JP2000331716A - 非水電解質二次電池 - Google Patents
非水電解質二次電池Info
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- 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
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】外部短絡などが生じた場合であっても、大きな
短絡電流が流れることのない非水電解質二次電池を提供
する。 【解決手段】正極集電体部における正極活物質合剤の重
量を３ｇ／１００ｃｍ 2以上とする。そして、負極、隔
離体および正極をシート状に積層する。
短絡電流が流れることのない非水電解質二次電池を提供
する。 【解決手段】正極集電体部における正極活物質合剤の重
量を３ｇ／１００ｃｍ 2以上とする。そして、負極、隔
離体および正極をシート状に積層する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大型の非水電解質
二次電池に関する。
二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】リチウムを負極活物質として用いた非水
電解質電池が高エネルギー密度電池として注目されてお
り、特に正極活物質に二酸化マンガン、フッ化炭素、塩
化チオニルなどを用いた一次電池は、電卓、時計の電源
や、メモリのバックアップ電池として多用されている。
電解質電池が高エネルギー密度電池として注目されてお
り、特に正極活物質に二酸化マンガン、フッ化炭素、塩
化チオニルなどを用いた一次電池は、電卓、時計の電源
や、メモリのバックアップ電池として多用されている。
【０００３】さらに、カメラ一体型ＶＴＲ、ラップトッ
プパソコン、携帯電話など各種の電子機器の小型化、軽
量化に伴い、それらの電源として高エネルギー密度二次
電池の要求が高まり、炭素材料を負極活物質とするリチ
ウムイオン二次電池の研究開発、量産が盛んに行なわれ
ている。そして、近年では、リチウムイオン二次電池は
電気自動車、電力貯蔵等への応用が検討されている。
プパソコン、携帯電話など各種の電子機器の小型化、軽
量化に伴い、それらの電源として高エネルギー密度二次
電池の要求が高まり、炭素材料を負極活物質とするリチ
ウムイオン二次電池の研究開発、量産が盛んに行なわれ
ている。そして、近年では、リチウムイオン二次電池は
電気自動車、電力貯蔵等への応用が検討されている。
【０００４】リチウムイオン電池においては、リチウム
と水とが激しく反応するため、水溶液系電解液は使用で
きないので、有機溶媒と塩からなる有機電解質を主成分
とする非水電解質を用いる。正極活物質としてはＬｉＣ
ｏＯ2等のＬｉ含有複合酸化物を用い、リチウムイオン
の吸蔵・放出のホストとなる負極活物質としてはグラフ
ァイト等の炭素材料を用い、さらに活物質を有効に利用
するための導電助剤や、その他バインダー等を添加して
いる。
と水とが激しく反応するため、水溶液系電解液は使用で
きないので、有機溶媒と塩からなる有機電解質を主成分
とする非水電解質を用いる。正極活物質としてはＬｉＣ
ｏＯ2等のＬｉ含有複合酸化物を用い、リチウムイオン
の吸蔵・放出のホストとなる負極活物質としてはグラフ
ァイト等の炭素材料を用い、さらに活物質を有効に利用
するための導電助剤や、その他バインダー等を添加して
いる。
【０００５】上記二次電池において、外部短絡時などの
安全性に関する信頼性の確保や、繰り返し充放電の進行
にともなう容量低下を小さくする等のためには、正極活
物質の量と負極活物質の量との比率の最適化、正極合剤
層の厚みの最適化が重要である。
安全性に関する信頼性の確保や、繰り返し充放電の進行
にともなう容量低下を小さくする等のためには、正極活
物質の量と負極活物質の量との比率の最適化、正極合剤
層の厚みの最適化が重要である。
【０００６】例えば、負極炭素材の質量に対して正極活
物質量が多すぎると、正極からのリチウムイオンを負極
に吸蔵できなくなり、過剰なリチウムイオンが負極表面
に析出し、サイクル寿命特性が低下する。反対に正極活
物質量が少なすぎると電池容量が低下することになる。
物質量が多すぎると、正極からのリチウムイオンを負極
に吸蔵できなくなり、過剰なリチウムイオンが負極表面
に析出し、サイクル寿命特性が低下する。反対に正極活
物質量が少なすぎると電池容量が低下することになる。
【０００７】上述の最適化を追求しつつ、正極合剤や負
極合剤の塗布重量を小さくして厚みを薄くすることによ
り、電池の高エネルギー密度化を計っている。
極合剤の塗布重量を小さくして厚みを薄くすることによ
り、電池の高エネルギー密度化を計っている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来技術
は、主にエネルギー密度を高くし、サイクル寿命を向上
させるとはいえ、容量１００Ａｈ以上の電池における安
全性においては十分ではなく、電気自動車など特別に信
頼性を要求される用途には不十分な特性しか有しないも
のであった。
は、主にエネルギー密度を高くし、サイクル寿命を向上
させるとはいえ、容量１００Ａｈ以上の電池における安
全性においては十分ではなく、電気自動車など特別に信
頼性を要求される用途には不十分な特性しか有しないも
のであった。
【０００９】正極の面積当たりの正極合剤の塗布重量が
少ないと正極合剤層が薄くなり、電池の内部抵抗が小さ
くなる。このため、特に大容量の電池においては、短絡
電流が大きくなり安全性が損なわれるからである。
少ないと正極合剤層が薄くなり、電池の内部抵抗が小さ
くなる。このため、特に大容量の電池においては、短絡
電流が大きくなり安全性が損なわれるからである。
【００１０】特に１００Ａｈ以上の容量を有する非水電
解質二次電池において、例えば１００Ａｈ以下の非水電
解質二次電池と同組成の正極合剤を使用したものは、正
極の内部抵抗が適切ではなく、外部短絡が生じた際の短
絡電流が大きくなる。具体的には、公称容量の約２０倍
の短絡電流がながれ、安全性などの信頼性が著しく低下
してしまうという問題があった。
解質二次電池において、例えば１００Ａｈ以下の非水電
解質二次電池と同組成の正極合剤を使用したものは、正
極の内部抵抗が適切ではなく、外部短絡が生じた際の短
絡電流が大きくなる。具体的には、公称容量の約２０倍
の短絡電流がながれ、安全性などの信頼性が著しく低下
してしまうという問題があった。
【００１１】そこで、本発明の課題は、外部短絡などが
生じた場合であっても、大きな短絡電流が流れることの
ない非水電解質二次電池を提供することにある。
生じた場合であっても、大きな短絡電流が流れることの
ない非水電解質二次電池を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
の解決を図るために、鋭意研究を進めたところ、１００
Ａｈ以上の高容量を有する電池では、正極合剤の重量を
従来最適とされている程度の重量よりもさらに多くする
ことにより、安全性、信頼性を大幅に向上できかつ二次
電池の基本性能である寿命特性、充放電特性を損なわな
いことを見出した。
の解決を図るために、鋭意研究を進めたところ、１００
Ａｈ以上の高容量を有する電池では、正極合剤の重量を
従来最適とされている程度の重量よりもさらに多くする
ことにより、安全性、信頼性を大幅に向上できかつ二次
電池の基本性能である寿命特性、充放電特性を損なわな
いことを見出した。
【００１３】すなわち、前記課題を解決する、本発明の
非水電解質二次電池は、１００Ａｈ以上の電池容量を有
し、正極集電体部における正極活物質合剤の重量が３ｇ
／１００ｃｍ2以上であることを特徴とする。
非水電解質二次電池は、１００Ａｈ以上の電池容量を有
し、正極集電体部における正極活物質合剤の重量が３ｇ
／１００ｃｍ2以上であることを特徴とする。
【００１４】好ましくは、前記非水電解質二次電池であ
って、負極、隔離体および正極がシート状に積層されて
なることを特徴とするものである。
って、負極、隔離体および正極がシート状に積層されて
なることを特徴とするものである。
【００１５】より好ましくは、５０枚以上の前記シート
状正極と５０枚以上の前記シート状負極が隔離体を介し
て積層されてなることを特徴とする前記非水電解質二次
電池である。
状正極と５０枚以上の前記シート状負極が隔離体を介し
て積層されてなることを特徴とする前記非水電解質二次
電池である。
【００１６】また上記非水電解質二次電池は、電池の抵
抗値を０．５ｍΩ以上とすることが好ましい。
抗値を０．５ｍΩ以上とすることが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明における隔離体とは、セパ
レータ、有機高分子電解質（例えばＰＥＯ等のポリエー
テルとアルカリ金属塩との錯体やＰＡＮ等の有機高分子
に電解液を含ませたゲル状のもの等）、無機固体電解質
等を意味する。
レータ、有機高分子電解質（例えばＰＥＯ等のポリエー
テルとアルカリ金属塩との錯体やＰＡＮ等の有機高分子
に電解液を含ませたゲル状のもの等）、無機固体電解質
等を意味する。
【００１８】非水電解質二次電池において、エネルギー
密度を高めるためには、正極と負極における移動可能な
非水電解質の量（即ち、活物質のｍＡｈ／ｇ）を大きく
する必要がある。このためには、集電体である金属箔の
両面に可能な限り多量の活物質を堆積させることによっ
て電池の全重量に対する活物質の重量の比率を増大させ
ることが有効である。
密度を高めるためには、正極と負極における移動可能な
非水電解質の量（即ち、活物質のｍＡｈ／ｇ）を大きく
する必要がある。このためには、集電体である金属箔の
両面に可能な限り多量の活物質を堆積させることによっ
て電池の全重量に対する活物質の重量の比率を増大させ
ることが有効である。
【００１９】また、特に１００Ａｈ以上の電池において
電池性能と安全性とを両立するためには適正な内部抵抗
値を設計する必要がある。正極集電体部における面積あ
たりの正極活物質合剤の重量が多いと、内部抵抗が大き
くなり、安全性が向上する。そこで、前記重量を集電体
片面あたり３ｇ／１００ｃｍ2以上とする。これより少
ないと、内部抵抗が小さくなり、電池の安全性が著しく
低下する。好ましくは、３．５ｇ／１００ｃｍ2以上５
ｇ／１００ｃｍ2以下である。
電池性能と安全性とを両立するためには適正な内部抵抗
値を設計する必要がある。正極集電体部における面積あ
たりの正極活物質合剤の重量が多いと、内部抵抗が大き
くなり、安全性が向上する。そこで、前記重量を集電体
片面あたり３ｇ／１００ｃｍ2以上とする。これより少
ないと、内部抵抗が小さくなり、電池の安全性が著しく
低下する。好ましくは、３．５ｇ／１００ｃｍ2以上５
ｇ／１００ｃｍ2以下である。
【００２０】正極活物質合剤層に対するこのような限定
は、電池内部での発熱は均一に行われるようにするのが
良く、そのため内部抵抗に対して大きな影響を与える正
極の活物質合剤層を調整するのが効果的であるからであ
る。
は、電池内部での発熱は均一に行われるようにするのが
良く、そのため内部抵抗に対して大きな影響を与える正
極の活物質合剤層を調整するのが効果的であるからであ
る。
【００２１】そして、正極活物質合剤層をこのようにす
る場合、電極が厚くなると巻くのが難しくなるため、電
極構造は巻き式よりも積層式の方が好ましい。この場
合、５０枚以上のシート状正極と５０枚以上のシート状
負極が隔離体を介して積層された大がかりな構造の電池
で本発明はより効果的であり、例えばこのような積層式
の電池は、それほど高率の放電特性が必要とされない電
池、例えば、最大でも１Ｃの放電しか行わないような電
池に特に適したものとなる。そして、このような積層式
の電池の場合、電池外形上は方形であるのが好ましく、
このような形状とすることでエネルギー密度をより大き
くすることができる。
る場合、電極が厚くなると巻くのが難しくなるため、電
極構造は巻き式よりも積層式の方が好ましい。この場
合、５０枚以上のシート状正極と５０枚以上のシート状
負極が隔離体を介して積層された大がかりな構造の電池
で本発明はより効果的であり、例えばこのような積層式
の電池は、それほど高率の放電特性が必要とされない電
池、例えば、最大でも１Ｃの放電しか行わないような電
池に特に適したものとなる。そして、このような積層式
の電池の場合、電池外形上は方形であるのが好ましく、
このような形状とすることでエネルギー密度をより大き
くすることができる。
【００２２】また、上記構成の電池の中でも、特に、Ｌ
ｉＣｏＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4で示されるようなコバルト酸
リチウム、マンガン酸リチウムを正極活物質として用い
る電池や電解質として炭酸エステル系の有機溶媒を用い
たものに本発明を適用するのが効果的である。
ｉＣｏＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4で示されるようなコバルト酸
リチウム、マンガン酸リチウムを正極活物質として用い
る電池や電解質として炭酸エステル系の有機溶媒を用い
たものに本発明を適用するのが効果的である。
【００２３】さらに、本発明は、電池の抵抗値が０．５
ｍΩ以上の電池に適用することによってさらにその真価
が発揮されるものであり、特に３Ｖ以上の開放端子電
圧、より良くは３．９Ｖ以上の開放端子電圧を有する非
水電解質電池に適した構造であって、これらの構造とす
ることによって、製造時の不良品発生が少なく、外部短
絡時にも異常な温度上昇を引き起こすことの無い安全性
に優れた電池となる。好ましくは、電池本体外容積が１
０００ｃｃ以上の電池である。なお、電池の抵抗とは、
電池の正極端子と負極端子間の抵抗を意味し、１ｋＨ
ｚ、２５℃でのインピーダンス測定法による抵抗値であ
る。
ｍΩ以上の電池に適用することによってさらにその真価
が発揮されるものであり、特に３Ｖ以上の開放端子電
圧、より良くは３．９Ｖ以上の開放端子電圧を有する非
水電解質電池に適した構造であって、これらの構造とす
ることによって、製造時の不良品発生が少なく、外部短
絡時にも異常な温度上昇を引き起こすことの無い安全性
に優れた電池となる。好ましくは、電池本体外容積が１
０００ｃｃ以上の電池である。なお、電池の抵抗とは、
電池の正極端子と負極端子間の抵抗を意味し、１ｋＨ
ｚ、２５℃でのインピーダンス測定法による抵抗値であ
る。
【００２４】リチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出する
炭素材料を活物質とする負極と、リチウム含有金属酸化
物を活物質とする正極と、非水電解質とを備えてなる非
水電解質電池を作製する場合には、例えば積層式の場
合、シート状正極とシート状負極とを隔離体を介しなが
らこの順に必要枚数重ねたものを電池容器に収納し、こ
れに電解質を注入した後封口することによって行うこと
が出来る。
炭素材料を活物質とする負極と、リチウム含有金属酸化
物を活物質とする正極と、非水電解質とを備えてなる非
水電解質電池を作製する場合には、例えば積層式の場
合、シート状正極とシート状負極とを隔離体を介しなが
らこの順に必要枚数重ねたものを電池容器に収納し、こ
れに電解質を注入した後封口することによって行うこと
が出来る。
【００２５】シート状正極は、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＭｎ2
Ｏ4等のリチウム含有金属酸化物粒子を活物質とし、こ
れにアセチレンブラックやグラファイト等の導電材とポ
リフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなど
の結着剤を混合して活物質合剤として、これをペースト
状にしてアルミニウム箔などの電極基体に塗布、乾燥さ
せることによって作製できる。電極多孔度は約２５〜５
０％の範囲に均一に調整する。加圧圧縮の際の圧力は、
通常は２００〜１０００ｋｇ／ｃｍ2が好ましい。
Ｏ4等のリチウム含有金属酸化物粒子を活物質とし、こ
れにアセチレンブラックやグラファイト等の導電材とポ
リフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなど
の結着剤を混合して活物質合剤として、これをペースト
状にしてアルミニウム箔などの電極基体に塗布、乾燥さ
せることによって作製できる。電極多孔度は約２５〜５
０％の範囲に均一に調整する。加圧圧縮の際の圧力は、
通常は２００〜１０００ｋｇ／ｃｍ2が好ましい。
【００２６】本発明のシート状負極は、特に限定される
ものではないが、活物質として金属リチウムやリチウム
合金、リチウムの吸蔵・放出が可能な黒鉛、人造黒鉛、
低結晶性炭素材料、または金属酸化物など種々のものを
用いることが出来るが、例えば、黒鉛粉末を上記正極同
様、結着剤を用いて銅箔などの電極基体に塗布、乾燥さ
せることによって作製できる。
ものではないが、活物質として金属リチウムやリチウム
合金、リチウムの吸蔵・放出が可能な黒鉛、人造黒鉛、
低結晶性炭素材料、または金属酸化物など種々のものを
用いることが出来るが、例えば、黒鉛粉末を上記正極同
様、結着剤を用いて銅箔などの電極基体に塗布、乾燥さ
せることによって作製できる。
【００２７】負極合剤塗布液の組成は、通常、炭素材料
１００重量部に対して、結着剤２〜２０重量部、および
溶媒３０〜３００重量部が好ましい。また、正極合剤塗
布液の組成は、通常、活物質１００重量部に対して、導
電剤１〜１０重量部、結着剤２〜２０重量部、および溶
媒３０〜３００重量部が好ましい。
１００重量部に対して、結着剤２〜２０重量部、および
溶媒３０〜３００重量部が好ましい。また、正極合剤塗
布液の組成は、通常、活物質１００重量部に対して、導
電剤１〜１０重量部、結着剤２〜２０重量部、および溶
媒３０〜３００重量部が好ましい。
【００２８】集電体の材料は、特に限定されるものでは
ないが、アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼等
の金属箔や、無機酸化物、有機高分子材料、炭素等の導
電性フィルムや厚み１〜５０μmの金属蒸着フィルム
（ベースフィルムとして、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイドが、蒸着
金属として、金、銅、アルミニウム等があげられる。）
を用いることができる。また、このような導電性基材の
形態は、連続シートとすることが好ましい。さらに表面
に凹凸を付けたものが好ましい。導電剤基材の厚さは１
〜３０μmとすることが好ましい。
ないが、アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼等
の金属箔や、無機酸化物、有機高分子材料、炭素等の導
電性フィルムや厚み１〜５０μmの金属蒸着フィルム
（ベースフィルムとして、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイドが、蒸着
金属として、金、銅、アルミニウム等があげられる。）
を用いることができる。また、このような導電性基材の
形態は、連続シートとすることが好ましい。さらに表面
に凹凸を付けたものが好ましい。導電剤基材の厚さは１
〜３０μmとすることが好ましい。
【００２９】これらの方法で製造したシート状極板は、
長円筒形、角型等の電池１個分の長さに裁断し、正極シ
ート、隔離体、負極シートを順次積層した極板群を電池
の容器に収納して使用することができる。
長円筒形、角型等の電池１個分の長さに裁断し、正極シ
ート、隔離体、負極シートを順次積層した極板群を電池
の容器に収納して使用することができる。
【００３０】非水電解質としては、固体状、液体状いず
れのものも用いることができ、ゲル状のものでも良い。
例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、テトラヒドロキシフランな
どの非プロトン有機溶媒の少なくとも一種以上と、これ
らの溶媒に溶ける種々のリチウム塩、例えば、ＬｉＣｌ
Ｏ4、ＬｉＢＬ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ
（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＬｉＮ（ＣｎＦ2n+1ＳＯ2）2、（た
だし、ｎは独立して１、２、３または４）などのリチウ
ム塩を溶解させることにより作製できる。特に、ＬｉＰ
Ｆ6およびＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2は、安全性が高くかつ
溶解させた電解質のイオン導電率が高いという点で好ま
しい。
れのものも用いることができ、ゲル状のものでも良い。
例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、テトラヒドロキシフランな
どの非プロトン有機溶媒の少なくとも一種以上と、これ
らの溶媒に溶ける種々のリチウム塩、例えば、ＬｉＣｌ
Ｏ4、ＬｉＢＬ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ
（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＬｉＮ（ＣｎＦ2n+1ＳＯ2）2、（た
だし、ｎは独立して１、２、３または４）などのリチウ
ム塩を溶解させることにより作製できる。特に、ＬｉＰ
Ｆ6およびＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2は、安全性が高くかつ
溶解させた電解質のイオン導電率が高いという点で好ま
しい。
【００３１】隔離体としては、厚み１０〜５０μｍの微
多孔性フィルム（材質：ポリエチレン、ポリプロピレ
ン）セパレータ、リチウムイオン導電性固体電解質シー
ト等のシート状のものの他に、正極または負極シートの
表面に直接形成してなる絶縁層があげられる。絶縁層の
厚みは１〜５０μｍが好ましく、材質はリチウムイオン
導電性樹脂、リチウムイオン伝導性無機材料（セラミッ
クス、ガラス）等が使用できる。その他、固体電解質の
場合は、有機高分子電解質（例えば、ＰＥＯ等のポリエ
ーテルとアルカリ金属塩との錯体やＰＡＮ等の有機高分
子に電解液を含ませたゲル状のもの等）、無機固体電解
質などが使用可能である。
多孔性フィルム（材質：ポリエチレン、ポリプロピレ
ン）セパレータ、リチウムイオン導電性固体電解質シー
ト等のシート状のものの他に、正極または負極シートの
表面に直接形成してなる絶縁層があげられる。絶縁層の
厚みは１〜５０μｍが好ましく、材質はリチウムイオン
導電性樹脂、リチウムイオン伝導性無機材料（セラミッ
クス、ガラス）等が使用できる。その他、固体電解質の
場合は、有機高分子電解質（例えば、ＰＥＯ等のポリエ
ーテルとアルカリ金属塩との錯体やＰＡＮ等の有機高分
子に電解液を含ませたゲル状のもの等）、無機固体電解
質などが使用可能である。
【００３２】
【実施例】以下に、実施例を用いて本発明についてさら
に詳細に説明する。
に詳細に説明する。
【００３３】図１は本発明の実施例であるリチウムイオ
ン二次電池の外観形状を示す斜視図である。本電池は長
方形箱型形状を有しており、ステンレス鋼板製の筒状の
電池本体容器８にステンレス鋼板製の蓋板９が溶接接合
されたものである。そして、相対する面からそれぞれ２
本の正極端子１と負極端子２が引き出された構造をして
いる。なお、電池本体の外容積は、約４０００ｃｃであ
る。
ン二次電池の外観形状を示す斜視図である。本電池は長
方形箱型形状を有しており、ステンレス鋼板製の筒状の
電池本体容器８にステンレス鋼板製の蓋板９が溶接接合
されたものである。そして、相対する面からそれぞれ２
本の正極端子１と負極端子２が引き出された構造をして
いる。なお、電池本体の外容積は、約４０００ｃｃであ
る。
【００３４】図２は、本実施例電池内部の発電要素の積
層構造を示す断面模式図、図３はこの電池の集電構造を
示す断面模式図である。本実施例の電池は、シート状正
極４とシート状負極３とがセパレータ５を介して交互に
積層されてなる積層構造電池であって、シート状電極は
共に長方形板状で、端部一辺で活物質合剤層が形成され
ずに集電体金属が露出するようにされており、この集電
体金属が露出した集電部で同極性電極板どうし重ねら
れ、両側から固定板６でこの部分を挟み込んだ後、溶接
し、さらにリベット７でかしめて強固に固定された集電
構造を有している。このような構造とすることによっ
て、本電池では、振動・衝撃性能が向上したものとなっ
ている。なお。正極端子１と負極端子２は、それぞれ予
め蓋板９の開口孔に上端部が挿入され、封止材を介して
ナット（図１では省略されている。）でネジ止めされる
ことによって絶縁封止されるようになっている。
層構造を示す断面模式図、図３はこの電池の集電構造を
示す断面模式図である。本実施例の電池は、シート状正
極４とシート状負極３とがセパレータ５を介して交互に
積層されてなる積層構造電池であって、シート状電極は
共に長方形板状で、端部一辺で活物質合剤層が形成され
ずに集電体金属が露出するようにされており、この集電
体金属が露出した集電部で同極性電極板どうし重ねら
れ、両側から固定板６でこの部分を挟み込んだ後、溶接
し、さらにリベット７でかしめて強固に固定された集電
構造を有している。このような構造とすることによっ
て、本電池では、振動・衝撃性能が向上したものとなっ
ている。なお。正極端子１と負極端子２は、それぞれ予
め蓋板９の開口孔に上端部が挿入され、封止材を介して
ナット（図１では省略されている。）でネジ止めされる
ことによって絶縁封止されるようになっている。
【００３５】電池内部には、図２に示されるような発電
要素が２個収納されており、一つの発電要素で、シート
状正極４が６０枚、シート状負極３が６１枚積層されて
おり、正極と負極との間にセパレータが介されている。
本実施例の電池は、このようなスタック型の発電要素を
方形箱型の電池容器に収納しているので、隙間を少なく
することができ、電池のエネルギー密度を大きくするこ
とができるという利点を有するものである。
要素が２個収納されており、一つの発電要素で、シート
状正極４が６０枚、シート状負極３が６１枚積層されて
おり、正極と負極との間にセパレータが介されている。
本実施例の電池は、このようなスタック型の発電要素を
方形箱型の電池容器に収納しているので、隙間を少なく
することができ、電池のエネルギー密度を大きくするこ
とができるという利点を有するものである。
【００３６】次に内部の構造についてさらに説明する。
【００３７】シート状正極４は、ＬｉＣｏＯ2粒子９４
重量部、アセチレンブラック１重量部とポリフッ化ビニ
リデン（ＰＶｄＦ）５重量部とを混合し、溶媒としてＮ
−メチル−２ピロリドン（ＮＭＰ）を添加して活物質合
剤をペーストとし、これを厚さ４０μｍのアルミニウム
箔に均一に塗布し、乾燥させた後にロールプレスするこ
とによって作製した。アルミニウム箔の厚さは３５μｍ
以上、より好ましくは４０μｍ以上とするのが良い。こ
れは、アルミニウム箔が薄いと電極が切れてしまうから
である。ただ、アルミニウム箔はエネルギー密度を向上
させるという観点から、上記範囲でできるだけ薄い方が
良い。
重量部、アセチレンブラック１重量部とポリフッ化ビニ
リデン（ＰＶｄＦ）５重量部とを混合し、溶媒としてＮ
−メチル−２ピロリドン（ＮＭＰ）を添加して活物質合
剤をペーストとし、これを厚さ４０μｍのアルミニウム
箔に均一に塗布し、乾燥させた後にロールプレスするこ
とによって作製した。アルミニウム箔の厚さは３５μｍ
以上、より好ましくは４０μｍ以上とするのが良い。こ
れは、アルミニウム箔が薄いと電極が切れてしまうから
である。ただ、アルミニウム箔はエネルギー密度を向上
させるという観点から、上記範囲でできるだけ薄い方が
良い。
【００３８】シート状負極３は、鱗片状人造黒鉛粒子９
４重量部とＰＶｄＦ６重量部とを混合し、溶媒としてＮ
−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を添加して活物質
合剤ペーストとし、これを厚さ２５μｍの銅箔に均一に
塗布し、乾燥させた後にロールプレスすることによって
作製した。
４重量部とＰＶｄＦ６重量部とを混合し、溶媒としてＮ
−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を添加して活物質
合剤ペーストとし、これを厚さ２５μｍの銅箔に均一に
塗布し、乾燥させた後にロールプレスすることによって
作製した。
【００３９】隔離体５は、４０μｍ厚のポリエチレン製
微多孔膜２枚で１５μｍ厚のポリプロピレン製不織布を
挟み込んでなる積層体からなる。
微多孔膜２枚で１５μｍ厚のポリプロピレン製不織布を
挟み込んでなる積層体からなる。
【００４０】非水電解質は、エチレンカーボネートとジ
エチルカーボネートとの体積比１：１の混合溶媒にＬｉ
ＰＦ6を１モル／ｌ溶かしたものである。
エチルカーボネートとの体積比１：１の混合溶媒にＬｉ
ＰＦ6を１モル／ｌ溶かしたものである。
【００４１】以上の構成をもとに、正極の面積当たりの
活物質合剤の重量を２．０ｇ／１００ｃｍ2から０．５
ｇ／１００ｃｍ2ごとに重量を増加させ、５．０／１０
０ｃｍ 2まで７種類の電池（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、
Ｇ）を製作した。これらの電池を用いて、外部短絡試験
を行った。試験は、２５℃の温度条件で、２００Ａ定電
流／４．１Ｖ定電圧×４ｈの定電流定電圧充電と２００
Ａでの定電流放電（３Ｖ終止電圧）を繰り返した後、満
充電状態において行なった。このときの電池の様子、内
部抵抗、および寿命特性を測定した。
活物質合剤の重量を２．０ｇ／１００ｃｍ2から０．５
ｇ／１００ｃｍ2ごとに重量を増加させ、５．０／１０
０ｃｍ 2まで７種類の電池（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、
Ｇ）を製作した。これらの電池を用いて、外部短絡試験
を行った。試験は、２５℃の温度条件で、２００Ａ定電
流／４．１Ｖ定電圧×４ｈの定電流定電圧充電と２００
Ａでの定電流放電（３Ｖ終止電圧）を繰り返した後、満
充電状態において行なった。このときの電池の様子、内
部抵抗、および寿命特性を測定した。
【００４２】内部抵抗は、インピーダンス測定法（１ｋ
Ｈｚ、温度２５℃）により測定した。なお、測定は２本
の正極端子１と２本の負極端子２をそれぞれ一つの端子
となるように接続した後、この端子間を測定することに
より行った。
Ｈｚ、温度２５℃）により測定した。なお、測定は２本
の正極端子１と２本の負極端子２をそれぞれ一つの端子
となるように接続した後、この端子間を測定することに
より行った。
【００４３】この結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】 本発明による電池（Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ）では、安全弁
の開放もなく、また上記充電と２００Ａでの定電流放電
とを繰り返したＤＯＤ５０％でのサイクル寿命は、８０
０回以上であり、電池の特性の低下も見られなかった。
の開放もなく、また上記充電と２００Ａでの定電流放電
とを繰り返したＤＯＤ５０％でのサイクル寿命は、８０
０回以上であり、電池の特性の低下も見られなかった。
【００４５】正極活物質合剤の重量を３．０ｇ／１００
ｃｍ2よりも小さくすると、内部抵抗が小さくなり、外
部短絡時には安全弁が開き、ガスが発生した。
ｃｍ2よりも小さくすると、内部抵抗が小さくなり、外
部短絡時には安全弁が開き、ガスが発生した。
【００４６】
【発明の効果】本発明によれば、外部短絡を生じた場合
にも電池からガスが発生することの無い、安全性の高い
大型の非水電解質二次電池が実現される。
にも電池からガスが発生することの無い、安全性の高い
大型の非水電解質二次電池が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のリチウムイオン二次電池の外
観形状を示す斜視図である。
観形状を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例電池内部の発電要素の積層構造
を示す断面模式図である。
を示す断面模式図である。
【図３】本発明の実施例電池の集電構造を示す断面模式
図である。
図である。
１ 正極端子 ２ 負極端子 ３ 負極 ４ 正極 ５ 隔離体
Claims (4)
- 【請求項１】１００Ａｈ以上の電池容量を有し、正極集
電体部における正極活物質合剤の重量が３ｇ／１００ｃ
ｍ2以上であることを特徴とする非水電解質二次電池。 - 【請求項２】負極、隔離体および正極がシート状に積層
されてなることを特徴とする請求項１に記載の非水電解
質二次電池。 - 【請求項３】５０枚以上の前記シート状正極と５０枚以
上の前記シート状負極が隔離体を介して積層されてなる
ことを特徴とする請求項２に記載の非水電解質二次電
池。 - 【請求項４】電池の抵抗値が０．５ｍΩ以上であること
を特徴とする請求項１、２または３のいずれかに記載の
非水電解質二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11140755A JP2000331716A (ja) | 1999-05-20 | 1999-05-20 | 非水電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11140755A JP2000331716A (ja) | 1999-05-20 | 1999-05-20 | 非水電解質二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000331716A true JP2000331716A (ja) | 2000-11-30 |
Family
ID=15275992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11140755A Pending JP2000331716A (ja) | 1999-05-20 | 1999-05-20 | 非水電解質二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000331716A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008293982A (ja) * | 2008-06-13 | 2008-12-04 | Toshiba Corp | 非水電解質二次電池 |
| WO2011052533A1 (ja) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | 第一工業製薬株式会社 | リチウム二次電池 |
-
1999
- 1999-05-20 JP JP11140755A patent/JP2000331716A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008293982A (ja) * | 2008-06-13 | 2008-12-04 | Toshiba Corp | 非水電解質二次電池 |
| WO2011052533A1 (ja) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | 第一工業製薬株式会社 | リチウム二次電池 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20051213 |