非水電解質二次電池
【課題】 充放電に伴う発電要素内部の発熱を外部へスムーズに逃がすことができる非水電解質二次電池を実現すること。
【解決手段】 正極電極と負極電極をセパレータを介して積層したものを巻回した電池要素１の外周を巻止テープ２で固定した非水電解質二次電池において、前記巻止テープ２に熱伝導性の高い金属製の巻止テープ２を使用した非水電解質二次電池。
【解決手段】 正極電極と負極電極をセパレータを介して積層したものを巻回した電池要素１の外周を巻止テープ２で固定した非水電解質二次電池において、前記巻止テープ２に熱伝導性の高い金属製の巻止テープ２を使用した非水電解質二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯機器、情報機器、家電機器特に小型で携帯可能な機器の使用に好適な非水電解質二次電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯機器、情報機器、家電機器等の小型化、軽量化に伴ってこれら機器に搭載される二次電池についても、小型化、高エネルギー密度化が求められている。小型でエネルギー密度の高い二次電池としてリチウムイオン電池などの非水電解質二次電池が知られている。
【０００３】
これら非水電解質二次電池は、搭載される機器により、角型、円筒型、コイン型などの形状に作製されている。このような非水電解質二次電池のうち、角型の形状の例として、特許文献１に開示されている技術がある。図１は、角型のリチウムイオン電池の電池要素を示す図である。図１に示すように、正極電極とセパレータと負極電極とを偏平状に巻回してなる電池要素１の最外周は巻止テープ２により巻きほぐれを防止している（特許文献１参照）。電池要素の巻止テープの材質はポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）が一般的である。巻きほぐれ防止機能においてはＰＰ、ＰＰＳテープで十分であるが、ＰＰ、ＰＰＳテープは金属に比べ、熱伝導性が低いという特徴がある。
【０００４】
表１は一般的なテープに使われる材質の熱伝導率である。
【０００５】
【表１】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１５５７７４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非水電解質二次電池は充放電に伴い電極部分が発熱する。その発熱量はハイレート充放電であればあるほど大きい。更に、電池要素が電池缶内に収納されている構造上、電池要素が限度以上に温度上昇し易い状況にある。したがって、電池要素内部の発熱は電解液の気化を引き起こし、気化した電解液は正極板と負極板の距離を広げ、充放電劣化の原因となる。
【０００８】
充放電による電池要素内部の発熱は避け難いが、熱を外部へスムーズに逃がしてやることにより電解液の気化を防止し、充放電劣化防止が可能となる。
【０００９】
しかしながら、正極電極と負極電極をセパレータを介して積層したものを巻回した電池要素の最外周に巻止テープを使用する構造の非水電解質二次電池において、巻止テープのテープ基材がＰＰ、ＰＰＳといった熱伝導性の低い材質のために電池要素内部の発熱が外部へスムーズに逃げるのに妨げとなり、充放電劣化は避け難い。
【００１０】
本発明は、充放電に伴う発電要素内部の発熱を外部へスムーズに逃がすことができる非水電解質二次電池を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、正極電極と負極電極をセパレータを介して積層したものを巻回した電池要素の最外周を巻止テープで固定した非水電解質二次電池において、前記巻止テープに熱伝導率の高い金属製のテープを使用した非水電解質二次電池である。
【００１２】
また、本発明は、正極電極と負極電極をセパレータを介して積層したものを巻回した電池要素の最外周を巻止テープで固定した非水電解質二次電池において、前記巻止テープの粘着材中に金属が分散している熱伝導率の高い金属製のテープを使用した非水電解質二次電池である。
【００１３】
前記巻止テープの厚さは１０〜３０μｍであることが好ましい。
【００１４】
また、前記の巻止テープは基材と粘着材が２層になっているものよりも粘着材中に金属が分散している粒子分散型のテープがより好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の非水電解質二次電池は、巻止テープにＡｌ材といった熱伝導性の高い金属製の巻止テープを使用することにより充放電に伴う電池要素内部の発熱を外部へスムーズに逃がすことができ、充放電劣化の少ない非水電解質二次電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態による非水電解質二次電池について、以下に説明する。
【００１７】
本発明の非水電解質二次電池の１つであるリチウムイオン二次電池を例に挙げて説明する。正極電極は、帯状のアルミニウム箔にＬｉxＭＯ2（ただしＭは、少なくとも１種の遷移金属を表す）である複合酸化物、例えば、ＬｉxＣｏＯ2，ＬｉxＮｉＯ2，ＬｉxＭｎ2Ｏ4，ＬｉxＭｎＯ3，ＬｉxＮｉyＣｏ(1-y)Ｏ2などを、カーボンブラック等の導電性物質、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の結着剤、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の溶剤とを分散混練して調製した正極塗料を塗布装置によって塗布した後に、直ちに乾燥されて巻き取られ、片面の塗布が終了した後に、正極集電体の反対面の所定の部分に同様に正極材料が塗布されて作製される。
【００１８】
負極電極は、帯状の銅箔等の表面にリチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な熱分解炭素類、ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークスなどのコークス類、グラファイト類、ガラス状炭素類、フェノール樹脂、フラン樹脂などを焼成した有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭などの炭素質材料、ポリアセチレン、ポリピロール等の導電性高分子材料等をカーボンブラックなどの導電性物質、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の結着剤、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の溶剤とともに分散混練し調製した負極塗布液を塗布装置によって塗布し、片面の塗布が終わったものは乾燥後に反対面も所定の部分が塗布され作製される。
【００１９】
このようにして得られた正極電極、負極電極は、所定の厚みに圧縮した後に裁断装置によって所定の形状に裁断され、導電タブが接合される。次いで、正極電極、負極電極をセパレータを介して先端部を所定の位置に合わせて積層したものを巻回して電池要素を作製する。電池要素を電池缶に収納し、非水電解液を注入した後に、外部接続端子、電池内圧の上昇によって圧力を開放する安全弁、電池温度の上昇により電気抵抗の増大で電流を遮断するＰＴＣ素子等を備えた蓋体を取り付けて封口するか、あるいは巻回体を可撓性材料からなる外装材によって封口することによって密閉型電池を製造することができる。
【実施例１】
【００２０】
セパレータを介して正極電極および負極電極の先端部を所定の位置に合わせて積層したものを巻回して巻止テープに基材と粘着材とに分かれているＡｌテープ(テープ厚３０μｍ)を使用した電池要素を作製し、実施例１とした。
【実施例２】
【００２１】
セパレータを介して正極電極および負極電極の先端部を所定の位置に合わせて積層したものを巻回して巻止テープに粘着材中に金属が分散している粒子分散型のＡｌテープ(テープ厚３０μｍ）を使用した電池要素を作製し、実施例２とした。
【００２２】
（比較例１）
セパレータを介して正極電極および負極電極の先端部を所定の位置に合わせて積層したものを巻回して巻止テープにＰＰテープ(テープ厚３０μｍ)を使用した電池要素を作製し、これを比較例１とした。
【００２３】
（比較例２）
セパレータを介して正極電極および負極電極の先端部を所定の位置に合わせて積層したものを巻回して巻止テープにＰＰＳテープ(テープ厚３０μｍ)を使用した電池要素を作製し、比較例２とした．
【００２４】
比較例１〜比較例２、実施例１〜実施例２までの結果を表２にまとめた。
【００２５】
【表２】
【００２６】
上記で行った評価について説明する。
５００サイクル後容量維持率
サイクル条件１
充電条件：４．２Ｖ、７５０ｍＡ、１５０分＠２０℃
放電条件：３．０Ｖ、７５０ｍＡ、＠２０℃
サイクル条件２
充電条件：４．２Ｖ、１５００ｍＡ、１５０分＠２０℃
放電条件：３．０Ｖ、１５００ｍＡ、＠２０℃
【００２７】
ベアセルにて上記充放電条件で５００サイクル行い、５００サイクル後の放電後の放電容量を初期の容量との対比で５００サイクル後の容量維持率とした。
【００２８】
本発明を実施した表２の結果より、５００サイクル後の容量維持率において従来品に比べ金属製のを巻止テープを使用した水準で改善されていることが確認できた。
【００２９】
本発明を実施した表２の結果より、５００サイクル後の容量維持率において粘着材と基材が分離している構造より粘着材中に金属が分散している粒子分散型の構造の巻止テープを使用した水準で改善されていることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】角型のリチウムイオン電池の電池要素を示す斜視図。
【符号の説明】
【００３１】
１ 電池要素
２ 巻止テープ
３ 負極リード
４ 正極リード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯機器、情報機器、家電機器特に小型で携帯可能な機器の使用に好適な非水電解質二次電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯機器、情報機器、家電機器等の小型化、軽量化に伴ってこれら機器に搭載される二次電池についても、小型化、高エネルギー密度化が求められている。小型でエネルギー密度の高い二次電池としてリチウムイオン電池などの非水電解質二次電池が知られている。
【０００３】
これら非水電解質二次電池は、搭載される機器により、角型、円筒型、コイン型などの形状に作製されている。このような非水電解質二次電池のうち、角型の形状の例として、特許文献１に開示されている技術がある。図１は、角型のリチウムイオン電池の電池要素を示す図である。図１に示すように、正極電極とセパレータと負極電極とを偏平状に巻回してなる電池要素１の最外周は巻止テープ２により巻きほぐれを防止している（特許文献１参照）。電池要素の巻止テープの材質はポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）が一般的である。巻きほぐれ防止機能においてはＰＰ、ＰＰＳテープで十分であるが、ＰＰ、ＰＰＳテープは金属に比べ、熱伝導性が低いという特徴がある。
【０００４】
表１は一般的なテープに使われる材質の熱伝導率である。
【０００５】
【表１】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１５５７７４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非水電解質二次電池は充放電に伴い電極部分が発熱する。その発熱量はハイレート充放電であればあるほど大きい。更に、電池要素が電池缶内に収納されている構造上、電池要素が限度以上に温度上昇し易い状況にある。したがって、電池要素内部の発熱は電解液の気化を引き起こし、気化した電解液は正極板と負極板の距離を広げ、充放電劣化の原因となる。
【０００８】
充放電による電池要素内部の発熱は避け難いが、熱を外部へスムーズに逃がしてやることにより電解液の気化を防止し、充放電劣化防止が可能となる。
【０００９】
しかしながら、正極電極と負極電極をセパレータを介して積層したものを巻回した電池要素の最外周に巻止テープを使用する構造の非水電解質二次電池において、巻止テープのテープ基材がＰＰ、ＰＰＳといった熱伝導性の低い材質のために電池要素内部の発熱が外部へスムーズに逃げるのに妨げとなり、充放電劣化は避け難い。
【００１０】
本発明は、充放電に伴う発電要素内部の発熱を外部へスムーズに逃がすことができる非水電解質二次電池を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、正極電極と負極電極をセパレータを介して積層したものを巻回した電池要素の最外周を巻止テープで固定した非水電解質二次電池において、前記巻止テープに熱伝導率の高い金属製のテープを使用した非水電解質二次電池である。
【００１２】
また、本発明は、正極電極と負極電極をセパレータを介して積層したものを巻回した電池要素の最外周を巻止テープで固定した非水電解質二次電池において、前記巻止テープの粘着材中に金属が分散している熱伝導率の高い金属製のテープを使用した非水電解質二次電池である。
【００１３】
前記巻止テープの厚さは１０〜３０μｍであることが好ましい。
【００１４】
また、前記の巻止テープは基材と粘着材が２層になっているものよりも粘着材中に金属が分散している粒子分散型のテープがより好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の非水電解質二次電池は、巻止テープにＡｌ材といった熱伝導性の高い金属製の巻止テープを使用することにより充放電に伴う電池要素内部の発熱を外部へスムーズに逃がすことができ、充放電劣化の少ない非水電解質二次電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態による非水電解質二次電池について、以下に説明する。
【００１７】
本発明の非水電解質二次電池の１つであるリチウムイオン二次電池を例に挙げて説明する。正極電極は、帯状のアルミニウム箔にＬｉxＭＯ2（ただしＭは、少なくとも１種の遷移金属を表す）である複合酸化物、例えば、ＬｉxＣｏＯ2，ＬｉxＮｉＯ2，ＬｉxＭｎ2Ｏ4，ＬｉxＭｎＯ3，ＬｉxＮｉyＣｏ(1-y)Ｏ2などを、カーボンブラック等の導電性物質、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の結着剤、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の溶剤とを分散混練して調製した正極塗料を塗布装置によって塗布した後に、直ちに乾燥されて巻き取られ、片面の塗布が終了した後に、正極集電体の反対面の所定の部分に同様に正極材料が塗布されて作製される。
【００１８】
負極電極は、帯状の銅箔等の表面にリチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な熱分解炭素類、ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークスなどのコークス類、グラファイト類、ガラス状炭素類、フェノール樹脂、フラン樹脂などを焼成した有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭などの炭素質材料、ポリアセチレン、ポリピロール等の導電性高分子材料等をカーボンブラックなどの導電性物質、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の結着剤、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の溶剤とともに分散混練し調製した負極塗布液を塗布装置によって塗布し、片面の塗布が終わったものは乾燥後に反対面も所定の部分が塗布され作製される。
【００１９】
このようにして得られた正極電極、負極電極は、所定の厚みに圧縮した後に裁断装置によって所定の形状に裁断され、導電タブが接合される。次いで、正極電極、負極電極をセパレータを介して先端部を所定の位置に合わせて積層したものを巻回して電池要素を作製する。電池要素を電池缶に収納し、非水電解液を注入した後に、外部接続端子、電池内圧の上昇によって圧力を開放する安全弁、電池温度の上昇により電気抵抗の増大で電流を遮断するＰＴＣ素子等を備えた蓋体を取り付けて封口するか、あるいは巻回体を可撓性材料からなる外装材によって封口することによって密閉型電池を製造することができる。
【実施例１】
【００２０】
セパレータを介して正極電極および負極電極の先端部を所定の位置に合わせて積層したものを巻回して巻止テープに基材と粘着材とに分かれているＡｌテープ(テープ厚３０μｍ)を使用した電池要素を作製し、実施例１とした。
【実施例２】
【００２１】
セパレータを介して正極電極および負極電極の先端部を所定の位置に合わせて積層したものを巻回して巻止テープに粘着材中に金属が分散している粒子分散型のＡｌテープ(テープ厚３０μｍ）を使用した電池要素を作製し、実施例２とした。
【００２２】
（比較例１）
セパレータを介して正極電極および負極電極の先端部を所定の位置に合わせて積層したものを巻回して巻止テープにＰＰテープ(テープ厚３０μｍ)を使用した電池要素を作製し、これを比較例１とした。
【００２３】
（比較例２）
セパレータを介して正極電極および負極電極の先端部を所定の位置に合わせて積層したものを巻回して巻止テープにＰＰＳテープ(テープ厚３０μｍ)を使用した電池要素を作製し、比較例２とした．
【００２４】
比較例１〜比較例２、実施例１〜実施例２までの結果を表２にまとめた。
【００２５】
【表２】
【００２６】
上記で行った評価について説明する。
５００サイクル後容量維持率
サイクル条件１
充電条件：４．２Ｖ、７５０ｍＡ、１５０分＠２０℃
放電条件：３．０Ｖ、７５０ｍＡ、＠２０℃
サイクル条件２
充電条件：４．２Ｖ、１５００ｍＡ、１５０分＠２０℃
放電条件：３．０Ｖ、１５００ｍＡ、＠２０℃
【００２７】
ベアセルにて上記充放電条件で５００サイクル行い、５００サイクル後の放電後の放電容量を初期の容量との対比で５００サイクル後の容量維持率とした。
【００２８】
本発明を実施した表２の結果より、５００サイクル後の容量維持率において従来品に比べ金属製のを巻止テープを使用した水準で改善されていることが確認できた。
【００２９】
本発明を実施した表２の結果より、５００サイクル後の容量維持率において粘着材と基材が分離している構造より粘着材中に金属が分散している粒子分散型の構造の巻止テープを使用した水準で改善されていることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】角型のリチウムイオン電池の電池要素を示す斜視図。
【符号の説明】
【００３１】
１ 電池要素
２ 巻止テープ
３ 負極リード
４ 正極リード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極電極と負極電極をセパレータを介して積層したものを巻回した電池要素の最外周を巻止テープで固定した非水電解質二次電池において、前記巻止めテープに熱伝導率の高い金属製のテープを使用したことを特徴とする非水電解質二次電池。
【請求項２】
正極電極と負極電極をセパレータを介して積層したものを巻回した電池要素の最外周を巻止テープで固定した非水電解質二次電池において、前記巻止めテープの粘着材中に金属が分散している熱伝導率の高い金属製のテープを使用したことを特徴とする非水電解質二次電池。
【請求項１】
正極電極と負極電極をセパレータを介して積層したものを巻回した電池要素の最外周を巻止テープで固定した非水電解質二次電池において、前記巻止めテープに熱伝導率の高い金属製のテープを使用したことを特徴とする非水電解質二次電池。
【請求項２】
正極電極と負極電極をセパレータを介して積層したものを巻回した電池要素の最外周を巻止テープで固定した非水電解質二次電池において、前記巻止めテープの粘着材中に金属が分散している熱伝導率の高い金属製のテープを使用したことを特徴とする非水電解質二次電池。
【図１】
【公開番号】特開２００８−１１７６０４（Ｐ２００８−１１７６０４Ａ）
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９８９９１（Ｐ２００６−２９８９９１）
【出願日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【Ｆターム（参考）】
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