JP7280914B2 - 非水電解質二次電池 - Google Patents

非水電解質二次電池 Download PDF

Info

Publication number
JP7280914B2
JP7280914B2 JP2021073929A JP2021073929A JP7280914B2 JP 7280914 B2 JP7280914 B2 JP 7280914B2 JP 2021073929 A JP2021073929 A JP 2021073929A JP 2021073929 A JP2021073929 A JP 2021073929A JP 7280914 B2 JP7280914 B2 JP 7280914B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
negative electrode
active material
electrode active
negative
separator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021073929A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2022168456A (ja
Inventor
将史 村岡
一基 竹野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Prime Planet Energy and Solutions Inc
Original Assignee
Prime Planet Energy and Solutions Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Prime Planet Energy and Solutions Inc filed Critical Prime Planet Energy and Solutions Inc
Priority to JP2021073929A priority Critical patent/JP7280914B2/ja
Priority to EP22165021.1A priority patent/EP4084179A3/en
Priority to KR1020220047960A priority patent/KR102793566B1/ko
Priority to US17/727,813 priority patent/US12218313B2/en
Priority to CN202210440847.6A priority patent/CN115249847A/zh
Publication of JP2022168456A publication Critical patent/JP2022168456A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7280914B2 publication Critical patent/JP7280914B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/105—Pouches or flexible bags
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/417—Polyolefins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027—Negative electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025—Organic electrolyte
    • H01M2300/0028—Organic electrolyte characterised by the solvent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025—Organic electrolyte
    • H01M2300/0028—Organic electrolyte characterised by the solvent
    • H01M2300/0037—Mixture of solvents
    • H01M2300/0042—Four or more solvents
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Description

本技術は非水電解質二次電池に関する。
国際公開第２００７／０３７１４５号（特許文献１）は、負極とセパレータとの間に、非水電解質の浸透性に優れた多孔質層を配置することを開示する。
国際公開第２００７／０３７１４５号
一般に非水電解質二次電池（以下「電池」と略記され得る。）は、電極体を含む。電極体は積層体を含む。積層体は、正極板とセパレータと負極板とが積層されることにより形成される。電極体は巻回型であり得る。すなわち積層体が渦巻状に巻回されることにより、電極体が形成され得る。巻回型の電極体は扁平状に成形されることもある。電極体が扁平状に成形されることにより、電極体が平坦部と湾曲部とを含むことになる。平坦部では積層体が平坦である。湾曲部では積層体が湾曲している。
電極体には電解液が含浸される。電解液は、電極体内の空隙（例えば電極間の隙間等）に浸透し得る。電極体は充電時に膨張し、放電時に収縮し得る。主に負極板が充電時に膨張し、放電時に収縮するためと考えられる。充電時、電極体が膨張すると共に、電極体内の空隙が減少し得る。空隙の減少により、電極体から電解液が排出され得る。放電時、電極体が収縮すると共に、電極体内の空隙が増加する。空隙の増加により、電極体の周囲の電解液が、電極体に吸収され得る。しかし放電時の電解液の吸収量は、充電時の電解液の排出量に比して小さい傾向がある。そのため、電池が長期間にわたって使用された場合、電極体内において電解液が枯渇する可能性がある。電解液の枯渇により、例えば、リチウム（Ｌｉ）が析出する可能性がある。
本技術の目的は、長期使用に伴うＬｉの析出を軽減することである。
以下、本技術の構成および作用効果が説明される。ただし本明細書の作用メカニズムは推定を含む。作用メカニズムは本技術の範囲を限定しない。
１．非水電解質二次電池は、外装体と電極体と電解液とを含む。外装体は、電極体と電解液とを収納している。電極体は積層体を含む。積層体は、正極板とセパレータと負極板とを含む。セパレータは、正極板と負極板とを分離している。積層体は渦巻状に巻回されている。
積層体の巻回軸と直交する断面において、電極体は、角丸長方形状の輪郭線を有している。輪郭線は、第１弧状部と直線部と第２弧状部とからなる。直線部は、２本の線分からなる。直線部は、第１弧状部と第２弧状部とを接続している。輪郭線は、１．２０から１．３５の高さ比を有する。
高さ比は、下記式（α）：
Ｒ1＝Ｈ0／Ｈ1 …（α）
により求まる。
上記式（α）中、Ｒ1は高さ比を示す。Ｈ0は、輪郭線上において、最も離れた２点間の距離を示す。Ｈ1は、２本の線分の平均長さを示す。
セパレータは、第１主面と第２主面とを含む。第１主面は負極板と接触している。第１主面と負極板との間の第１動摩擦係数は０．５２から０．６６である。
本技術においては、「高さ比（Ｒ1）」と「第１動摩擦係数」とが特定の範囲内にあることにより、長期使用に伴うＬｉの析出が軽減され得る。
電極体は巻回型である。電極体は扁平状である。巻回軸と直交する断面において、電極体の輪郭線は、角丸長方形状である。輪郭線上において、最も離れた２点を結ぶ線分は、長軸とも記される。長軸と平行な方向は、「高さ方向」とも記される。高さ方向の寸法は、「高さ寸法」とも記される。なお高さ方向は呼称に過ぎない。高さ方向と鉛直方向との関係は任意である。
輪郭線の長軸の長さは、「電極体の高さ寸法（Ｈ0）」である。輪郭線の直線部は、２本の線分からなる。直線部は、電極体の平坦部の輪郭線である。２本の線分に挟まれた部分が、平坦部に相当する。２本の線分の平均長さは、「平坦部の高さ寸法（Ｈ1）」である。電極体の高さ寸法（Ｈ0）は、平坦部の高さ寸法（Ｈ1）と、湾曲部の高さ寸法（Ｈ2）との合計である（図４参照）。高さ比（Ｒ1＝Ｈ0／Ｈ1）が大きい程、電極体における平坦部の構成比が小さいことを示す。別言すれば、高さ比が大きい程、電極体における湾曲部の構成比が大きいことを示す。
湾曲部は、平坦部に比して、電極間の隙間が広い傾向がある。充電時、平坦部においては、電解液に高い圧力が加わる。電極間の隙間が狭いためと考えられる。平坦部から押し出された電解液の一部は、相対的に圧力が低い湾曲部に押し出される。高さ比が大きいことにより（すなわち湾曲部の構成比が大きいことにより）、充電時、湾曲部に貯留できる電解液の量（以下「貯留量」とも記される。）が増加する傾向がある。湾曲部が適度な貯留量を有することにより、充電時、湾曲部がバッファ機能を有し得る。すなわち、平坦部から押し出された電解液が湾曲部に一時的に留まることにより、電極体からの電解液の排出量が減少することが期待される。その結果、電極体における電解液の枯渇が軽減されることが期待される。ただし、貯留量が過度に多くなると、却ってＬｉの析出等が促進される可能性がある。すなわち、電解液が湾曲部に留まりやすいことにより、電極体内における電解液の分布が不均一となり得る。その結果、電極反応が不均一になり、局所的にＬｉが析出する可能性がある。高さ比が、１．２０～１．３５である時、湾曲部が適度な貯留量を有し得る。
第１動摩擦係数は、セパレータと負極板との間における、電解液の浸透性を反映していると考えられる。セパレータは多孔質である。セパレータの表面は微小な凹凸を有し得る。負極板の表面も微小な凹凸を有し得る。負極板の表面の起伏が大きくなることにより、セパレータと負極板との間の摩擦力が大きくなり、第１動摩擦係数が大きくなると考えられる。負極板の表面の起伏が大きくなることにより、セパレータと負極板との間に、凹凸による隙間が形成されると考えられる。該隙間は電解液の浸透経路になり得る。第１動摩擦係数が大きい程、セパレータと負極板との間における、電解液の浸透性が向上する傾向がある。セパレータと負極板との間における、電解液の浸透性が向上することにより、電極体が電解液を吸収する際に、電解液が電極体の内部まで戻りやすくなることが期待される。その結果、Ｌｉの析出が軽減されることが期待される。電極体内における電解液の分布にムラが生じ難いためと考えられる。ただし電解液の浸透性が過度に高くなると、却ってＬｉの析出等が促進される可能性がある。すなわち電解液の浸透性が過度に高くなることにより、電極体から電解液が流出しやすくなる可能性がある。電解液の流出により、電解液の枯渇が促進される可能性がある。第１動摩擦係数が０．５２～０．６６である時、セパレータと負極板との間において、電解液が適度な浸透性を示し得る。
以上の作用の相乗により、本技術においては、長期使用に伴うＬｉの析出が軽減されることが期待される。
２．負極板は負極活物質層を含む。負極活物質層は第１主面と接触している。負極活物質層は負極活物質粒子を含む。負極活物質粒子は、０．６０から０．８５の真円度の中央値を有していてもよい。
真円度の中央値が大きい程、負極活物質粒子が球形に近いことを示す。負極板の表面の起伏は、隣接する粒子間の溝に対応し得る。負極活物質粒子が適度に丸みを帯びることにより、溝が深くなる傾向がある。逆に、真円度の中央値が小さい場合、負極板または電極体が圧縮成形される際に、負極活物質粒子が負極板の面方向に横たわって配置されやすい。「面方向」は、負極板の厚さ方向と直交する方向を示す。負極活物質粒子が面方向に横たわると、隣接する粒子間の溝が浅くなる傾向がある。真円度の中央値が０．６０～０．８５である時、負極板の表面に適度な起伏が形成され得る。負極板の表面に適度な起伏があることにより、０．５２～０．６６の第１動摩擦係数が得られやすくなり得る。
３．負極活物質層は、帯状の平面形状を有する。電極体は、２．０から２．５のアスペクト比を有していてもよい。
アスペクト比は、下記式（β）：
Ｒ2＝Ｗ／Ｈ1…（β）
により求まる。
上記式（β）中、Ｒ2はアスペクト比を示す。Ｗは、負極活物質層の幅方向の長さを示す。Ｈ1は、２本の線分の平均長さを示す。
負極活物質層の幅方向は、電極体の幅方向に対応する。電極体の幅方向は、巻回軸と平行であり得る。幅方向の両端から、電解液が電極体から排出され得る。幅方向の両端は、電解液の出口と考えられる。
負極活物質層の幅方向の長さは、「平坦部の幅寸法（Ｗ）」である。電極体の輪郭線において、直線部の長さ（２本の線分の平均長さ）は、「平坦部の高さ寸法（Ｈ1）」である。よってアスペクト比（Ｒ2）は、平坦部のアスペクト比とも考えられる。
アスペクト比（Ｒ2）が大きい程、平坦部の中心から見た時、幅方向の両端（出口）よりも、湾曲部（バッファ）が相対的に近くなり得る。よって、出口に向かって移動する電解液よりも、バッファに向かって移動する電解液が相対的に多くなり得る。アスペクト比（Ｒ2）が２．０～２．５である時、長期使用に伴う電解液の枯渇が軽減される傾向がある。電極体から電解液が流出し難くなるためと考えられる。
４．第２主面は、正極板と接触している。第２主面と正極板との第２動摩擦係数は０．７０から０．８５であってもよい。
第２動摩擦係数は、正極板の表面の凹凸を反映していると考えられる。第２動摩擦係数が大きい程、正極板の表面の起伏が大きいと考えられる。正極板の表面の起伏が大きいことにより、正極板とセパレータとの間に、隙間が形成され得る。セパレータと正極板との間の隙間も、電解液の浸透経路となり得る。第２動摩擦係数が０．７０～０．８５である時、初期抵抗が小さくなることが期待される。さらに、充放電サイクル後の抵抗増加率も小さくなることが期待される。正極板の表面と、負極板の表面とに、それぞれ適量の電解液が分配され得るためと考えられる。
５．電解液はプロピオン酸メチルを含んでいてもよい。
プロピオン酸メチル（ＭＰ）を含む電解液は、低粘度を有し得る。電解液が低粘度を有することにより、電極体内における電解液の分布が均一になりやすい傾向がある。電解液の浸透が促進されるためと考えられる。さらに、電解液がＭＰを含むことにより、初期抵抗、および充放電サイクル後の抵抗増加率が改善することも期待される。
図１は、本実施形態における非水電解質二次電池の構成の一例を示す概略図である。 図２は、本実施形態における電極体の構成の一例を示す概略図である。 図３は、本実施形態における電極体の構成の一例を示す概略断面図である。 図４は、本実施形態における電極体の輪郭線の一例を示す概略図である。 図５は、動摩擦係数の測定方法を示す概略図である。 図６は、第１動摩擦係数の測定結果の一例を示すグラフである。
以下、本技術の実施形態（本明細書においては「本実施形態」とも記される。）が説明される。ただし以下の説明は、本技術の範囲を限定しない。例えば本明細書中の作用効果に関する記載は、当該作用効果が全て奏される範囲内に、本技術の範囲を限定しない。
＜用語の定義等＞
本明細書において、「備える、含む（comprise, include）」、「有する（have）」およびこれらの変形〔例えば「から構成される（be composed of）」、「包含する（encompass，involve）」、「含有する（contain）」、「担持する（carry, support）」、「保持する（hold）」等〕の記載は、オープンエンド形式である。オープンエンド形式は必須要素に加えて、追加要素をさらに含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。「からなる（consist of）」との記載はクローズド形式である。「実質的に…からなる（consist essentially of）」との記載はセミクローズド形式である。セミクローズド形式は、本技術の目的を阻害しない範囲で、必須要素に加えて追加要素をさらに含んでいてもよい。例えば、本技術の属する分野において通常想定される要素（例えば不可避不純物等）が、追加要素として含まれていてもよい。
本明細書において、「…してもよい（may）、…し得る（can）」等の表現は、義務的な意味「…しなければならない（must）という意味」ではなく、許容的な意味「…する可能性を有するという意味」で使用されている。
本明細書において、単数形（a, an, the）で表現される要素は、特に断りの無い限り、複数形も含む。例えば「粒子」は「１つの粒子」のみならず、「粒子の集合体（粉体、粉末、粒子群）」も意味し得る。
本明細書において、例えば「１μｍから１０μｍ」および「１～１０μｍ」等の数値範囲は、特に断りのない限り、上限値および下限値を含む。すなわち「１μｍから１０μｍ」および「１～１０μｍ」は、いずれも「１μｍ以上１０μｍ以下」の数値範囲を示す。また、数値範囲内から任意に選択された数値が、新たな上限値および下限値とされてもよい。例えば、数値範囲内の数値と、本明細書中の別の部分、表中、図中等に記載された数値とが任意に組み合わされることにより、新たな数値範囲が設定されてもよい。
本明細書において、全ての数値は用語「約」によって修飾されている。用語「約」は、例えば±５％、±３％、±１％等を意味し得る。全ての数値は、本技術の利用形態によって変化し得る近似値である。全ての数値は有効数字で表示される。全ての測定値等は有効数字の桁数に基づいて、四捨五入により処理され得る。全ての数値は、例えば測定装置の検出限界等に伴う誤差を含み得る。
本明細書における幾何学的な用語（例えば「平行」、「垂直」、「直交」等）は、厳密な意味に解されるべきではない。例えば「平行」は、厳密な意味での「平行」から多少ずれていてもよい。本明細書における幾何学的な用語は、例えば、設計上、作業上、製造上等の公差、誤差等を含み得る。各図中の寸法関係は、実際の寸法関係と一致しない場合がある。本技術の理解を助けるために、各図中の寸法関係（長さ、幅、厚さ等）が変更されている場合がある。さらに一部の構成が省略されている場合もある。
本明細書において、例えば「ＬｉＣｏＯ2」等の化学量論的組成式によって化合物が表現されている場合、該化学量論的組成式は代表例に過ぎない。組成比は非化学量論的であってもよい。例えば、コバルト酸リチウムが「ＬｉＣｏＯ2」と表現されている時、特に断りのない限り、コバルト酸リチウムは「Ｌｉ／Ｃｏ／Ｏ＝１／１／２」の組成比に限定されず、任意の組成比でＬｉ、ＣｏおよびＯを含み得る。さらに、微量元素によるドープ、置換等も許容され得る。
＜非水電解質二次電池＞
図１は、本実施形態における非水電解質二次電池の構成の一例を示す概略図である。
電池１００は、任意の用途で使用され得る。電池１００は、例えば電動車両等において、主電源または動力アシスト用電源として使用されてもよい。複数個の電池１００が連結されることにより、電池モジュールまたは組電池が形成されてもよい。電池１００は、例えば１～２００Ａｈの定格容量を有していてもよい。
電池１００は外装体９０を含む。外装体９０は、電極体５０と電解液（不図示）とを収納している。すなわち電池１００は電極体５０と電解液とを含む。例えば、電解液の一部が、外装体９０の底部に貯留されていてもよい。電極体５０の一部が、電解液に浸っていてもよい。電極体５０は、例えば袋状のホルダ（不図示）に保持されていてもよい。
外装体９０は、任意の形態を有し得る。外装体９０は、例えばアルミニウム（Ａｌ）合金製のケース等であってもよい。外装体９０は、例えばＡｌラミネートフィルム製のパウチ等であってもよい。
外装体９０は、例えば角形（扁平直方体状）であってもよい。外装体９０は、例えば封口板９１と外装缶９２とを含んでいてもよい。封口板９１は、外装缶９２の開口部を塞いでいる。例えばレーザ加工等により、封口板９１と外装缶９２とが接合されていてもよい。
封口板９１に、正極端子８１と負極端子８２とが設けられていてもよい。封口板９１に、注入口（不図示）、ガス排出弁（不図示）等がさらに設けられていてもよい。注入口から外装体９０の内部に電解液が注入され得る。注入口は、例えば封止栓等によって閉塞され得る。正極集電部材７１は、正極端子８１と電極体５０とを接続している。正極集電部材７１は、例えばＡｌ板等であってもよい。負極集電部材７２は、負極端子８２と電極体５０とを接続している。負極集電部材７２は、例えば銅（Ｃｕ）板等であってもよい。
図２は、本実施形態における電極体の構成の一例を示す概略図である。
電極体５０は積層体４０を含む。電極体５０は、実質的に積層体４０からなっていてもよい。積層体４０は、正極板１０とセパレータ３０と負極板２０とを含む。セパレータ３０の少なくとも一部は、正極板１０と負極板２０との間に介在している。セパレータ３０は、正極板１０と負極板２０とを分離している。積層体４０は、１枚のセパレータ３０を単独で含んでいてもよい。積層体４０は、２枚のセパレータ３０を含んでいてもよい。例えば正極板１０が２枚のセパレータ３０に挟まれていてもよい。例えば負極板２０が２枚のセパレータ３０に挟まれていてもよい。積層体４０は、例えば、セパレータ３０（第１セパレータ）と、負極板２０と、セパレータ３０（第２セパレータ）と、正極板１０とがこの順序で積層されることにより形成されていてもよい。正極板１０、負極板２０およびセパレータ３０の各々は、例えば帯状の平面形状を有し得る。
電極体５０は巻回型である。すなわち積層体４０は渦巻状に巻回されている。例えば、円柱状の巻き芯に積層体４０が巻き取られることにより、筒状の巻回体が形成されてもよい。筒状の巻回体が径方向に圧縮されることにより、扁平状の電極体５０が形成されてもよい。例えば巻き芯の直径等により、後述の高さ比（Ｒ1）が調整され得る。例えば、巻き芯の直径が小さくなる程、高さ比（Ｒ1）が大きくなる傾向がある。
図３は、本実施形態における電極体の構成の一例を示す概略断面図である。
図３には巻回軸と直交する断面が示されている。電極体５０は、平坦部５１と湾曲部５２とを含む。平坦部５１においては、積層体４０が平坦である。湾曲部５２においては、積層体４０が湾曲している。平坦部５１は、２つの湾曲部５２に挟まれている。平坦部５１は、２つの湾曲部５２を接続している。湾曲部５２は、平坦部５１に比して、電極間の隙間が広い傾向がある。
平坦部５１は、成形時に、成形金型に押圧された部分であり得る。湾曲部５２は、成形時に、成形金型と接触しなかった部分であり得る。電極体５０の最外周において、平坦部５１におけるセパレータ３０の厚さは、湾曲部５２におけるセパレータ３０の厚さに比して薄いことがあり得る。例えば、最外周におけるセパレータ３０の厚さの変化により、平坦部５１と湾曲部５２との境界が特定され得る。
（積層数）
各部材の積層数は、電極体５０の径方向（例えば図３のＹ軸方向）に、電極体５０を横断する直線が、対象部材と交差する回数を示す。正極板１０は、例えば６０～８０の積層数を有していてもよい。負極板２０は、例えば６０～８０の積層数を有していてもよい。セパレータ３０は、例えば１２０～１６０の積層数を有していてもよい。
（高さ比）
図４は、本実施形態における電極体の輪郭線の一例を示す概略図である。
図４には、図３の電極体５０の輪郭線が示されている。電極体５０は、角丸長方形状の輪郭線Ｌ0を有する。輪郭線Ｌ0は、第１弧状部Ｌ1と、直線部Ｌ3と、第２弧状部Ｌ2とからなる。
第１弧状部Ｌ1および第２弧状部Ｌ2の各々は、湾曲部５２の輪郭線である。第１弧状部Ｌ1および第２弧状部Ｌ2の各々は、弧を描いている。第１弧状部Ｌ1および第２弧状部Ｌ2の各々は、円弧状であってもよいし、楕円弧状であってもよいし、半円弧状であってもよいし、半楕円弧状であってもよい。
直線部Ｌ3は、平坦部５１の輪郭線である。直線部Ｌ3は、２本の線分からなる。２本の線分の各々は、第１弧状部Ｌ1と第２弧状部Ｌ2とを接続している。
輪郭線Ｌ0は、１．２０～１．３５の高さ比（Ｒ1）を有する（上記式（α）参照）。高さ比（Ｒ1）は、２本の線分の平均長さ（Ｈ1）に対する、長軸の長さ（Ｈ0）の比である。平均長さ（Ｈ1）は、直線部Ｌ3を構成する２本の線分の長さの算術平均である。長軸の長さ（Ｈ0）は、輪郭線Ｌ0上において、最も離れた２点間の距離である。すなわち長軸の長さ（Ｈ0）は、第１弧状部Ｌ1の先端と第２弧状部Ｌ2の先端との距離である。先端は、高さ方向（Ｚ軸方向）に最も突出した部分を示す。各部の長さは、例えばノギス等により測定され得る。例えば、ミツトヨ社製のデジタルノギス（定圧タイプ）等、またはこれと同等品が使用されてもよい。各部の長さは、例えば画像寸法測定器等により測定されてもよい。
高さ比（Ｒ1）が１．２０～１．３５である時、長期使用に伴うＬｉの析出が軽減されることが期待される。湾曲部５２が電解液のバッファとして機能し得るためと考えられる。輪郭線Ｌ0は、例えば１．２１～１．３０の高さ比（Ｒ1）を有していてもよいし、１．２２～１．２８の高さ比（Ｒ1）を有していてもよいし、１．２２～１．２６の高さ比（Ｒ1）を有していてもよい。輪郭線Ｌ0は、例えば１．２０～１．２４の高さ比（Ｒ1）を有していてもよいし、１．２４～１．３５の高さ比（Ｒ1）を有していてもよい。
《セパレータ》
セパレータ３０は多孔質シートである。セパレータ３０は、例えば１０～３０μｍの厚さを有していてもよい。セパレータ３０は、例えば１００～４００ｓ／１００ｍＬの透気度を有していてもよい。本明細書における「透気度」は、「JIS P 8117:2009」に規定される「透気抵抗度（air resistance）」を示す。透気度はガーレー試験法により測定される。
セパレータ３０は電気絶縁性である。セパレータ３０は、例えば多孔質樹脂層等を含んでいてもよい。セパレータ３０は、例えば実質的に多孔質樹脂層からなっていてもよい。多孔質樹脂層は、例えばポリオレフィン等を含んでいてもよい。多孔質樹脂層は、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）およびポリプロピレン（ＰＰ）からなる群より選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。セパレータ３０は、例えば単層構造を有していてもよい。セパレータ３０は、例えば、実質的にＰＥ層からなっていてもよい。セパレータ３０は、例えば多層構造を有していてもよい。セパレータ３０は、例えばＰＰ層とＰＥ層とＰＰ層とがこの順序に積層されることにより形成されていてもよい。セパレータ３０は、多孔質樹脂層に加えて、多孔質セラミックス層等をさらに含んでいてもよい。例えば、多孔質セラミックス層は、実質的に、質量分率で１～１０％のバインダと、残部のセラミックス粒子とからなっていてもよい。多孔質セラミックス層は、例えばセパレータ３０の最表面に配置されていてもよい。
（動摩擦係数）
図５は、動摩擦係数の測定方法を示す概略図である。
セパレータ３０は、第１主面３１と第２主面３２とを含む。第１主面３１は、負極板２０との接触面である。電極体５０において、第１主面３１は、負極活物質層２２と接触している。第２主面３２は、第１主面３１の反対面である。第２主面３２は、正極板１０との接触面である。電極体５０において、第２主面３２は、正極活物質層１２と接触している。
第１主面３１と負極板２０との間の第１動摩擦係数は、０．５２～０．６６である。第１動摩擦係数は、セパレータ３０と負極板２０との間における電解液の浸透性を反映していると考えられる。第１動摩擦係数が０．５２～０．６６である時、長期使用に伴うＬｉの析出が軽減され得る。電解液が適度な浸透性を示すためと考えられる。第１動摩擦係数は、例えば０．５４～０．６４であってもよいし、０．５６～０．６２であってもよいし、０．５８～０．６０であってもよい。第１動摩擦係数は、例えば０．５２～０．５６であってもよいし、０．５６～０．６６であってもよい。
第２主面３２と正極板１０との間の第２動摩擦係数は、例えば０．７０～０．８５であってもよい。第２動摩擦係数は、セパレータ３０と正極板１０との間における電解液の浸透性を反映していると考えられる。第２動摩擦係数が０．７０～０．８５である時、初期抵抗が小さくなることが期待される。さらに、充放電サイクル後の抵抗増加率も小さくなることが期待される。第２動摩擦係数は、例えば０．７２～０．８３であってもよいし、０．７４～０．８１であってもよいし、０．７６～０．７９であってもよい。第２動摩擦係数は、例えば０．７０～０．７２であってもよいし、０．７２～０．８５であってもよい。
動摩擦係数は、次の手順で測定され得る。
電池１００が準備される。電池１００が完全放電される。ドライボックス内において、電池１００（外装体９０）が開封される。電池１００内から電極体５０が回収される。電極体５０が解体されることにより、正極板１０、セパレータ３０および負極板２０が回収される。負極板２０から第１試料片が切り出される。第１試料片は、負極活物質層２２が負極基材２１から剥離していない部分から切り出され得る。第１試料片は、例えば湾曲部５２に対応する部分から切り出され得る。
正極板１０から第２試料片が切り出される。第２試料片は、正極活物質層１２が正極基材１１から剥離していない部分から切り出される。第２試料片は、例えば湾曲部５２に対応する部分から切り出され得る。
セパレータ３０から第３試料片が切り出される。第３試料片は、正極活物質粒子および負極活物質粒子等により、細孔が埋まっていない部分から切り出される。第３試料片は、例えば湾曲部５２に対応する部分から切り出され得る。
各試料片に付着した電解液が、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）により洗い流される。各試料片は、ドライボックス内で乾燥される。乾燥後、各試料片がドライボックス内から取り出される。
試験装置が準備される（図５参照）。試験装置は「JIS K 7125:1999」に準拠する。第３試料片（セパレータ３０）が、例えば８０ｍｍ×２００ｍｍの平面サイズに切断される。試験テーブル２０１の表面に、相手材料２０２が固定される。相手材料２０２は、例えば粘着テープ等により固定され得る。相手材料２０２は、第１試料片（負極板２０）である。相手材料２０２は、第３試料片に比して、十分大きい平面サイズを有する。相手材料２０２と第１主面３１とが接触するように、第３試料片が相手材料２０２の上に配置される。第３試料片の上に、滑り片２０３が配置される。このとき、第１試料片（負極板２０）および第３試料片（セパレータ３０）の各々は、少なくとも湾曲部５２から切り出された部位が押圧されるように、対向して配置される。滑り片２０３は、６３ｍｍ×６３ｍｍの平面サイズを有する。滑り片２０３の底面（第３試料片との接触面）は、例えばフェルトで覆われている。滑り片２０３の質量は、２００ｇ±２ｇである。摩擦面に対して平行に、第３試料片が引っ張られる。試験速度は１００ｍｍ／ｍｉｎ±１０ｍｍ／ｍｉｎである。試験速度で第３試料片が移動するのに要する試験力が測定される。試験力はロードセル（不図示）により測定され得る。なお、本明細書における第１～３試料片のサイズは一例である。第１～３試料片のサイズは、例えば、電極板、セパレータ３０、電極体５０、湾曲部５２等のサイズに応じて、適当な大きさに設定され得る。第１～３試料片が、少なくとも滑り片２０３よりも大きいサイズを有することにより、摩擦係数の測定は可能であると考えられる。
図６は、第１動摩擦係数の測定結果の一例を示すグラフである。
第３試料片の変位に対して、試験力がプロットされる。試験開始直後、試験力は直線的に増加し得る。試験力は最大値に達する。試験力は最大値に達した後、漸減する。
動摩擦係数は、下記式（γ）：
μD＝ＦD／Ｆp …（γ）
により求まる。
上記式（γ）中、μDは動摩擦係数を示す。ＦDは、１０～３０ｍｍの変位範囲における試験力の平均を示す。Ｆpは、滑り片２０３の質量によって生じる法線力（１．９６Ｎ）を示す。第１動摩擦係数は５回測定される。５回の測定値の算術平均が採用される。
相手材料２０２が第２試料片（正極板１０）に変更され、かつ相手材料２０２と第２主面３２とが接触するように、第３試料片（セパレータ３０）が相手材料２０２の上に配置されることを除いては、第１動摩擦係数と同様に、第２動摩擦係数が測定され得る。
《負極板》
負極板２０は負極活物質層２２を含む（図２参照）。負極板２０は、実質的に負極活物質層２２からなっていてもよい。負極板２０は、例えば負極基材２１をさらに含んでいてもよい。例えば、負極活物質層２２は負極基材２１の表面に配置されていてもよい。負極基材２１の片面のみに負極活物質層２２が配置されていてもよい。負極基材２１の表裏両面に負極活物質層２２が配置されていてもよい。負極基材２１は導電性のシートである。負極基材２１は、例えば純Ｃｕ箔、Ｃｕ合金箔等を含んでいてもよい。負極基材２１は、例えば５～３０μｍの厚さを有していてもよい。負極板２０の幅方向（図２のＹ軸方向）において、一方の端部に負極基材２１が露出していてもよい。負極基材２１が露出した部分には、負極集電部材７２が接合され得る（図１参照）。
負極活物質層２２は、例えば１０～１５０μｍの厚さを有していてもよいし、５０～１００μｍの厚さを有していてもよい。負極活物質層２２は、例えば０．５～２．０ｇ／ｃｍ3の密度を有していてもよいし、１．０～１．５ｇ／ｃｍ3の密度を有していてもよい。負極活物質層２２の密度は、負極活物質層２２の質量が、負極活物質層２２の見かけ体積で除されることにより求まる。見かけ体積は、負極活物質層２２内の空隙の体積を含む。
（アスペクト比）
負極活物質層２２は、帯状の平面形状を有する（図２参照）。電極体５０は、例えば、２．０～２．５のアスペクト比を有していてもよい。アスペクト比（Ｒ2）は、平坦部５１の高さ寸法（Ｈ1）に対する、平坦部５１の幅寸法（Ｗ）の比である（図２、４参照）。幅寸法（Ｗ）は、負極活物質層２２の幅方向の長さに相当する。アスペクト比（Ｒ2）が２．０～２．５である時、長期使用に伴う電解液の枯渇が軽減される傾向がある。アスペクト比（Ｒ2）は、例えば２．１～２．４であってもよいし、２．２～２．４であってもよい。アスペクト比（Ｒ2）は、例えば２．０～２．１であってもよいし、２．１～２．５であってもよい。
（負極活物質粒子）
負極活物質層２２は、セパレータ３０の第１主面３１と接触している。負極活物質層２２は負極活物質粒子を含む。負極活物質層２２は、実質的に負極活物質粒子からなっていてもよい。負極活物質粒子は、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、珪素、酸化珪素、錫、酸化錫、およびＬｉ4Ｔｉ5Ｏ12からなる群より選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。負極活物質粒子は、例えば複合粒子であってもよい。負極活物質粒子は、例えば基材粒子と皮膜とを含んでいてもよい。皮膜は基材粒子の表面を被覆し得る。基材粒子は、例えば天然黒鉛等を含んでいてもよい。皮膜は、例えば非晶質炭素等を含んでいてもよい。
負極活物質粒子は任意の形状を有し得る。負極活物質粒子は、例えば球状、塊状、フレーク状等であってもよい。負極活物質粒子は、例えば球形化黒鉛等であってもよい。負極活物質粒子の形状は、負極活物質層２２の表面の凹凸に反映され得る。圧縮後の負極活物質層２２において、負極活物質粒子が球形に近似した形状を有することにより、粒子間の溝が深くなる傾向がある。その結果、第１動摩擦係数が大きくなることが期待される。圧縮後の負極活物質層２２における負極活物質粒子の形状は、例えば、真円度によって評価され得る。
（真円度）
真円度は次の手順で測定され得る。圧縮後の負極板２０から、所定のサイズの試験片が切り出される。試験片が樹脂材料に包埋される。包埋後の試験片が切断されることにより、負極活物質層２２の断面試料が作製される。断面試料は、負極活物質層２２の表面に対して垂直な断面を含む。断面試料に対して、清浄化処理（イオンミリング処理）が施される。清浄化後、断面試料がＳＥＭ（scanning electron microscope）により観察されることにより、断面ＳＥＭ画像が取得される。断面ＳＥＭ画像において、３０個の負極活物質粒子がランダムに抽出される。３０個の負極活物質粒子の真円度が測定される。３０個の真円度から中央値が求められる。
個々の粒子の真円度は、下記式（δ）：
Ｃ＝４πＳ／Ｐ2 …（δ）
により求まる。
上記式（δ）中、「Ｃ」は真円度を示す。「Ｓ」は、粒子の断面像の面積を示す。「Ｐ」は、粒子の断面像の周長（輪郭線の長さ）を示す。真円の真円度は１となる。
真円度の中央値は、例えば０．６０～０．８５であってもよい。真円度の中央値が０．６０～０．８５である時、負極活物質層２２の表面に適度な起伏が形成されることが期待される。真円度の中央値は、例えば０．６５～０．８０であってもよいし、０．７０～０．８０であってもよい。真円度の中央値は、例えば０．６０～０．７６であってもよいし、０．７６～０．８５であってもよい。
（粒子サイズ）
負極活物質粒子は、例えば５～２０μｍのＤ５０を有していてもよいし、９．５～１５μｍのＤ５０を有していてもよいし、１０～１２μｍのＤ５０を有していてもよい。本明細書における「Ｄ５０」は、体積基準の粒度分布において、粒子径が小さい方からの頻度の累積が５０％になる粒子径と定義される。体積基準の粒度分布は、レーザ回折式粒度分布測定装置により測定され得る。例えば、島津製作所製のレーザ回折式粒子径分布測定装置「製品名 ＳＡＬＤ－２２００」等、またはこれと同等品が使用されてもよい。
負極活物質粒子は、例えば５～２０μｍの算術平均径を有していてもよいし、９．５～１５μｍの算術平均径を有していてもよいし、１０～１２μｍの算術平均径を有していてもよい。本明細書における「算術平均径」は、圧縮後の負極活物質層２２において測定され得る。上記の断面ＳＥＭ画像において、３０個の負極活物質粒子の径が測定される。個々の負極活物質粒子の径は、負極活物質粒子の輪郭線上の最も離れた２点間の距離を示す。３０個の径の算術平均が算術平均径とみなされる。負極板２０の製造方法によっては、Ｄ５０と算術平均径との間に差が生じることもあるし、Ｄ５０と算術平均径とが実質的に同一であることもある。
（任意成分）
負極活物質層２２は、負極活物質粒子に加えて、導電材、バインダ等をさらに含んでいてもよい。例えば負極活物質層２２は、実質的に、質量分率で０～１０％の導電材と、０．１～１０％のバインダと、残部の負極活物質粒子とからなっていてもよい。導電材は任意の成分を含み得る。導電材は、例えばカーボンブラック、カーボンナノチューブ等を含んでいてもよい。バインダは任意の成分を含み得る。バインダは、例えば、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）およびスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）からなる群より選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。
《正極板》
正極板１０は、例えば正極基材１１と正極活物質層１２とを含んでいてもよい（図２参照）。正極基材１１は導電性シートである。正極基材１１は、例えば純Ａｌ箔、Ａｌ合金箔等を含んでいてもよい。正極基材１１は、例えば１０～３０μｍの厚さを有していてもよい。正極板１０の幅方向（図２のＹ軸方向）において、一方の端部に正極基材１１が露出していてもよい。正極基材１１が露出した部分には、正極集電部材７１が接合され得る（図１参照）。
正極活物質層１２は、正極基材１１の片面のみに配置されていてもよい。正極活物質層１２は、正極基材１１の表裏両面に配置されていてもよい。正極活物質層１２は、例えば１０～１５０μｍの厚さを有していてもよいし、５０～１００μｍの厚さを有していてもよい。
正極活物質層１２は、セパレータ３０の第２主面３２と接触している。正極活物質層１２は正極活物質粒子を含む。正極活物質粒子は、例えば１～３０μｍの算術平均径を有していてもよい。正極活物質粒子は任意の成分を含み得る。正極活物質粒子は、例えば、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、Ｌｉ（ＮｉＣｏＭｎ）Ｏ2、Ｌｉ（ＮｉＣｏＡｌ）Ｏ2、およびＬｉＦｅＰＯ4からなる群より選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。例えば「Ｌｉ（ＮｉＣｏＭｎ）Ｏ2」等の組成式においては、括弧内の組成比の合計が１である。すなわち「ＣNi＋ＣCo＋ＣMn＝１」の関係が満たされている。例えば「ＣNi」はＮｉの組成比を示す。組成比の合計が１である限り、各成分の組成比は任意である。
正極活物質層１２は正極活物質粒子に加えて、例えば、導電材、バインダ等をさらに含んでいてもよい。例えば正極活物質層１２は、実質的に、質量分率で０．１～１０％の導電材と、０．１～１０％のバインダと、残部の正極活物質粒子とからなっていてもよい。導電材は、例えばアセチレンブラック等を含んでいてもよい。バインダは任意の成分を含み得る。バインダは、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等を含んでいてもよい。
《電解液》
電解液は液体電解質である。電解液は溶媒と支持電解質とを含む。溶媒は非プロトン性である。溶媒は任意の成分を含み得る。溶媒は、例えば、炭酸エステル、カルボン酸エステル、エーテル、およびラクトンからなる群より選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。例えば溶媒は、実質的に炭酸エステルからなっていてもよい。例えば溶媒は、炭酸エステルと、カルボン酸エステルとを含んでいてもよい。カルボン酸エステルの配合量は、例えば、１００体積部の炭酸エステルに対して、０．１～５０体積部であってもよいし、１～１０体積部であってもよいし、１～５体積部であってもよい。
炭酸エステルは、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、およびジエチルカーボネート（ＤＥＣ）からなる群より選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。
カルボン酸エステルは、例えば、ギ酸メチル（ＭＦ）、酢酸メチル（ＭＡ）、およびプロピオン酸メチル（ＭＰ）からなる群より選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。すなわち、電解液はＭＰを含んでいてもよい。ＭＰを含む電解液は低粘度を有し得る。電解液がＭＰを含むことにより、電極体５０内における電解液の分布が均一になりやすい傾向がある。さらに、電解液がＭＰを含むことにより、初期抵抗、および充放電サイクル後の抵抗増加率が改善することが期待される。
エーテルは、例えば、１，２―ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、１，４―ジオキサン（ＤＯＸ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）等を含んでいてもよい。ラクトンは、例えば、γ－ブチロラクトン（ＧＢＬ）、δ－バレロラクトン等を含んでいてもよい。
支持電解質は溶媒に溶解している。支持電解質は、例えば、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、およびＬｉＮ（ＦＳＯ2）2からなる群より選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。支持電解質は、例えば０．５～２．０ｍоｌ／Ｌのモル濃度を有していてもよいし、０．８～１．２ｍоｌ／Ｌのモル濃度を有していてもよい。
電解液は、溶媒および支持電解質に加えて、任意の添加剤をさらに含んでいてもよい。例えば電解液は、質量分率で０．０１～５％の添加剤を含んでいてもよい。添加剤は、例えば、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、ジフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＯ2Ｆ2）、フルオロスルホン酸リチウム（ＦＳＯ3Ｌｉ）、およびリチウムビスオキサラトボラート（ＬｉＢＯＢ）からなる群より選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。
以下、本技術の実施例（本明細書においては「本実施例」とも記される。）が説明される。ただし以下の説明は、本技術の範囲を限定しない。
＜電池の製造＞
以下のようにＮｏ．１～１４に係る試験電池（非水電解質二次電池）が製造された。
各部の設計寸法等は下記のとおりである。
《設計寸法等》
定格容量：４Ａｈ
外装体の材質：Ａｌ合金
外装体の外形寸法：幅 １２０ｍｍ×奥行 １２．５ｍｍ×高さ ６５ｍｍ
電極体の外形寸法：幅 １１６ｍｍ×奥行 １０．５ｍｍ×高さ ５８ｍｍ
正極板：幅寸法 １０５ｍｍ
正極活物質層：幅寸法 ９０ｍｍ
正極板の積層数：６６
負極板：幅寸法 １０７ｍｍ
負極活物質層：幅寸法 ９５ｍｍ
負極板の積層数：６８
セパレータ：幅寸法：１００ｍｍ
本実施例において、幅寸法は、図１等のＸ軸方向の寸法を示す。奥行寸法は、図２等のＹ軸方向の寸法を示す。高さ寸法は、図１等のＺ軸方向の寸法を示す。
《正極板の製造》
下記材料が準備された。
正極活物質粒子：Ｌｉ（ＮｉＣｏＭｎ）Ｏ2
導電材：アセチレンブラック
バインダ：ＰＶｄＦ
分散媒：Ｎ－メチル－２－ピロリドン
正極基材：Ａｌ合金箔
正極活物質粒子と導電材とバインダと分散媒とが混合されることにより、正極スラリーが調製された。正極スラリーが正極基材の表裏両面に塗布され、乾燥されることにより、正極活物質層が形成された。これにより正極原反が製造された。正極原反が圧縮された。圧縮後、正極原反が帯状に切断されることにより、正極板が製造された。
正極板の幅寸法は１０５ｍｍであった。正極活物質層の幅寸法は９０ｍｍであった。正極板の幅方向の一端には、１５ｍｍにわたって正極基材が露出していた。
《負極板の製造》
下記材料が準備された。
負極活物質粒子：球形化天然黒鉛
バインダ：ＣＭＣ、ＳＢＲ
分散媒：水
負極基材：Ｃｕ合金箔
負極活物質粒子のＤ５０が測定された。Ｄ５０は下記表１、２に示される。
負極活物質粒子とバインダと分散媒とが混合されることにより、負極スラリーが調製された。負極スラリーが負極基材の表裏両面に塗布され、乾燥されることにより、負極活物質層が形成された。これにより負極原反が製造された。負極原反が圧縮された。圧縮後、負極原反が帯状に切断されることにより、負極板が製造された。
負極板の幅寸法は１０７ｍｍであった。負極活物質層の幅寸法は９５ｍｍであった。負極板の幅方向の一端には、１２ｍｍにわたって負極基材が露出していた。
負極板において、前述の手順により、負極活物質粒子の真円度の中央値が測定された。真円度の中央値は下記表１、２に示される。
《セパレータの準備》
セパレータが準備された。セパレータは多孔質樹脂層からなっていた。多孔質樹脂層は、ポリオレフィンからなっていた。
《電極体の形成》
セパレータと、正極板と、セパレータと、負極板とがこの順序で積層されることにより、積層体が形成された。積層体が巻き芯に巻き取られることにより、筒状の巻回体が形成された。巻回軸と直交する方向に、巻回体が圧し潰されることにより、巻回体が扁平状に成形された。これにより電極体が形成された。本実施例においては、巻き芯の直径により、高さ比（Ｒ1）が調整された。
電極体において各部の寸法が測定されることにより、高さ比（Ｒ1）およびアスペクト比（Ｒ2）が求められた。高さ比（Ｒ1）およびアスペクト比（Ｒ2）は、下記表１、２に示される。
（電解液の注入）
外装体に電極体が収納された。外装体に電解液が注入された。電解液の注入後、電解液が電極体に十分含浸された。含浸後、所定量の充電が実施された。充電時に電極体から発生したガスが、外装体から排出された。ガスの排出後、外装体が密閉された。以上より、電池が製造された。Ｎｏ．１～１３に係る試験電池においては、下記成分を含む電解液が使用された。
溶媒：「ＥＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ＝３０／３５／３５（体積比）」
支持電解質：ＬｉＰＦ6（１ｍоｌ／Ｌ）
添加剤：ＶＣ（質量分率で０．３％）
Ｎｏ．１４に係る試験電池においては、下記成分を含む電解液が使用された。
溶媒：「ＥＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ／ＭＰ＝２８／３４／３５／３（体積比）」
支持電解質：ＬｉＰＦ6（１ｍоｌ／Ｌ）
添加剤：ＶＣ（質量分率で０．３％）
《浸透性の評価》
電解液の注入後、２．０時間にわたって静置された電池が準備された。ドライボックス内で電池が開封されることにより、電極体が回収された。電極体の最外周側から電極体が解かれた。１周（１層）分の積層体が解かれる毎に、セパレータが電解液に濡れているか否かが目視により確認された。電解液に濡れた部分と、電解液に濡れていない部分とは、表面色の違いにより判別された。
電解液の注入後の静置時間が０．５時間刻みで延ばされながら、セパレータがどこまで濡れているかが確認された。下記表１、２の「電解液の浸透性 含浸時間」の項目に示される値は、セパレータが全周にわたって濡れていることが確認された時間を示す。含浸時間が短い程、電解液の浸透性が良好であると考えられる。
《摩擦係数》
電池の完成後、ドライボックス内で電池が開封されることにより、電極体が回収された。前述の手順により、第１動摩擦係数および第２動摩擦係数が測定された。第１動摩擦係数および第２動摩擦係数は、下記表１、２に示される。
《初期抵抗》
２５℃の温度環境下において、定電流－定電圧（ＣＣ－ＣＶ）充電により、電池のＳＯＣ（state of charge）が５０％に調整された。定電流（ＣＣ）充電時の電流は１Ｉｔであった。合計充電時間は１．５時間であった。「１Ｉｔ」は、電池の定格容量を１時間で流し切る電流と定義される。５０％のＳＯＣにおいて、電池の電圧は３．６９Ｖであった。ＳＯＣの調整後、３０分の休止を挟んで、１８０Ａの電流で電池が１０秒間放電された。下記式により、初期の放電抵抗（初期抵抗）が求められた。
ｒ＝（Ｖ0－Ｖ10）／１８０
上記式中、ｒは放電抵抗を示す。Ｖ0は、放電開始時の電圧を示す。Ｖ10は、放電開始から１０秒経過時の電圧を示す。なお、下記表１、２の初期抵抗は相対値である。Ｎｏ．１の初期抵抗が１００と定義される。
《抵抗増加率》
初期抵抗の測定後、２５℃の温度環境下において、ＣＣ－ＣＶ充電により、電池のＳＯＣが８０％に調整された。ＣＣ充電時の電流は１Ｉｔであった。合計充電時間は１．５時間であった。ＳＯＣの調整後、２５℃の温度環境下において、サイクル試験が実施された。すなわち１２００時間にわたって、下記放電と充電とが交互に繰り返された。
放電：電流＝１Ｉｔ、放電容量＝２０％のＳＯＣに相当する容量
充電：電流＝１Ｉｔ、充電容量＝２０％のＳＯＣに相当する容量
サイクル試験後、初期抵抗と同様に、サイクル後の放電抵抗（サイクル後抵抗）が測定された。サイクル後抵抗が初期抵抗で除されることにより、抵抗増加率（百分率）が求められた。抵抗増加率は、下記表１、２に示される。
《Ｌｉ析出》
サイクル試験後、ドライボックス内で電池が開封されることにより、電極体が回収された。電極体の最外周側から電極体が解かれた。１周（１層）分の積層体が解かれる毎に、負極板の表面にＬｉが析出しているか否かが目視により確認された。Ｌｉが析出した部分と、Ｌｉが析出していない部分とは、表面色の違いにより判別された。下記表１、２の「Ｌｉ析出」の項目において、「ＯＫ」は全周にわたってＬｉの析出が確認されなかったことを示す。「ＮＧ」は、部分的にＬｉの析出が確認されたことを示す。
Figure 0007280914000001
＜結果＞
上記表１、２において、高さ比（Ｒ1）が１．２０～１．３５であり、かつ第１動摩擦係数が０．５２～０．６６である時、サイクル試験後のＬｉの析出が軽減される傾向がみられる（Ｎｏ．１～９参照）。電極体において電解液の枯渇が発生し難く、かつ電極体内の電解液の分布が均一になりやすいためと考えられる。
高さ比（Ｒ1）が１．２０～１．３５であり、かつ第１動摩擦係数が０．５２～０．６６である時、抵抗増加率が小さい傾向もみられる。電解液の移動量が大きいことにより、電解液が攪拌されやすくなり、支持電解質の濃度にムラが生じ難いためと考えられる。
高さ比（Ｒ1）が１．２０～１．３５であり、かつ第１動摩擦係数が０．５２～０．６６である時、含浸時間が短い傾向もみられる。電極体に電解液が浸透しやすく、かつ電極体から気泡が抜けやすいことにより、含浸時間が短縮したと考えられる。含浸時間の短縮により、生産性の向上が期待される。
上記表１、２において、第２動摩擦係数が０．７０～０．８５である時、初期抵抗が小さくなる傾向がみられる（Ｎｏ．１０～１３参照）。さらに抵抗増加率が小さくなる傾向もみられる。また電解液がＭＰを含むことにより、初期抵抗および抵抗増加率が改善する傾向もみられる（Ｎｏ．１０、１４参照）。
本実施形態および本実施例は、全ての点で例示である。本実施形態および本実施例は、制限的ではない。本技術の範囲は、特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内における全ての変更を包含する。例えば、本実施形態および本実施例から、任意の構成が抽出され、それらが任意に組み合わされることも当初から予定されている。
１０ 正極板、１１ 正極基材、１２ 正極活物質層、２０ 負極板、２１ 負極基材、２２ 負極活物質層、３０ セパレータ、３１ 第１主面、３２ 第２主面、４０ 積層体、５０ 電極体、５１ 平坦部、５２ 湾曲部、７１ 正極集電部材、７２ 負極集電部材、８１ 正極端子、８２ 負極端子、９０ 外装体、９１ 封口板、９２ 外装缶、１００ 電池（非水電解質二次電池）、２０１ 試験テーブル、２０２ 相手材料、２０３ 滑り片、Ｌ0 輪郭線、Ｌ1 第１弧状部、Ｌ2 第２弧状部、Ｌ3 直線部。

Claims (5)

  1. 外装体と電極体と電解液とを含み、
    前記外装体は、前記電極体と前記電解液とを収納しており、
    前記電極体は積層体を含み、
    前記積層体は、正極板とセパレータと負極板とを含み、
    前記セパレータは、前記正極板と前記負極板とを分離しており、
    前記積層体は渦巻状に巻回されており、
    前記積層体の巻回軸と直交する断面において、前記電極体は、角丸長方形状の輪郭線を有し、
    前記輪郭線は、第１弧状部と直線部と第２弧状部とからなり、
    前記直線部は、２本の線分からなり、
    前記直線部は、前記第１弧状部と前記第２弧状部とを接続しており、
    前記輪郭線は、１．２０から１．３５の高さ比を有し、
    前記高さ比は、式（α）：
    Ｒ1＝Ｈ0／Ｈ1 …（α）
    により求まり、
    前記式（α）中、
    Ｒ1は、前記高さ比を示し、
    Ｈ0は、前記輪郭線上において、最も離れた２点間の距離を示し、
    Ｈ1は、２本の前記線分の平均長さを示し、
    前記セパレータは、第１主面と第２主面とを含み、
    前記第１主面は、前記負極板と接触しており、
    前記第１主面と前記負極板との間の第１動摩擦係数は０．５２から０．６６である、
    非水電解質二次電池。
  2. 前記負極板は負極活物質層を含み、
    前記負極活物質層は前記第１主面と接触しており、
    前記負極活物質層は負極活物質粒子を含み、
    前記負極活物質粒子は、０．６０から０．８５の真円度の中央値を有する、
    請求項１に記載の非水電解質二次電池。
  3. 前記負極活物質層は、帯状の平面形状を有し、
    前記電極体は、２．０から２．５のアスペクト比を有し、
    前記アスペクト比は、式（β）：
    Ｒ2＝Ｗ／Ｈ1…（β）
    により求まり、
    前記式（β）中、
    Ｒ2は、前記アスペクト比を示し、
    Ｗは、前記負極活物質層の幅方向の長さを示し、
    Ｈ1は、２本の前記線分の前記平均長さを示す、
    請求項２に記載の非水電解質二次電池。
  4. 前記第２主面は、前記正極板と接触しており、
    前記第２主面と前記正極板との第２動摩擦係数は０．７０から０．８５である、
    請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。
  5. 前記電解液はプロピオン酸メチルを含む、
    請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。
JP2021073929A 2021-04-26 2021-04-26 非水電解質二次電池 Active JP7280914B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021073929A JP7280914B2 (ja) 2021-04-26 2021-04-26 非水電解質二次電池
EP22165021.1A EP4084179A3 (en) 2021-04-26 2022-03-29 Nonaqueous electrolyte secondary battery
KR1020220047960A KR102793566B1 (ko) 2021-04-26 2022-04-19 비수전해질 이차 전지
US17/727,813 US12218313B2 (en) 2021-04-26 2022-04-25 Nonaqueous electrolyte secondary battery
CN202210440847.6A CN115249847A (zh) 2021-04-26 2022-04-25 非水电解质二次电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021073929A JP7280914B2 (ja) 2021-04-26 2021-04-26 非水電解質二次電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022168456A JP2022168456A (ja) 2022-11-08
JP7280914B2 true JP7280914B2 (ja) 2023-05-24

Family

ID=80979165

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021073929A Active JP7280914B2 (ja) 2021-04-26 2021-04-26 非水電解質二次電池

Country Status (5)

Country Link
US (1) US12218313B2 (ja)
EP (1) EP4084179A3 (ja)
JP (1) JP7280914B2 (ja)
KR (1) KR102793566B1 (ja)
CN (1) CN115249847A (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2025505919A (ja) * 2023-01-12 2025-03-05 香港時代新能源科技有限公司 高エネルギー密度と急速充電性能とを兼ね備えるリチウムイオン電池
WO2024178666A1 (zh) * 2023-03-01 2024-09-06 宁德新能源科技有限公司 电化学装置和电子装置
WO2024214611A1 (ja) * 2023-04-10 2024-10-17 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 二次電池
CN117577959A (zh) * 2023-12-22 2024-02-20 宁德新能源科技有限公司 一种电化学装置和电子装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014157416A1 (ja) 2013-03-26 2014-10-02 日産自動車株式会社 非水電解質二次電池
JP2014194852A (ja) 2013-03-28 2014-10-09 Mt Carbon Co Ltd リチウムイオン二次電池負極用の非晶質炭素材料及び黒鉛質炭素材料、それらを用いたリチウムイオン二次電池並びにリチウムイオン二次電池負極用の炭素材料の製造方法
JP2016110969A (ja) 2014-05-07 2016-06-20 東ソー株式会社 リチウムイオン２次電池用負極活物質およびその製造方法
WO2020059131A1 (ja) 2018-09-21 2020-03-26 株式会社 東芝 電池及び電池パック

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4679104B2 (ja) 2004-09-30 2011-04-27 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池とその製造方法
JP4789584B2 (ja) 2004-11-12 2011-10-12 三洋電機株式会社 扁平渦巻電極体を備えた二次電池の製造方法
US20090291355A1 (en) 2005-09-29 2009-11-26 Sanyo Electric Co., Ltd. Positive electrode for non-aqueous electrolyte battery, negative electrode for non-aqueous electrolyte battery, separator for non-aqueous electrolyte battery, and non-aqueous electrolyte battery using them
CN102931434B (zh) * 2005-10-20 2015-09-16 三菱化学株式会社 锂二次电池以及其中使用的非水电解液
JP2011090947A (ja) * 2009-10-23 2011-05-06 Sony Corp リチウムイオン二次電池およびリチウムイオン二次電池用負極
JP2011100635A (ja) * 2009-11-06 2011-05-19 Sumitomo Chemical Co Ltd 積層フィルムおよび非水電解質二次電池
JP5910164B2 (ja) 2012-02-28 2016-04-27 日産自動車株式会社 非水電解質二次電池
JP6610514B2 (ja) * 2016-11-21 2019-11-27 トヨタ自動車株式会社 リチウムイオン二次電池
CN110621731B (zh) * 2017-05-26 2022-04-08 旭化成株式会社 聚烯烃微多孔膜、蓄电装置用分隔件及蓄电装置
JP7112926B2 (ja) * 2018-09-28 2022-08-04 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池
KR102414357B1 (ko) * 2019-01-18 2022-06-29 주식회사 엘지에너지솔루션 이중 코팅층이 형성된 분리막 및 이를 포함하는 이차전지
JP6979440B2 (ja) 2019-11-11 2021-12-15 ブンセン株式会社 容器入り豆類の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014157416A1 (ja) 2013-03-26 2014-10-02 日産自動車株式会社 非水電解質二次電池
JP2014194852A (ja) 2013-03-28 2014-10-09 Mt Carbon Co Ltd リチウムイオン二次電池負極用の非晶質炭素材料及び黒鉛質炭素材料、それらを用いたリチウムイオン二次電池並びにリチウムイオン二次電池負極用の炭素材料の製造方法
JP2016110969A (ja) 2014-05-07 2016-06-20 東ソー株式会社 リチウムイオン２次電池用負極活物質およびその製造方法
WO2020059131A1 (ja) 2018-09-21 2020-03-26 株式会社 東芝 電池及び電池パック

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220147026A (ko) 2022-11-02
US12218313B2 (en) 2025-02-04
CN115249847A (zh) 2022-10-28
EP4084179A2 (en) 2022-11-02
US20220344722A1 (en) 2022-10-27
KR102793566B1 (ko) 2025-04-11
JP2022168456A (ja) 2022-11-08
EP4084179A3 (en) 2022-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7280914B2 (ja) 非水電解質二次電池
KR102434887B1 (ko) 리튬 이차 전지용 음극 및 리튬 이차 전지
CN106159167B (zh) 非水电解液二次电池
JP6750663B2 (ja) 非水電解質二次電池
JP5218873B2 (ja) リチウム二次電池およびその製造方法
CN107004831B (zh) 非水电解质二次电池用正极和非水电解质二次电池
CN110323485A (zh) 二次电池
JP5813336B2 (ja) 非水電解質二次電池
KR20150083025A (ko) 비수 전해질 2차 전지
JP2023553144A (ja) 電気化学装置および電子デバイス
CN105074992A (zh) 非水电解质二次电池
JP2019109974A (ja) 蓄電デバイス用電極の製造方法、蓄電デバイス用電極および蓄電デバイス
CN110233233A (zh) 正极、非水电解质二次电池、以及正极的制造方法
WO2025145878A1 (zh) 负极极片及其制备方法、电池和用电装置
KR102133768B1 (ko) 비수전해질 이차 전지 및 그 제조 방법
US9312568B2 (en) Lithium secondary battery
KR20220127154A (ko) 비수전해질 이차 전지의 제조 방법 및 부극 활물질
CN115207301B (zh) 正极和具备其的二次电池
JP7801003B2 (ja) リチウム二次電池用電極およびリチウム二次電池
CN104508877B (zh) 非水电解质二次电池
CN103477493A (zh) 非水电解液二次电池
JP7529597B2 (ja) 正極および当該正極を備える非水電解質二次電池
KR102664816B1 (ko) 비수전해질 이차 전지
JP7182590B2 (ja) リチウムイオン電池の製造方法
JP2016225223A (ja) 非水電解液二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220517

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230309

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230509

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230512

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7280914

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150