(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024121555
(43)【公開日】2024-09-06
(54)【発明の名称】非水電解液二次電池
(51)【国際特許分類】
H01M 10/0587 20100101AFI20240830BHJP
H01M 10/052 20100101ALI20240830BHJP
H01M 4/66 20060101ALI20240830BHJP
H01M 4/505 20100101ALI20240830BHJP
H01M 10/0568 20100101ALI20240830BHJP
H01M 50/533 20210101ALI20240830BHJP
【FI】
H01M10/0587
H01M10/052
H01M4/66 A
H01M4/505
H01M10/0568
H01M50/533
【審査請求】有
【請求項の数】11
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023028713
(22)【出願日】2023-02-27
(71)【出願人】
【識別番号】520184767
【氏名又は名称】プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100117606
【弁理士】
【氏名又は名称】安部 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100121186
【弁理士】
【氏名又は名称】山根 広昭
(74)【代理人】
【識別番号】100130605
【弁理士】
【氏名又は名称】天野 浩治
(72)【発明者】
【氏名】塚本 健太郎
【テーマコード(参考)】
5H017
5H029
5H043
5H050
【Fターム(参考)】
5H017AA03
5H017AS02
5H017CC01
5H017EE01
5H029AJ06
5H029AJ14
5H029AK03
5H029AL06
5H029AL07
5H029AL11
5H029AM02
5H029AM03
5H029AM04
5H029AM05
5H029AM07
5H029BJ14
5H029DJ07
5H029HJ04
5H029HJ12
5H029HJ20
5H043AA19
5H043BA18
5H043CA12
5H043EA36
5H043LA02E
5H043LA21E
5H050AA12
5H050AA19
5H050BA17
5H050CA08
5H050CA09
5H050CB07
5H050CB08
5H050CB11
5H050DA07
5H050FA05
5H050HA04
5H050HA12
5H050HA17
(57)【要約】
【課題】超高抵抗領域の形成が抑制された非水電解液二次電池を提供する。
【解決手段】ここで開示される非水電解液二次電池は、捲回電極体と非水電解液とを備える。負極24は、負極活物質を含む負極活物質層24aと、捲回軸方向Yの一方の端部に設けられた複数の負極タブ24tとを有し、複数の負極タブ24tは、積層されて折り曲げられた状態で負極集電部と接続されている。負極活物質層24aは、上記一方の端部から捲回軸方向Yの中央部に向かって延び、周囲より抵抗値が1.5倍以上高い第1高抵抗領域A1を有し、捲回軸方向Yにおいて、負極活物質層24aの長さをLaとし、第1高抵抗領域A1の長さをL1としたときに、長さLaに対する長さL1の割合(L1/La)が、0.35以下である。
【選択図】
図7
【特許請求の範囲】
【請求項1】
帯状の正極と帯状の負極とが、帯状のセパレータを介して積層され、捲回されてなる捲回電極体と、
非水電解液と、
前記捲回電極体と前記非水電解液とを収容する電池ケースと、
正極集電部を介して、前記正極と電気的に接続されている正極端子と、
負極集電部を介して、前記負極と電気的に接続された負極端子と、
を備え、
前記負極は、負極活物質を含む負極活物質層と、捲回軸方向の一方の端部に設けられた複数の負極タブと、を有し、
複数の前記負極タブは、積層されて折り曲げられた状態で前記負極集電部と接続されており、
前記負極活物質層は、前記一方の端部から前記捲回軸方向の中央部に向かって延び、周囲より抵抗値が1.5倍以上高い第1高抵抗領域を有し、
前記捲回軸方向において、前記負極活物質層の長さをLaとし、前記第1高抵抗領域の長さをL1としたときに、前記負極活物質層の長さLaに対する前記第1高抵抗領域の長さL1の割合(L1/La)が、0.35以下である、
非水電解液二次電池。
【請求項2】
前記負極活物質層の前記捲回軸方向の長さLaが、200mm以上である、
請求項1に記載の非水電解液二次電池。
【請求項3】
前記負極が、銅又は銅合金を含む負極集電体を有する、
請求項1または2に記載の非水電解液二次電池。
【請求項4】
前記正極が、正極活物質として、リチウムマンガン含有複合酸化物を含む、
請求項1または2に記載の非水電解液二次電池。
【請求項5】
前記正極活物質が、ジルコニウム元素を含む、
請求項4に記載の非水電解液二次電池。
【請求項6】
前記非水電解液が、リン元素を含むリチウム塩を含む、
請求項1または2に記載の非水電解液二次電池。
【請求項7】
前記非水電解液が、ホウ素元素を含むリチウム塩を含む、
請求項1または2に記載の非水電解液二次電池。
【請求項8】
前記非水電解液が、硫黄元素を含むリチウム塩を含む、
請求項1または2に記載の非水電解液二次電池。
【請求項9】
前記負極と前記セパレータとが、接着層により接着されている、
請求項1または2に記載の非水電解液二次電池。
【請求項10】
前記負極活物質層の前記第1高抵抗領域が形成されていない部分で、前記捲回軸方向に沿って抵抗分布測定を行った際に、前記一方の端部から0.5Laの中央位置における抵抗値が、前記一方の端部から0.25Laの基準位置における抵抗値の1.5倍以下である、
請求項1または2に記載の非水電解液二次電池。
【請求項11】
前記正極は、前記捲回軸方向の他方の端部に設けられた複数の正極タブを有し、
複数の前記正極タブは、積層されて折り曲げられた状態で、前記正極集電部と接続されており、
前記負極活物質層は、前記他方の端部から前記捲回軸方向の中央部に向かって延び、周囲より抵抗値が1.5倍以上高い第2高抵抗領域を有し、
前記捲回軸方向において、前記第2高抵抗領域の長さをL2としたときに、前記負極活物質層の長さLaに対する前記第2高抵抗領域の長さL2の割合(L2/La)が、0.35以下である、
請求項1または2に記載の非水電解液二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、非水電解液二次電池に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、帯状の正極と帯状の負極とが、帯状のセパレータを介して積層され、捲回されてなる捲回電極体と、非水電解液と、捲回電極体と非水電解液とを収容する電池ケースと、正極集電部を介して正極と電気的に接続されている正極端子と、負極集電部を介して負極と電気的に接続された負極端子と、を備える非水電解液二次電池が知られている。これに関連する先行技術文献として、特許文献1、2が挙げられる。
【0003】
例えば特許文献1には、捲回電極体の捲回軸方向における一方の端部に複数の負極タブを設け、これら複数の負極タブを積層して折り曲げた状態で負極集電部と接続することで、電池を小型化し体積エネルギー密度を向上しうることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2022-127950号公報
【特許文献2】特開2014-41744号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、本発明者の検討によれば、負極活物質層の抵抗を低減する観点からは、上記技術に依然として改善の余地があった。すなわち、非水電解液二次電池では、通常、初期充電の際に非水電解液の一部が分解され、負極活物質層の表面にその分解生成物を含む被膜(Solid Electrolyte Interface膜:SEI膜)が形成される。この被膜によって負極活物質層と非水電解液との界面が安定化される。ところが、捲回電極体では、捲回軸方向の両端部からしか非水電解液が供給されない。このため、特に近年の高容量化された捲回電極体では、捲回軸方向の中央部に非水電解液が浸透しにくくなっている。その結果、捲回軸方向の中央部は、初期充電時に被膜が形成されにくく、高抵抗となりやすい。
【0006】
また、本発明者の検討によれば、例えば特許文献1のように、複数の負極タブが積層されて折り曲げられた状態で負極集電部に接続されていると、負極活物質層には、負極タブの設けられている側の端部から捲回軸方向の中央部に向かって筋状の高抵抗領域が形成されることがあった。この高抵抗領域が捲回軸方向に長く延びて中央部まで達すると、上記した中央部の高抵抗の部分と重なって非常に抵抗の高い領域(超高抵抗領域)が形成される虞がある。ひいては、電池特性の大幅な低下につながる虞がある。
【0007】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、負極活物質層で超高抵抗領域の形成が抑制された非水電解液二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明により、帯状の正極と帯状の負極とが、帯状のセパレータを介して積層され、捲回されてなる捲回電極体と、非水電解液と、上記捲回電極体と上記非水電解液とを収容する電池ケースと、正極集電部を介して、上記正極と電気的に接続されている正極端子と、負極集電部を介して、上記負極と電気的に接続された負極端子と、を備える非水電解液二次電池が提供される。上記負極は、負極活物質を含む負極活物質層と、捲回軸方向の一方の端部に設けられた複数の負極タブと、を有する。複数の上記負極タブは、積層されて折り曲げられた状態で上記負極集電部と接続されている。上記負極活物質層は、上記一方の端部から上記捲回軸方向の中央部に向かって延び、周囲より抵抗値が1.5倍以上高い第1高抵抗領域を有する。上記捲回軸方向において、上記負極活物質層の長さをLaとし、上記第1高抵抗領域の長さをL1としたときに、上記負極活物質層の長さLaに対する上記第1高抵抗領域の長さL1の割合(L1/La)が、0.35以下である。
【0009】
上記割合(L1/La)を所定値以下とすることで、第1高抵抗領域が捲回軸方向の中央部まで到達することを防止できる。これにより、第1高抵抗領域が捲回軸方向の中央部に形成される別の高抵抗な部分と重なりにくくなるため、超高抵抗領域が形成されることを抑制できる。ひいては、電池特性の大幅な低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【
図1】
図1は、一実施形態に係る非水電解液二次電池を模式的に示す斜視図である。
【
図2】
図2は、
図1のII-II線に沿う模式的な縦断面図である。
【
図3】
図3は、
図1のIII-III線に沿う模式的な横断面図である。
【
図4】
図4は、封口板に取り付けられた電極体群を模式的に示す斜視図である。
【
図5】
図5は、捲回電極体を模式的に示す斜視図である。
【
図6】
図6は、捲回電極体の構成を示す模式図である。
【
図7】
図7は、1.5ターン分の負極の模式的な平面図である。
【
図8】
図8は、初期充電工程における電池組立体と押圧部材との位置関係を模式的に示す側面図である。
【
図9】
図9(A)は、例1の測定位置と抵抗比との関係を表すグラフであり、
図9(B)は、例3の測定位置と抵抗比との関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照しながら、ここで開示される技術のいくつかの好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄(例えば、本発明を特徴付けない非水電解液二次電池の一般的な構成および製造プロセス)は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握されうる。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。なお、本明細書において、範囲を示す「A~B」の表記は、A以上B以下の意と共に、「Aより大きい」および「Bより小さい」の意を包含するものとする。
【0012】
なお、本明細書において「非水電解液二次電池」とは、非水電解液を介して正極と負極の間で電荷担体が移動することによって繰り返し充放電が可能な蓄電デバイス全般をいう。非水電解液二次電池は、リチウムイオン二次電池等のいわゆる蓄電池と、リチウムイオンキャパシタや電気二重層キャパシタ等のキャパシタと、を包含する概念である。
【0013】
<電池100>
図1は、非水電解液二次電池(以下、単に電池ともいう。)100の斜視図である。
図2は、
図1のII-II線に沿う模式的な縦断面図である。
図3は、
図1のIII-III線に沿う模式的な横断面図である。以下の説明において、図面中の符号L、R、F、Rr、U、Dは、左、右、前、後、上、下を表し、図面中の符号X、Y、Zは、電池100の短辺方向、短辺方向と直交する長辺方向、短辺方向および長辺方向と直交する上下方向を、それぞれ表すものとする。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、電池100の設置形態を何ら限定するものではない。
【0014】
図2に示すように、電池100は、電池ケース10と、電極体群20と、正極端子30と、負極端子40と、正極集電部50と、負極集電部60と、正極絶縁部材70と、負極絶縁部材80と、非水電解液(図示せず)と、を備えている。電池100は、ここではリチウムイオン二次電池である。電池100は、リチウムイオン二次電池であることが好ましい。
【0015】
電池ケース10は、電極体群20および非水電解液を収容する筐体である。
図1に示すように、電池ケース10は、ここでは扁平かつ有底の直方体形状(角形)の外形を有する。電池ケース10の材質は、従来から使用されているものと同じでよく、特に制限はない。電池ケース10は、金属製であることが好ましく、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金等からなることがより好ましい。
図2に示すように、電池ケース10は、開口12hを有する外装体12と、開口12hを塞ぐ封口板(蓋体)14と、を備えている。電池ケース10は、外装体12と封口板14とを備えることが好ましい。
【0016】
外装体12は、
図1に示すように、略矩形状の底壁12aと、底壁12aの長辺から延び相互に対向する一対の長側壁12bと、底壁12aの短辺から延び相互に対向する一対の短側壁12cと、を備えている。底壁12aは、開口12hと対向している。長側壁12bの面積は、短側壁12cの面積よりも大きい。なお、本明細書において「略矩形状」とは、完全な矩形状(長方形状)に加えて、例えば、矩形状の長辺と短辺とを接続する角部がR状になっている形状や、角部に切り欠きを有する形状等をも包含する用語である。
【0017】
封口板14は、
図1に示すように、平面視において略矩形状である。
図2に示すように、封口板14は、外装体12の開口12hを塞ぐように外装体12に取り付けられている。封口板14は、外装体12の底壁12aと対向している。電池ケース10は、外装体12の開口12hの周縁に封口板14が接合(例えば溶接接合)されることによって、一体化されている。電池ケース10は、気密に封止(密閉)されている。
【0018】
封口板14には、
図2に示すように、注液孔15と、ガス排出弁17と、2つの端子引出孔18、19と、が設けられている。注液孔15は、外装体12に封口板14を組み付けた後に非水電解液を注液するためのものである。封口板14には、注液孔15が設けられていることが好ましい。注液孔15は、封止部材16により封止されている。ガス排出弁17は、電池ケース10内の圧力が所定値以上になったときに破断して、電池ケース10内のガスを外部に排出するように構成されている。端子引出孔18、19は、封口板14の長辺方向Yの両端部(
図2の左端部および右端部)にそれぞれ形成されている。端子引出孔18、19は、封口板14を厚み方向(上下方向Z)に貫通している。端子引出孔18、19は、それぞれ、封口板14に取り付けられる前の(かしめ加工前の)の正極端子30および負極端子40を挿通可能な大きさの内径を有する。
【0019】
正極端子30および負極端子40は、それぞれ電池ケース10の封口板14に固定されている。正極端子30は、封口板14の長辺方向Yの一方側(
図1、
図2の左側)に配置されている。負極端子40は、封口板14の長辺方向Yの他方側(
図1、
図2の右側)に配置されている。
図2に示すように、正極端子30は、端子引出孔18を挿通して封口板14の内部から外部へと延び、負極端子40は、端子引出孔19を挿通して封口板14の内部から外部へと延びている。正極端子30および負極端子40は、封口板14に取り付けられていることが好ましい。正極端子30および負極端子40は、ここでは、かしめ加工により、封口板14の端子引出孔18、19を囲む周縁部分に、かしめられている。正極端子30および負極端子40の外装体12の側の端部(
図2の下端部)には、かしめ部30c、40cが形成されている。
【0020】
図2に示すように、正極端子30は、電池ケース10の内部で、正極集電部50を介して電極体群20の正極22(
図6参照、詳しくは、正極タブ群23)と電気的に接続されている。正極端子30は、正極絶縁部材70およびガスケット90によって封口板14と絶縁されている。正極端子30は、金属製であることが好ましく、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることがより好ましい。
【0021】
負極端子40は、電池ケース10の内部で、負極集電部60を介して電極体群20の負極24(
図6参照、詳しくは、負極タブ群25)と電気的に接続されている。負極端子40は、負極絶縁部材80およびガスケット90によって封口板14と絶縁されている。負極端子40は、金属製であることが好ましく、例えば銅または銅合金からなることがより好ましい。負極端子40は、2つの導電部材が接合され一体化されて構成されていてもよい。負極端子40は、例えば、負極集電部60と接続される部分が銅または銅合金からなり、封口板14の外側の表面に露出する部分がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなっていてもよい。
【0022】
封口板14の外側の面には、板状の正極外部導電部材32および負極外部導電部材42が取り付けられている。正極外部導電部材32および負極外部導電部材42は、複数の電池100を相互に電気的に接続する際に、バスバーが付設される部材である。正極外部導電部材32は、正極端子30と電気的に接続されている。負極外部導電部材42は、負極端子40と電気的に接続されている。正極外部導電部材32および負極外部導電部材42は、外部樹脂部材92によって封口板14と絶縁されている。正極外部導電部材32および負極外部導電部材42は、金属製であることが好ましく、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることがより好ましい。ただし、正極外部導電部材32および負極外部導電部材42は必須ではなく、他の実施形態において省略することもできる。
【0023】
電極体群20は、
図2に示すように、電池ケース10の内部(詳しくは、外装体12の内部)に収容されている。
図4は、封口板14に取り付けられた電極体群20を模式的に示す斜視図である。電極体群20は、ここでは3つの捲回電極体20a、20b、20cを有する。ただし、1つの電池ケース10の内部に配置される捲回電極体の数は特に限定されず、2つ以上(複数)であってもよいし、1つであってもよい。電極体群20は、絶縁性の電極体ホルダに覆われた状態で、電池ケース10の内部に配置されていてもよい。言い換えれば、電極体群20と電池ケース10(詳しくは、外装体12)との間には、電極体ホルダが介在されていてもよい。電極体ホルダは、樹脂製が好ましい。
【0024】
図5は、捲回電極体20aを模式的に示す斜視図である。
図6は、捲回電極体20aの構成を示す模式図である。なお、以下では捲回電極体20aを例として詳しく説明するが、捲回電極体20b、20cについても同様の構成とすることができる。
図6に示すように、捲回電極体20aは、帯状の正極22と帯状の負極24とが帯状のセパレータ26を介して積層され、捲回軸WLを中心として捲回されて構成されている。特に限定されるものではないが、捲回電極体20aの捲回数(ターン数)は、好ましくは20ターン以上、より好ましくは30ターン以上、さらに好ましくは50ターン以上であって、例えば150ターン以下、100ターン以下でありうる。
【0025】
図2、
図6からわかるように、捲回電極体20aは、ここでは捲回軸WLが長辺方向Yと略平行になる向きで、電池ケース10の内部に配置されている。捲回軸WL方向は、ここでは長辺方向Yと一致する方向である。捲回電極体20aは、捲回軸WLが底壁12aと平行になり、短側壁12cと直交する向きで電池ケース10の内部に配置されている。電池100は、ここでは、捲回電極体20aの捲回軸WL方向の両端(
図2、
図4の左右)に正極タブ群23と負極タブ群25とが位置する、所謂、横タブ構造である。ただし、他の実施形態において、電池100は、捲回電極体20aの捲回軸WL方向の一端(例えば、
図2、
図4の上端)に正極タブ群23と負極タブ群25とが位置する、所謂、上タブ構造であってもよい。この場合、捲回軸WL方向は、上下方向Zと一致する方向であってもよい。
【0026】
図5に示すように、捲回電極体20aは、外形が扁平形状である。捲回電極体20aは、外形が扁平形状であることが好ましい。捲回電極体20aは、長辺方向Y(捲回軸WL方向)に沿って広がる一対の平坦部20fと、一対の平坦部20fを連結する一対の湾曲部(R部)20rと、を有している。平坦部20fは、平坦な外面(
図5のYZ平面)を有する。湾曲部20rは、湾曲外面を有する。なお、本明細書において「平坦な外面」とは、完全な平坦に限られず、例えば微視的にみると、僅かな段差、湾曲、凹部、凸部等がある場合を包含する用語である。
【0027】
図2、
図5からわかるように、一対の平坦部20fは、外装体12の一対の長側壁12bに対向している。平坦部20fは、長側壁12bに沿って延びている。一対の湾曲部20rは、外装体12の底壁12aおよび封口板14と対向している。捲回電極体20aは、本実施形態のように、平坦部20fにおける正極22(
図6参照)と負極24(
図6参照)との積層方向(厚み方向)が、短辺方向X(長側壁12bに対して垂直な方向)と一致する向きで電池ケース10の内部に配置されていることが好ましい。
【0028】
正極22は、従来と同様でよく、特に制限はない。正極22は、
図6に示すように、正極集電体22cと、正極集電体22cの少なくとも一方の表面上に固着された正極活物質層22aおよび正極保護層22pと、を有する。ただし、正極保護層22pは必須ではなく、他の実施形態において省略することもできる。正極集電体22cは、帯状である。正極集電体22cは、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっている。正極集電体22cは、ここでは金属箔、具体的にはアルミニウム箔である。
【0029】
正極集電体22cの長辺方向Yの一方の端部(
図6の左端部)には、複数の正極タブ22tが設けられている。複数の正極タブ22tは、長辺方向Yの一方側(
図6の左側)に向かって突出している。複数の正極タブ22tは、セパレータ26よりも長辺方向Yに突出している。複数の正極タブ22tは、正極22の長手方向に沿って間隔を置いて(間欠的に)設けられている。複数の正極タブ22tを設けることで、電池100を低抵抗化できる。正極タブ22tは、ここでは正極集電体22cの一部であり、金属箔(アルミニウム箔)からなっている。正極タブ22tは、少なくとも一部に正極活物質層22aおよび正極保護層22pが形成されず、正極集電体22cが露出した集電体露出部であることが好ましい。
【0030】
図3に示すように、複数の正極タブ22tは、長辺方向Yの一方の端部(
図3の左端部)で積層され、正極タブ群23を構成している。複数の正極タブ22tは、積層され、外方側の端が揃うように折り曲げられて湾曲している。これにより、電池ケース10への収容性を向上して電池100を小型化できる。また、電池100の体積エネルギー密度を向上できる。さらに、詳しくは後述するが、本発明者の検討によれば、正極タブ22tが折り曲げられて湾曲していると、例えば正極タブ群23の近傍(特には根本付近)で、正極22と負極24との極間距離が局所的に大きくなりやすい。その結果、負極活物質層24aに後述する第2高抵抗領域A2(
図7参照)が発生しやすくなる。したがって、ここに開示される技術を適用することが殊に効果的である。正極タブ群23には、正極集電部50の後述する正極第2集電部52が付設(詳しくは接合)されている。複数の正極タブ22tは、積層されて折り曲げられた状態で正極第2集電部52に接続されている。正極タブ群23は、正極集電部50を介して正極端子30と電気的に接続されている。
【0031】
正極活物質層22aは、
図6に示すように、帯状の正極集電体22cの長手方向に沿って、帯状に設けられている。正極活物質層22aは、電荷担体を可逆的に吸蔵および放出可能な正極活物質(例えば、リチウム遷移金属複合酸化物)を含んでいる。リチウム遷移金属複合酸化物の一例として、少なくともリチウム元素とマンガン元素とを含むリチウムマンガン含有複合酸化物が挙げられる。リチウムマンガン含有複合酸化物としては、例えば、リチウムマンガン複合酸化物(例えば、LiMn
2O
4、Li
2MnO
3)、マンガンの一部がニッケルで置換されたリチウムマンガンニッケル複合酸化物(LiNi
xMn
2-xO
4、(ただし、0<x<2、好ましくは0<x<1))、さらにコバルトを含むリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物等が挙げられる。詳しくは後述するが、本発明者の検討によれば、正極22(詳しくは正極活物質)がリチウムマンガン含有複合酸化物を含む場合、Mnが非水電解液中に溶出することによって、負極活物質層24aに後述する第1高抵抗領域A1および/または第2高抵抗領域A2(
図7参照)が発生しやすくなる。したがって、ここに開示される技術を適用することが殊に効果的である。
【0032】
好適な一態様では、正極活物質に、例えばW、Zr等の添加元素がドープされている。あるいは、正極活物質の表面に、W、Zr等の添加元素を含む化合物(例えばジルコニア(ZrO
2)等の酸化物)が付着している。特に限定されるものではないが、正極活物質(例えばリチウムマンガン含有複合酸化物)中の添加元素の割合は、0.1~2.0質量%が好ましく、0.2~1.5質量%がより好ましく、0.3~1.0質量%がさらに好ましい。詳しくは後述するが、本発明者の検討によれば、正極活物質がジルコニウム(Zr)元素を含む場合、Zrが非水電解液中に溶出することによって、負極活物質層24aに後述する第1高抵抗領域A1および/または第2高抵抗領域A2(
図7参照)が発生しやすくなる。したがって、ここに開示される技術を適用することが殊に効果的である。
【0033】
正極活物質層22aの固形分全体を100質量%としたときに、正極活物質(例えばリチウムマンガン含有複合酸化物)は、概ね80質量%以上、典型的には90質量%以上、例えば95質量%以上を占めていてもよい。正極活物質層22aは、正極活物質以外の任意成分、例えば、導電材、バインダ、各種添加成分等を含んでいてもよい。導電材としては、例えばアセチレンブラック(AB)等の炭素材料を使用しうる。バインダとしては、例えばポリフッ化ビニリデン(PVdF)等を使用しうる。
【0034】
特に限定されるものではないが、車載用等として用いられるような高容量タイプの電池100において、
図6に示すように、正極活物質層22aの捲回軸WL方向の幅(平均値、正極タブ22tに形成された部分は除く)、言い換えれば長辺方向Yの長さLcは、150mm以上が好ましく、200mm以上がより好ましく、250mm以上がさらに好ましい。
【0035】
正極保護層22pは、
図6に示すように、長辺方向Yにおいて正極集電体22cと正極活物質層22aとの間に設けられている。正極保護層22pは、ここでは正極集電体22cの長辺方向Yの一方の端部(
図6の左端部)に設けられている。正極保護層22pは、正極活物質層22aに沿って、帯状に設けられている。正極保護層22pは、無機フィラー(例えば、アルミナ)を含んでいる。正極保護層22pは、無機フィラー以外の任意成分、例えば、導電材、バインダ、各種添加成分等を含んでいてもよい。導電材およびバインダは、正極活物質層22aに含みうるとして例示したものと同じであってもよい。
【0036】
負極24は、
図6に示すように、負極集電体24cと、負極集電体24cの少なくとも一方の表面上に固着された負極活物質層24aと、を有する。負極集電体24cは、帯状である。負極集電体24cは、例えば銅、銅合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっている。負極集電体24cは、銅又は銅合金を含むことが好ましい。負極集電体24cは、ここでは金属箔、具体的には銅箔である。負極集電体24cは、銅箔又は銅合金箔からなることが好ましい。詳しくは後述するが、本発明者の検討によれば、負極24(詳しくは負極集電体24c)がCuを含む場合、Cuが非水電解液中に溶出することによって、負極活物質層24aに後述する第1高抵抗領域A1および/または第2高抵抗領域A2(
図7参照)が発生しやすくなる。したがって、ここに開示される技術を適用することが殊に効果的である。
【0037】
負極集電体24cの長辺方向Yの一方の端部(
図6の右端部)には、複数の負極タブ24tが設けられている。複数の負極タブ24tは、それぞれ長辺方向Yの一方側(
図6の右側)に向かって突出している。複数の負極タブ24tは、セパレータ26よりも長辺方向Yに突出している。複数の負極タブ24tは、負極24の長手方向に沿って間隔を置いて(間欠的に)設けられている。複数の負極タブ24tを設けることで、電池100を低抵抗化できる。本実施形態の負極タブ24tは、Cuを含んでいる。負極タブ24tは、ここでは負極集電体24cの一部であり、金属箔(銅箔)からなっている。負極タブ24tは、負極集電体24cの一部であることが好ましい。負極タブ24tは、少なくとも一部に負極活物質層24aが形成されず、負極集電体24cが露出した集電体露出部であることが好ましい。
【0038】
図3に示すように、複数の負極タブ24tは、長辺方向Yの一方の端部(
図3の右端部)で積層され、負極タブ群25を構成している。複数の負極タブ24tは、積層され、外方側の端が揃うように折り曲げられて湾曲している。これにより、電池ケース10への収容性を向上して電池100を小型化できる。また、電池100の体積エネルギー密度を向上できる。さらに、詳しくは後述するが、本発明者の検討によれば、負極タブ24tが折り曲げられて湾曲していると、例えば負極タブ群25の近傍(特には根本付近)で、正極22と負極24との極間距離が局所的に大きくなりやすい。その結果、負極活物質層24aに後述する第1高抵抗領域A1(
図7参照)が発生しやすくなる。したがって、ここに開示される技術を適用することが殊に効果的である。負極タブ群25には、負極集電部60の後述する負極第2集電部62が付設されている。複数の負極タブ24tは、積層されて折り曲げられた状態で負極第2集電部62に接続されている。負極タブ群25は、負極集電部60を介して負極端子40と電気的に接続されている。
【0039】
負極活物質層24aは、
図6に示すように、帯状の負極集電体24cの長手方向に沿って、帯状に設けられている。負極活物質層24aは、電荷担体を可逆的に吸蔵および放出可能な負極活物質(例えば、黒鉛等の炭素材料や、ケイ素材料)を含んでいる。負極活物質層24aの固形分全体を100質量%としたときに、負極活物質は、概ね80質量%以上、典型的には90質量%以上、例えば95質量%以上を占めていてもよい。負極活物質層24aは、負極活物質以外の任意成分、例えば、バインダ、各種添加成分等を含んでいてもよい。バインダとしては、例えばスチレンブタジエンゴム(SBR)等のゴム類や、カルボキシメチルセルロース(CMC)等のセルロール類を使用しうる。
【0040】
図6に示すように、負極活物質層24aの捲回軸WL方向の幅(平均値、負極タブ24tに形成された部分は除く)、言い換えれば長辺方向Yの長さLaは、典型的には、正極活物質層22aの長辺方向Yの長さLcと同じかそれよりも長い。特に限定されるものではないが、長さLaは、高容量化の観点等から、150mm以上が好ましく、200mm以上がより好ましく、250mm以上がさらに好ましい。
図3に示すように、捲回電極体20aでは、長辺方向Y(捲回軸WL方向)の両端部からしか非水電解液が供給されない。そのため、長さLaが長いほど、長辺方向Yの中央M
Y(
図7参照)を含む中央部に非水電解液が浸透しにくくなる。その結果、長辺方向Yの中央部は被膜が形成されにくく、高抵抗となりやすい。したがって、ここに開示される技術を適用することが殊に効果的である。長さLaは、例えば1000mm以下、500mm以下であってもよい。これにより、ここに開示される技術の効果を高いレベルで発揮できる。
【0041】
図5に示すように、捲回電極体20aの平坦部20fに位置する負極活物質層24aの高さ(平坦部20fの高さと同じ)Haは、110mm以下が好ましく、50~110mmがより好ましく、70~100mmがさらに好ましく、70~90mmが特に好ましい。平坦部20fにおいて、負極活物質層24aの高さHaに対する長辺方向Yの長さLaの比(横/縦の比)は、1~10が好ましく、2~7がより好ましく、3~5がさらに好ましい。
【0042】
図7は、負極24を巻きほぐした、約1.5ターン分の模式的な平面図である。なお、符号M
Yは、長辺方向Y(捲回軸WL方向)の両側の端部からそれぞれ0.5Laの中央位置である。
図7に示すように、本実施形態において、負極活物質層24aは、負極タブ24tの設けられている長辺方向Yの一方の端部(
図7の右端部、詳しくは第1の端辺)から中央部に向かって延びる筋状の第1高抵抗領域A1と、長辺方向Yの中央部に帯状に延びる中央部高抵抗領域AMと、を有する。なお、第1高抵抗領域A1は、ここでは1つである。ただし、1つの帯状の負極24に含まれる第1高抵抗領域A1は、2つ以上(複数)であってもよい。例えば、各ターンに1つ、あるいは2つ以上(複数)、第1高抵抗領域A1が形成されていてもよい。
【0043】
第1高抵抗領域A1は、周囲より抵抗値が1.5倍以上高い領域である。なお、抵抗値は、交流インピーダンス法によって従来公知の方法で測定することができる。詳しくは後述する実施例に記載するが、例えば、特開2014-25850号公報に開示される抵抗検査装置を用いて測定することができる。
【0044】
特に限定解釈されることを意図したものではないが、本発明者の検討によれば、第1高抵抗領域A1は、中央部高抵抗領域AMとは異なるメカニズムで生じていることが推定される。すなわち、中央部高抵抗領域AMは、被膜の量が少ないことに起因して、抵抗が高くなっていると考えられる領域である。詳しくは、電池100では、初期充電の際に非水電解液の一部が分解され、負極活物質層24aの表面にその分解生成物を含む被膜(SEI膜)が形成される。この被膜によって負極活物質層24aと非水電解液との界面が安定化される。ところが、特に高容量化された捲回電極体20aでは、長辺方向Yの中央部に非水電解液が浸透しにくいため、初期充電の際、長辺方向Yの中央部に被膜が形成されにくくなる。その結果、中央部高抵抗領域AMが形成されると考えられる。
【0045】
一方、第1高抵抗領域A1は、複数の負極タブ24tが折り曲げられて湾曲していることに起因して、抵抗が高くなっていると考えられる領域である。詳しくは、捲回電極体20aに非水電解液が含浸されると、非水電解液中には、例えば電解液中の水分や酸素が影響して、捲回電極体20aから金属イオンが溶出しうる。例えば負極24からは、負極集電体24c(ないし負極タブ24t)を構成するCuが溶出しうる。正極22からは、正極活物質の構成元素である遷移金属元素(特にはMn)や添加元素(例えばZr)が溶出しうる。このとき、負極タブ24tが折り曲げられて湾曲していると(言い換えれば、外力が加えられていると)、当該箇所で正極22と負極24との極間距離が局所的に大きくなりやすい。すると、局所的に極間が開いた個所に上記金属イオンを含む非水電解液が多く溜まりやすくなる。この状態で初期充電が行われると、負極24の電位が下がり、非水電解液中に溶出したMn,ZrやCu等の金属が負極活物質層24a上に析出する。またこのとき、捲回電極体20a外に余剰の非水電解液(余剰液)があると、溶出した金属イオンが余剰液にも溜まるため、捲回電極体20aの長辺方向Yの端部に近いほど、金属の析出量が増える。その結果、金属の析出した個所で非水溶媒の分解が促進され、周囲よりも有機被膜量が多くなり、第1高抵抗領域A1が形成されるものと考えられる。
【0046】
中央部高抵抗領域AMは、例えば後述する製造方法における加圧含浸工程(工程2)の条件を工夫すること等で、長辺方向Y(捲回軸WL方向)の中央MYから±15%以内の領域に抑えこむことができる。しかし、完全になくすことは非常に困難である。ゆえに、第1高抵抗領域A1が長辺方向Yに長く延びて、中央部高抵抗領域AMと重なりあうと、非常に抵抗の高い領域(超高抵抗領域)が形成される虞がある。
【0047】
そこで本実施形態では、
図7に示すように、長辺方向Y(捲回軸WL方向、第1の端辺に対して垂直な方向)において、負極活物質層24aの長さ(全長)をLaとし、第1高抵抗領域A1の長さをL1としたときに、負極活物質層24aの長さLaに対する第1高抵抗領域A1の長さL1の割合(L1/La)を、0.35以下としている。これにより、第1高抵抗領域A1が中央部高抵抗領域AMと重なりにくくなるため、超高抵抗領域が形成されることを抑制できる。ひいては、電池特性の大幅な低下を抑制できる。
【0048】
上記割合(L1/La)は、ここに開示される技術の効果を高いレベルで発揮する観点から、0.31以下が好ましく、0.3以下がより好ましく、0.2以下がさらに好ましい。上記割合(L1/La)は、典型的には0を超えて、例えば0.05以上であってもよい。第1高抵抗領域A1が2つ以上(複数)の場合は、少なくとも1つの第1高抵抗領域A1が上記割合(L1/La)を満たせば、ここに開示される技術の効果は発揮されるが、半分以上、さらには全ての第1高抵抗領域A1が、上記割合(L1/La)を満たすことがより好ましい。また、本実施形態のように負極活物質層24aの長辺方向Yの長さLaが長い場合、上記割合(L1/La)は、0.1以上、0.2以上でありうる。
【0049】
本実施形態において、負極活物質層24aは、正極タブ22tの設けられている長辺方向Yの他方の端部(
図7の左端部、詳しくは第2の端辺)から中央部に向かって延びる筋状の第2高抵抗領域A2を、さらに有する。ただし、例えば正極タブ群23と負極タブ群25とが長辺方向Yの同じ側の端部に設けられている場合等には、長辺方向Yの他方の端部に第2高抵抗領域A2が形成されないこともある。また、第2高抵抗領域A2は、ここでは1つずつである。ただし、1つの帯状の負極24に含まれる第2高抵抗領域A2は、2つ以上(複数)であってもよい。例えば、各ターンに1つ、あるいは2つ以上(複数)、第2高抵抗領域A2が形成されていてもよい。
【0050】
第2高抵抗領域A2は、長辺方向Yの反対側の端部に形成された第1高抵抗領域A1と同様に、周囲より抵抗値が1.5倍以上高い領域である。第2高抵抗領域A2は、第1高抵抗領域A1と同様に、複数の正極タブ22tが折り曲げられて湾曲していることに起因して、抵抗が高くなっていると考えられる領域である。
図7に示すように、長辺方向Y(捲回軸WL方向)において、負極活物質層24aの長さをLaとし、第2高抵抗領域A2の長さをL2としたときに、負極活物質層24aの長さLaに対する第2高抵抗領域A2の長さL2の割合(L2/La)は、0.35以下であることが好ましい。これにより、第2高抵抗領域A2までも中央部高抵抗領域AMと重なりにくくなり、非常に抵抗の高い領域が形成されることを高いレベルで抑制できる。ひいては、電池特性の大幅な低下を高いレベルで抑制できる。
【0051】
上記割合(L2/La)は、ここに開示される技術の効果を高いレベルで発揮する観点から、0.31以下が好ましく、0.3以下がより好ましく、0.2以下がさらに好ましい。上記割合(L2/La)は、典型的には0を超えて、例えば0.05以上であってもよい。第2高抵抗領域A2が2つ以上(複数)の場合は、少なくとも1つの第2高抵抗領域A2が上記割合(L2/La)を満たすことが好ましく、半分以上、さらには全ての第2高抵抗領域A2が、上記割合(L2/La)を満たすことがより好ましい。また、本実施形態のように負極活物質層24aの長辺方向Yの長さLaが長い場合、上記割合(L2/La)は、0.1以上、0.2以上でありうる。
【0052】
なお、長さL1、長さL2の測定方法は後述する実施例に詳しく記載するが、高抵抗領域は「色ムラ」として目視でも識別できる。また、上記割合(L1/La)は、長さLaおよび/または長さL1によって調整でき、上記割合(L2/La)は、長さLaおよび/または長さL2によって調整できる。長さL1、L2の値は、例えば後述する製造方法における初期充電工程(工程3)の条件、特には初期充電工程における電池ケース10の拘束位置や拘束荷重によって好適に調整できる。
【0053】
中央部高抵抗領域AMは、電池特性を向上する観点から、抵抗をできるだけ低減することが好ましい。中央部高抵抗領域AMの抵抗値は、負極活物質層24aの第1高抵抗領域A1が形成されていない部分で、長辺方向Y(捲回軸WL方向)に沿って抵抗分布測定を行った際に、一方の端部(
図7の右端部)から0.5Laの中央位置(すなわち、中央部高抵抗領域AMのなかで最も抵抗が高いと推定される位置)における抵抗値Rmが、一方の端部から0.25Laの基準位置(すなわち、第1高抵抗領域A1および中央部高抵抗領域AMが形成されていない位置)における抵抗値Rsの1.5倍以下であることが好ましい。これにより、負極活物質層24aの長辺方向Yの被膜のムラを低減できる。また、中央部高抵抗領域AMが長辺方向Yに広がることを抑えて、超高抵抗領域が形成されることをより高いレベルで抑制できる。本実施形態のように負極活物質層24aの長辺方向Yの長さLaが長い場合、抵抗値Rmは、抵抗値Rsの1.3倍以上、1.4倍以上でありうる。なお、上記抵抗比は、例えば後述する製造方法における、加圧含浸工程(工程2)の条件によって好適に調整できる。
【0054】
セパレータ26は、
図6に示すように、正極22の正極活物質層22aと、負極24の負極活物質層24aと、を絶縁する部材である。セパレータ26の捲回軸WL方向の幅、言い換えれば長辺方向Yの長さLsは、典型的には、負極活物質層24aの長辺方向Yの長さLaと同じかそれよりも長い。セパレータ26としては、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン樹脂からなる樹脂製の多孔性シートが好ましい。セパレータ26は、樹脂製の多孔性シートからなる基材部の表面に、接着層や耐熱層(Heat Resistance Layer:HRL)を有していてもよい。接着層は、バインダを含む層である。耐熱層は、例えば、アルミナ、シリカ、ベーマイト、マグネシア、チタニア等の無機フィラーと、PVdF等のバインダと、を含む層である。耐熱層は、接着層を兼ねることもできる。耐熱層や接着層の構成は、従来と同様であってよい。
【0055】
セパレータ26は、負極24と対向する側の面に、接着層を有することが好ましい。接着層は、例えば捲回電極体20aのプレス成形時に溶融して、負極24とセパレータ26とを接着(圧着)する機能を有する。負極24とセパレータ26とは、接着層により接着されていることが好ましい。これにより、正極タブ22tまたは負極タブ24tを折り曲げて湾曲させる場合であっても、極間距離が局所的に大きくなることを抑制できる。また、負極24とセパレータ26とが強く接着されていると、長辺方向Yの中央部に非水電解液が浸透しにくく、被膜が形成されにくくなる。その結果、長辺方向Yの中央部が高抵抗となりやすい。したがって、ここに開示される技術を適用することが殊に効果的である。なお、ここではセパレータ26の負極24と対向する側の面に接着層を設けているが、他の実施形態では、負極24のセパレータ26と対向する側の面に、接着層を設けることもできるし、セパレータ26の正極22と対向する側の面に接着層を設けることもできる。
【0056】
正極集電部50は、
図2に示すように、複数の正極タブ22tからなる正極タブ群23と、正極端子30とを電気的に接続する導通経路を構成している。正極集電部50は、正極集電体22cと同じ金属種、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっていてもよい。正極集電部50は、正極端子30に接続された正極第1集電部51と、正極タブ群23に接続された正極第2集電部52と、を備えている。正極第1集電部51は、封口板14の内側の面に取り付けられている。
【0057】
正極第2集電部52は、外装体12の短側壁12cに沿って延びている。正極第2集電部52は、捲回電極体20aの正極タブ群23に付設されている。
図3に示すように、正極第2集電部52には、正極タブ群23との接合部Jが形成されている。接合部Jは、例えば、複数の正極タブ22tを重ねた状態で、超音波溶接、抵抗溶接、レーザ溶接等の溶接によって形成された溶接接合部である。接合部Jは、複数の正極タブ22tを捲回電極体20a、20b、20cの短辺方向Xの一方側(
図3の前側)に寄せて配置されている。これにより、複数の正極タブ22tを積層した状態で好適に折り曲げ、湾曲形状の正極タブ群23を安定して形成することができる。
【0058】
負極集電部60は、
図2に示すように、複数の負極タブ24tからなる負極タブ群25と、負極端子40とを電気的に接続する導通経路を構成している。負極集電部60は、負極集電体24cと同じ金属種、例えば銅、銅合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっていてもよい。負極集電部60は、負極端子40に接続された負極第1集電部61と、負極タブ群25に接続された負極第2集電部62と、を備えている。負極第1集電部61および負極第2集電部62の構成や配置は、正極集電部50の正極第1集電部51および正極第2集電部52と同等であってよい。
【0059】
負極第2集電部62は、捲回電極体20aの負極タブ群25に付設されている。
図3に示すように、負極第2集電部62には、負極タブ群25との接合部Jが形成されている。接合部Jは、正極側と同様に、例えば、複数の負極タブ24tを重ねた状態で、超音波溶接、抵抗溶接、レーザ溶接等の溶接によって形成された溶接接合部である。接合部Jは、複数の負極タブ24tを捲回電極体20a、20b、20cの短辺方向Xの一方側(
図3の前側)に寄せて配置されている。これにより、複数の負極タブ24t積層した状態で好適に折り曲げ、湾曲形状の負極タブ群25を安定して形成することができる。
【0060】
正極絶縁部材70は、
図2に示すように、封口板14と正極第1集電部51とを絶縁する部材である。正極絶縁部材70は、使用する電解液に対する耐性と電気絶縁性とを有し、弾性変形が可能な樹脂材料からなり、例えば、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン樹脂、四フッ化エチレン-パーフルオロアルコキシエチレン共重合体(PFA)等のフッ素化樹脂や、ポリフェニレンサルファイド(PPS)等からなることが好ましい。
【0061】
負極絶縁部材80は、
図2に示すように、封口板14と負極第1集電部61とを絶縁する部材である。負極絶縁部材80は、捲回電極体20aの長辺方向Yの中央CLに対して、正極絶縁部材70と対称に配置されている。負極絶縁部材80の材質や構成等は、正極絶縁部材70と同様であってよい。
【0062】
非水電解液は、典型的には、非水溶媒と、支持塩(電解質塩)と、を含んでいる。非水溶媒としては、従来、非水電解液二次電池に使用しうることが知られているものを、1種または2種以上使用することができる。非水溶媒の一例として、カーボネート類、エーテル類、エステル類、ニトリル類、スルホン類、ラクトン類等の有機溶媒が挙げられる。非水溶媒は、カーボネート類を含むことが好ましい。カーボネート類としては、例えば、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等の鎖状カーボネートや、プロピレンカーボネート(PC)等の環状カーボネートが挙げられる。
【0063】
支持塩としては、電荷担体(典型的にはリチウムイオン)を含むものであれば特に限定されず、従来、非水電解液二次電池に使用しうることが知られているものを、1種または2種以上使用することができる。支持塩の一例として、LiPF6、LiBF4等のフッ素含有リチウム塩が挙げられる。支持塩は、LiPF6を含むことが好ましい。
【0064】
非水電解液は、さらに添加的な成分(添加剤)を含んでもよい。添加剤としては、従来、非水電解液に添加しうることが知られているものを、1種または2種以上使用することができる。一例として、リチウムビスオキサレートボレート(LiBOB)、リチウムジフルオロ(オキサラト)ボレート(LiODFB)等のホウ素元素を含むホウ素系添加剤;ジフルオロリン酸リチウム(リチウムジフルオロホスフェート、LiPO2F2)、リチウムジフルオロオキサレートホスフェート(LiDFOP)等のリン素元素を含むリン系添加剤;フルオロスルホン酸リチウム(LiSO3F)、リチウム=エチル=スルファート、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiTFSI)、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)等の硫黄元素を含む硫黄系添加剤;等が挙げられる。これらの添加剤は、初期充電の際、非水溶媒および/または支持塩よりも先に(低電位で)分解して、負極活物質層24aの表面に被膜を形成する、所謂、被膜形成剤でありうる。
【0065】
好適な一態様では、非水電解液が、リン元素(P)を含むリチウム塩(P含有リチウム塩)を含んでいる。P含有リチウム塩の一例として、支持塩として上記に例示したLiPF6や、添加剤として上記に例示したLiPO2F2、LiDFOP等が挙げられる。本発明者の検討によれば、非水電解液がP含有リチウム塩を含む場合、負極活物質層24aに第1高抵抗領域A1および/または第2高抵抗領域A2が発生しやすくなることがある。したがって、ここに開示される技術を適用することが殊に効果的である。
【0066】
好適な一態様では、非水電解液が、ホウ素元素(B)を含むリチウム塩(B含有リチウム塩)を含んでいる。B含有リチウム塩の一例として、支持塩として上記に例示したLiBF4や、添加剤として上記に例示したLiBOB、LiODFB等が挙げられる。本発明者の検討によれば、非水電解液がB含有リチウム塩を含む場合、負極活物質層24aに第1高抵抗領域A1および/または第2高抵抗領域A2が発生しやすくなることがある。したがって、ここに開示される技術を適用することが殊に効果的である。
【0067】
好適な一態様では、非水電解液が、硫黄元素(S)を含むリチウム塩(S含有リチウム塩)を含んでいる。S含有リチウム塩の一例として、添加剤として上記に例示したLiSO3F、リチウム=エチル=スルファート、LiTFSI、LiFSI等が挙げられる。本発明者の検討によれば、非水電解液がS含有リチウム塩を含む場合、負極活物質層24aに第1高抵抗領域A1および/または第2高抵抗領域A2が発生しやすくなることがある。したがって、ここに開示される技術を適用することが殊に効果的である。
【0068】
ただし、非水電解液中の添加剤(例えば、上記したホウ素系添加剤、リン系添加剤、硫黄系添加剤)は、典型的には、電池製造時の初期充電等によって電気的に分解されて、負極活物質層24a等に被膜を形成するために消費される。そのため、電池100の状態において、非水電解液には、上記したような添加剤が含まれて(残存して)いてもよいし、含まれていなくてもよい。
【0069】
<電池100の製造方法>
電池100は、例えば、次の工程:電池組立体の構築工程(工程1)と、加圧含浸工程(工程2)と、初期充電工程(工程3)と、脱泡工程(工程4)と、注液孔封止工程(工程5)とを、この順で含む製造方法によって製造することができる。ただし、加圧含浸工程(工程2)および脱泡工程(工程4)は任意であり、他の実施形態において省略することもできる。また、任意の段階で、さらに他の工程を含んでもよい。
【0070】
構築工程(工程1)では、グローブボックス内で、電池ケース10に電極体群20(捲回電極体20a、20b、20c)と非水電解液とを収容して、電池組立体100A(
図8参照)を構築する。なお、本明細書において「電池組立体」とは、電池100の製造工程において、初期充電工程(工程3)を行う前の状態にまで組み立てられた中間物をいう。電極体群20と非水電解液とを電池ケース10に収容する順序は、特に制限されない。例えば、電池ケース10に電極体群20を収容した後、電池ケース10内に非水電解液を注液してもよい。
【0071】
好適な一実施形態において、本工程は、電極体群配置工程(工程1-1)と、溶接接合工程(工程1-2)と、乾燥工程(工程1-3)と、注液工程(工程1-4)とを、典型的にはこの順で含む。ただし、乾燥工程(工程1-3)は任意であり、他の実施形態において省略することもできる。また、他の実施形態において、溶接接合工程(工程1-2)と乾燥工程(工程1-3)の順序は逆でもよいし、溶接接合工程(工程1-2)と注液工程(工程1-4)の順序は逆でもよい。また、任意の段階で、さらに他の工程を含んでもよい。
【0072】
電極体群配置工程(工程1-1)では、外装体12の内部に電極体群20を配置する。詳しくは、開口12hから外装体12の内部に電極体群20を収容する。次に、溶接接合工程(工程1-2)では、外装体12の開口12hの周縁に封口板14を溶接して、外装体12と封口板14とを一体化する。次に、乾燥工程(工程1-3)では、注液孔15を開いた状態で、電極体群20が収容された外装体12を乾燥させ、外装体12の内部の水分を除去する。特には、電極体群20内の水分を除去する。水分の除去は、加熱乾燥装置、真空乾燥装置等を用いて、加熱や減圧等の操作を単独でまたは適宜組み合わせて、従来と同様に行うことができる。加熱温度は、例えば減圧状態で適切に水分を蒸発させることができ、かつ電極体群20のセパレータ26等が熱劣化しない温度に設定することが好ましい。加熱温度は、例えば50~200℃の範囲内で設定しうる。
【0073】
次に、注液工程(工程1-4)では、まず非水電解液を用意する。非水電解液は、典型的には非水溶媒と支持塩を必須として含み、さらに上述したような添加剤を1種または2種以上含みうる。特に限定されるものではないが、負極活物質層24aの表面に好適な被膜を形成しやすいことから、非水電解液中の添加剤の濃度は、1種類につき、0.01mol/L以上が好ましく、0.05mol/L以上がより好ましい。一方、電池抵抗の上昇を抑制するという観点から、非水電解液中の添加剤の濃度は、1種類(あるいは合計)につき、1mol/L以下が好ましく、0.5mol/L以下がより好ましく、0.1mol/L以下がさらに好ましい。そして、非水電解液を、封口板14の注液孔15から電池ケース10の内部に注液する。注液は、電極体群20(捲回電極体20a、20b、20c)への非水電解液の含浸性を向上させるため、電池ケース10内を減圧した状態で行うことが好ましい。
【0074】
加圧含浸工程(工程2)では、電池組立体100A(
図8参照)の構築工程(詳しくは注液工程)の後、電池組立体100Aを圧力調整可能なチャンバ内に収容し、注液孔15を開放した状態(言い換えれば、電池ケース10の内外の圧力差が無い状態)で、加圧と圧抜きを所定の回数、繰り返す。これにより、それぞれの捲回電極体20a、20b、20cの内部、特には長辺方向Yの中央部に非水電解液をしっかり含浸させることができる。その結果、中央部高抵抗領域AMの抵抗を低減して、長辺方向Yにおける被膜のムラを低減できる。
【0075】
加圧時の圧力は、例えば負極活物質層24aの長辺方向Yの長さLa等にもよるが、0.5MPa以上が好ましく、0.8MPa以上がより好ましい。加圧状態での保持時間は、例えば負極活物質層24aの長辺方向Yの長さLa等にもよるが、5分以上が好ましく、6分以上がより好ましい。加圧の後、圧抜きして常圧(約0MPa)に戻したら、常圧状態での保持時間は、1分以上が好ましい。加圧と圧抜きとを繰り返す回数は、10回以上が好ましく、15回以上がより好ましく、20回以上がさらに好ましい。本工程は、常温(例えば25℃±10℃、25℃±5℃程度)環境下で行ってもよい。
【0076】
初期充電工程(工程3)では、加圧含浸工程の後、電池組立体100A(
図8参照)を少なくとも1回充電する。初期充電により、非水電解液(例えば添加剤)が電気分解され、負極活物質層24aの表面に分解生成物を含んだ被膜(SEI膜)が形成される。初期充電は、電池ケース10の所定の領域を押圧した状態で行うことが好ましい。詳しくは、平坦部20fの正極活物質層22aと負極活物質層24aとが対向している部分を押圧した状態で行うことが好ましい。なかでも、第1高抵抗領域A1および/または第2高抵抗領域A2が生じ易い部分(言い換えれば、局所的に極間距離が開いて非水電解液が溜まりやすい個所)を押圧した状態で行うことが好ましい。特には、正極タブ群23の近傍(特には根本付近)および負極タブ群25の近傍(特には根本付近)を押圧することが効果的である。これにより、極間距離が局所的に大きくなることを抑制することができ、第1高抵抗領域A1の長さL1および/または第2高抵抗領域A2の長さL2を、所定値以下(例えば0.35以下)に好適に調整できる。
【0077】
好適な一実施形態では、まず、一対の拘束板を備えたセル用プレス機を用意する。また、電池ケース10の所定の領域を押圧するための押圧部材200を用意する。
図8は、本工程における電池組立体100A(詳しくは、電池ケース10の長側壁12b)と押圧部材200との位置関係を模式的に示す側面図である。押圧部材200は側面視で矩形状である。押圧部材200は直方体形状である。なお、
図8では、電池ケース10内の捲回電極体20aを、かくれ線(点線)で表している。
【0078】
図8に示すように、押圧部材200のサイズは、電池ケース10の長側壁12bよりも小さいことが好ましく、電池ケース10内の捲回電極体20aよりも小さいことが好ましい。押圧部材200は、長辺方向Yにおいて、正極タブ群23および負極タブ群25を大きく押圧せず、かつ正極タブ群23の根本付近から負極タブ群25の根本付近までを押圧可能な長さであることが好ましい。長辺方向Yにおいて、押圧部材200の長さLは、正極活物質層22aと負極活物質層24aとが対向している部分の長さ(ここでは、正極活物質層22aの長さLc)と同じかそれよりも長いことが好ましい。これにより、極間距離が局所的に大きくなることを高いレベルで抑制できる。本実施形態では、押圧部材200の長さLが、負極活物質層24aの長さLaよりも長い。押圧部材200は、ここでは負極活物質層24aの長辺方向Yの略全体を押圧可能な長さである。押圧部材200の長さLは、150mm以上が好ましく、200mm以上がより好ましく、250mm以上がさらに好ましい。
【0079】
また、本実施形態では、高さ方向Zにおいて、押圧部材200の高さHが、捲回電極体20aの全体高さよりも小さく、さらに負極活物質層24aの高さ(平坦部20fの高さ)Haよりも小さい。これにより、非水電解液の流路を確保して、電極体群20(捲回電極体20a、20b、20c)に非水電解液を十分に含浸させた状態で初期充電を行うことができる。押圧部材200の高さHは、100mm以下が好ましく、50~100mmがより好ましく、60~90mmがさらに好ましく、70~80mmが特に好ましい。
【0080】
本工程では、次に、電池組立体100Aの一対の長側壁12bを、短辺方向Xから2つの押圧部材200で挟み込む。詳しくは、電池ケース10の長側壁12bの中心位置CPが押圧部材200の中心と一致するように、電池組立体100Aと押圧部材200とを対向させる。この状態で、プレス機の一対の拘束板の間に配置し、電池組立体100Aに所定の拘束荷重を印加した状態で充電を行う。拘束荷重は、ここに開示される技術の効果を高いレベルで発揮する観点から、20kN以上とすることが好ましく、25kN以上(面圧で、1.2MPa以上)とすることがより好ましい。
【0081】
このように電池ケース10を押圧した状態で、電池組立体100Aを充電する。電池組立体100Aの充電は、従来と同様に行うことができる。典型的には、電池組立体100Aの正極端子と負極端子との間に外部電源を接続し、正負極端子間が所定の到達電圧となるまで充電を行う。電池組立体100Aは、充電状態(SOC;State of Charge)が、5%以上となるまで充電することが好ましく、10%以上となるまで充電することがより好ましい。本工程における電池組立体100Aの充電状態(SOC;State of Charge)は、50%以下が好ましく、40%以下が好ましく、30%以下がさらに好ましい。非水電解液に添加剤を含む場合は、少なくとも添加剤の分解電位まで充電を行うことが好ましい。到達電圧は、例えば負極活物質が炭素材料である場合、概ね3V以上、典型的には3.5V以上、例えば4V以上に設定してもよい。充電レートは、例えば、0.1C~2C程度としうる。充電は1回でもよく、例えば放電を挟んで、2回以上繰り返し行うこともできる。なお、本工程は、常温(例えば25℃±10℃、25℃±5℃程度)環境下で行ってもよいし、例えば45℃程度の高温環境下で行ってもよい。高温環境下で充電を行うことにより、被膜形成を促進できる。
【0082】
脱泡工程(工程4)では、初期充電工程の後、電池ケース10内の気体、例えば、空気や、初期充電工程で非水電解液が分解することによって発生したガス等を、電池ケース10の外部へと排気する。気体の排気は、例えば電池ケース10内を減圧することで行いうる。そして、注液孔封止工程(工程5)では、電池ケース10内を常圧のまま、あるいは減圧した状態で、注液孔15を封止部材16で封止する。これにより、電池ケース10を、気密に封止(密閉)する。以上のようにして、電池100を好適に製造できる。
【0083】
<電池100の用途>
電池100は各種用途に利用可能であるが、例えば、高容量で電池特性にも優れることから、乗用車、トラック等の車両に搭載されるモータ用の動力源(駆動用電源)として好適に用いることができる。車両の種類は特に限定されないが、例えば、プラグインハイブリッド自動車(PHEV;Plug-in Hybrid Electric Vehicle)、ハイブリッド自動車(HEV;Hybrid Electric Vehicle)、電気自動車(BEV;Battery Electric Vehicle)等が挙げられる。電池100は、複数の電池100を所定の配列方向に複数個並べて、配列方向から拘束機構で荷重を加えてなる組電池としても好適に用いることができる。
【0084】
以下、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる実施例に限定することを意図したものではない。
【0085】
<評価用電池の作製>
構築工程(工程1)では、構成が同じ電池組立体(例1~3、比較例1~3)を複数構築した。具体的には、まず正極活物質として、Zrが0.5質量%ドープされたリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、NCM-Zr)を用意した。そして、この正極活物質と、導電材としての炭素材料(AB)と、バインダとしてのPVdFとを、NCM-Zr:AB:PVdF=97.5:1.5:1.0の質量割合で含む正極活物質層を、正極集電体としてのアルミニウム箔の上に備えた帯状の正極シートを作製した。また、負極活物質としての黒鉛(C)と、バインダとしてのSBRおよびCMCとを、C:(SBR+CMC)=98.5:1.5の質量割合で含む負極活物質層を、負極集電体として銅箔の上に備えた帯状の負極シートを作製した。
【0086】
次に、上記作製した正極シートと負極シートとを、セパレータシートを介して対向させて、扁平形状に捲回することにより、捲回電極体を作製した。なお、セパレータシートとしては、PE製の基材部の表面に、アルミナとPVdFとを含む耐熱層(接着層を兼ねる)を備えたものを使用した。また、捲回電極体の湾曲部を含む全体高さは、94mmとし、平坦部の高さ(負極活物質層の高さ)Haは、81mmとし、負極活物質層の長辺方向の長さLaは、286mmとした。
【0087】
次に、非水電解液として、ECとEMCとDMCとを混合した混合溶媒に、LiPF6を溶解させ、さらに添加剤としてのLiBOBとLiSO3FとLiPO2F2とを、それぞれ0.05mol/Lの濃度になるように添加したものを用意した。そして、上記作製した捲回電極体と非水電解液とを電池ケースに収容して、直方体形状の電池組立体を構築した。以上のようにして、構成が同じ電池組立体を複数構築した。
【0088】
加圧含浸工程(工程2)では、表1に示す加圧と減圧とを、表1に示す回数、繰り返した。例1,2および比較例1,2では、電池組立体を圧力調整可能なチャンバ内に収容し、注液孔を開放したまま、常圧の状態から0.8MPaまで1分間で加圧し、0.8MPaの状態で6分間保持した後、1分間で常圧の状態まで減圧し、常圧の状態で1分間保持する動作を、合計20回繰り返した。一方、例3および比較例3では、表1に示すように、本工程を行わなかった(本工程を省略した)。
【0089】
初期充電工程(工程3)では、まず、
図8に示すような押圧部材を用意した。ここでは、押圧部材の長辺方向の長さLは、負極活物質層の長辺方向の長さLa(286mm)よりも長い290mmとし、押圧部材の高さHは、捲回電極体の平坦部の高さHa(81mm)よりも短い75mmとした。次に、上記構築した電池組立体の長側壁の中心を基準として押圧部材を配置し、電池組立体と押圧部材とを、表1に示す拘束荷重で拘束した。これにより、捲回電極体の平坦部のうち、正極活物質層と負極活物質層とが対向している部分に、押圧部材で拘束をかけた。長辺方向において、捲回電極体の平坦部は、正極タブ群の根本付近から負極タブ群の根本付近まで押圧部材で押圧されている。長辺方向において、押圧部材の左右端は、それぞれ短辺壁から9mm離れている。高さ方向において、押圧部材の上端は、封口板から14mm離れ、かつ押圧部材の下端は、底壁から14mm離れている。次に、拘束荷重を印加した状態の電池組立体を、0.2Cの充電レートでSOC12%まで充電した。以上のようにして、評価用電池(例1~3、比較例1~3)を作製した。
【0090】
【0091】
<評価用電池の解体>
まず、初期充電後の評価用電池を電圧が3.0Vとなるまで放電させてから、ドライエア(例えば、露点が-50℃程度)の雰囲気下で解体して、電池ケースから捲回電極体を取り出した。そして、捲回電極体の捲回を巻きほぐし、負極を分離した。
【0092】
<中央部高抵抗領域の抵抗比(Rm/Rs)の測定>
まず、負極を幅方向(評価用電池の長辺方向と同じ)に沿って適切な大きさ(例えば
図7参照)で切り出し、DMCで洗浄して、抵抗測定用の試験体とした。次に、試験体と非水電解液とを収容する載置部と、測定点に接触させるプローブと、交流インピーダンス計測部と、を備えた抵抗検査装置を用意した。抵抗検査装置の装置構成については、例えば特開2014-25850号公報を参照できる。プローブは、例えば、非水電解液と対極(金属Li)とが収容された筒状の本体部と、本体部の下端から連なり、試験体の負極活物質層の一部(測定点)に接触する測定部と、を備え、試験体の幅方向に沿って移動可能に構成されている。測定部の直径は、例えばΦ1mm~10mm程度である。交流インピーダンス計測部は、負極タブに接触させた作用極と、プローブの測定部を接触させた測定点(対極)との間に、交流電流または交流電圧を入力して、インピーダンスを測定するように構成されている。
【0093】
次に、抵抗検査装置の載置部を非水電解液(非水溶媒と支持塩のみで、添加剤は無添加)で満たし、載置部のなかに試験体を配置した。次に、目視で、負極活物質層の一方側の端部(負極タブの設けられている側の端部、
図7の右端部)が濃い黒色をしていない部分(すなわち、高抵抗領域の形成されていない部分)を選んだ。そして、作用極を負極タブに接触させた状態で、プローブを負極活物質層の幅方向に沿って所定の間隔で移動させ、交流インピーダンス法で負極活物質層の表面の抵抗をスポット的に測定した。具体的には、各測定点について、直流~インピーダンス円弧終端までの抵抗の差分を取得した。なお、測定間隔は、約10mmとし、計30地点で測定を行った。次に、Cole-Coleプロットから反応抵抗の値を読み取り、一方の端部から0.25Laの基準位置の抵抗値Rsを基準(1)として、基準化した。そして、測定位置と抵抗比との関係を表す抵抗分布を作成した。一例として、
図9(A)に例1の抵抗分布を、
図9(B)に例3の抵抗分布を示す。また、例1~例3について、0.25Laの基準位置の抵抗値Rsに対する0.5Laの中央位置の抵抗値Rmの比(Rm/Rs)を表1に示す。
【0094】
表1に示すように、加圧含浸工程(工程2)を行わなかった例3では、抵抗比(Rm/Rs)が1.7であり、中央位置の抵抗値Rmが基準位置の抵抗値Rsの1.7倍と大きかった。これに対して、加圧含浸工程(工程2)を行った例1、例2では、抵抗比(Rm/Rs)が1.49であり、中央位置の抵抗値Rmが基準位置の抵抗値Rsの1.49倍に抑えられていた。したがって、中央位置の抵抗値Rmは、加圧含浸工程によって、好適に調整できることがわかった。また、ここでは、加圧含浸工程において表1に示すような加減圧を行うことで、抵抗比(Rm/Rs)を1.5以下とすることができた。
【0095】
<第1高抵抗領域の長さの測定>
下記の手順で、第1高抵抗領域(負極タブの設けられている側の端部から幅方向の中央部に向かって延びる高抵抗領域)の有無を確認した。まず、(1)負極活物質層の一方側の端部(負極タブの設けられている側の端部、
図7の右端部)について、目視で、周囲よりも黒色が濃い領域を確認した。次に、(2)黒色が濃い領域のうち、負極活物質層の中央M
Y(
図7参照)に最も近い中央側端部分について、上記と同様の手法で抵抗(抵抗値A)を測定した。次に、(3)上記中央側端部分よりも中央M
Yに近い部分(黒色が濃い領域の外側)について、上記と同様の手法で抵抗(抵抗値B)を測定した。そして、(4)上記基準位置の抵抗値Rsに対する抵抗値Aの比(抵抗値A/Rs)が、1.5以上、かつ、上記基準位置の抵抗値Rsに対する抵抗値Bの比(抵抗値B/Rs)が、1.5未満である場合に、第1高抵抗領域「有り」とした。結果を表1に示す。
【0096】
表1に示すように、全ての試験例で、第1高抵抗領域が確認された。そのため、定規で、負極活物質層の一方側の端部から、上記(2)の黒色の濃い領域の中央側端部分までの長さを測定し、第1高抵抗領域の幅方向(捲回軸方向)の長さL1とした。そして、負極活物質層の幅方向の全長La(286mm)に対する第1高抵抗領域の長さL1の割合(L1/La)を算出した。結果を表1に示す。
【0097】
表1に示すように、比較例1~比較例3では、上記割合(L1/La)が相対的に大きく、特に比較例3では、L1が、負極活物質層の幅方向の全長Laと略同じ長さまで延びていた。これに対して、初期充電工程で電池組立体に高い拘束荷重を印加した例1~例3では、上記割合(L1/La)が相対的に小さく抑えられていた。したがって、長さL1は、例えば加圧含浸工程の条件や初期充電工程の条件、特には初期充電工程の拘束位置や拘束荷重によって、好適に調整できることがわかった。また、ここでは、初期充電工程において、幅290mm×高さ75mmのサイズの押圧部材を用い、電池組立体に長側壁側から25kN以上の拘束荷重を印加することで、上記割合(L1/La)を0.35以下とすることができた。
【0098】
また、詳しい説明は割愛するが、本発明者が、レーザーアブレーションICP質量分析(LA-ICP-MS;Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry)にて、第1高抵抗領域の成分分析を行ったところ、B,P,S,Mn,Zr,Cu等の成分が多く含まれていた。B,P,Sは、非水電解液(例えば添加剤)に由来する成分である。このことから、第1高抵抗領域の近傍には非水電解液が多く存在していたことが推察された。また、Mn,Zrは正極活物質に由来する成分であり、Cuは負極集電体に由来する成分である。非水電解液が多く存在していた部分では、Mn,ZrやCu等の金属析出も多くなっていたことがうかがえる。
【0099】
また、核磁気共鳴(Nuclear Magnetic Resonance;NMR)にて、第1高抵抗領域と、変色の無い部分(第1高抵抗領域以外の部分)とを分析したところ、第1高抵抗領域の方が相対的に有機被膜の量が多かった。このことから、Mn,ZrやCu等の金属が析出した個所では、非水溶媒の分解等の副反応が促進された結果、有機被膜が増加し、第1高抵抗領域A1が形成されるものと考えられた。
【0100】
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、上記実施形態は一例に過ぎない。本発明は、他にも種々の形態にて実施することができる。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。請求の範囲に記載の技術には、上記に例示した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、上記した実施形態の一部を他の変形例に置き換えることも可能であり、上記した実施形態に他の変形例を追加することも可能である。また、その技術的特徴が必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することも可能である。
【0101】
以上の通り、ここで開示される技術の具体的な態様として、以下の各項に記載のものが挙げられる。
項1:帯状の正極と帯状の負極とが、帯状のセパレータを介して積層され、捲回されてなる捲回電極体と、非水電解液と、上記捲回電極体と上記非水電解液とを収容する電池ケースと、正極集電部を介して、上記正極と電気的に接続されている正極端子と、負極集電部を介して、上記負極と電気的に接続された負極端子と、を備え、上記負極は、負極活物質を含む負極活物質層と、捲回軸方向の一方の端部に設けられた複数の負極タブと、を有し、複数の上記負極タブは、積層されて折り曲げられた状態で上記負極集電部と接続されており、上記負極活物質層は、上記一方の端部から上記捲回軸方向の中央部に向かって延び、周囲より抵抗値が1.5倍以上高い第1高抵抗領域を有し、上記捲回軸方向において、上記負極活物質層の長さをLaとし、上記第1高抵抗領域の長さをL1としたときに、上記負極活物質層の長さLaに対する上記第1高抵抗領域の長さL1の割合(L1/La)が、0.35以下である、非水電解液二次電池。
項2:上記負極活物質層の上記捲回軸方向の長さLaが、200mm以上である、項1に記載の非水電解液二次電池。
項3:上記負極が、銅又は銅合金を含む負極集電体を有する、項1または項2に記載の非水電解液二次電池。
項4:上記正極が、正極活物質として、リチウムマンガン含有複合酸化物を含む、項1~項3のいずれか1つに記載の非水電解液二次電池。
項5:上記正極活物質が、ジルコニウム元素を含む、項4に記載の非水電解液二次電池。
項6:上記非水電解液が、リン元素を含むリチウム塩を含む、項1~項5のいずれか1つに記載の非水電解液二次電池。
項7:上記非水電解液が、ホウ素元素を含むリチウム塩を含む、項1~項6のいずれか1つに記載の非水電解液二次電池。
項8:上記非水電解液が、硫黄元素を含むリチウム塩を含む、項1~項7のいずれか1つに記載の非水電解液二次電池。
項9:上記負極と上記セパレータとが、接着層により接着されている、項1~項8のいずれか1つに記載の非水電解液二次電池。
項10:上記負極活物質層の上記第1高抵抗領域が形成されていない部分で、上記捲回軸方向に沿って抵抗分布測定を行った際に、上記一方の端部から0.5Laの中央位置における抵抗値が、上記一方の端部から0.25Laの基準位置における抵抗値の1.5倍以下である、項1~項9のいずれか1つに記載の非水電解液二次電池。
項11:上記正極は、上記捲回軸方向の他方の端部に設けられた複数の正極タブを有し、複数の上記正極タブは、積層されて折り曲げられた状態で、上記正極集電部と接続されており、上記負極活物質層は、上記他方の端部から上記捲回軸方向の中央部に向かって延び、周囲より抵抗値が1.5倍以上高い第2高抵抗領域を有し、上記捲回軸方向において、上記第2高抵抗領域の長さをL2としたときに、上記負極活物質層の長さLaに対する上記第2高抵抗領域の長さL2の割合(L2/La)が、0.35以下である、項1~項10のいずれか1つに記載の非水電解液二次電池。
【符号の説明】
【0102】
10 電池ケース
20 電極体群
20a、20b、20c 捲回電極体
22 正極
22t 正極タブ
23 正極タブ群
24 負極
24a 負極活物質層
24c 負極集電体
24t 負極タブ
25 負極タブ群
26 セパレータ
100 電池
A1 第1高抵抗領域
A2 第2高抵抗領域
La 負極活物質層の長さ
L1 第1高抵抗領域の長さ
L2 第2高抵抗領域の長さ