JP2000311718A - リチウム二次電池 - Google Patents
リチウム二次電池Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 放電率を向上させたリチウム二次電池を提供
する。 【解決手段】 陰極板２２と、極板２２の両面に付着さ
れるセパレーター２３と、セパレーター２３の各外面に
付着される陽極板２１とよりなるバイセル状の電池２０
であって、陰極板２２と、陽極集電体３１と、陽極活物
質を主成分として前記陽極集電体３１の両面に付着さ
れ、陰極板２２と隣接した陽極集電体３１の一面に付着
される前面陽極シート３２ａと、前記陽極集電体３１の
他面に付着され、その厚さが前記前面陽極シート３２ａ
と異なる背面陽極シート３２ｂとよりなる陽極板２１
と、前記陰極板２２と陽極板２１との間に介在されるセ
パレーター２３とを含む。これにより、同じ電気的容量
を有する電池セルにおいて、陰極板と隣接に設けられる
陽極板の前面陽極シートを背面陽極シートより厚く形成
すれば放電特性が向上する。
する。 【解決手段】 陰極板２２と、極板２２の両面に付着さ
れるセパレーター２３と、セパレーター２３の各外面に
付着される陽極板２１とよりなるバイセル状の電池２０
であって、陰極板２２と、陽極集電体３１と、陽極活物
質を主成分として前記陽極集電体３１の両面に付着さ
れ、陰極板２２と隣接した陽極集電体３１の一面に付着
される前面陽極シート３２ａと、前記陽極集電体３１の
他面に付着され、その厚さが前記前面陽極シート３２ａ
と異なる背面陽極シート３２ｂとよりなる陽極板２１
と、前記陰極板２２と陽極板２１との間に介在されるセ
パレーター２３とを含む。これにより、同じ電気的容量
を有する電池セルにおいて、陰極板と隣接に設けられる
陽極板の前面陽極シートを背面陽極シートより厚く形成
すれば放電特性が向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は二次電池に係り、よ
り詳細には陽極集電体の両面に付着される陽極シートの
厚さ比を相異ならせて形成して放電率を向上させたリチ
ウム二次電池に関する。
り詳細には陽極集電体の両面に付着される陽極シートの
厚さ比を相異ならせて形成して放電率を向上させたリチ
ウム二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】リチウム二次電池はリチウムイオンの使
用形態に従ってリチウム金属電池、リチウムイオン電
池、リチウムポリマー電池に区分できる。この中で、リ
チウムポリマー電池は充電及び放電によって陽極のリチ
ウム酸化物と陰極の炭素間をリチウムイオンが移動しな
がら起電力を発生させる電池である。この電池は液体電
解質よりイオン伝導度が高い固体高分子電解質を使用す
ることによって他のリチウム電池とは違って爆発の危険
性が全くないという長所がある。
用形態に従ってリチウム金属電池、リチウムイオン電
池、リチウムポリマー電池に区分できる。この中で、リ
チウムポリマー電池は充電及び放電によって陽極のリチ
ウム酸化物と陰極の炭素間をリチウムイオンが移動しな
がら起電力を発生させる電池である。この電池は液体電
解質よりイオン伝導度が高い固体高分子電解質を使用す
ることによって他のリチウム電池とは違って爆発の危険
性が全くないという長所がある。
【０００３】その他、この電池は他の電池が充電及び放
電時発生される副産物によって電池性能が落ちる短所を
補完し、また電池の形態を自由に曲げることもできて次
世代電池として注目されている。
電時発生される副産物によって電池性能が落ちる短所を
補完し、また電池の形態を自由に曲げることもできて次
世代電池として注目されている。
【０００４】リチウムポリマー電池は陽極板と陰極板を
構成する方式に従って多様な形態に組立てることができ
るが、このような構造中普遍的なことはバイセル(bi-ce
ll)構造を挙げられる。図８に示したように、バイセル
状の電池は一枚の陰極板(anode plate)１２の両側に陽
極板(cathode plate)１１が各々付着される構造であっ
て、前記陽極板１１と陰極板１２との間にはこれらの絶
縁のためにセパレーター１３が介在される。
構成する方式に従って多様な形態に組立てることができ
るが、このような構造中普遍的なことはバイセル(bi-ce
ll)構造を挙げられる。図８に示したように、バイセル
状の電池は一枚の陰極板(anode plate)１２の両側に陽
極板(cathode plate)１１が各々付着される構造であっ
て、前記陽極板１１と陰極板１２との間にはこれらの絶
縁のためにセパレーター１３が介在される。
【０００５】そして、前記陽極板１１は薄膜のアルミニ
ウムフォイルよりなる陽極集電体１４と、前記陽極集電
体１４の少なくとも一面に付着される陽極シート１５と
を含む。前記陽極シート１５はリチウム酸化物のような
陽極活物質を主成分として導電材、可塑剤、バインダー
などを添加して製造される。
ウムフォイルよりなる陽極集電体１４と、前記陽極集電
体１４の少なくとも一面に付着される陽極シート１５と
を含む。前記陽極シート１５はリチウム酸化物のような
陽極活物質を主成分として導電材、可塑剤、バインダー
などを添加して製造される。
【０００６】前記陰極板１２は薄膜の銅フォイルよりな
る陰極集電体１６と、前記陰極集電体１６の少なくとも
一面に付着される陰極シート１７とを含む。前記陰極シ
ート１７は炭素材のような陰極活物質を主成分として可
塑剤、導電材などを添加して製造される。
る陰極集電体１６と、前記陰極集電体１６の少なくとも
一面に付着される陰極シート１７とを含む。前記陰極シ
ート１７は炭素材のような陰極活物質を主成分として可
塑剤、導電材などを添加して製造される。
【０００７】そして、前記陽極及び陰極集電体１４、１
６には多数個の開口孔１４ａ、１６ａが形成されてい
る。
６には多数個の開口孔１４ａ、１６ａが形成されてい
る。
【０００８】前記のような構造を有する電池を製造する
ためには、スラリー状よりなった陽極及び陰極シート１
５、１７の元素材を別に備えられた陽極及び陰極集電体
１４、１６の両面に付着する一次ラミネートを施し、こ
のように製造された陽極板１１と陰極板１２との間にセ
パレーター１３を介在して所定の熱と圧力を加えて融着
させる二次ラミネート工程を遂行する。
ためには、スラリー状よりなった陽極及び陰極シート１
５、１７の元素材を別に備えられた陽極及び陰極集電体
１４、１６の両面に付着する一次ラミネートを施し、こ
のように製造された陽極板１１と陰極板１２との間にセ
パレーター１３を介在して所定の熱と圧力を加えて融着
させる二次ラミネート工程を遂行する。
【０００９】次いで、前記陽極及び陰極シート１５、１
７に含まれていた可塑剤成分を抽出し、この可塑剤が抽
出された空間に電解質を含浸させる。次に、電池を受容
できる空間部を有するケースに挿入し、これを密封して
完成する。
７に含まれていた可塑剤成分を抽出し、この可塑剤が抽
出された空間に電解質を含浸させる。次に、電池を受容
できる空間部を有するケースに挿入し、これを密封して
完成する。
【００１０】ここで、電池の充電及び放電メカニズムを
調べれば概略的に次の通りである。
調べれば概略的に次の通りである。
【００１１】充電反応は前記陽極板１１のリチウム酸化
物に含まれたリチウムイオンが陰極板１２に移動し、前
記陰極板１２の炭素分子間に挿入する反応をいい、放電
反応は充電反応とは反対に陰極板１２の炭素分子間に挿
入されていたリチウムイオンが再び陽極板１１に移動し
ながら発生する反応である。このように、リチウムイオ
ンが陽極板及び陰極板１１、１２間を往復するにつれて
起電力を発生する。
物に含まれたリチウムイオンが陰極板１２に移動し、前
記陰極板１２の炭素分子間に挿入する反応をいい、放電
反応は充電反応とは反対に陰極板１２の炭素分子間に挿
入されていたリチウムイオンが再び陽極板１１に移動し
ながら発生する反応である。このように、リチウムイオ
ンが陽極板及び陰極板１１、１２間を往復するにつれて
起電力を発生する。
【００１２】この時、電池の電気的容量は一般的に陽極
シート１５に含まれた陽極活物質のリチウム酸化物の量
に比例するので、電池の容量を大きくするためには前記
陽極シート１５をより厚く形成する必要がある。
シート１５に含まれた陽極活物質のリチウム酸化物の量
に比例するので、電池の容量を大きくするためには前記
陽極シート１５をより厚く形成する必要がある。
【００１３】ところが、陽極シート１５を必要以上に厚
くすれば、セパレーター１３を介在して積層される陰極
板１２と陽極集電体１４との距離が遠ざかって高率放電
が急に低下される結果を招く。従って、陽極シート１５
の全体的な厚さを変えないながら、高率放電率を向上さ
せうるように陽極板１１の構造を変えることが必要であ
る。
くすれば、セパレーター１３を介在して積層される陰極
板１２と陽極集電体１４との距離が遠ざかって高率放電
が急に低下される結果を招く。従って、陽極シート１５
の全体的な厚さを変えないながら、高率放電率を向上さ
せうるように陽極板１１の構造を変えることが必要であ
る。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のような
問題点を解決するために創案されたものであって、陽極
集電体の両面に付着される陽極シートの厚さ比を異にし
て電池の放電効率を向上させたリチウム二次電池を提供
することにその目的がある。
問題点を解決するために創案されたものであって、陽極
集電体の両面に付着される陽極シートの厚さ比を異にし
て電池の放電効率を向上させたリチウム二次電池を提供
することにその目的がある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】前記のような目的を達成
するために本発明の一側面に従うリチウム二次電池は、
陰極板と、前記陰極板の両面に付着されるセパレーター
と、前記セパレーターの各外面に付着される陽極板とよ
りなるバイセル状の電池であって、陰極板と、陽極集電
体と、陽極活物質を主成分として前記陽極集電体の両面
に付着され、前記陰極板と隣接した陽極集電体の一面に
付着される前面陽極シートと、前記陽極集電体の他面に
付着され、その厚さが前記前面陽極シートと異なる背面
陽極シートとよりなる陽極板と、前記陰極板と陽極板と
の間に介在されるセパレーターとを含むことを特徴とす
る。
するために本発明の一側面に従うリチウム二次電池は、
陰極板と、前記陰極板の両面に付着されるセパレーター
と、前記セパレーターの各外面に付着される陽極板とよ
りなるバイセル状の電池であって、陰極板と、陽極集電
体と、陽極活物質を主成分として前記陽極集電体の両面
に付着され、前記陰極板と隣接した陽極集電体の一面に
付着される前面陽極シートと、前記陽極集電体の他面に
付着され、その厚さが前記前面陽極シートと異なる背面
陽極シートとよりなる陽極板と、前記陰極板と陽極板と
の間に介在されるセパレーターとを含むことを特徴とす
る。
【００１６】また、前記前面陽極シートと背面陽極シー
トの厚さ比は５:１乃至１:１であることを特徴とする。
トの厚さ比は５:１乃至１:１であることを特徴とする。
【００１７】さらに前記前面及び背面陽極シートはリチ
ウム系酸化物、ニッケル系酸化物、マンガン系酸化物中
から選択された何れか一つを主成分としてなされたこと
を特徴とする。
ウム系酸化物、ニッケル系酸化物、マンガン系酸化物中
から選択された何れか一つを主成分としてなされたこと
を特徴とする。
【００１８】本発明の他の側面によれば、陰極集電体
と、前記陰極集電体の少なくとも一面に付着される陰極
活物質を主成分とする陰極シートよりなる陰極板と、陽
極集電体と、陽極活物質を主成分として前記陽極集電体
の両面に付着され、前記陰極板に隣接した陽極集電体の
一面に付着される前面陽極シートと、前記陽極集電体の
他面に付着され前記前面陽極シートと厚さを異にする背
面陽極シートとよりなる陽極板と、前記陰極板と陽極板
との間に介在されるセパレーターとを含むことを特徴と
する。
と、前記陰極集電体の少なくとも一面に付着される陰極
活物質を主成分とする陰極シートよりなる陰極板と、陽
極集電体と、陽極活物質を主成分として前記陽極集電体
の両面に付着され、前記陰極板に隣接した陽極集電体の
一面に付着される前面陽極シートと、前記陽極集電体の
他面に付着され前記前面陽極シートと厚さを異にする背
面陽極シートとよりなる陽極板と、前記陰極板と陽極板
との間に介在されるセパレーターとを含むことを特徴と
する。
【００１９】また、前記前面陽極シートと背面陽極シー
トの厚さ比は５:１乃至１:１であることを特徴とする。
トの厚さ比は５:１乃至１:１であることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して本
発明のリチウム二次電池の一実施の形態を詳細に説明す
る。
発明のリチウム二次電池の一実施の形態を詳細に説明す
る。
【００２１】図１は本発明に係る電池２０の分離斜視図
である。
である。
【００２２】図面を参照すれば、前記電池２０は陽極板
２１と、陰極板２２と、前記陽極板及び陰極板２１、２
２間に介在されるセパレーター２３よりなる組電池(ass
embled battery)が多枚積層された電池セル２４を含
む。
２１と、陰極板２２と、前記陽極板及び陰極板２１、２
２間に介在されるセパレーター２３よりなる組電池(ass
embled battery)が多枚積層された電池セル２４を含
む。
【００２３】前記陽極板２１と陰極板２２の一側縁部か
らは各極板２１、２２別に陽極タップ２５と陰極タップ
２６が引出され、前記複数個のタップ２５、２６は極板
２１、２２別に集合される。そして、前記タップ２５、
２６はＶ状に曲がった状態で、その端部が陽極端子２７
と陰極端子２８に各々溶接されている。
らは各極板２１、２２別に陽極タップ２５と陰極タップ
２６が引出され、前記複数個のタップ２５、２６は極板
２１、２２別に集合される。そして、前記タップ２５、
２６はＶ状に曲がった状態で、その端部が陽極端子２７
と陰極端子２８に各々溶接されている。
【００２４】そして、前記電池セル２４を受容する空間
部２９ａが備えられたケース２９が備えられ、前記ケー
ス２９が密封時には陽極及び陰極端子２７、２８の一部
が外部に露出されている。
部２９ａが備えられたケース２９が備えられ、前記ケー
ス２９が密封時には陽極及び陰極端子２７、２８の一部
が外部に露出されている。
【００２５】図２は図１に示した電池セル２４の詳細分
離斜視図である。
離斜視図である。
【００２６】前記電池セル２４には陽極板２１と陰極板
２２と、前記陽極板及び陰極板２１、２２間に介在され
るセパレーター２３とを含む。
２２と、前記陽極板及び陰極板２１、２２間に介在され
るセパレーター２３とを含む。
【００２７】前記陽極板２１には薄膜のアルミニウムフ
ォイルよりなる陽極集電体３１と、前記陽極集電体３１
の両面に付着される陽極シート３２ａ、３２ｂを具備す
る。
ォイルよりなる陽極集電体３１と、前記陽極集電体３１
の両面に付着される陽極シート３２ａ、３２ｂを具備す
る。
【００２８】前記陽極集電体３１には、図示していない
がせん孔メタル(punched metal)やエキスパンドメタル
(expanded metal)を具備し、その前面には多数個の開口
孔が形成されている。
がせん孔メタル(punched metal)やエキスパンドメタル
(expanded metal)を具備し、その前面には多数個の開口
孔が形成されている。
【００２９】そして、前記陽極シート３２ａ、３２ｂは
陽極活物質、例えばリチウム系酸化物、ニッケル系酸化
物、マンガン系酸化物から選択された何れか一つの酸化
物を主成分としてバインダー導電材、可塑剤が含まれて
製造される。
陽極活物質、例えばリチウム系酸化物、ニッケル系酸化
物、マンガン系酸化物から選択された何れか一つの酸化
物を主成分としてバインダー導電材、可塑剤が含まれて
製造される。
【００３０】一方、前記陰極板２２には薄膜の銅フォイ
ルよりなる陰極集電体３３と、前記陰極集電体３３の両
面に付着される陰極シート３４ａ、３４ｂとを含む。
ルよりなる陰極集電体３３と、前記陰極集電体３３の両
面に付着される陰極シート３４ａ、３４ｂとを含む。
【００３１】前記陰極集電体３３は陽極集電体３１の場
合と同じようにせん孔メタルやエキスパンドメタルより
なり、前記陰極シート３４ａ、３４ｂは炭素材よりなる
酸化物を主成分としてバインダー、導電材、可塑剤が含
まれて製造される。
合と同じようにせん孔メタルやエキスパンドメタルより
なり、前記陰極シート３４ａ、３４ｂは炭素材よりなる
酸化物を主成分としてバインダー、導電材、可塑剤が含
まれて製造される。
【００３２】ここで、前記電池セル２４はバイセル状の
電池であって、陰極板２２を中心として両側にセパレー
ター２３が設けられ、前記セパレーター２３の外側に陽
極板２１が各々設けられる組電池が多数枚積層されてい
る構造である。
電池であって、陰極板２２を中心として両側にセパレー
ター２３が設けられ、前記セパレーター２３の外側に陽
極板２１が各々設けられる組電池が多数枚積層されてい
る構造である。
【００３３】そして、前記陽極シート３２ａ、３２ｂは
陰極板２２に隣接した陽極集電体３１の一面に圧着され
る前面陽極シート３２ａと、前記陽極集電体３１の他面
に付着されて前面陽極シート３２ａよりは陰極板２２か
ら相対的に遠くて、また前記前面陽極シート３２ａと違
う厚さの背面陽極シート３２ｂとよりなる。
陰極板２２に隣接した陽極集電体３１の一面に圧着され
る前面陽極シート３２ａと、前記陽極集電体３１の他面
に付着されて前面陽極シート３２ａよりは陰極板２２か
ら相対的に遠くて、また前記前面陽極シート３２ａと違
う厚さの背面陽極シート３２ｂとよりなる。
【００３４】本発明の特徴によれば、前記説明したよう
に前面及び背面陽極シート３２ａ、３２ｂの厚さが相異
って形成されることにある。
に前面及び背面陽極シート３２ａ、３２ｂの厚さが相異
って形成されることにある。
【００３５】より詳細には、前記前面及び背面陽極シー
ト３２ａ、３２ｂはその厚さ比が５:１乃至１:１程度よ
りなされる。即ち、従来の技術に係る陽極シート１５
(図８参照)と比較すれば、陽極活物質を含む組成は同じ
であるが、陽極シートの厚さ比率は異にする。
ト３２ａ、３２ｂはその厚さ比が５:１乃至１:１程度よ
りなされる。即ち、従来の技術に係る陽極シート１５
(図８参照)と比較すれば、陽極活物質を含む組成は同じ
であるが、陽極シートの厚さ比率は異にする。
【００３６】前記のような構造を有する電池セル２４の
充電及び放電メカニズムを簡略に説明すれば次の通りで
ある。
充電及び放電メカニズムを簡略に説明すれば次の通りで
ある。
【００３７】充電及び放電挙動は陽極板２１に含まれた
リチウム酸化物のリチウムイオンが陰極板２２に移動す
る挿入反応と、脱挿入反応を繰り返しながら発生する。
リチウム酸化物のリチウムイオンが陰極板２２に移動す
る挿入反応と、脱挿入反応を繰り返しながら発生する。
【００３８】この時、主要な因子としては、電解液と電
極界面での電荷伝達と、電極内でのゲストイオン(guest
ion)の移動と、電圧差による電子移動によるイオンの
移動と、濃度差によるイオンの拡散と陽極板及び陰極板
２１、２２間の抵抗などが挙げられる。
極界面での電荷伝達と、電極内でのゲストイオン(guest
ion)の移動と、電圧差による電子移動によるイオンの
移動と、濃度差によるイオンの拡散と陽極板及び陰極板
２１、２２間の抵抗などが挙げられる。
【００３９】この中で、本実施の形態では、前面及び背
面陽極シート３２ａ、３２ｂの陽極活物質量を相対的に
調節して、リチウムイオンの移動による高率放電効率を
向上させうる。
面陽極シート３２ａ、３２ｂの陽極活物質量を相対的に
調節して、リチウムイオンの移動による高率放電効率を
向上させうる。
【００４０】この時、充電反応は前記前面及び背面陽極
シート３２ａ、３２ｂに含まれたリチウム酸化物でリチ
ウムイオンが陰極板２２に移動して前記陰極板２２の炭
素分子間に挿入される反応をいい、放電反応はこれと反
対に陰極板２２の炭素分子間に挿入されていたリチウム
イオンが再び前記前面及び背面陽極シート３２ａ、３２
ｂに移動する脱挿入反応をいう。このように、リチウム
酸化物のリチウムイオンが陽極板及び陰極板２１、２２
間を充電及び放電によって移動しながら起電力を発生さ
せる。
シート３２ａ、３２ｂに含まれたリチウム酸化物でリチ
ウムイオンが陰極板２２に移動して前記陰極板２２の炭
素分子間に挿入される反応をいい、放電反応はこれと反
対に陰極板２２の炭素分子間に挿入されていたリチウム
イオンが再び前記前面及び背面陽極シート３２ａ、３２
ｂに移動する脱挿入反応をいう。このように、リチウム
酸化物のリチウムイオンが陽極板及び陰極板２１、２２
間を充電及び放電によって移動しながら起電力を発生さ
せる。
【００４１】本発明に係る電池セル２４の前面及び背面
陽極シート３２ａ、３２ｂの厚さ比の変化に従う放電率
特性を調べれば表１及び図３乃至図６に示した通りであ
る。
陽極シート３２ａ、３２ｂの厚さ比の変化に従う放電率
特性を調べれば表１及び図３乃至図６に示した通りであ
る。
【００４２】
【表１】
【００４３】ここで、０.５Ｃ、１Ｃ及び２Ｃは放電率
を意味し、ｎＣは１／ｎ時間中電池の容量だけの電流を
送って充電及び放電を遂行することを意味する。
を意味し、ｎＣは１／ｎ時間中電池の容量だけの電流を
送って充電及び放電を遂行することを意味する。
【００４４】また、図３のグラフで横軸は前面及び背面
陽極シート３２ａ、３２ｂの厚さ比を示し、図４乃至図
６は図３に示した各電池の前面及び背面陽極シート３２
ａ、３２ｂの厚さ比に対する０.５Ｃ、１Ｃ、２Ｃ放電
率を各々図式化したグラフである。
陽極シート３２ａ、３２ｂの厚さ比を示し、図４乃至図
６は図３に示した各電池の前面及び背面陽極シート３２
ａ、３２ｂの厚さ比に対する０.５Ｃ、１Ｃ、２Ｃ放電
率を各々図式化したグラフである。
【００４５】まず、図３を参照すれば、比較的低率放電
に該当する０.５Ｃ放電と、１Ｃ放電では各電池の前面
及び背面シート３２ａ、３２ｂの厚さ比に大きく影響を
受けない特性を有し、約８０乃至９０％以上の放電率を
示す。反面、２Ｃ放電、即ち高率放電では約７０％以下
で顕著な放電率の低下を招く。
に該当する０.５Ｃ放電と、１Ｃ放電では各電池の前面
及び背面シート３２ａ、３２ｂの厚さ比に大きく影響を
受けない特性を有し、約８０乃至９０％以上の放電率を
示す。反面、２Ｃ放電、即ち高率放電では約７０％以下
で顕著な放電率の低下を招く。
【００４６】これをより詳細に調べれば、図４のように
０.５Ｃ放電時前面陽極シート３２ａを背面陽極シート
３２ｂより厚くして厚さ比を５:１、５:２、２:１、３:
２にした場合や、これと反対に前面及び背面陽極シート
３２ａ、３２ｂの厚さが相互同じ場合を基点として、背
面陽極シート３２ｂを前面陽極シート３２ａより厚くそ
の厚さ比を２:３、２:５とした場合、放電率は全て９０
％以上に優れた放電特性を示す。
０.５Ｃ放電時前面陽極シート３２ａを背面陽極シート
３２ｂより厚くして厚さ比を５:１、５:２、２:１、３:
２にした場合や、これと反対に前面及び背面陽極シート
３２ａ、３２ｂの厚さが相互同じ場合を基点として、背
面陽極シート３２ｂを前面陽極シート３２ａより厚くそ
の厚さ比を２:３、２:５とした場合、放電率は全て９０
％以上に優れた放電特性を示す。
【００４７】そして、前面陽極シート３２ａが背面陽極
シート３２ｂより厚い場合には、放電率特性が前面及び
背面陽極シート３２ａ、３２ｂの厚さが同じ場合より
０.０２乃至０.８２％程度向上する。即ち、低率放電で
は前面及び背面陽極シート３２ａ、３２ｂの厚さ変化に
はほとんど関係なく率別特性値があまり変わらないこと
が分かる。
シート３２ｂより厚い場合には、放電率特性が前面及び
背面陽極シート３２ａ、３２ｂの厚さが同じ場合より
０.０２乃至０.８２％程度向上する。即ち、低率放電で
は前面及び背面陽極シート３２ａ、３２ｂの厚さ変化に
はほとんど関係なく率別特性値があまり変わらないこと
が分かる。
【００４８】図５は陽極シート３２ａ、３２ｂの厚さ比
に従う１Ｃ放電率を示すグラフであって、図４の０.５
Ｃ放電率の場合と類似な傾向を示す。即ち、前面陽極シ
ート３２ａが背面陽極シート３２ｂより厚い５:１、５:
２、２:１、３:２の厚さ比を有する場合には放電率が８
９.４７％、８９.８５％、８７.４５％、８５.８３％を
示す。そして、前記前面及び背面陽極シート３２ａ、３
２ｂの厚さが同じ場合には８７.２％の放電率を示す。
に従う１Ｃ放電率を示すグラフであって、図４の０.５
Ｃ放電率の場合と類似な傾向を示す。即ち、前面陽極シ
ート３２ａが背面陽極シート３２ｂより厚い５:１、５:
２、２:１、３:２の厚さ比を有する場合には放電率が８
９.４７％、８９.８５％、８７.４５％、８５.８３％を
示す。そして、前記前面及び背面陽極シート３２ａ、３
２ｂの厚さが同じ場合には８７.２％の放電率を示す。
【００４９】反面、背面陽極シート３２ｂが前面陽極シ
ート３２ａより厚い２:３、２:５の厚さ比を有する場合
には放電率が８４.４％、８４.２％を有する。即ち、こ
こでも、厚さ比に従う放電率は約８０％以上で優れる
が、前面陽極シート３２ａが背面陽極シート３２ｂより
厚い場合にさらに優れることが分かる。そして、前面陽
極シート３２ａが背面陽極シート３２ｂより厚い場合
は、前面及び背面陽極シート３２ａ、３２ｂの厚さが同
一な場合より約０.２５乃至２.６５％の優れた特性を示
す。
ート３２ａより厚い２:３、２:５の厚さ比を有する場合
には放電率が８４.４％、８４.２％を有する。即ち、こ
こでも、厚さ比に従う放電率は約８０％以上で優れる
が、前面陽極シート３２ａが背面陽極シート３２ｂより
厚い場合にさらに優れることが分かる。そして、前面陽
極シート３２ａが背面陽極シート３２ｂより厚い場合
は、前面及び背面陽極シート３２ａ、３２ｂの厚さが同
一な場合より約０.２５乃至２.６５％の優れた特性を示
す。
【００５０】一方、高率放電の２Ｃ放電では前面及び背
面陽極シート３２ａ、３２ｂの相対的な厚さ差、即ち厚
さ比による放電率の差が明確に現れる。図６に示すよう
に、前面陽極シート３２ａが背面陽極シート３２ｂより
厚い５:１、５:２、２:１、３:２の厚さ比を有する場合
には放電率が６６.４％、７２.４５％、６７.９％、６
５.４５％の放電率を示す。そして、前面及び背面陽極
シート３２ａ、３２ｂの厚さが同じ場合には放電率が６
１.３５％である。反面、背面陽極シート３２ｂが前面
陽極シート３２ａより厚い場合の２:３、２:５の場合に
は放電率が５４.５３％、５０.５％を示す。
面陽極シート３２ａ、３２ｂの相対的な厚さ差、即ち厚
さ比による放電率の差が明確に現れる。図６に示すよう
に、前面陽極シート３２ａが背面陽極シート３２ｂより
厚い５:１、５:２、２:１、３:２の厚さ比を有する場合
には放電率が６６.４％、７２.４５％、６７.９％、６
５.４５％の放電率を示す。そして、前面及び背面陽極
シート３２ａ、３２ｂの厚さが同じ場合には放電率が６
１.３５％である。反面、背面陽極シート３２ｂが前面
陽極シート３２ａより厚い場合の２:３、２:５の場合に
は放電率が５４.５３％、５０.５％を示す。
【００５１】全般的に、放電時間が短くなって放電効率
が０.５Ｃ、１Ｃの場合よりは放電率が顕著に低下され
ることが分かる。ここで、有意的に見るべき部分は前面
及び背面陽極シート３２ａ、３２ｂが同じ厚さを有する
場合を基準として両側中何れか一つのシートが厚い場合
である。
が０.５Ｃ、１Ｃの場合よりは放電率が顕著に低下され
ることが分かる。ここで、有意的に見るべき部分は前面
及び背面陽極シート３２ａ、３２ｂが同じ厚さを有する
場合を基準として両側中何れか一つのシートが厚い場合
である。
【００５２】前面陽極シート３２ａが背面陽極シート３
２ｂより厚い場合には前面及び背面陽極シート３２ａ、
３２ｂが同じ場合より４.１乃至１１.１％程度の放電効
率の向上をもたらす反面、背面陽極シート３２ｂが前面
陽極シート３２ａより厚い場合には前面及び背面陽極シ
ート３２ａ、３２ｂが同じ場合より放電効率が顕著に落
ちる。
２ｂより厚い場合には前面及び背面陽極シート３２ａ、
３２ｂが同じ場合より４.１乃至１１.１％程度の放電効
率の向上をもたらす反面、背面陽極シート３２ｂが前面
陽極シート３２ａより厚い場合には前面及び背面陽極シ
ート３２ａ、３２ｂが同じ場合より放電効率が顕著に落
ちる。
【００５３】言い換えれば、前記前面及び背面陽極シー
ト３２ａ、３２ｂは従来の技術に係る陽極集電体１４
(図８参照)の前面及び背面に付着される陽極シート１５
と比較して同じ厚さを有するように形成されるのに比べ
て、本実施の形態のように前面陽極シート３２ａが背面
陽極シート３２ｂより厚く形成される場合には高率放電
特性がはるかに優れることが分かる。
ト３２ａ、３２ｂは従来の技術に係る陽極集電体１４
(図８参照)の前面及び背面に付着される陽極シート１５
と比較して同じ厚さを有するように形成されるのに比べ
て、本実施の形態のように前面陽極シート３２ａが背面
陽極シート３２ｂより厚く形成される場合には高率放電
特性がはるかに優れることが分かる。
【００５４】一方、前面陽極シート３２ａが背面陽極シ
ート３２ｂより厚すぎる場合の５:１の厚さ比を有する
場合には、濃度拡散分極の増加と前面陽極シート３２ａ
の厚さの相対的な増加によって電気伝導度が減少する逆
効果が示されて、放電効率が他の場合より多少低下され
ることが分かる。
ート３２ｂより厚すぎる場合の５:１の厚さ比を有する
場合には、濃度拡散分極の増加と前面陽極シート３２ａ
の厚さの相対的な増加によって電気伝導度が減少する逆
効果が示されて、放電効率が他の場合より多少低下され
ることが分かる。
【００５５】表２と図７は陽極板の厚さ変化に従う放電
特性の変化を示すものである。
特性の変化を示すものである。
【００５６】
【表２】
【００５７】前記表２でＴ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８は複数
個の陽極シートの厚さが各々５０、６０、７０、８０μ
ｍのサンプルを示すもので、ＴＭは前面陽極シートの厚
さが８０μｍで、背面陽極シートの厚さが５０μｍの場
合を示す。
個の陽極シートの厚さが各々５０、６０、７０、８０μ
ｍのサンプルを示すもので、ＴＭは前面陽極シートの厚
さが８０μｍで、背面陽極シートの厚さが５０μｍの場
合を示す。
【００５８】表２と図７より分かることは、０.５Ｃや
１Ｃの場合には放電率特性の変化があまりなく全範囲で
比較的優れた放電特性を示すが、２Ｃ放電では陽極シー
トが厚いほど放電率が顕著に減少することである。即
ち、陽極シートが薄いほど放電効率が増加する。
１Ｃの場合には放電率特性の変化があまりなく全範囲で
比較的優れた放電特性を示すが、２Ｃ放電では陽極シー
トが厚いほど放電率が顕著に減少することである。即
ち、陽極シートが薄いほど放電効率が増加する。
【００５９】しかし、陽極シートが薄い場合にはシート
が厚い場合より電池の電気的容量が少ない短所がある。
従って、同じ厚さの陽極シートを有する場合には前面陽
極シートと背面陽極シートの厚さを異にすれば比較的高
率放電効率を示す。
が厚い場合より電池の電気的容量が少ない短所がある。
従って、同じ厚さの陽極シートを有する場合には前面陽
極シートと背面陽極シートの厚さを異にすれば比較的高
率放電効率を示す。
【００６０】表２と図７に示すように、前面及び背面陽
極シートが各々６５μｍの厚さを有する陽極シートは２
Ｃ放電で６８％であるのに比べて、ＴＭサンプル、例え
ば前面陽極シートが８０μｍ、背面陽極シートが５０μ
ｍを有する場合にはこれより８％程度さらに高い７６％
の放電効率を示す。
極シートが各々６５μｍの厚さを有する陽極シートは２
Ｃ放電で６８％であるのに比べて、ＴＭサンプル、例え
ば前面陽極シートが８０μｍ、背面陽極シートが５０μ
ｍを有する場合にはこれより８％程度さらに高い７６％
の放電効率を示す。
【００６１】このようにＴＭサンプルの高率特性に優れ
た理由は、陰極板と相対的に近く位置した前面陽極シー
トが厚くなって陰極板へのリチウムイオンの移動速度を
速めたためであり、前面陽極シートが背面陽極シートよ
り極板反応に参加する比率がより高いためであると推定
される。
た理由は、陰極板と相対的に近く位置した前面陽極シー
トが厚くなって陰極板へのリチウムイオンの移動速度を
速めたためであり、前面陽極シートが背面陽極シートよ
り極板反応に参加する比率がより高いためであると推定
される。
【００６２】即ち、同じ厚さを有する陽極板を製造する
場合には前面及び背面陽極シートの厚さ比を異に調節す
れば、全体的な陽極板の厚さの変化なく、さらに向上し
た高率特性を得られることと期待される。
場合には前面及び背面陽極シートの厚さ比を異に調節す
れば、全体的な陽極板の厚さの変化なく、さらに向上し
た高率特性を得られることと期待される。
【００６３】以上の説明のように、本発明のリチウム二
次電池は、陽極集電体の両面に付着される前面及び背面
陽極シートの厚さ比を調節すれば全体的な陽極板の厚さ
変化なくさらに向上した高率特性を得られることと期待
される。
次電池は、陽極集電体の両面に付着される前面及び背面
陽極シートの厚さ比を調節すれば全体的な陽極板の厚さ
変化なくさらに向上した高率特性を得られることと期待
される。
【００６４】
【発明の効果】以上の説明のように、本発明のリチウム
二次電池は、陽極集電体の両面に付着される前面及び背
面陽極シートの厚さ比を異にして次のような効果を得る
ことができる。
二次電池は、陽極集電体の両面に付着される前面及び背
面陽極シートの厚さ比を異にして次のような効果を得る
ことができる。
【００６５】同じ電気的容量を有する電池セルにおい
て、陰極板と隣接して設けられる陽極板の前面陽極シー
トを背面陽極シートより厚く形成すれば放電特性が向上
する。これにより、電池の電気的容量が従来の場合より
同じ場合にも前面及び背面陽極シートの厚さ比を異にし
て電池全体の厚さを薄くして軽薄短小の実現が可能であ
る。
て、陰極板と隣接して設けられる陽極板の前面陽極シー
トを背面陽極シートより厚く形成すれば放電特性が向上
する。これにより、電池の電気的容量が従来の場合より
同じ場合にも前面及び背面陽極シートの厚さ比を異にし
て電池全体の厚さを薄くして軽薄短小の実現が可能であ
る。
【００６６】なお、本発明は図面に示した一実施の形態
を参考として説明されたが、これは例示的なことに過ぎ
なく、本技術分野の通常の知識を有する者であればこれ
より多様な変形及び均等な他実施の形態が可能という点
を理解するはずである。従って、本発明の真の技術的な
保護範囲は特許請求の範囲の技術的思想により決まるべ
きである。
を参考として説明されたが、これは例示的なことに過ぎ
なく、本技術分野の通常の知識を有する者であればこれ
より多様な変形及び均等な他実施の形態が可能という点
を理解するはずである。従って、本発明の真の技術的な
保護範囲は特許請求の範囲の技術的思想により決まるべ
きである。
【図１】本発明の一実施の形態に係る電池を示す分離斜
視図。
視図。
【図２】図１の電池中陽極板、セパレーター、陰極板を
示す分離斜視図。
示す分離斜視図。
【図３】本発明に係る電極の極板厚さ比に従う率別特性
を示すグラフ。
を示すグラフ。
【図４】図３の電極で０.５Ｃでの率別特性を示すグラ
フ。
フ。
【図５】図３の電極で１Ｃでの率別特性を示すグラフ。
【図６】図３の電極で２Ｃでの率別特性を示すグラフ。
【図７】本発明に係る電極の極板厚さ変化に従う率別特
性を示すグラフ。
性を示すグラフ。
【図８】従来の電池中陽極板、セパレーター、陰極板の
一部を拡大して示す断面図。
一部を拡大して示す断面図。
２０ 電池 ２１ 陽極板 ２２ 陰極板 ２３ セパレーター ２４ 電池セル ２５ 陽極タップ ２６ 陰極タップ ２７ 陽極端子 ２８ 陰極端子
Claims (5)
- 【請求項１】 陰極板と、前記陰極板の両面に付着され
るセパレーターと、前記セパレーターの各外面に付着さ
れる陽極板とよりなるバイセル状の電池であって、 陰極板と、 陽極集電体と、陽極活物質を主成分として前記陽極集電
体の両面に付着され、前記陰極板と隣接した陽極集電体
の一面に付着される前面陽極シートと、前記陽極集電体
の他面に付着され、その厚さが前記前面陽極シートと異
なる背面陽極シートとよりなる陽極板と、 前記陰極板と陽極板との間に介在されるセパレーターと
を含むことを特徴とするリチウム二次電池。 - 【請求項２】 前記前面陽極シートと背面陽極シートの
厚さ比は５:１乃至１:１であることを特徴とする請求項
１に記載のリチウム二次電池。 - 【請求項３】 前記前面及び背面陽極シートはリチウム
系酸化物、ニッケル系酸化物、マンガン系酸化物中から
選択された何れか一つを主成分としてなされたことを特
徴とする請求項２に記載のリチウム二次電池。 - 【請求項４】 陰極集電体と、前記陰極集電体の少なく
とも一面に付着される陰極活物質を主成分とする陰極シ
ートよりなる陰極板と、 陽極集電体と、陽極活物質を主成分として前記陽極集電
体の両面に付着され、前記陰極板に隣接した陽極集電体
の一面に付着される前面陽極シートと、前記陽極集電体
の他面に付着され前記前面陽極シートと厚さを異にする
背面陽極シートとよりなる陽極板と、 前記陰極板と陽極板との間に介在されるセパレーターと
を含むことを特徴とするリチウム二次電池。 - 【請求項５】 前記前面陽極シートと背面陽極シートの
厚さ比は５:１乃至１:１であることを特徴とする請求項
４に記載のリチウム二次電池。
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