars 21, a positive electrode lead 22, and a negative electrode lead 23. Each of the five cells 100a to 100e is a battery according to the second embodiment.
バスバー21は、例えば、1つの単電池100aの負極端子6と、隣に位置する単電池100bの正極端子7とを接続している。このようにして、5つの単電池100は、4つのバスバー21により直列に接続されている。すなわち、図12の組電池200は、5直列の組電池である。例を図示しないが、電気的に並列に接続されている複数の単電池を含む組電池では、例えば、複数の負極端子同士がバスバーにより接続されるとともに複数の正極端子同士がバスバーにより接続されることで、複数の単電池が電気的に接続され得る。 The bus bar 21 connects, for example, the negative terminal 6 of one cell 100a to the positive terminal 7 of the adjacent cell 100b. In this way, the five cells 100 are connected in series by four bus bars 21. In other words, the battery pack 200 in Figure 12 is a five-series battery pack. Although an example is not shown, in a battery pack including multiple cells electrically connected in parallel, the multiple cells can be electrically connected, for example, by connecting multiple negative terminals together by a bus bar and connecting multiple positive terminals together by a bus bar.
5つの単電池100a~100eのうち少なくとも1つの電池の正極端子7は、外部接続用の正極側リード22に電気的に接続されている。また、5つの単電池100a~100eうち少なくとも1つの電池の負極端子6は、外部接続用の負極側リード23に電気的に接続されている。 The positive electrode terminal 7 of at least one of the five cells 100a-100e is electrically connected to a positive electrode lead 22 for external connection. The negative electrode terminal 6 of at least one of the five cells 100a-100e is electrically connected to a negative electrode lead 23 for external connection.
第3実施形態に係る組電池は、第2実施形態に係る電池を具備する。したがって、組電池は、短期間で製造されても設計容量を発揮できる。 The battery pack according to the third embodiment includes the battery according to the second embodiment. Therefore, the battery pack can achieve its designed capacity even if it is manufactured in a short period of time.
[第4実施形態]
第4実施形態によると、電池パックが提供される。この電池パックは、第3実施形態に係る組電池を具備している。この電池パックは、第3実施形態に係る組電池の代わりに、単一の第2実施形態に係る電池を具備していてもよい。
[Fourth embodiment]
According to a fourth embodiment, a battery pack is provided. This battery pack includes the battery assembly according to the third embodiment. This battery pack may include a single battery according to the second embodiment instead of the battery assembly according to the third embodiment.
第4実施形態に係る電池パックは、保護回路を更に具備することができる。保護回路は、電池(二次電池)の充放電を制御する機能を有する。或いは、電池パックを電源として使用する装置(例えば、電子機器、自動車等)に含まれる回路を、電池パックの保護回路として使用してもよい。 The battery pack according to the fourth embodiment may further include a protection circuit. The protection circuit has the function of controlling the charging and discharging of the battery (secondary battery). Alternatively, a circuit included in a device that uses the battery pack as a power source (e.g., electronic equipment, automobiles, etc.) may be used as the protection circuit for the battery pack.
また、第4実施形態に係る電池パックは、通電用の外部端子を更に具備することもできる。通電用の外部端子は、外部に電池からの電流を出力するため、及び/又は電池(二次電池)に外部からの電流を入力するためのものである。言い換えれば、電池パックを電源として使用する際、電流が通電用の外部端子を通して外部に供給される。また、電池パックを充電する際、充電電流(自動車などの動力の回生エネルギーを含む)は通電用の外部端子を通して電池パックに供給される。 The battery pack according to the fourth embodiment may further include external current-carrying terminals. The external current-carrying terminals are for outputting current from the battery to the outside and/or inputting current from the outside to the battery (secondary battery). In other words, when the battery pack is used as a power source, current is supplied to the outside through the external current-carrying terminals. Furthermore, when the battery pack is charged, charging current (including regenerative energy from the power of an automobile, etc.) is supplied to the battery pack through the external current-carrying terminals.
次に、第4実施形態に係る電池パックの一例について、図面を参照しながら説明する。 Next, an example of a battery pack according to the fourth embodiment will be described with reference to the drawings.
図13は、第4実施形態に係る電池パックの一例を概略的に示す分解斜視図である。図14は、図13に示す電池パックの電気回路の一例を示すブロック図である。 Figure 13 is an exploded perspective view schematically illustrating an example of a battery pack according to the fourth embodiment. Figure 14 is a block diagram illustrating an example of the electrical circuit of the battery pack shown in Figure 13.
図13及び図14に示す電池パック300は、収容容器31と、蓋32と、保護シート33と、組電池200と、プリント配線基板34と、配線35と、図示しない絶縁板とを備えている。 The battery pack 300 shown in Figures 13 and 14 includes a container 31, a lid 32, a protective sheet 33, a battery pack 200, a printed wiring board 34, wiring 35, and an insulating plate (not shown).
図13に示す収容容器31は、長方形の底面を有する有底角型容器である。収容容器31は、保護シート33と、組電池200と、プリント配線基板34と、配線35とを収容可能に構成されている。蓋32は、矩形型の形状を有する。蓋32は、収容容器31を覆うことにより、上記組電池200等を収容する。収容容器31及び蓋32には、図示していないが、外部機器等へと接続するための開口部又は接続端子等が設けられている。 The storage container 31 shown in Figure 13 is a bottomed, square container with a rectangular bottom. The storage container 31 is configured to be able to accommodate a protective sheet 33, a battery pack 200, a printed wiring board 34, and wiring 35. The lid 32 has a rectangular shape. The lid 32 covers the storage container 31 to accommodate the battery pack 200 and other components. Although not shown, the storage container 31 and the lid 32 are provided with openings or connection terminals for connecting to external devices, etc.
組電池200は、複数の単電池100と、正極側リード22と、負極側リード23と、粘着テープ24とを備えている。 The battery pack 200 includes multiple cells 100, a positive electrode lead 22, a negative electrode lead 23, and adhesive tape 24.
複数の単電池100の少なくとも1つは、第2実施形態に係る電池である。複数の単電池100の各々は、図14に示すように電気的に直列に接続されている。複数の単電池100は、電気的に並列に接続されていてもよく、直列接続及び並列接続を組み合わせて接続されていてもよい。複数の単電池100を並列接続すると、直列接続した場合と比較して、電池容量が増大する。 At least one of the multiple cells 100 is a battery according to the second embodiment. Each of the multiple cells 100 is electrically connected in series as shown in FIG. 14 . The multiple cells 100 may be electrically connected in parallel, or may be connected in a combination of series and parallel connections. Connecting multiple cells 100 in parallel increases the battery capacity compared to connecting them in series.
粘着テープ24は、複数の単電池100を締結している。粘着テープ24の代わりに、熱収縮テープを用いて複数の単電池100を固定してもよい。この場合、組電池200の両側面に保護シート33を配置し、熱収縮テープを周回させた後、熱収縮テープを熱収縮させて複数の単電池100を結束させる。 Adhesive tape 24 fastens the multiple cells 100 together. Instead of adhesive tape 24, heat-shrinkable tape may be used to secure the multiple cells 100 together. In this case, protective sheets 33 are placed on both sides of the battery pack 200, heat-shrinkable tape is wrapped around the cells, and the heat-shrinkable tape is then thermally shrunk to bind the multiple cells 100 together.
正極側リード22の一端は、組電池200に接続されている。正極側リード22の一端は、1以上の単電池100の正極と電気的に接続されている。負極側リード23の一端は、組電池200に接続されている。負極側リード23の一端は、1以上の単電池100の負極と電気的に接続されている。 One end of the positive electrode lead 22 is connected to the battery pack 200. One end of the positive electrode lead 22 is electrically connected to the positive electrode of one or more cells 100. One end of the negative electrode lead 23 is connected to the battery pack 200. One end of the negative electrode lead 23 is electrically connected to the negative electrode of one or more cells 100.
プリント配線基板34は、収容容器31の内側面のうち、一方の短辺方向の面に沿って設置されている。プリント配線基板34は、正極側コネクタ342と、負極側コネクタ343と、サーミスタ345と、保護回路346と、配線342a及び343aと、通電用の外部端子350と、プラス側配線(正側配線)348aと、マイナス側配線(負側配線)348bとを備えている。プリント配線基板34の一方の主面は、組電池200の一側面と向き合っている。プリント配線基板34と組電池200との間には、図示しない絶縁板が介在している。 The printed wiring board 34 is installed along one of the shorter sides of the inner surface of the container 31. The printed wiring board 34 includes a positive connector 342, a negative connector 343, a thermistor 345, a protection circuit 346, wiring 342a and 343a, an external terminal 350 for supplying current, a positive wiring (positive wiring) 348a, and a negative wiring (negative wiring) 348b. One main surface of the printed wiring board 34 faces one side of the battery pack 200. An insulating plate (not shown) is interposed between the printed wiring board 34 and the battery pack 200.
正極側コネクタ342に、正極側リード22の他端22aが電気的に接続されている。負極側コネクタ343に、負極側リード23の他端23aが電気的に接続されている。 The other end 22a of the positive electrode lead 22 is electrically connected to the positive electrode connector 342. The other end 23a of the negative electrode lead 23 is electrically connected to the negative electrode connector 343.
サーミスタ345は、プリント配線基板34の一方の主面に固定されている。サーミスタ345は、単電池100の各々の温度を検出し、その検出信号を保護回路346に送信する。 The thermistor 345 is fixed to one main surface of the printed wiring board 34. The thermistor 345 detects the temperature of each battery cell 100 and transmits the detection signal to the protection circuit 346.
通電用の外部端子350は、プリント配線基板34の他方の主面に固定されている。通電用の外部端子350は、電池パック300の外部に存在する機器と電気的に接続されている。通電用の外部端子350は、正側端子352と負側端子353とを含む。 The external terminals 350 for current flow are fixed to the other main surface of the printed wiring board 34. The external terminals 350 for current flow are electrically connected to devices external to the battery pack 300. The external terminals 350 for current flow include a positive terminal 352 and a negative terminal 353.
保護回路346は、プリント配線基板34の他方の主面に固定されている。保護回路346は、プラス側配線348aを介して正側端子352と接続されている。保護回路346は、マイナス側配線348bを介して負側端子353と接続されている。また、保護回路346は、配線342aを介して正極側コネクタ342に電気的に接続されている。保護回路346は、配線343aを介して負極側コネクタ343に電気的に接続されている。更に、保護回路346は、複数の単電池100の各々と配線35を介して電気的に接続されている。 The protection circuit 346 is fixed to the other main surface of the printed wiring board 34. The protection circuit 346 is connected to the positive terminal 352 via the positive wiring 348a. The protection circuit 346 is connected to the negative terminal 353 via the negative wiring 348b. The protection circuit 346 is also electrically connected to the positive connector 342 via wiring 342a. The protection circuit 346 is electrically connected to the negative connector 343 via wiring 343a. The protection circuit 346 is also electrically connected to each of the multiple cells 100 via wiring 35.
保護シート33は、収容容器31の長辺方向の両方の内側面と、組電池200を介してプリント配線基板34と向き合う短辺方向の内側面とに配置されている。保護シート33は、例えば、樹脂又はゴムからなる。 The protective sheet 33 is arranged on both inner surfaces of the long sides of the container 31 and on the inner surface of the short side that faces the printed wiring board 34 via the battery pack 200. The protective sheet 33 is made of, for example, resin or rubber.
保護回路346は、複数の単電池100の充放電を制御する。また、保護回路346は、サーミスタ345から送信される検出信号、又は、個々の単電池100若しくは組電池200から送信される検出信号に基づいて、保護回路346と外部機器への通電用の外部端子350(正側端子352、負側端子353)との電気的な接続を遮断する。 The protection circuit 346 controls the charging and discharging of the multiple cells 100. Furthermore, the protection circuit 346 cuts off the electrical connection between the protection circuit 346 and the external terminals 350 (positive terminal 352, negative terminal 353) for supplying electricity to external devices based on a detection signal transmitted from the thermistor 345 or a detection signal transmitted from an individual cell 100 or the battery pack 200.
サーミスタ345から送信される検出信号としては、例えば、単電池100の温度が所定の温度以上であることを検出した信号を挙げることができる。個々の単電池100若しくは組電池200から送信される検出信号としては、例えば、単電池100の過充電、過放電及び過電流を検出した信号を挙げることができる。個々の単電池100について過充電等を検出する場合、電池電圧を検出してもよく、正極電位又は負極電位を検出してもよい。後者の場合、参照極として用いるリチウム電極を個々の単電池100に挿入する。 Examples of detection signals transmitted from the thermistor 345 include signals detecting that the temperature of a cell 100 is equal to or higher than a predetermined temperature. Examples of detection signals transmitted from an individual cell 100 or the battery pack 200 include signals detecting overcharge, overdischarge, and overcurrent of a cell 100. When detecting overcharge, etc. for an individual cell 100, the battery voltage may be detected, or the positive electrode potential or negative electrode potential may be detected. In the latter case, a lithium electrode used as a reference electrode is inserted into each cell 100.
なお、保護回路346としては、電池パック300を電源として使用する装置(例えば、電子機器、自動車等)に含まれる回路を用いてもよい。 The protection circuit 346 may also be a circuit included in a device (e.g., electronic equipment, automobile, etc.) that uses the battery pack 300 as a power source.
また、この電池パック300は、上述したように通電用の外部端子350を備えている。したがって、この電池パック300は、通電用の外部端子350を介して、組電池200からの電流を外部機器に出力するとともに、外部機器からの電流を、組電池200に入力することができる。言い換えると、電池パック300を電源として使用する際には、組電池200からの電流が、通電用の外部端子350を通して外部機器に供給される。また、電池パック300を充電する際には、外部機器からの充電電流が、通電用の外部端子350を通して電池パック300に供給される。この電池パック300を車載用電池として用いた場合、外部機器からの充電電流として、車両の動力の回生エネルギーを用いることができる。 Furthermore, as described above, the battery pack 300 is equipped with the external terminal 350 for current flow. Therefore, the battery pack 300 can output current from the battery assembly 200 to an external device and input current from the external device to the battery assembly 200 via the external terminal 350 for current flow. In other words, when the battery pack 300 is used as a power source, current from the battery assembly 200 is supplied to the external device via the external terminal 350 for current flow. Furthermore, when charging the battery pack 300, charging current from the external device is supplied to the battery pack 300 via the external terminal 350 for current flow. When the battery pack 300 is used as an in-vehicle battery, regenerative energy from the vehicle's power can be used as charging current from the external device.
なお、電池パック300は、複数の組電池200を備えていてもよい。この場合、複数の組電池200は、直列に接続されてもよく、並列に接続されてもよく、直列接続及び並列接続を組み合わせて接続されてもよい。また、プリント配線基板34及び配線35は省略してもよい。この場合、正極側リード22及び負極側リード23を通電用の外部端子の正側端子と負側端子としてそれぞれ用いてもよい。 The battery pack 300 may include multiple battery assemblies 200. In this case, the multiple battery assemblies 200 may be connected in series, in parallel, or in a combination of series and parallel connections. The printed wiring board 34 and wiring 35 may also be omitted. In this case, the positive electrode lead 22 and the negative electrode lead 23 may be used as the positive and negative terminals of the external terminals for current flow, respectively.
このような電池パックは、例えば大電流を取り出したときにサイクル性能が優れていることが要求される用途に用いられる。この電池パックは、具体的には、例えば、電子機器の電源、定置用電池、各種車両の車載用電池として用いられる。電子機器としては、例えば、デジタルカメラを挙げることができる。この電池パックは、車載用電池として特に好適に用いられる。 Such battery packs are used in applications that require excellent cycle performance, for example, when drawing large currents. Specific examples of such battery packs include power sources for electronic devices, stationary batteries, and on-board batteries for various vehicles. Examples of electronic devices include digital cameras. This battery pack is particularly suitable for use as an on-board battery.
第4実施形態に係る電池パックは、第2実施形態に係る電池又は第3実施形態に係る組電池を備えている。したがって、電池パックは寿命性能に優れている。 The battery pack according to the fourth embodiment includes the battery according to the second embodiment or the battery pack according to the third embodiment. Therefore, the battery pack has excellent life performance.
[第5実施形態]
第5実施形態によると、車両が提供される。この車両は、第4実施形態に係る電池パックを搭載している。
Fifth Embodiment
According to a fifth embodiment, a vehicle is provided. The vehicle is equipped with the battery pack according to the fourth embodiment.
第5実施形態に係る車両において、電池パックは、例えば、車両の動力の回生エネルギーを回収するものである。車両は、この車両の運動エネルギーを回生エネルギーに変換する機構(リジェネレーター)を含んでいてもよい。 In the vehicle according to the fifth embodiment, the battery pack recovers, for example, regenerative energy from the vehicle's power. The vehicle may also include a mechanism (regenerator) that converts the vehicle's kinetic energy into regenerative energy.
第5実施形態に係る車両の例としては、例えば、二輪乃至四輪のハイブリッド電気自動車、二輪乃至四輪の電気自動車、アシスト自転車、及び鉄道用車両が挙げられる。 Examples of vehicles according to the fifth embodiment include two- to four-wheeled hybrid electric vehicles, two- to four-wheeled electric vehicles, power-assisted bicycles, and railcars.
車両における電池パックの搭載位置は、特には限定されない。例えば、電池パックを自動車に搭載する場合、電池パックは、車両のエンジンルーム、車体後方又は座席の下に搭載することができる。 The location where the battery pack is installed in a vehicle is not particularly limited. For example, when the battery pack is installed in an automobile, the battery pack can be installed in the engine compartment, the rear of the vehicle, or under the seat.
車両は、複数の電池パックを搭載してもよい。この場合、それぞれの電池パックが含む電池同士は、電気的に直列に接続されてもよく、電気的に並列に接続されてもよく、又は直列接続及び並列接続を組み合わせて電気的に接続されてもよい。例えば、各電池パックが組電池を含む場合は、組電池同士が電気的に直列に接続されてもよく、又は電気的に並列に接続されてもよく、直列接続及び並列接続を組み合わせて電気的に接続されてもよい。或いは、各電池パックが単一の電池を含む場合は、それぞれの電池同士が電気的に直列に接続されてもよく、電気的に並列に接続されてもよく、又は直列接続及び並列接続を組み合わせて電気的に接続されてもよい。 A vehicle may be equipped with multiple battery packs. In this case, the batteries included in each battery pack may be electrically connected in series, in parallel, or a combination of series and parallel connections. For example, if each battery pack includes a battery assembly, the battery assembly may be electrically connected in series, in parallel, or a combination of series and parallel connections. Alternatively, if each battery pack includes a single battery, the batteries may be electrically connected in series, in parallel, or a combination of series and parallel connections.
次に、第5実施形態に係る車両の一例について、図面を参照しながら説明する。 Next, an example of a vehicle relating to the fifth embodiment will be described with reference to the drawings.
図15は、第5実施形態に係る車両の一例を概略的に示す部分透過図である。 Figure 15 is a partially transparent view that schematically illustrates an example of a vehicle according to the fifth embodiment.
図15に示す車両400は、車両本体40と、第3実施形態に係る電池パック300とを含んでいる。図15に示す例では、車両400は、四輪の自動車である。 The vehicle 400 shown in Figure 15 includes a vehicle body 40 and a battery pack 300 according to the third embodiment. In the example shown in Figure 15, the vehicle 400 is a four-wheeled automobile.
この車両400は、複数の電池パック300を搭載してもよい。この場合、電池パック300が含む電池(例えば、単電池または組電池)は、直列に接続されてもよく、並列に接続されてもよく、直列接続及び並列接続を組み合わせて接続されてもよい。 The vehicle 400 may be equipped with multiple battery packs 300. In this case, the batteries (e.g., single cells or battery packs) included in the battery packs 300 may be connected in series, in parallel, or in a combination of series and parallel connections.
図15では、電池パック300が車両本体40の前方に位置するエンジンルーム内に搭載されている例を図示している。上述したとおり、電池パック300は、例えば、車両本体40の後方又は座席の下に搭載してもよい。この電池パック300は、車両400の電源として用いることができる。また、この電池パック300は、車両400の動力の回生エネルギーを回収することができる。 Figure 15 illustrates an example in which the battery pack 300 is mounted in an engine compartment located in the front of the vehicle body 40. As mentioned above, the battery pack 300 may also be mounted, for example, at the rear of the vehicle body 400 or under a seat. This battery pack 300 can be used as a power source for the vehicle 400. In addition, this battery pack 300 can recover regenerative energy for powering the vehicle 400.
次に、図16を参照しながら、第5実施形態に係る車両の実施態様について説明する。 Next, referring to Figure 16, we will explain the implementation of the vehicle related to the fifth embodiment.
図16は、第5実施形態に係る車両における電気系統に関する制御システムの一例を概略的に示した図である。図16に示す車両400は、電気自動車である。 Figure 16 is a diagram that schematically illustrates an example of a control system for an electrical system in a vehicle according to the fifth embodiment. The vehicle 400 shown in Figure 16 is an electric vehicle.
図16に示す車両400は、車両本体40と、車両用電源41と、車両用電源41の上位の制御装置である車両ECU(ECU:Electric Control Unit;電気制御装置)42と、外部端子(外部電源に接続するための端子)43と、インバータ44と、駆動モータ45とを備えている。 The vehicle 400 shown in Figure 16 includes a vehicle body 40, a vehicle power supply 41, a vehicle ECU (Electric Control Unit) 42 which is a higher-level control device for the vehicle power supply 41, an external terminal (terminal for connecting to an external power supply) 43, an inverter 44, and a drive motor 45.
車両400は、車両用電源41を、例えばエンジンルーム、自動車の車体後方又は座席の下に搭載している。なお、図16に示す車両400では、車両用電源41の搭載箇所については概略的に示している。 The vehicle 400 is equipped with a vehicle power supply 41, for example, in the engine compartment, at the rear of the vehicle body, or under a seat. Note that the location of the vehicle power supply 41 in the vehicle 400 shown in Figure 16 is shown schematically.
車両400は、車両用電源41を、例えばエンジンルーム、自動車の車体後方又は座席の下に搭載している。なお、図14に示す車両400では、車両用電源41の搭載箇所については概略的に示している。 The vehicle 400 is equipped with a vehicle power supply 41, for example, in the engine compartment, at the rear of the vehicle body, or under a seat. Note that the location of the vehicle power supply 41 in the vehicle 400 shown in Figure 14 is shown schematically.
車両用電源41は、複数(例えば3つ)の電池パック300a、300b及び300cと、電池管理装置(BMU:Battery Management Unit)411と、通信バス412とを備えている。 The vehicle power supply 41 includes multiple (e.g., three) battery packs 300a, 300b, and 300c, a battery management unit (BMU) 411, and a communication bus 412.
電池パック300aは、組電池200aと組電池監視装置301a(例えば、VTM:Voltage Temperature Monitoring)とを備えている。電池パック300bは、組電池200bと組電池監視装置301bとを備えている。電池パック300cは、組電池200cと組電池監視装置301cとを備えている。電池パック300a~300cは、前述の電池パック300と同様の電池パックであり、組電池200a~200cは、前述の組電池200と同様の組電池である。組電池200a~200cは、電気的に直列に接続されている。電池パック300a、300b、及び300cは、それぞれ独立して取り外すことが可能であり、別の電池パック300と交換することができる。 Battery pack 300a includes battery pack 200a and battery pack monitoring device 301a (e.g., VTM: Voltage Temperature Monitoring). Battery pack 300b includes battery pack 200b and battery pack monitoring device 301b. Battery pack 300c includes battery pack 200c and battery pack monitoring device 301c. Battery packs 300a-300c are similar to battery pack 300 described above, and battery packs 200a-200c are similar to battery pack 200 described above. Battery packs 200a-200c are electrically connected in series. Battery packs 300a, 300b, and 300c can each be removed independently and replaced with another battery pack 300.
組電池200a~200cのそれぞれは、直列に接続された複数の単電池を備えている。複数の単電池の少なくとも1つは、第2実施形態に係る二次電池である。組電池200a~200cは、それぞれ、正極端子413及び負極端子414を通じて充放電を行う。 Each of the assembled batteries 200a to 200c includes a plurality of unit cells connected in series. At least one of the unit cells is a secondary battery according to the second embodiment. The assembled batteries 200a to 200c are charged and discharged via the positive terminal 413 and the negative terminal 414, respectively.
電池管理装置411は、組電池監視装置301a~301cとの間で通信を行い、車両用電源41に含まれる組電池200a~200cに含まれる単電池100のそれぞれについて電圧及び温度などに関する情報を収集する。これにより、電池管理装置411は、車両用電源41の保全に関する情報を収集する。 The battery management unit 411 communicates with the assembled battery monitoring units 301a-301c and collects information on the voltage, temperature, and other characteristics of each of the cells 100 contained in the assembled batteries 200a-200c included in the vehicle power supply 41. In this way, the battery management unit 411 collects information related to the maintenance of the vehicle power supply 41.
電池管理装置411と組電池監視装置301a~301cとは、通信バス412を介して接続されている。通信バス412では、1組の通信線が複数のノード(電池管理装置411と1つ以上の組電池監視装置301a~301cと)で共有されている。通信バス412は、例えばCAN(Control Area Network)規格に基づいて構成された通信バスである。 The battery management unit 411 and the assembled battery monitoring units 301a-301c are connected via a communication bus 412. In the communication bus 412, one set of communication lines is shared by multiple nodes (the battery management unit 411 and one or more assembled battery monitoring units 301a-301c). The communication bus 412 is a communication bus configured based on, for example, the CAN (Control Area Network) standard.
組電池監視装置301a~301cは、電池管理装置411からの通信による指令に基づいて、組電池200a~200cを構成する個々の単電池の電圧及び温度を計測する。ただし、温度は1つの組電池につき数箇所だけで測定することができ、全ての単電池の温度を測定しなくてもよい。 The battery pack monitoring devices 301a-301c measure the voltage and temperature of each cell that makes up the battery packs 200a-200c based on commands received via communication from the battery management device 411. However, the temperature can be measured at only a few locations per battery pack; it is not necessary to measure the temperature of all the cells.
車両用電源41は、正極端子413と負極端子414との間の電気的な接続の有無を切り替える電磁接触器(例えば図16に示すスイッチ装置415)を有することもできる。スイッチ装置415は、組電池200a~200cへの充電が行われるときにオンになるプリチャージスイッチ(図示せず)、及び、組電池200a~200cからの出力が負荷へ供給されるときにオンになるメインスイッチ(図示せず)を含んでいる。プリチャージスイッチ及びメインスイッチのそれぞれは、スイッチ素子の近傍に配置されたコイルに供給される信号によりオン又はオフに切り替わるリレー回路(図示せず)を備えている。スイッチ装置415等の電磁接触器は、電池管理装置411又は車両400全体の動作を制御する車両ECU42からの制御信号に基づいて、制御される。 The vehicle power supply 41 may also have an electromagnetic contactor (e.g., the switch device 415 shown in FIG. 16) that switches the electrical connection between the positive terminal 413 and the negative terminal 414. The switch device 415 includes a pre-charge switch (not shown) that turns on when the assembled batteries 200a-200c are being charged, and a main switch (not shown) that turns on when output from the assembled batteries 200a-200c is being supplied to a load. The pre-charge switch and the main switch each include a relay circuit (not shown) that is switched on or off by a signal supplied to a coil located near the switch element. Electromagnetic contactors such as the switch device 415 are controlled based on control signals from the battery management unit 411 or the vehicle ECU 42, which controls the operation of the entire vehicle 400.
インバータ44は、入力された直流電圧を、モータ駆動用の3相の交流(AC)の高電圧に変換する。インバータ44の3相の出力端子は、駆動モータ45の各3相の入力端子に接続されている。インバータ44は、電池管理装置411又は車両全体の動作を制御するための車両ECU42からの制御信号に基づいて、制御される。インバータ44が制御されることにより、インバータ44からの出力電圧が調整される。 The inverter 44 converts the input DC voltage into a three-phase alternating current (AC) high voltage for driving the motor. The three-phase output terminals of the inverter 44 are connected to the three-phase input terminals of the drive motor 45. The inverter 44 is controlled based on control signals from the battery management unit 411 or the vehicle ECU 42, which controls the operation of the entire vehicle. By controlling the inverter 44, the output voltage from the inverter 44 is adjusted.
駆動モータ45は、インバータ44から供給される電力により回転する。駆動モータ45の回転によって発生する駆動力は、例えば差動ギアユニットを介して車軸および駆動輪Wに伝達される。 The drive motor 45 rotates using power supplied from the inverter 44. The driving force generated by the rotation of the drive motor 45 is transmitted to the axles and drive wheels W, for example, via a differential gear unit.
また、図示はしていないが、車両400は、回生ブレーキ機構を備えている。回生ブレーキ機構(例えば、リジェネレーター)は、車両400を制動した際に駆動モータ45を回転させ、運動エネルギーを電気エネルギーとしての回生エネルギーに変換する。回生ブレーキ機構で回収した回生エネルギーは、インバータ44に入力され、直流電流に変換される。変換された直流電流は、車両用電源41に入力される。 Although not shown, the vehicle 400 is also equipped with a regenerative braking mechanism. The regenerative braking mechanism (e.g., a regenerator) rotates the drive motor 45 when the vehicle 400 is braked, converting kinetic energy into regenerative energy in the form of electrical energy. The regenerative energy recovered by the regenerative braking mechanism is input to the inverter 44 and converted into direct current. The converted direct current is input to the vehicle power supply 41.
車両用電源41の負極端子414には、接続ラインL1の一方の端子が接続されている。接続ラインL1の他方の端子は、インバータ44の負極入力端子417に接続されている。接続ラインL1には、負極端子414と負極入力端子417との間に電池管理装置411内の電流検出部(電流検出回路)416が設けられている。 One terminal of the connection line L1 is connected to the negative terminal 414 of the vehicle power supply 41. The other terminal of the connection line L1 is connected to the negative input terminal 417 of the inverter 44. A current detection unit (current detection circuit) 416 within the battery management device 411 is provided on the connection line L1 between the negative terminal 414 and the negative input terminal 417.
車両用電源41の正極端子413には、接続ラインL2の一方の端子が、接続されている。接続ラインL2の他方の端子は、インバータ44の正極入力端子418に接続されている。接続ラインL2には、正極端子413と正極入力端子418との間にスイッチ装置415が設けられている。 One terminal of the connection line L2 is connected to the positive terminal 413 of the vehicle power supply 41. The other terminal of the connection line L2 is connected to the positive input terminal 418 of the inverter 44. A switch device 415 is provided on the connection line L2 between the positive terminal 413 and the positive input terminal 418.
外部端子43は、電池管理装置411に接続されている。外部端子43は、例えば、外部電源に接続することができる。 The external terminal 43 is connected to the battery management device 411. The external terminal 43 can be connected to, for example, an external power source.
車両ECU42は、運転者などの操作入力に応答して電池管理装置411を含む他の管理装置及び制御装置とともに車両用電源41、スイッチ装置415、及びインバータ44等を協調制御する。車両ECU42等の協調制御によって、車両用電源41からの電力の出力及び車両用電源41の充電等が制御され、車両400全体の管理が行われる。電池管理装置411と車両ECU42との間では、通信線により、車両用電源41の残容量など、車両用電源41の保全に関するデータ転送が行われる。 In response to operational inputs from the driver and other devices, the vehicle ECU 42 coordinates control of the vehicle power supply 41, switch device 415, inverter 44, etc. together with other management and control devices, including the battery management device 411. Through coordinated control by the vehicle ECU 42 and other devices, the output of power from the vehicle power supply 41 and the charging of the vehicle power supply 41 are controlled, and the entire vehicle 400 is managed. Data related to the maintenance of the vehicle power supply 41, such as the remaining capacity of the vehicle power supply 41, is transferred via a communication line between the battery management device 411 and the vehicle ECU 42.
第5実施形態に係る車両は、第4実施形態に係る電池パックを搭載している。したがって、信頼性が高い。 The vehicle according to the fifth embodiment is equipped with the battery pack according to the fourth embodiment. Therefore, it is highly reliable.
[実施例]
以下に実施例を説明するが、実施形態は、以下に記載される実施例に限定されるものではない。
[Example]
Examples will be described below, but the embodiments are not limited to the examples described below.
(参考例1)
参考例1では、下記の手順で二次電池を作製した。
( Reference example 1)
In Reference Example 1, a secondary battery was fabricated in the following procedure.
<正極の作製>
正極活物質として、一次粒子の平均粒子径が2μmのLiNi0.5Co0.2Mn0.3O2複合酸化物を90質量%、導電剤として黒鉛粉末を5質量%、結着剤として5質量%のポリフッ化ビニリデン(PVdF)を配合して、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)溶媒に分散して、活物質含有層形成用のスラリーを調製した。上記の配合量は、それぞれ、正極活物質含有層の質量に対する質量である。調製したスラリーを、矩形形状を有する厚さ15μmのアルミニウム合金箔(純度99.3%)の両面に塗布し、乾燥して、積層体を得た。集電体にスラリーを塗布する際、スラリーを複数回塗り重ねた。スラリーを塗り重ねる毎に集電体の長辺方向への塗工範囲を1cm少なくして、スラリー塗膜の両端部に傾斜を設けた。この積層体にプレスを施して、正極活物質含有層の厚さが40μmの正極を作製した。
<Preparation of positive electrode>
A slurry for forming an active material - containing layer was prepared by blending 90% by mass of a LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 composite oxide with an average primary particle diameter of 2 μm as the positive electrode active material, 5% by mass of graphite powder as a conductive agent, and 5% by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder in an N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) solvent. The blending amounts are expressed by mass relative to the mass of the positive electrode active material-containing layer. The prepared slurry was applied to both sides of a rectangular aluminum alloy foil (purity 99.3%) with a thickness of 15 μm and dried to obtain a laminate. When applying the slurry to the current collector, the slurry was applied multiple times. Each time the slurry was applied, the coating area in the long side direction of the current collector was reduced by 1 cm, creating a slope at both ends of the slurry coating. This laminate was pressed to prepare a positive electrode having a positive electrode active material-containing layer with a thickness of 40 μm.
<負極の作製>
活物質として、平均粒子径が0.6μmで比表面積が10m2/gであるLi4Ti5O12粒子を用意した。この活物質粒子と、導電剤としての平均粒子径6μmの黒鉛粉末と、結着剤としてのPVdFとを質量比で95:3:2となるように配合してNMP溶媒に分散させた。この分散液を、ボールミル(回転数1000rpm)を用いて、2時間の攪拌時間に亘り攪拌に供してスラリーを調製した。得られたスラリーを、厚さ15μmのアルミニウム合金箔(純度99.3%)の両面に塗布し、塗膜を乾燥し、加熱プレス工程を経ることにより、負極を作製した。作製した負極では、片面毎の負極活物質含有層の厚さが59μmで、電極密度(集電体を除く)が2.2g/cm3であった。また、この負極の集電体を除く負極多孔度は、35%であった。
<Preparation of negative electrode>
Li4Ti5O12 particles with an average particle diameter of 0.6 μm and a specific surface area of 10 m2 / g were prepared as the active material. These active material particles, graphite powder with an average particle diameter of 6 μm as a conductive agent, and PVdF as a binder were blended in a mass ratio of 95:3:2 and dispersed in NMP solvent. This dispersion was stirred for 2 hours using a ball mill (rotation speed 1000 rpm) to prepare a slurry. The resulting slurry was applied to both sides of a 15 μm thick aluminum alloy foil (purity 99.3%), the coating was dried, and a negative electrode was fabricated by a hot pressing process. The fabricated negative electrode had a negative electrode active material-containing layer thickness of 59 μm per side and an electrode density (excluding the current collector) of 2.2 g/ cm3 . The negative electrode porosity excluding the current collector of this negative electrode was 35%.
<電解質の調製>
プロピレンカーボネート(PC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比1:2で混合し、混合溶媒を調製した。次いで、この混合溶媒にLiPF6を1Mの濃度で溶解させて液状非水電解質を調製した。
<Preparation of electrolyte>
A mixed solvent was prepared by mixing propylene carbonate (PC) and diethyl carbonate (DEC) in a volume ratio of 1:2. LiPF6 was then dissolved in this mixed solvent to a concentration of 1 M to prepare a liquid nonaqueous electrolyte.
<二次電池の作製>
セパレータとして、厚さが20μmの樹脂製不織布を複数枚準備した。上記の正極とセパレータと負極とをそれぞれ複数、正極活物質含有層と負極活物質含有層が向かい合うように、これらの間にセパレータを介在させて積層して、積層体を得た。次に、この積層体を、80℃で加熱プレスすることにより、積層型電極群を作製した。
<Preparation of secondary battery>
A plurality of sheets of 20 μm thick resin nonwoven fabric were prepared as separators. A plurality of the positive electrodes, separators, and negative electrodes were stacked with the positive electrode active material-containing layer and the negative electrode active material-containing layer facing each other, with the separator interposed therebetween, to obtain a laminate. Next, the laminate was hot-pressed at 80° C. to produce a laminated electrode group.
ナイロン層/アルミニウム層/ポリエチレン層の3層構造を有し、厚さが0.1mmであるラミネートフィルムからなる容器を準備した。この容器に、先のように作製した電極群を収納した。次いで、容器の周縁部の一部を開放した状態で、容器内部を80℃で16時間、真空中で乾燥させた。この容器に、上記非水電解質を導入し、-60 kPaの減圧環境下に常温で30分保持することで、非水電解質を上記電極群に含浸させた。次いで、容器の周縁部の開放していた部分を-60 kPaの環境下でヒートシールして、容器を密閉した。これにより設計容量3 Ahの二次電池を作製した。合計50セルの二次電池を作製した。 A container was prepared, consisting of a 0.1 mm-thick laminate film with a three-layer structure of nylon, aluminum, and polyethylene. The electrode assembly prepared above was placed in this container. Next, with a portion of the container's periphery open, the interior of the container was dried in a vacuum at 80°C for 16 hours. The nonaqueous electrolyte was introduced into the container, and the container was held at room temperature for 30 minutes in a reduced-pressure environment of -60 kPa, allowing the electrode assembly to be impregnated with the nonaqueous electrolyte. Next, the open portion of the container's periphery was heat-sealed in a -60 kPa environment to hermetically seal the container. This resulted in the production of a secondary battery with a design capacity of 3 Ah. A total of 50 secondary batteries were produced.
<正極活物質含有層の測定>
正極について、先に説明した方法により正極活物質含有層の長辺方向の端部および中央部における目付および密度を測定した。具体的には、正極の長辺方向を第1方向として、その両端部および中央部での正極活物質含有層の目付および密度を測定した。目付および密度のそれぞれについて各端部と中央部との差を算出し、中央部との値の差が大きかった方の端部の目付および密度をそれぞれ第1目付および第1最小密度として、中央目付に対する第1目付量差の比dm1及び第1最大密度(中央部の密度)に対する第1密度差の比dd1を算出した(dm1=[(中央目付-第1目付)/中央目付]×100%;dd1=[(第1最大密度-第1最小密度)/第1最大密度]×100%)。
<Measurement of Positive Electrode Active Material-Containing Layer>
The basis weight and density of the positive electrode active material-containing layer at the ends and central portion in the long side direction of the positive electrode were measured by the method described above. Specifically, the long side direction of the positive electrode was defined as the first direction, and the basis weight and density of the positive electrode active material-containing layer at both ends and the central portion were measured. The differences in basis weight and density between each end and the central portion were calculated, and the basis weight and density of the end with the larger difference from the central portion were defined as the first basis weight and the first minimum density, respectively. The ratio d m1 of the first basis weight difference to the central basis weight and the ratio d d d1 of the first density difference to the first maximum density (density at the central portion) were calculated (d m1 = [(central basis weight - first basis weight) / central basis weight] × 100%; d d1 = [(first maximum density - first minimum density) / first maximum density] × 100%).
また、正極活物質含有層の短辺幅に対する長辺長さの比を算出し、正極のアスペクト比rを求めた。 The ratio of the long side length to the short side width of the positive electrode active material-containing layer was also calculated to determine the aspect ratio r of the positive electrode.
下記表1に、測定結果を示す。 The measurement results are shown in Table 1 below.
(参考例2-3,実施例4-5)
参考例2-3及び実施例4-5では、次の変更を加えた以外は参考例1と同様の手順で二次電池を作製した。正極の活物質含有層形成用のスラリーを集電体に塗布する際、下記表1に示す値の中央目付に対する第1目付量差の比dm1が得られるように、スラリーを塗り重ねる毎に少なくする長辺方向への塗工範囲をさらに少なく調整してスラリー塗膜の傾斜を制御した。
( Reference Examples 2-3, Examples 4-5)
In Reference Examples 2-3 and Examples 4-5, secondary batteries were produced in the same manner as in Reference Example 1, except for the following changes: When the slurry for forming the positive electrode active material-containing layer was applied to the current collector, the inclination of the slurry coating film was controlled by adjusting the coating range in the long side direction, which was reduced each time the slurry was applied, to be further reduced so that the ratio dm1 of the difference in first basis weight to the central basis weight shown in Table 1 below was obtained.
(参考例6)
参考例6では、次の変更を加えた以外は参考例2と同様の手順で二次電池を作製した。下記表1に示す値の第1最大密度に対する第1密度差の比dd1が得られるように、集電体に塗布した正極の活物質含有層形成用のスラリーを乾燥させた後のプレスのプレス量を少なく調整した。
( Reference example 6)
In Reference Example 6, a secondary battery was fabricated in the same procedure as in Reference Example 2, except for the following change: The amount of pressing performed after drying the slurry for forming the positive electrode active material-containing layer applied to the current collector was adjusted to be small so as to obtain the ratio d d1 of the first density difference to the first maximum density, which is shown in Table 1 below.
(実施例7-9)
実施例7-9では、次の変更を加えた以外は参考例2と同様の手順で二次電池を作製した。下記表1に示す値の第1最大密度に対する第1密度差の比dd1が得られるように、集電体に塗布した正極の活物質含有層形成用のスラリーを乾燥させた後のプレスのプレス量を多く調整した。
(Examples 7 to 9)
In Examples 7 to 9, secondary batteries were fabricated in the same procedure as in Reference Example 2, except for the following change: The amount of pressing performed after drying the slurry for forming the positive electrode active material-containing layer applied to the current collector was increased so as to obtain the ratio d d1 of the first density difference to the first maximum density shown in Table 1 below.
(参考例10-12)
参考例10-12では、次の変更を加えた以外は参考例2と同様の手順で二次電池を作製した。下記表1に示す値のアスペクト比rが得られるように、正極に使用した集電体の寸法を変更した。
( Reference example 10-12)
In Reference Examples 10 to 12, secondary batteries were fabricated in the same manner as in Reference Example 2, except for the following change: The dimensions of the current collector used in the positive electrode were changed so as to obtain the aspect ratio r shown in Table 1 below.
(参考例13-15)
参考例13-15では、次の変更を加えた以外は参考例2と同様の手順で二次電池を作製した。電極群に非水電解質を含浸させるために電極群を収納した容器に非水電解質を導入した後に保持した減圧環境の条件(圧力および/又は保持時間)を、下記表1に示すとおり変更した。
( Reference example 13-15)
In Reference Examples 13 to 15, secondary batteries were fabricated in the same manner as in Reference Example 2, except for the following change: the conditions (pressure and/or holding time) of the reduced pressure environment maintained after introducing the nonaqueous electrolyte into the container housing the electrode group in order to impregnate the electrode group with the nonaqueous electrolyte were changed as shown in Table 1 below.
(参考例16)
参考例2と同様の手順で二次電池を作製した。得られた二次電池を加圧容器に入れた。加圧容器内の空気圧を0.6 MPaに設定し、3時間待機した。その後、空気圧を常圧に戻し、二次電池を取り出した。このとおり加圧含浸をさらに行った二次電池を合計50セル作製した。
( Reference example 16)
A secondary battery was fabricated using the same procedure as in Reference Example 2. The resulting secondary battery was placed in a pressure vessel. The air pressure in the pressure vessel was set to 0.6 MPa, and the vessel was left standing for 3 hours. The air pressure was then returned to normal pressure, and the secondary battery was removed. A total of 50 secondary batteries were fabricated in this manner, which were further subjected to pressure impregnation.
(参考例17-18)
参考例17及び18では、加圧含浸の条件を次のとおり変更した以外は参考例15と同様の手順で二次電池を作製した。参考例17では、待機時間を6時間に変更した。参考例18では、待機時間を12時間に変更した。
( Reference example 17-18)
In Reference Examples 17 and 18, secondary batteries were fabricated in the same manner as in Reference Example 15, except that the conditions for pressure impregnation were changed as follows: In Reference Example 17, the waiting time was changed to 6 hours; and in Reference Example 18, the waiting time was changed to 12 hours.
(参考例19)
参考例2と同様の手順で二次電池を作製した。得られた二次電池を加圧容器に入れた。加圧容器内の空気圧を0.6 MPaに設定し、0.6 MPaに達したら常圧(0 MPa)に設定し、常圧に達したら0.6 MPaに設定するといった加圧サイクルを繰り返した。0.6 MPaと常圧との間を行き来するサイクルを計5回行った後、0.6 MPaで3時間待機した。その後、空気圧を常圧に戻し、二次電池を取り出した。このとおり加圧含浸をさらに行った二次電池を合計50セル作製した。
( Reference example 19)
A secondary battery was fabricated using the same procedure as in Reference Example 2. The resulting secondary battery was placed in a pressure vessel. The air pressure in the pressure vessel was set to 0.6 MPa, and when it reached 0.6 MPa, it was set to normal pressure (0 MPa), and when normal pressure was reached, it was set to 0.6 MPa again. This cycle of alternating between 0.6 MPa and normal pressure was repeated five times, and then the battery was left at 0.6 MPa for three hours. The air pressure was then returned to normal pressure, and the secondary battery was removed. A total of 50 secondary batteries were fabricated that underwent further pressure impregnation in this manner.
(参考例20)
参考例20では、0.6 MPaと常圧との間を行き来するサイクルの回数を20に変更した以外は参考例19と同様の手順で二次電池を作製した。
( Reference example 20)
In Reference Example 20, a secondary battery was fabricated in the same manner as in Reference Example 19, except that the number of cycles between 0.6 MPa and normal pressure was changed to 20.
(比較例1)
比較例1では、次の変更を加えた以外は参考例1と同様の手順で二次電池を作製した。正極の活物質含有層形成用のスラリーを集電体に塗布する際、下記表1に示す値の中央目付に対する第1目付量差の比dm1が得られるように、スラリーを塗り重ねる毎の長辺方向への塗工範囲の減少を少なく調整してスラリー塗膜の傾斜を制御した。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, a secondary battery was produced in the same manner as in Reference Example 1, except for the following change: When the slurry for forming the positive electrode active material-containing layer was applied to the current collector, the inclination of the slurry coating film was controlled by adjusting the reduction in the coating area in the long side direction each time the slurry was applied again to be small, so that the ratio dm1 of the first basis weight difference to the median basis weight shown in Table 1 below was obtained.
(比較例2)
比較例2では、次の変更を加えた以外は比較例1と同様の手順で二次電池を作製した。電極群に非水電解質を含浸させるために電極群を収納した容器に非水電解質を導入した後に-60 kPaの減圧環境に保持した時間を60分に変更した。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, a secondary battery was fabricated in the same manner as in Comparative Example 1, except for the following change: After introducing the nonaqueous electrolyte into the container housing the electrode group in order to impregnate the electrode group with the nonaqueous electrolyte, the time for which the container was kept in a reduced pressure environment of −60 kPa was changed to 60 minutes.
(比較例3)
比較例2と同様の手順で二次電池を作製した。下記表1に示す条件で、加圧含浸をさらに行った。
(Comparative Example 3)
A secondary battery was fabricated in the same manner as in Comparative Example 2. Pressure impregnation was further carried out under the conditions shown in Table 1 below.
(比較例4-5)
比較例4及び5では、次の変更を加えた以外は比較例2と同様の手順で二次電池を作製した。正極の活物質含有層形成用のスラリーを集電体に塗布する際、下記表1に示す値の中央目付に対する第1目付量差の比dm1が得られるように、スラリーを塗り重ねる毎の長辺方向への塗工範囲の減少を少なく調整してスラリー塗膜の傾斜を制御した。
(Comparative Example 4-5)
In Comparative Examples 4 and 5, secondary batteries were fabricated in the same manner as in Comparative Example 2, except for the following change: When the slurry for forming the positive electrode active material-containing layer was applied to the current collector, the inclination of the slurry coating film was controlled by adjusting the reduction in the coating area in the long side direction each time the slurry was applied again to be small, so that the ratio dm1 of the first basis weight difference to the central basis weight shown in Table 1 below was obtained.
(比較例6)
比較例6では、次の変更を加えた以外は比較例2と同様の手順で二次電池を作製した。正極の活物質含有層形成用のスラリーを集電体に塗布する際、下記表1に示す値の中央目付に対する第1目付量差の比dm1が得られるように、スラリーを塗り重ねる回数を多くし、且つ、スラリーを塗り重ねる毎に少なくする長辺方向への塗工範囲をさらに少なく調整してスラリー塗膜の傾斜を制御した。
(Comparative Example 6)
In Comparative Example 6, a secondary battery was produced in the same manner as in Comparative Example 2, except for the following change: When the slurry for forming the positive electrode active material-containing layer was applied to the current collector, the number of times the slurry was reapplied was increased so that the ratio dm1 of the difference in first basis weight to the median basis weight shown in Table 1 below was obtained, and the coating range in the long side direction, which was reduced with each reapplication of the slurry, was further reduced to control the inclination of the slurry coating film.
<評価>
上記実施例、参考例および比較例にて得られた二次電池に対し初回充放電を行い、初回放電容量を測定した。具体的には、次のとおり初回放電容量を求めた。
<Evaluation>
The secondary batteries obtained in the above Examples , Reference Examples , and Comparative Examples were subjected to an initial charge/discharge cycle, and the initial discharge capacity was measured. Specifically, the initial discharge capacity was determined as follows.
電位範囲が、1.5V~3.0V、充放電電流値が3A、45℃の環境温度の条件で充放電を行った。充放電では、まず、電池を3.0Vまで充電した後、1.5Vまで放電する。この充放電を50個のセルに対し行った。各セルについて放電時の容量を測定し、その平均を初回放電容量とした。 Charging and discharging were performed under conditions of a potential range of 1.5V to 3.0V, a charge/discharge current value of 3A, and an ambient temperature of 45°C. The battery was first charged to 3.0V and then discharged to 1.5V. This charging and discharging was performed on 50 cells. The discharge capacity of each cell was measured, and the average was taken as the initial discharge capacity.
下記表1に、測定結果を示す。 The measurement results are shown in Table 1 below.
表1には、各実施例、参考例および比較例で作製した二次電池についての正極活物質含有層の詳細、非水電解質を電極群に含浸させる際の減圧条件、加圧含浸の際の加圧条件、及び初回放電容量をまとめる。正極活物質含有層の詳細としては、長辺方向の端部と中央部との間の目付の差の比dm1及び密度の差の比dd1、並びにアスペクト比を示す。なお、参考例1のように加圧含浸を行っていない場合は、加圧条件については該当がないため“-”と表記する。 Table 1 summarizes the details of the positive electrode active material-containing layer for the secondary batteries produced in each Example , Reference Example , and Comparative Example, the reduced pressure conditions when the electrode group was impregnated with the nonaqueous electrolyte, the pressurization conditions when the pressure impregnation was performed, and the initial discharge capacity. The details of the positive electrode active material-containing layer include the ratio of the difference in basis weight between the end and center in the long side direction (d m1 ) , the ratio of the difference in density (d d1 ) , and the aspect ratio. In addition, when pressure impregnation was not performed as in Reference Example 1, the pressure conditions are not applicable and are therefore indicated as "-".
表1に示すとおり、参考例1-3,実施例4-5,参考例6,実施例7-9,及び参考例10-20で作製した正極では、活物質含有層の長辺方向の中央部における最大目付(中央目付)に対する端部における最小目付と中央目付との第1目付量差の比dm1が1%より大きく10%より小さい範囲に収まっていた。参考例1-3,実施例4-5,参考例6,実施例7-9,及び参考例10-20で得られた二次電池では、実質的に設計容量(3A)どおりの初回放電容量が得られた。このことから、参考例1-3,実施例4-5,参考例6,実施例7-9,及び参考例10-20では電極群への電解質の含浸が促進され、設計通りの容量を発揮できたことが分かる。 As shown in Table 1, in the positive electrodes prepared in Reference Examples 1-3, Examples 4-5, Reference Examples 6, Examples 7-9, and Reference Examples 10-20, the ratio dm1 of the difference in first basis weight between the minimum basis weight at the end and the center basis weight relative to the maximum basis weight (center basis weight) at the center in the long side direction of the active material-containing layer was greater than 1% and less than 10%. In the secondary batteries obtained in Reference Examples 1-3, Examples 4-5, Reference Examples 6, Examples 7-9, and Reference Examples 10-20, an initial discharge capacity substantially equal to the design capacity (3A) was obtained. From this, it can be seen that in Reference Examples 1-3, Examples 4-5, Reference Examples 6, Examples 7-9, and Reference Examples 10-20, impregnation of the electrolyte into the electrode group was promoted, and the designed capacity was achieved.
これに対し比較例1-6では、第1目付量差の比dm1が1%以下または10%以上であり、上記範囲外であった。比較例1-6では、初回放電容量が設計容量を下回った。 In contrast, in Comparative Example 1-6, the ratio dm1 of the first basis weight difference was 1% or less or 10% or more, which was outside the above range. In Comparative Example 1-6, the initial discharge capacity was lower than the design capacity.
比較例1-5では、正極活物質含有層の端部と中央部との間の目付量の差が少なく、電解質の含浸が不十分で設計容量を発揮できなかったことが分かる。比較例3-5が示すとおり、加圧含浸工程を行っても電解質の含浸が不十分であったことが分かる。比較例1-5の中でも、正極活物質含有層の長辺方向に沿って目付がほぼ一定だった比較例5では、加圧含浸を行ったにもかかわらず、初回放電容量が最も低かった。 In Comparative Examples 1-5, the difference in basis weight between the edge and center of the positive electrode active material-containing layer was small, and the electrolyte impregnation was insufficient, preventing the design capacity from being achieved. As shown in Comparative Examples 3-5, the electrolyte impregnation was insufficient even after the pressurized impregnation process. Among Comparative Examples 1-5, Comparative Example 5, in which the basis weight was nearly constant along the long side of the positive electrode active material-containing layer, had the lowest initial discharge capacity despite having undergone pressurized impregnation.
比較例6では、正極活物質含有層の端部と中央部との間の目付量の差が多く、電解質の含浸は促進されたものと推察される。しかしその反面、中央部の目付が極端に厚く、正極の厚み方向の拡散抵抗が高くなったことに起因して、設計容量を達成できなかったものと推察される。 In Comparative Example 6, there was a large difference in basis weight between the edges and center of the positive electrode active material-containing layer, which is thought to have promoted electrolyte impregnation. However, on the other hand, the basis weight in the center was extremely thick, which is thought to have increased the diffusion resistance in the thickness direction of the positive electrode, preventing the design capacity from being achieved.
以上説明した少なくとも1つの実施形態及び実施例によれば、活物質含有層を具備する電極が提供される。活物質含有層は、第1端部と、第1端部と第1方向に隣接する中央部とを含む。第1端部での活物質含有層の第1目付は中央部での活物質含有層の中央目付より少なく、且つ、中央目付に対する第1目付と中央目付との間の第1目付量差の比dm1が1%<dm1<10%の範囲内にある。上記構成を有する電極は、設計容量を発揮できる電池および電池パックを実現でき、この電池パックを搭載した車両を提供できる。 According to at least one of the embodiments and examples described above, an electrode including an active material-containing layer is provided. The active material-containing layer includes a first end portion and a central portion adjacent to the first end portion in a first direction. The first basis weight of the active material-containing layer at the first end portion is less than the central basis weight of the active material-containing layer at the central portion, and the ratio dm1 of the difference in first basis weight between the first basis weight and the central basis weight to the central basis weight is in the range of 1% < dm1 < 10%. An electrode having the above configuration can realize a battery and a battery pack that can demonstrate a design capacity, and a vehicle equipped with this battery pack can be provided.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1] 第1端部と、
前記第1端部と第1方向に隣接する中央部と
を含む活物質含有層を具備し、
前記第1端部での前記活物質含有層の第1目付は前記中央部での前記活物質含有層の中央目付より少なく、前記中央目付に対する前記第1目付と前記中央目付との間の第1目付量差の比d
m1
が1%<d
m1
<10%の範囲内にある、電極。
[2] 前記活物質含有層は、前記中央部と隣接し、且つ、前記第1端部に対し前記第1方向の反対側に位置する第2端部を含み、前記第1方向への前記第1端部の第1幅は前記第1端部と前記第2端部との間の第1距離に対し5%以上40%以下である、[1]に記載の電極。
[3] 前記第2端部での前記活物質含有層の第2目付は前記中央目付より少なく、前記中央目付に対する前記第2目付と前記中央目付との間の第2目付量差の比d
m2
が1%<d
m2
<10%の範囲内にある、[2]に記載の電極。
[4] 前記活物質含有層は、前記中央部と隣接し、且つ、前記第1方向と交差する第2方向の両端にそれぞれ位置する第3端部と第4端部とを含み、前記第1距離は前記第3端部と前記第4端部との間の第2距離より長い、[2]又は[3]に記載の電極。
[5] 前記活物質含有層は、前記中央部と隣接し、且つ、前記第1方向と交差する第2方向の両端にそれぞれ位置する第3端部と第4端部とを含み、前記第1距離は前記第3端部と前記第4端部との間の第2距離より短い、[2]又は[3]に記載の電極。
[6] 前記活物質含有層は、前記中央部と隣接し、且つ、前記第1方向と交差する第2方向の両端にそれぞれ位置する第3端部と第4端部とを含み、前記第1距離、及び前記第3端部と前記第4端部との間の第2距離のうち、短い方の距離に対する長い方の距離のアスペクト比rが1<r<50の範囲内にある、[2]又は[3]に記載の電極。
[7] 前記活物質含有層は前記第1方向に沿って密度が異なる第1密度分布を有しており、前記第1密度分布における第1最大密度に対する前記第1最大密度と第1最小密度との第1密度差の比d
d1
が5%<d
d1
<20%の範囲内にある、[1]から[6]の何れか1つに記載の電極。
[8] 前記活物質含有層は、前記中央部と隣接し、且つ、前記第1方向と交差する第2方向の両端にそれぞれ位置する第3端部と第4端部とを含み、前記第3端部での前記活物質含有層の第3目付および前記第4端部での前記活物質含有層の第4目付は前記中央目付より少なく、前記中央目付に対する前記第3目付と前記中央目付との間の第3目付量差の比d
m3
が1%<d
m3
<10%の範囲内にあり、前記中央目付に対する前記第4目付と前記中央目付との間の第4目付量差の比d
m4
が1%<d
m4
<10%の範囲内にある、[1]から[3]の何れか1つに記載の電極。
[9] 前記活物質含有層は前記第2方向に沿って密度が異なる第2密度分布を有しており、前記第2密度分布における第2最大密度に対する前記第2最大密度と第2最小密度との第2密度差の比d
d2
が5%<d
d2
<20%の範囲内にある、[8]に記載の電極。
[10] 負極と、
正極と、
電解質と
を具備する電池であって、
前記負極および前記正極の少なくとも一方は、[1]から[9]の何れか1つに記載の電極を含む、電池。
[11] [10]に記載の電池を具備する、電池パック。
[12] 通電用の外部端子と、
保護回路と
を更に具備する、[11]に記載の電池パック。
[13] 複数の前記電池を具備し、
前記電池が、直列、並列、又は直列及び並列を組み合わせて電気的に接続されている、[11]又は[12]に記載の電池パック。
[14] [11]から[13]の何れか1つに記載の電池パックを具備する、車両。
[15] 前記車両の運動エネルギーを回生エネルギーに変換する機構を含む、[14]に記載の車両。
Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be embodied in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and spirit of the invention, and are also included in the scope of the invention and its equivalents as defined in the claims.
The inventions described in the original claims of this application are set forth below.
[1] A first end portion;
a central portion adjacent to the first end portion in a first direction;
an active material-containing layer comprising
An electrode wherein a first basis weight of the active material-containing layer at the first end is less than a central basis weight of the active material-containing layer at the central portion, and a ratio dm1 of the first basis weight difference between the first basis weight and the central basis weight to the central basis weight is within the range of 1% < dm1 < 10%.
[2] The electrode according to [1], wherein the active material-containing layer includes a second end portion adjacent to the central portion and located on the opposite side of the first end portion in the first direction, and a first width of the first end portion in the first direction is 5% to 40% of a first distance between the first end portion and the second end portion.
[3] The electrode according to [2], wherein the second basis weight of the active material-containing layer at the second end is less than the central basis weight, and a ratio d m2 of the second basis weight difference between the second basis weight and the central basis weight to the central basis weight is in the range of 1% < d m2 < 10%.
[4] The electrode according to [2] or [3], wherein the active material-containing layer includes a third end and a fourth end adjacent to the central portion and positioned at both ends in a second direction intersecting with the first direction, and the first distance is longer than a second distance between the third end and the fourth end.
[5] The electrode according to [2] or [3], wherein the active material-containing layer includes a third end and a fourth end adjacent to the central portion and positioned at both ends in a second direction intersecting with the first direction, and the first distance is shorter than a second distance between the third end and the fourth end.
[6] The electrode according to [2] or [3], wherein the active material-containing layer includes a third end and a fourth end adjacent to the central portion and positioned at both ends in a second direction intersecting with the first direction, and wherein an aspect ratio r of a longer distance to a shorter distance of the first distance and a second distance between the third end and the fourth end is within a range of 1<r<50.
[7] The electrode according to any one of [1] to [6], wherein the active material-containing layer has a first density distribution in which the density varies along the first direction, and a ratio d d1 of a first density difference between the first maximum density and a first minimum density to a first maximum density in the first density distribution is within a range of 5% < d d1 < 20%.
[8] The electrode according to any one of [1] to [3], wherein the active material-containing layer includes a third end and a fourth end adjacent to the central portion and located at both ends in a second direction intersecting with the first direction, a third basis weight of the active material-containing layer at the third end and a fourth basis weight of the active material-containing layer at the fourth end are less than the central basis weight, a ratio d m3 of the third basis weight difference between the third basis weight and the central basis weight to the central basis weight is within a range of 1% < d m3 < 10%, and a ratio d m4 of the fourth basis weight difference between the fourth basis weight and the central basis weight to the central basis weight is within a range of 1 % < d m4 < 10%.
[9] The electrode according to [8], wherein the active material-containing layer has a second density distribution in which the density varies along the second direction, and a ratio d d2 of a second density difference between the second maximum density and the second minimum density to a second maximum density in the second density distribution is within a range of 5% < d d2 < 20%.
[10] a negative electrode;
A positive electrode and
Electrolytes and
A battery comprising:
A battery, wherein at least one of the negative electrode and the positive electrode includes the electrode according to any one of [1] to [9].
[11] A battery pack comprising the battery according to [10].
[12] An external terminal for supplying current;
Protection circuit and
The battery pack according to [11], further comprising:
[13] A battery comprising a plurality of the batteries,
The battery pack according to [11] or [12], wherein the batteries are electrically connected in series, in parallel, or in a combination of series and parallel.
[14] A vehicle equipped with the battery pack according to any one of [11] to [13].
[15] The vehicle according to [14], including a mechanism for converting kinetic energy of the vehicle into regenerative energy.
1…電極群、2…外装部材、3…負極、3a…負極集電体、3b…負極活物質含有層、3b0…中央部、3b1…第1端部、3b2…第2端部、3b3…第3端部、3b4…第4端部、3c…負極集電タブ、4…セパレータ、5…正極、5a…正極集電体、5b…正極活物質含有層、6…負極端子、7…正極端子、21…バスバー、22…正極側リード、22a…他端、23…負極側リード、23a…他端、24…粘着テープ、31…収容容器、32…蓋、33…保護シート、34…プリント配線基板、35…配線、40…車両本体、41…車両用電源、42…電気制御装置、43…外部端子、44…インバータ、45…駆動モータ、100…電池、200…組電池、200a…組電池、200b…組電池、200c…組電池、300…電池パック、300a…電池パック、300b…電池パック、300c…電池パック、301a…組電池監視装置、301b…組電池監視装置、301c…組電池監視装置、342…正極側コネクタ、343…負極側コネクタ、345…サーミスタ、346…保護回路、342a…配線、343a…配線、350…通電用の外部端子、352…正側端子、353…負側端子、348a…プラス側配線、348b…マイナス側配線、400…車両、411…電池管理装置、412…通信バス、413…正極端子、414…負極端子、415…スイッチ装置、416…電流検出部、417…負極入力端子、418…正極入力端子、L1…接続ライン、L2…接続ライン、W…駆動輪。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Electrode group, 2... Exterior member, 3... Negative electrode, 3a... Negative electrode current collector, 3b... Negative electrode active material containing layer, 3b 0 ... Center part, 3b 1 ... First end part, 3b 2 ... Second end part, 3b 3 ... Third end part, 3b 4 ...fourth end, 3c...negative electrode current collecting tab, 4...separator, 5...positive electrode, 5a...positive electrode current collector, 5b...positive electrode active material containing layer, 6...negative electrode terminal, 7...positive electrode terminal, 21...bus bar, 22...positive electrode side lead, 22a...other end, 23...negative electrode side lead, 23a...other end, 24...adhesive tape, 31...container, 32...lid, 33...protective sheet, 34...printed wiring board, 35...wiring, 40...vehicle body, 41...vehicle power source, 42...electrical control device, 43...external terminal, 44...inverter, 45...drive motor, 100...battery, 200...assembled battery, 200a...assembled battery, 200b...assembled battery, 200c...assembled battery, 300...battery pack, 300a...battery pack, 300b...battery pack 300c...battery pack, 301a...assembled battery monitoring device, 301b...assembled battery monitoring device, 301c...assembled battery monitoring device, 342...positive side connector, 343...negative side connector, 345...thermistor, 346...protection circuit, 342a...wiring, 343a...wiring, 350...external terminal for supplying current, 352...positive side terminal, 353...negative side terminal, 348a...positive side wiring, 348b...negative side wiring, 400...vehicle, 411...battery management device, 412...communication bus, 413...positive side terminal, 414...negative side terminal, 415...switching device, 416...current detection unit, 417...negative side input terminal, 418...positive side input terminal, L1...connection line, L2...connection line, W...drive wheel.
Claims (13)
前記第1端部と第1方向に隣接する中央部と
を含む活物質含有層を具備し、
前記第1端部は、前記活物質含有層の断面形状の外縁から前記中央部へ向かって前記活物質含有層の厚みが増加する傾斜がある部分、及び前記中央部よりも密度が小さい部分の何れか一方であり、
前記第1方向への前記第1端部の第1幅は前記第1方向への前記活物質含有層の長さに対し5%以上40%以下であり、
前記第1端部での前記活物質含有層の第1目付は前記中央部での前記活物質含有層の中央目付より少なく、前記中央目付に対する前記第1目付と前記中央目付との間の第1目付量差の比dm1が1%<dm1<10%の範囲内にあり、
前記活物質含有層は前記第1方向に沿って密度が異なる第1密度分布を有しており、前記第1密度分布における第1最大密度に対する前記第1最大密度と第1最小密度との第1密度差の比dd1が5%<dd1<20%の範囲内にある、液状電解質を含んだ電池用の電極。 A first end portion;
an active material-containing layer including the first end portion and a central portion adjacent to the first end portion in a first direction;
the first end portion is either a portion where the thickness of the active material-containing layer increases in a gradient from an outer edge of a cross-sectional shape of the active material-containing layer toward the central portion, or a portion where the density is lower than that of the central portion,
a first width of the first end portion in the first direction is 5% to 40% of the length of the active material-containing layer in the first direction;
a first basis weight of the active material-containing layer at the first end portion is less than a central basis weight of the active material-containing layer at the central portion, and a ratio dm1 of a first basis weight difference between the first basis weight and the central basis weight to the central basis weight is in a range of 1%< dm1 <10%,
An electrode for a battery containing a liquid electrolyte, wherein the active material-containing layer has a first density distribution in which the density varies along the first direction, and a ratio d d1 of a first density difference between the first maximum density and the first minimum density to a first maximum density in the first density distribution is within the range of 5% < d d1 < 20%.
前記第2端部は、前記活物質含有層の断面形状の外縁から前記中央部へ向かって前記活物質含有層の厚みが増加する傾斜がある部分、及び前記中央部よりも密度が小さい部分の何れか一方であり、
前記第1方向への前記第2端部の第2幅は前記第1方向への前記活物質含有層の長さに対し5%以上40%以下であり、
前記第2端部での前記活物質含有層の第2目付は前記中央目付より少なく、前記中央目付に対する前記第2目付と前記中央目付との間の第2目付量差の比dm2が1%<dm2<10%の範囲内にある、請求項1に記載の電極。 the active material-containing layer includes a second end portion adjacent to the central portion and located on the opposite side of the first end portion in the first direction,
the second end portion is either a portion where the thickness of the active material-containing layer increases in a gradient from an outer edge of the cross-sectional shape of the active material-containing layer toward the central portion, or a portion where the density is lower than that of the central portion,
a second width of the second end portion in the first direction is 5% to 40% of the length of the active material-containing layer in the first direction;
2. The electrode of claim 1, wherein the second basis weight of the active material-containing layer at the second end is less than the central basis weight, and the ratio d m2 of the second basis weight difference between the second basis weight and the central basis weight is within the range of 1% < d m2 < 10%.
前記第3端部は、前記活物質含有層の断面形状の外縁から前記中央部へ向かって前記活物質含有層の厚みが増加する傾斜がある部分、及び前記中央部よりも密度が小さい部分の何れか一方であり、
前記第4端部は、前記活物質含有層の断面形状の外縁から前記中央部へ向かって前記活物質含有層の厚みが増加する傾斜がある部分、及び前記中央部よりも密度が小さい部分の何れか一方であり、
前記第2方向への前記第3端部の第3幅は前記第2方向への前記活物質含有層の長さに対し5%以上40%以下であり、
前記第2方向への前記第4端部の第4幅は前記第2方向への前記活物質含有層の長さに対し5%以上40%以下であり、
前記第3端部での前記活物質含有層の第3目付および前記第4端部での前記活物質含有層の第4目付は前記中央目付より少なく、前記中央目付に対する前記第3目付と前記中央目付との間の第3目付量差の比dm3が1%<dm3<10%の範囲内にあり、前記中央目付に対する前記第4目付と前記中央目付との間の第4目付量差の比dm4が1%<dm4<10%の範囲内にある、請求項1から3の何れか1項に記載の電極。 the active material-containing layer includes a third end portion and a fourth end portion adjacent to the central portion and located at both ends in a second direction intersecting with the first direction,
the third end portion is either a portion where the thickness of the active material-containing layer increases in a gradient from an outer edge of a cross-sectional shape of the active material-containing layer toward the central portion, or a portion where the density is lower than that of the central portion,
the fourth end portion is either a portion where the thickness of the active material-containing layer increases in a gradient from an outer edge of a cross-sectional shape of the active material-containing layer toward the central portion, or a portion where the density is lower than that of the central portion,
a third width of the third end portion in the second direction is 5% to 40% of the length of the active material-containing layer in the second direction,
a fourth width of the fourth end portion in the second direction is 5% to 40% of the length of the active material-containing layer in the second direction,
4. The electrode according to claim 1, wherein the third basis weight of the active material-containing layer at the third end and the fourth basis weight of the active material-containing layer at the fourth end are less than the central basis weight, the ratio d m3 of the third basis weight difference between the third basis weight and the central basis weight to the central basis weight is in the range of 1% < d m3 < 10%, and the ratio d m4 of the fourth basis weight difference between the fourth basis weight and the central basis weight to the central basis weight is in the range of 1% < d m4 < 10%.
正極と、
電解質と
を具備する電池であって、
前記負極および前記正極の少なくとも一方は、請求項1から7の何れか1項に記載の電極を含む、電池。 a negative electrode;
A positive electrode and
an electrolyte,
A battery, wherein at least one of the negative electrode and the positive electrode comprises the electrode according to claim 1 .
保護回路と
を更に具備する、請求項9に記載の電池パック。 An external terminal for applying current;
The battery pack according to claim 9, further comprising a protection circuit.
前記電池が、直列、並列、又は直列及び並列を組み合わせて電気的に接続されている、請求項9又は10に記載の電池パック。 a plurality of the batteries;
11. The battery pack according to claim 9, wherein the batteries are electrically connected in series, in parallel, or in a combination of series and parallel.
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