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公開番号2025024911
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023129288
出願日2023-08-08
発明の名称二次電池
出願人トヨタバッテリー株式会社
代理人個人
主分類H01M 10/04 20060101AFI20250214BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】捲回時と充電時との双方にとって適切なヤング率が設定された二次電池を提供する。
【解決手段】リチウムイオン二次電池は、正極板21、第1のセパレータ27、負極板24、第2のセパレータ28がこの順で積層された後、捲回された電極体20を備える。セパレータ27,28の低荷重領域のヤング率は、高荷重領域のヤング率よりも高く設定されている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
正極板および負極板がセパレータを介して積層されて捲回された電極体を備える二次電池であって、
前記負極板の膨張率をＡ［％］とする場合、
前記セパレータの引張方向のヤング率が、０［ＭＰａ］以上１０［ＭＰａ］未満の場合に１．０［ＧＰａ］以上であって且つ、１０［ＭＰａ］以上５０［ＭＰａ］以下の場合に３．０／Ａ［ＧＰａ］以下である二次電池。
続きを表示（約 460 文字）【請求項２】
前記セパレータは、多層構造を有し、
表面層セパレータのヤング率は、中間層セパレータのヤング率よりも高く、
前記表面層セパレータは、前記セパレータのうちの表面層を構成するセパレータであり、
前記中間層セパレータは、２つの前記表面層セパレータに挟まれるセパレータである請求項１記載の二次電池。
【請求項３】
前記中間層セパレータの厚さは、前記表面層セパレータの厚さよりも厚い請求項２記載の二次電池。
【請求項４】
前記セパレータは、高ヤング率セパレータ層および低ヤング率セパレータ層を含む多層構造を有し、
前記高ヤング率セパレータ層のヤング率は、前記低ヤング率セパレータ層のヤング率よりも高く、
前記低ヤング率セパレータ層の厚さは、前記高ヤング率セパレータ層の厚さよりも厚い請求項１記載の二次電池。
【請求項５】
前記表面層セパレータの材質と前記中間層セパレータの材質とが互いに異なる請求項２記載の二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、正極板および負極板がセパレータを介して積層されて捲回された電極体を備える二次電池が記載されている。この二次電池において、セパレータは、厚み方向に弾性率が異なる２層以上の多孔質樹脂によって構成されている。これは、二次電池の充放電による正極板および負極板の膨張および収縮に起因した二次電池の劣化を抑制することを狙った設定である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００６－４８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ただし、上記のように充放電に伴う負極板等の膨張および収縮に対処するうえで適切な弾性率は、正極板および負極板がセパレータを介して積層された後、捲回される工程において適切な弾性率とは限らない。そして捲回時において過度に低い弾性率の場合には、電極体にシワが生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
１．正極板および負極板がセパレータを介して積層されて捲回された電極体を備える二次電池であって、前記負極板の膨張率をＡ［％］とする場合、前記セパレータの引張方向のヤング率が、０［ＭＰａ］以上１０［ＭＰａ］未満の場合に１．０［ＧＰａ］以上であって且つ、１０［ＭＰａ］以上５０［ＭＰａ］以下の場合に３．０／Ａ［ＧＰａ］以下である二次電池。
【０００６】
正極板および負極板がセパレータを介して積層された後、捲回される工程においては、セパレータに張力が加わる。ここで、セパレータのヤング率が低い場合、負極板または正極板に対してセパレータがずれたり、セパレータにシワが生じたりする。一方、二次電池の充電制御時には、負極板が厚さ方向に膨張する。セパレータの負極板の膨張および収縮に追従するには、セパレータのヤング率を低くすることが望ましい。
【０００７】
セパレータに加わる荷重は、上述の捲回される工程におけるよりも、二次電池の充電時の方が大きい。そして、それら一対の荷重領域でヤング率が等しい場合には、捲回時と充電時との双方にとって適切なヤング率を設定することが困難である。
【０００８】
そこで上記構成では、荷重が０［ＭＰａ］以上１０［ＭＰａ］未満の場合のヤング率と、荷重が１０［ＭＰａ］以上５０［ＭＰａ］以下の場合のヤング率とを各別に設定した。特に、荷重が１０［ＭＰａ］以上５０［ＭＰａ］以下の場合のヤング率については、負極の膨張率の大きさと負の相関を有するようにヤング率を設定した。これにより、捲回時と充電時との双方にとって適切なヤング率を設定できる。
【０００９】
２．前記セパレータは、多層構造を有し、表面層セパレータのヤング率は、中間層セパレータのヤング率よりも高く、前記表面層セパレータは、前記セパレータのうちの表面層を構成するセパレータであり、前記中間層セパレータは、２つの前記表面層セパレータに挟まれるセパレータである上記１記載の二次電池。
【００１０】
セパレータに荷重がかかると、表面層セパレータが、中間層セパレータよりも先に変形していく。したがって、低い荷重領域においては、セパレータのヤング率にとって、表面層セパレータのヤング率の影響が支配的となる。そのため、上記構成では、表面層セパレータのヤング率を高く設定している。また、中間層セパレータのヤング率を低くすることによって、高い荷重領域において、ヤング率を低下させることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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