JP6238060B2 - リチウムイオン二次電池 - Google Patents
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Description
かかる構成によると、所定のめっき率で金属めっき処理が施された負極活物質粒子を用いることで、該活物質におけるLiイオンとの反応領域を良好に確保しつつ、負極の電子抵抗は有意に低減する。この抵抗低減によって電池の自己発熱が低く抑えられ、該自己発熱に起因する非水電解液の塩濃度ムラの発生が抑制される。
(負極活物質粒子A〜D)
表1に示す比表面積を有する天然黒鉛粉末を負極活物質粒子A〜Dとして使用した。
コア粒子として負極活物質粒子AまたはBを使用した。この活物質コア粒子を1M塩化パラジウム水溶液に一昼夜浸漬した後、濾過処理を施して回収した。このコア粒子を、常法により、還元剤として次亜リン酸ナトリウムを用いた無電解ニッケルめっき浴に供し、80℃で撹拌して、Ni−Pめっきが施された負極活物質粒子を得た。この負極活物質粒子は、コア粒子としての天然黒鉛粒子にNi−Pめっきが施された複合粒子である。なお、各負極活物質粒子における金属めっき率は、撹拌時間を変更することによって調整した。各負極活物質粒子の比表面積および金属めっき率を表1に示す。
コア粒子として負極活物質粒子Aを使用した。このコア粒子を1M塩化パラジウム水溶液に一昼夜浸漬した後、濾過処理を施して回収した。このコア粒子を、常法により、無電解Cuめっき浴に供し80℃で撹拌してCuめっきを施した。次いで、回収した粒子を、常法により置換型Snめっき浴に浸漬させることでCuからSnへの置換を行い、Snめっきが施された負極活物質粒子を得た。この負極活物質粒子は、コア粒子としての天然黒鉛粒子にSnめっきが施された複合粒子である。なお、各負極活物質粒子における金属めっき率は、撹拌時間を変更することによって調整した。各負極活物質粒子の比表面積および金属めっき率を表1に示す。
Ni:Pの比率が93:7のNiP粒子を用意した。このNiP粒子を0.6%の割合となるように負極活物質粒子A,Bにそれぞれ添加、混合することにより、NiP粒子が添加された負極活物質を得た。
[正極シートの作製]
正極活物質としてコバルト酸リチウムと、導電材としてABと、結着材としてPVdFとを、これらの材料の重量比が93:4:3となるようにN−ビニルピロリドンで混合して、ペースト状の組成物を調製した。この組成物を、長尺シート状のアルミニウム箔(厚さ20μm)の両面に均一に塗付し、乾燥後、圧縮することによって、正極シートを作製した。この正極シートにおける正極活物質層の片面当たりの目付量(固形分基準)は15mg/cm2(固形分基準)であった。
表1に示す負極活物質粒子と、結着材としてSBRと、増粘材としてCMCとを、これらの材料の重量比が98:1:1となるようにイオン交換水で混合して、ペースト状の組成物を調製した。この組成物を、長尺シート状の銅箔(厚さ10μm)の両面に均一に塗付し、乾燥後、圧縮することによって、各例に係る負極シートを作製した。この負極シートにおける負極活物質層の片面当たりの目付量(固形分基準)は8.5mg/cm2であり、密度は1.3g/cm3であった。
作製した正極シートと、上記各例に係る負極シートとを、2枚の耐熱層付きセパレータシートが正極シートと負極シートの間に1枚づつ配置されるように積層し、この積層体を捲回することにより捲回体を作製した。そして、この捲回体を側面方向からプレスして拉げさせることにより、扁平形状の捲回電極体を作製した。セパレータシートは、耐熱層が正極シートと対向するように配置した。セパレータシートとしては、PEからなる長尺シート状の単層フィルム(厚さ:16μm)の片面にAl2O3耐熱層(厚さ:3μm)が形成されたものを使用した。
上記捲回電極体につき、正負の電極集電体の端部にそれぞれ電極端子を接合し、非水電解液とともにアルミ製の角型電池ケースに収容した後、該電池ケースを密封した。非水電解液としては、ECとEMCとDECとを3:5:2の体積比で含む混合溶媒に、支持塩としてのLiPF6を約1モル/Lの濃度で含有させたものを使用した。このようにして各例に係る角型リチウムイオン二次電池(理論容量:25Ah)を作製した。
各例に係る二次電池のハイレートサイクル耐久性を、ハイレート充放電サイクルにおいて抵抗が120%に上昇した時のサイクル数をカウントすることによって評価した。具体的には、各例に係る二次電池に対し、0℃の温度条件下にて5Cで30秒間の充電を行い、SOC40%の充電状態に調整した。その後、1Cで放電し、放電開始から10秒後の電圧を測定し、初期IV抵抗値(mΩ)を求めた。同様の条件で電池をSOC40%に調整した後、上記と同様の充放電を1サイクルとして上記充放電を1000サイクル繰り返した。サイクル毎に上記初期IV抵抗値の測定と同様にしてIV抵抗値(mΩ)を測定し、式:
(サイクル後IV抵抗値)/(初期IV抵抗値)×100
;により、上記充放電サイクルの前後における抵抗増加率(%)を求め、抵抗増加率(%)が120%に達したときのサイクル数を記録した。結果を表1に示す。
各例に係る二次電池につき、IV抵抗試験を行った。温度25℃の環境下で充電を行い、SOC60%の充電状態に調整した。その後、−15℃にて10Cの電流で10秒間のパルス放電を行い、放電開始から10秒後の電圧降下量からIV抵抗値(mΩ)を求めた。得られた値を例2のIV抵抗値(mΩ)を100とする相対値に換算して示した。この相対値では、値が大きいほど抵抗が大きいことを示す。結果を表1に示す。
25 非水電解液
30 正極
40 負極
50A、50B セパレータ
100 リチウムイオン二次電池
Claims (1)
- 正極、負極およびセパレータを備えた電極体と、非水電解液と、を含み、
前記負極は、負極活物質粒子を備えており、
前記負極活物質粒子は、炭素材料のコア粒子に対してNi−Pめっき処理を施すことによって形成された複合粒子であり、
前記複合粒子における比表面積基準のNi−Pめっき率は11%〜35%である、リチウムイオン二次電池。
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