JP2001085016A - Non-aqueous electrolyte battery - Google Patents
Non-aqueous electrolyte batteryInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電極集電体として
導電性のフィルムを用いた非水電解質電池に関する。The present invention relates to a non-aqueous electrolyte battery using a conductive film as an electrode current collector.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、一般用途の二次電池としては、鉛
蓄電池，ニッケル・カドミウム電池等の水溶液系電池が
主流であった。これらの電池は出力密度やサイクル特性
には優れるが、電池重量やエネルギー密度の点では十分
満足できる特性とはいえなかった。2. Description of the Related Art Conventionally, aqueous secondary batteries such as lead-acid batteries and nickel-cadmium batteries have been the mainstream as secondary batteries for general use. These batteries are excellent in output density and cycle characteristics, but are not sufficiently satisfactory in terms of battery weight and energy density.
【０００３】近年、軽量で高いエネルギー密度を有し、
自己放電も少ないという優れた特性を有することから、
非水電解質電池の研究・開発が盛んに行われている。特
に、負極活物質にリチウムイオンを可逆的にドープ／脱
ドープすることのできる材料を用いた非水電解質二次電
池の普及が著しい。この非水電解質二次電池は、化学
的、物理的に予め負極活物質または正極活物質にドープ
したリチウムイオン非水電解質中に溶解しているリチウ
ムイオン等がドープ／脱ドープすることにより電池の充
放電反応が進行するため、充電時の負極上へのリチウム
のデンドライト状析出がなく、優れた充放電サイクル特
性を示す。[0003] In recent years, it is lightweight and has a high energy density,
Because it has excellent characteristics of less self-discharge,
Research and development of non-aqueous electrolyte batteries are being actively conducted. In particular, nonaqueous electrolyte secondary batteries using a material capable of reversibly doping / dedoping lithium ions into the negative electrode active material have been remarkably spread. This non-aqueous electrolyte secondary battery is characterized in that a lithium ion or the like dissolved in a lithium ion non-aqueous electrolyte which is chemically and physically doped in a negative electrode active material or a positive electrode active material in advance is doped / dedoped. Since the charge / discharge reaction proceeds, there is no lithium dendritic precipitation on the negative electrode during charging, and excellent charge / discharge cycle characteristics are exhibited.
【０００４】このような優れた特性を示すことから、非
水電解質二次電池は、携帯電話等の携帯情報端末に搭載
される電源としての需要を伸ばしている。Because of these excellent characteristics, non-aqueous electrolyte secondary batteries are growing in demand as power sources mounted on portable information terminals such as mobile phones.
【０００５】ところで近年、携帯電話等の携帯情報端末
の小型化、軽量化に伴って、電源である非水電解質二次
電池にもさらなる小型化、高エネルギー密度化が求めら
れている。また、携帯電話の作動時には、パルス状の重
負荷がかかるため、さらなる負荷特性の向上が求められ
ている。In recent years, as portable information terminals such as portable telephones have become smaller and lighter, there has been a demand for non-aqueous electrolyte secondary batteries as power sources to be further smaller and have higher energy density. In addition, when a mobile phone is operated, a heavy pulse-like load is applied. Therefore, further improvement in load characteristics is required.
【０００６】非水電解質二次電池のエネルギー密度を向
上させるための方法として、例えば、図１３に示すよう
に、電極集電体１００に塗布する電極活物質量を増や
し、電極活物質層１０１を厚くする方法がある。As a method for improving the energy density of a non-aqueous electrolyte secondary battery, for example, as shown in FIG. 13, the amount of an electrode active material applied to an electrode current collector 100 is increased and the electrode active material layer 101 is formed. There is a way to make it thicker.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エネル
ギー密度を向上させるために電極活物質層１０１を厚く
すると、電極集電体１００から電極活物質層１０１の表
面までの距離が開き、電極集電体１００から遠い位置に
存在する電極活物質と電極集電体１００との電子の受け
渡しが困難となり、電子の流れが滞る。一方、電極集電
体１００から近い位置に存在する電極活物質と電極集電
体１００との電子の受け渡しは、容易である。すなわ
ち、電極集電体１００からの距離の違いによって、電極
活物質層１０１における充放電反応の際の電子の移動は
偏ることになる。したがって、電極集電体１００と電極
活物質層１０１との間における電子伝導性が劣化し放電
特性が不安定となり、重負荷放電特性が劣化するといっ
た問題があった。However, when the thickness of the electrode active material layer 101 is increased in order to improve the energy density, the distance from the electrode current collector 100 to the surface of the electrode active material layer 101 increases, and the electrode current collector increases. It becomes difficult to transfer electrons between the electrode current collector 100 and the electrode active material existing at a position far from 100, and the flow of electrons is interrupted. On the other hand, it is easy to transfer electrons between the electrode active material present at a position close to the electrode current collector 100 and the electrode current collector 100. That is, the movement of the electrons during the charge / discharge reaction in the electrode active material layer 101 is biased due to the difference in the distance from the electrode current collector 100. Therefore, there is a problem that electron conductivity between the electrode current collector 100 and the electrode active material layer 101 deteriorates, discharge characteristics become unstable, and heavy load discharge characteristics deteriorate.
【０００８】そこで本発明はこのような従来の実情に鑑
みて提案されたものであり、エネルギー密度を向上させ
るとともに、優れた重負荷放電特性を有する非水電解質
電池を提供することを目的とする。Accordingly, the present invention has been proposed in view of such conventional circumstances, and has as its object to provide a non-aqueous electrolyte battery having improved energy density and excellent heavy load discharge characteristics. .
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明にかかる非水電解質電池は、負極集電体上
に負極活物質層を形成してなる負極と、正極集電体上に
正極活物質層を形成してなる正極と、非水電解質とを備
え、負極集電体及び／又は正極集電体は、導電フィルム
よりなり、導電フィルム上に突起が形成されていること
を特徴とする。In order to achieve the above-mentioned object, a non-aqueous electrolyte battery according to the present invention comprises a negative electrode having a negative electrode active material layer formed on a negative electrode current collector, and a positive electrode current collector. A positive electrode having a positive electrode active material layer formed thereon and a non-aqueous electrolyte are provided, and the negative electrode current collector and / or the positive electrode current collector are formed of a conductive film, and protrusions are formed on the conductive film. It is characterized by.
【００１０】以上のように構成された本発明にかかる非
水電解質電池では、電極集電体が有する突起が電極活物
質層の厚み方向に向かって形成されているため、導電フ
ィルムから遠い位置に存在する電極活物質と電極集電体
との距離が狭められる。それとともに、電極集電体と電
極活物質との接触面積が大となる。In the non-aqueous electrolyte battery according to the present invention having the above-described structure, the projections of the electrode current collector are formed in the thickness direction of the electrode active material layer. The distance between the existing electrode active material and the electrode current collector is reduced. At the same time, the contact area between the electrode current collector and the electrode active material increases.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる非水電解質
電池の好ましい実施の形態について、図面を参照しなが
ら詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a non-aqueous electrolyte battery according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００１２】本発明を適用した非水電解液電池は、図１
に示すように、負極１と、正極２と、負極１と正極２と
の間に介在するセパレータ３と、負極１、正極２及びセ
パレータ３からなる巻回体を収容する電池容器４と、電
池容器４内に注入される電解液とを有する。A nonaqueous electrolyte battery to which the present invention is applied is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, a negative electrode 1, a positive electrode 2, a separator 3 interposed between the negative electrode 1 and the positive electrode 2, a battery container 4 containing a wound body including the negative electrode 1, the positive electrode 2 and the separator 3, And an electrolytic solution injected into the container 4.
【００１３】負極１は、負極集電体５と負極集電体５の
両主面上に負極合剤スラリーを塗布してなる負極活物質
層６とからなる。The negative electrode 1 includes a negative electrode current collector 5 and a negative electrode active material layer 6 formed by applying a negative electrode mixture slurry on both main surfaces of the negative electrode current collector 5.
【００１４】正極２は、正極集電体７と正極集電体７の
両主面上に正極合剤スラリーを塗布してなる正極活物質
層８とからなる。The positive electrode 2 comprises a positive electrode current collector 7 and a positive electrode active material layer 8 formed by applying a positive electrode mixture slurry on both main surfaces of the positive electrode current collector 7.
【００１５】以下、負極１と正極２とをまとめて電極と
称し、負極集電体５と正極集電体７とをまとめて電極集
電体と称し、負極活物質層６と正極活物質層８とをまと
めて電極活物質層と称する。Hereinafter, the negative electrode 1 and the positive electrode 2 are collectively referred to as an electrode, the negative electrode current collector 5 and the positive electrode current collector 7 are collectively referred to as an electrode current collector, and the negative electrode active material layer 6 and the positive electrode active material layer 8 are collectively referred to as an electrode active material layer.
【００１６】先ず、電極集電体について説明する。電極
集電体は、導電性のフィルムからなり、このフィルムは
以下に述べるような突起を有することを特徴とする。First, the electrode current collector will be described. The electrode current collector is made of a conductive film, and the film has a projection as described below.
【００１７】例えば、図２に示すように、電極集電体１
０として用いられるフィルム１１が有する突起１２は、
導電材よりなる短冊状の小片を、フィルム１１の表面に
固定することにより形成されることが可能である。For example, as shown in FIG.
The protrusion 12 of the film 11 used as 0 has
It can be formed by fixing a strip-shaped small piece made of a conductive material to the surface of the film 11.
【００１８】また、図３及び図４に示すように、電極集
電体１０として用いられるフィルム１３が有する突起１
４は、フィルム１３に切り込みを入れ、この部分を立ち
上げることにより形成されることも可能である。As shown in FIGS. 3 and 4, the projections 1 of the film 13 used as the electrode current collector 10 are provided.
4 can also be formed by making a cut in the film 13 and raising this portion.
【００１９】さらに、図５に示すように、電極集電体１
０として用いられるフィルム１５が有する突起は、フィ
ルム１５に凹凸形状を付与することにより形成されるこ
とも可能である。Further, as shown in FIG.
The projections of the film 15 used as 0 may be formed by giving the film 15 an uneven shape.
【００２０】さらにまた、図６に示すように、凹凸形状
を付与することによりフィルム１６に突起を形成された
電極集電体１０は、当該凹凸形状の頂点部１７以外の位
置に貫通孔１８を有していても良い。Further, as shown in FIG. 6, the electrode current collector 10 having the projections formed on the film 16 by providing the irregularities has the through holes 18 at positions other than the apexes 17 of the irregularities. You may have.
【００２１】なお、フィルムに形成される突起は、上述
のような方法で形成されるだけでなく、様々な方法を適
用することが可能である。The projections formed on the film are not limited to the above-described method, but various methods can be applied.
【００２２】電極集電体１０に用いるフィルムの材質と
しては、金属箔を用いることが可能である。また、この
金属箔は、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉのうち、少なくとも
一種を構成材料として含むことが好ましい。As a material of the film used for the electrode current collector 10, a metal foil can be used. The metal foil preferably contains at least one of Cu, Al, Ti, and Ni as a constituent material.
【００２３】また、フィルムの材質としては、高分子材
料と金属との複合材料を用いることも可能である。この
場合、高分子材料の軟化点は８５℃以上であることが好
ましい。具体的な高分子材料として、ポリイミド、ポリ
アミド、ポリアミドイミド、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチ
レン等が挙げられる。特に、ポリイミド、ポリアミド、
ポリアミドイミドを用いることが好ましい。Further, as a material of the film, a composite material of a polymer material and a metal can be used. In this case, the softening point of the polymer material is preferably 85 ° C. or higher. Specific examples of the polymer material include polyimide, polyamide, polyamideimide, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, and polytetrafluoroethylene. In particular, polyimide, polyamide,
It is preferable to use polyamide imide.
【００２４】これらの高分子材料と金属との複合化は、
電解法又は無電解法によるメッキにより行うことが可能
である。また、高分子材料と金属との複合化は、蒸着や
スパッタ等の方法により行うことも可能である。上述の
複合化の工程における条件に応じた耐溶剤性、耐熱性等
を有する高分子材料を用いることが好ましい。The composite of these polymer materials and metals is
It can be performed by plating by an electrolytic method or an electroless method. Further, the composite of the polymer material and the metal can be formed by a method such as vapor deposition or sputtering. It is preferable to use a polymer material having solvent resistance, heat resistance, and the like according to the conditions in the above-described composite process.
【００２５】次に、負極集電体５上に塗布される負極合
剤スラリーを構成する負極活物質について説明する。Next, the negative electrode active material constituting the negative electrode mixture slurry applied on the negative electrode current collector 5 will be described.
【００２６】負極活物質としては、炭素材料を含むこと
が好ましい。具体的な炭素材料として、充放電反応に伴
いＬｉ等のアルカリ金属イオンをドープ／脱ドープ可能
な炭素材料が挙げられる。The negative electrode active material preferably contains a carbon material. Specific examples of the carbon material include a carbon material that can be doped / de-doped with an alkali metal ion such as Li along with a charge / discharge reaction.
【００２７】具体的なＬｉ等のアルカリ金属イオンをド
ープ／脱ドープ可能な炭素材料として、黒鉛、易黒鉛化
性炭素、難黒鉛化性炭素等が挙げられる。Specific examples of carbon materials that can be doped / dedoped with an alkali metal ion such as Li include graphite, graphitizable carbon, and non-graphitizable carbon.
【００２８】具体的な難黒鉛化性炭素として、（００
２）面間隔が０．３７ｎｍ以上であり、真密度が１．７
０ｇ／ｃｍ3未満であり、空気中での示差熱分析（ＤＴ
Ａ）において７００℃以上に発熱ピークを持たないもの
が挙げられる。このような物性パラメータを示す具体的
な難黒鉛化性炭素として、フルフリルアルコールあるい
はフルフラールのホモポリマー、フルフリルアルコール
あるいはフルフラールのコポリマー、フルフリルアルコ
ールあるいはフルフラールと他の樹脂との共重合よりな
るフラン樹脂等を焼成し炭素化したもの等が挙げられ
る。As specific non-graphitizable carbon, (00
2) The plane spacing is 0.37 nm or more and the true density is 1.7.
0 g / cm 3 and differential thermal analysis in air (DT
A) those having no exothermic peak at 700 ° C. or higher in A). Specific non-graphitizable carbons exhibiting such physical property parameters include furfuryl alcohol or furfural homopolymer, furfuryl alcohol or furfural copolymer, furfuryl alcohol or furfural and copolymers of furfural and other resins. Examples thereof include those obtained by firing a resin or the like and carbonizing the same.
【００２９】また、具体的な難黒鉛化性炭素の原料とし
て、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ハロゲン化ビニル
樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリア
ミド樹脂、ポリアセチレン、ポリ（ｐ−フェニレン）等
の共役系樹脂、セルロース及びその誘導体、任意の有機
高分子系化合物等が挙げられる。Specific raw materials of the non-graphitizable carbon include phenolic resins, acrylic resins, vinyl halide resins, polyimide resins, polyamide imide resins, polyamide resins, polyacetylene, poly (p-phenylene) and the like. Examples thereof include resin, cellulose and derivatives thereof, and any organic polymer compound.
【００３０】さらに、具体的な難黒鉛化性炭素の原料と
して、Ｈ／Ｃ原子比が０．６〜０．８である石油ピッチ
に酸素を含む官能基を導入したものが挙げられる。この
石油ピッチは、コールタール、エチレンボトム油、原油
等の高温熱分解で得られるタール類及びアスファルト等
に、蒸留、熱重縮合、抽出、化学重縮合等の処理を施す
ことによって得られる。石油ピッチに酸素を含む官能基
を導入（いわゆる酸素架橋）する具体的な手段として、
硝酸、混酸、硫酸、次亜塩素酸等の水溶液による湿式法
や、硫黄、硝酸アンモニア、過硫酸アンモニア、塩化第
二鉄等の固体試薬による反応等が挙げられるが、上記の
方法に限定されるものではない。石油ピッチの酸素含有
量は、特に限定されるものではないが、特開平３−２５
２０５３号公報に示すように、３％以上が好ましく、特
に５％以上であることが好ましい。Further, as a specific raw material of the non-graphitizable carbon, there may be mentioned those obtained by introducing a functional group containing oxygen into a petroleum pitch having an H / C atomic ratio of 0.6 to 0.8. This petroleum pitch is obtained by subjecting tars, asphalt, and the like obtained by high-temperature pyrolysis of coal tar, ethylene bottom oil, crude oil, and the like, to processes such as distillation, thermal polycondensation, extraction, and chemical polycondensation. As a specific means for introducing a functional group containing oxygen into a petroleum pitch (so-called oxygen crosslinking),
Examples include a wet method using an aqueous solution of nitric acid, a mixed acid, sulfuric acid, and hypochlorous acid, and a reaction using a solid reagent such as sulfur, ammonium nitrate, ammonium persulfate, and ferric chloride, but are limited to the above methods. Not something. The oxygen content of the petroleum pitch is not particularly limited.
As shown in Japanese Patent No. 2053, it is preferably at least 3%, particularly preferably at least 5%.
【００３１】さらにまた、具体的な難黒鉛化性炭素の原
料として、特願平１−１９７５９６号に記載されるリ
ン、酸素、炭素を主成分とする化合物が挙げられる。さ
らにまた、難黒鉛化性炭素の原料として、酸素架橋処理
等によって固相炭素化過程を経て難黒鉛化性炭素とな
る、あらゆる有機物を使用することが可能である。Further, specific raw materials of non-graphitizable carbon include compounds mainly containing phosphorus, oxygen and carbon described in Japanese Patent Application No. 1-197596. Further, as a raw material of the non-graphitizable carbon, any organic substance that becomes non-graphitizable carbon through a solid phase carbonization process by oxygen crosslinking treatment or the like can be used.
【００３２】負極活物質として用いられ、Ｌｉ等のアル
カリ金属イオンをドープ／脱ドープ可能な炭素材料であ
る黒鉛は、真密度が２．１ｇ／ｃｍ3以上であることが
好ましく、特に２．１８ｇ／ｃｍ3以上であることが好
ましい。また、ＪＩＳ Ｋ−１４６９記載の方法による
嵩密度が０．４ｇ／ｃｍ3以上の黒鉛を、負極活物質と
して用いることにより、充放電サイクルの寿命を長くで
きる。また、充放電サイクルの寿命を長くするために
は、嵩密度が０．５ｇ／ｃｍ3以上であることがより好
ましく、特に０．６ｇ／ｃｍ3以上であることが好まし
い。また、さらに長い充放電サイクル寿命を得るため
に、嵩密度が前記の範囲であり、且つ式１で示される形
状パラメータｘの平均値が１２５以下である粉末を用い
ることが好ましい。ここで、式中ｘは形状パラメータ
を、Ｔは試料粉末の最も厚さの薄い部分厚みを、Ｌは試
料粉末の長軸方向の長さを、Ｗは試料粉末の長軸と直交
する方向の長さを表す。Graphite, which is used as a negative electrode active material and is a carbon material capable of doping / dedoping an alkali metal ion such as Li, preferably has a true density of 2.1 g / cm 3 or more, particularly 2.18 g. / Cm 3 or more. In addition, by using graphite having a bulk density of 0.4 g / cm 3 or more according to the method described in JIS K-1469 as a negative electrode active material, the life of a charge / discharge cycle can be extended. In order to prolong the life of the charge / discharge cycle, the bulk density is more preferably 0.5 g / cm 3 or more, and particularly preferably 0.6 g / cm 3 or more. Further, in order to obtain a longer charge / discharge cycle life, it is preferable to use a powder having a bulk density in the above range and an average value of the shape parameter x represented by Expression 1 of 125 or less. Here, x is the shape parameter, T is the thinnest part thickness of the sample powder, L is the length in the major axis direction of the sample powder, and W is the length in the direction orthogonal to the major axis of the sample powder. Indicates the length.
【００３３】ｘ＝（Ｗ／Ｔ）×（Ｌ／Ｔ）・・・式１ 粉末状の黒鉛である黒鉛粉末の代表的な形状は、図７に
示される扁平な略円柱状あるいは、図８に示されるよう
な略直方体状である。形状パラメータｘは、この黒鉛粉
末の、試料粉末の長軸方向の長さＬ及び試料粉末の長軸
と直交する方向の長さＷのそれぞれを、試料粉末の最も
厚さの薄い部分厚みＴで除した値の積であり、すなわ
ち、形状パラメータｘが小さいほど、底面積に対する高
さが高く、扁平度が小さいことを意味する。X = (W / T) × (L / T) Formula 1 A typical shape of the graphite powder, which is a powdery graphite, is a flat substantially columnar shape shown in FIG. 7 or FIG. It has a substantially rectangular parallelepiped shape as shown in FIG. The shape parameter x is defined as the length L of the graphite powder in the major axis direction of the sample powder and the length W in the direction orthogonal to the major axis of the sample powder as the thinnest part thickness T of the sample powder. The product of the divided values, that is, the smaller the shape parameter x, the higher the height with respect to the bottom area and the smaller the flatness.
【００３４】嵩密度が０．４ｇ／ｃｍ3以上であり、且
つ形状パラメータの平均値が１２５以下である黒鉛を用
いることで、さらに充放電サイクルの寿命を長くするこ
とができる。また、さらに充放電サイクル寿命を長くす
るためには、黒鉛粉末の形状パラメータの平均値が２〜
１１５であることがより好ましく、特に２〜１００であ
ることが好ましい。また、レーザ回折法により求められ
る粒度分布において、累積１０％粒径が３μｍ以上であ
り、且つ累積５０％粒径が１０μｍ以上であり、且つ累
積９０％粒径が７０μｍ以上である黒鉛粉末を用いるこ
とが好ましい。By using graphite having a bulk density of 0.4 g / cm 3 or more and an average shape parameter of 125 or less, the life of the charge / discharge cycle can be further extended. Further, in order to further extend the charge / discharge cycle life, the average value of the shape parameter of the graphite powder is 2 to 2.
It is more preferably 115, particularly preferably 2 to 100. In the particle size distribution obtained by the laser diffraction method, graphite powder having a cumulative 10% particle size of 3 μm or more, a cumulative 50% particle size of 10 μm or more, and a cumulative 90% particle size of 70 μm or more is used. Is preferred.
【００３５】また、破壊強度の平均値が６．０ｋｇｆ／
ｍｍ2以上である黒鉛粉末粒子を用いることが好まし
い。黒鉛粉末粒子の破壊強度の平均値を６．０ｋｇｆ／
ｍｍ2以上とすることで、黒鉛粉末粒子がつぶれにく
く、空孔を作りやすくなるため、非水電解質電池の負荷
特性を向上させることができる。The average value of the breaking strength is 6.0 kgf /
It is preferable to use graphite powder particles having a size of 2 mm2 or more. The average value of the breaking strength of the graphite powder particles was 6.0 kgf /
When the thickness is not less than 2 mm, the graphite powder particles are not easily crushed and pores are easily formed, so that the load characteristics of the nonaqueous electrolyte battery can be improved.
【００３６】負極活物質として用いられる黒鉛は、以上
のような結晶性、真密度、形状パラメータ、粒度分布、
破壊強度等を有するものであれば、天然黒鉛であって
も、人造黒鉛であっても良い。Graphite used as a negative electrode active material has the above-mentioned crystallinity, true density, shape parameter, particle size distribution,
Natural graphite or artificial graphite may be used as long as it has a breaking strength or the like.
【００３７】人造黒鉛の原料となる有機材料として、石
炭、ピッチ等を用いることができる。ピッチの具体的な
原料としては、コールタール、エチレンボトム油、原油
等の高温熱分解で得られるタール類、アスファルト等が
ある。これらに蒸留、熱重縮合、抽出、化学重縮合等の
処理を施すことによって、ピッチが得られる。また、木
材乾留時に生成するピッチも使用可能である。As an organic material used as a raw material of artificial graphite, coal, pitch and the like can be used. Specific raw materials for pitch include tars obtained by high-temperature pyrolysis of coal tar, ethylene bottom oil, crude oil, etc., asphalt, and the like. A pitch is obtained by subjecting these to processes such as distillation, thermal polycondensation, extraction, and chemical polycondensation. Further, pitch generated during wood carbonization can also be used.
【００３８】また、ピッチの具体的な原料として、ポリ
塩化ビニル樹脂、ポリビニルアセテート、ポリビニルブ
チラート、３，５−ジメチルフェノール樹脂等が挙げら
れる。その他、ピッチの具体的な原料として、ナフタレ
ン、フェナントレン、アントラセン、トリフェニレン、
ピレン、ペリレン、ペンタフェン、ペンタセン等の縮合
多環炭化水素化合物、これら縮合多環炭化水素化合物の
誘導体（例えばカルボン酸、カルボン酸無水物、カルボ
ン酸イミド等）、これら縮合多環炭化水素化合物の混合
物、アセナフチレン、インドール、イソインドール、キ
ノリン、イソキノリン、キノキサリン、フタラジン、カ
ルバゾール、アクリジン、フェナジン、フェナントリジ
ン等の縮合複素環化合物、これら縮合複素環化合物の誘
導体等が挙げられる。Specific raw materials for pitch include polyvinyl chloride resin, polyvinyl acetate, polyvinyl butyrate, and 3,5-dimethylphenol resin. Other specific materials for pitch include naphthalene, phenanthrene, anthracene, triphenylene,
Condensed polycyclic hydrocarbon compounds such as pyrene, perylene, pentaphene and pentacene, derivatives of these condensed polycyclic hydrocarbon compounds (for example, carboxylic acids, carboxylic anhydrides, carboxylic imides, etc.), and mixtures of these condensed polycyclic hydrocarbon compounds , Acenaphthylene, indole, isoindole, quinoline, isoquinoline, quinoxaline, phthalazine, carbazole, condensed heterocyclic compounds such as acridine, phenazine and phenanthridine, and derivatives of these condensed heterocyclic compounds.
【００３９】これらの有機材料は、例えば窒素等の不活
性ガス気流中、３００〜７００℃で炭化した後、不活性
ガス気流中、昇温速度毎分１〜１００℃、到達温度９０
０〜１５００℃、到達温度での保持時間０〜３０時間程
度の条件で 焼し、さらに２０００℃以上好ましくは２
５００℃以上で熱処理されることによって、人造黒鉛と
なる。また、これらの有機材料から人造黒鉛を生成する
過程において、炭化やか焼操作を省略しても良い。な
お、生成した人造黒鉛は、分級あるいは粉砕・分級した
後、負極活物質として用いられるが、粉砕処理は炭化、
焼の前後あるいは黒鉛化前の昇温過程のいずれで行っ
てもよく、この場合最終的には粉末状態で黒鉛化のため
の熱処理が行われる。These organic materials are carbonized in an inert gas stream such as nitrogen at 300 to 700 ° C., and then heated in an inert gas stream at a rate of 1 to 100 ° C./min.
Bake under the conditions of 0 to 1500 ° C and a holding time at the ultimate temperature of 0 to 30 hours.
Heat treatment at 500 ° C. or higher results in artificial graphite. In the process of producing artificial graphite from these organic materials, the carbonization and calcination operations may be omitted. In addition, the produced artificial graphite is used as a negative electrode active material after classification or pulverization / classification.
The heat treatment may be performed before or after baking or before the graphitization. In this case, a heat treatment for graphitization is finally performed in a powder state.
【００４０】さらに、嵩密度が大きく、破壊強度の高い
黒鉛粉末を得るために、炭素材料成型体を熱処理し、黒
鉛化して黒鉛化成型体としたものを粉砕・分級すること
が好ましい。黒鉛化成型体とは、フィラーとなるコーク
スと、成型剤あるいは焼結剤としてのバインダーピッチ
とからなり、それらが混合され成型された後、バインダ
ーピッチを炭素化し、さらにピッチを含浸・炭素化し、
さらに黒鉛化して得たものである。また、黒鉛化成型体
はフィラーそのものに成型性、焼結性を付与したものを
用いることにより得ることも可能である。Further, in order to obtain a graphite powder having a large bulk density and a high breaking strength, it is preferable to heat-treat the carbon material molded product and to graphitize the graphitized molded product by pulverization and classification. The graphitized molded body is composed of coke as a filler and binder pitch as a molding agent or a sintering agent.After they are mixed and molded, the binder pitch is carbonized, and the pitch is further impregnated and carbonized.
It was obtained by further graphitization. The graphitized molded body can also be obtained by using a filler having moldability and sinterability imparted to the filler itself.
【００４１】また、負極活物質として、リチウムイオン
をドープ／脱ドープ可能な金属酸化物を使用することが
できる。このような金属酸化物としては、遷移金属を含
む酸化物を用いることが好適である。具体的な金属酸化
物として、酸化鉄、酸化ルテニウム、酸化モリブデン、
酸化タングステン、酸化チタン、酸化スズ等を主体とす
る結晶化合物あるいは非晶質化合物が挙げられる。特に
充放電電位が比較的金属リチウムに近い金属酸化物を用
いることが好ましい。As the negative electrode active material, a metal oxide capable of doping / dedoping lithium ions can be used. As such a metal oxide, an oxide containing a transition metal is preferably used. Specific metal oxides include iron oxide, ruthenium oxide, molybdenum oxide,
A crystalline compound or an amorphous compound mainly composed of tungsten oxide, titanium oxide, tin oxide, or the like can be given. In particular, it is preferable to use a metal oxide whose charge and discharge potential is relatively close to lithium metal.
【００４２】次に、正極集電体７上に塗布される正極合
剤スラリーを構成する正極活物質について説明する。Next, the positive electrode active material constituting the positive electrode mixture slurry applied on the positive electrode current collector 7 will be described.
【００４３】正極活物質としては、Ｌｉと遷移金属との
複合金属酸化物を用いることが好ましい。具体的な複合
金属酸化物として、一般式ＬｉＭＯ2（ただしＭはＣ
ｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｖ、Ｔｉの少なくとも一
種を表す。）で表される化合物が挙げられる。It is preferable to use a composite metal oxide of Li and a transition metal as the positive electrode active material. As a specific composite metal oxide, a general formula LiMO 2 (where M is C
o, at least one of Ni, Mn, Fe, Al, V, and Ti. )).
【００４４】また、正極活物質として、酸化物、硫化
物、窒化物、合金剤、珪素化合物、リチウム含有化合
物、遷移金属の酸化物、リチウムを含んだ層間化合物等
を使用することが可能である。As the positive electrode active material, oxides, sulfides, nitrides, alloying agents, silicon compounds, lithium-containing compounds, oxides of transition metals, intercalation compounds containing lithium, and the like can be used. .
【００４５】また、正極活物質としては、上記の材料の
他に、従来公知の正極活物質を使用することができる。As the positive electrode active material, in addition to the above-mentioned materials, conventionally known positive electrode active materials can be used.
【００４６】次に、電解液について説明する。電解液と
して、電解質塩が非水溶媒に溶解されてなる非水電解液
を用いることが可能である。Next, the electrolyte will be described. As the electrolyte, a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving an electrolyte salt in a non-aqueous solvent can be used.
【００４７】電解質塩を溶解する非水溶媒としては、高
誘電率溶媒を主溶媒とし、これに複数成分の低粘度溶媒
を添加したものが挙げられる。具体的な高誘電率溶媒と
して、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネー
ト、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ス
ルホラン類、ブチロラクトン類、バレロラクトン類等が
挙げられる。具体的な低粘度溶媒として、ジエチルカー
ボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボ
ネート、メチルプロピルカーボネート等の対称あるいは
非対称の鎖状炭酸エステル等が挙げられる。また、複数
の低粘度溶媒を混合して用いることも可能である。特
に、負極１に黒鉛材料を用いる場合、非水溶媒の主溶媒
としてエチレンカーボネートまたはエチレンカーボネー
トの水素原子をハロゲン元素で置換した構造の化合物を
用いることが好ましい。As the non-aqueous solvent in which the electrolyte salt is dissolved, a non-aqueous solvent containing a high dielectric constant solvent as a main solvent and a low-viscosity solvent of a plurality of components added thereto is exemplified. Specific high dielectric constant solvents include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, sulfolane, butyrolactone, valerolactone and the like. Specific low-viscosity solvents include symmetric or asymmetric chain carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, and methyl propyl carbonate. It is also possible to use a mixture of a plurality of low-viscosity solvents. In particular, when a graphite material is used for the negative electrode 1, it is preferable to use ethylene carbonate or a compound having a structure in which a hydrogen atom of ethylene carbonate is replaced with a halogen element as a main solvent of the nonaqueous solvent.
【００４８】電解質塩としては、従来公知のものを使用
することが可能である。具体的な電解質塩として、Ｌｉ
ＰＦ6、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＢ
（Ｃ6Ｈ5）4、ＣＨ3ＳＯ3Ｌｉ、ＣＦ3ＳＯ3Ｌｉ、Ｌｉ
Ｎ（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＬｉＣ（ＣＦ3ＳＯ2）3、ＬｉＣ
ｌ、ＬｉＢｒ等が挙げられる。As the electrolyte salt, conventionally known electrolyte salts can be used. As a specific electrolyte salt, Li
PF 6, LiClO 4, LiAsF 6 , LiBF 4, LiB
(C 6 H 5 ) 4 , CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, Li
N (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC
1, LiBr and the like.
【００４９】上述のような構成の非水電解液電池の電極
は、図９、図１０、図１１及び図１２に示すように、電
極集電体１０として用いられるフィルムの両主面上に、
電極活物質を含有する電極合剤スラリーが塗布され、電
極活物質層１９が形成されてなる。As shown in FIGS. 9, 10, 11 and 12, the electrodes of the non-aqueous electrolyte battery having the above-described structure are formed on both main surfaces of a film used as the electrode current collector 10.
An electrode mixture slurry containing an electrode active material is applied to form an electrode active material layer 19.
【００５０】電極集電体１０が有する導電性の突起は、
電極活物質層１９の厚み方向に向かって形成されてい
る。すなわち、電極活物質層１９の全ての位置におい
て、電極活物質と電極集電体１０との距離が狭められて
おり、電極活物質と電極集電体１０との間の電子伝導性
が優れたものとなる。このため、従来の電極集電体を用
いた電極活物質層と比較して、電極活物質層１９の厚さ
を大とすることが可能となる。したがって、この非水電
解液電池は高エネルギー密度を実現したものとなる。The conductive protrusions of the electrode current collector 10 are as follows:
The electrode active material layer 19 is formed in the thickness direction. That is, in all positions of the electrode active material layer 19, the distance between the electrode active material and the electrode current collector 10 is reduced, and the electron conductivity between the electrode active material and the electrode current collector 10 is excellent. It will be. For this reason, it is possible to increase the thickness of the electrode active material layer 19 as compared with an electrode active material layer using a conventional electrode current collector. Therefore, this non-aqueous electrolyte battery achieves a high energy density.
【００５１】また、上述のような構成の非水電解液電池
では、電極集電体１０が導電性の突起を有しているた
め、電極集電体１０と電極活物質との接触面積が大とな
る。したがって、この非水電解液電池は優れた重負荷放
電特性を有するものとなる。このとき、突起を形成する
ことによって、電極集電体１０上に塗布できる電極活物
質量が制限され容量が減少するため、突起の数及び高さ
等は、容量の減少が著しくならないよう、適宜規定する
ことが好ましい。In the non-aqueous electrolyte battery having the above-described structure, since the electrode current collector 10 has conductive protrusions, the contact area between the electrode current collector 10 and the electrode active material is large. Becomes Therefore, this non-aqueous electrolyte battery has excellent heavy load discharge characteristics. At this time, by forming the protrusions, the amount of the electrode active material that can be applied on the electrode current collector 10 is limited and the capacity is reduced. Therefore, the number and height of the protrusions are appropriately set so that the capacity is not significantly reduced. It is preferable to specify.
【００５２】また、図１２に示すように、フィルムに凹
凸形状を付与することにより突起を形成された電極集電
体１０は、当該凹凸形状の頂点部以外の位置に貫通孔１
８を有することが可能である。この場合、貫通孔１８が
凹凸形状の頂点部１７以外の位置に付与されているた
め、塗布直後の流動性のある電極合剤スラリーが貫通孔
１８を通って電極集電体１０の他主面側に移動する速度
が遅くなり、電極合剤スラリーは電極集電体１０の他主
面側に移動する前に乾燥する。すなわち、電極合剤スラ
リーの塗布性状が良好なものとなる。また、貫通孔１８
の内側に電極合剤スラリーが充填されるため、この電極
集電体１０はより多くの電極活物質を保持することが可
能となり、エネルギー密度を向上させることが可能とな
る。しかし、電極集電体１０の凹凸形状の頂点部１７に
貫通孔１８を設けると、電極集電体１０に電極合剤スラ
リーを塗布する際に、塗布された流動状態の電極合剤ス
ラリーが貫通孔１８を通して電極集電体１０の他主面に
抜け落ち、電極活物質層１９の表面性等が劣化する虞が
ある。Further, as shown in FIG. 12, the electrode current collector 10 having the projections formed by giving the film an uneven shape has a through hole 1 at a position other than the apex of the uneven shape.
It is possible to have eight. In this case, since the through-hole 18 is provided at a position other than the apex portion 17 of the uneven shape, the flowable electrode mixture slurry immediately after application passes through the through-hole 18 and the other main surface of the electrode current collector 10 The electrode mixture slurry dries before moving to the other main surface side of the electrode current collector 10 because the speed at which the electrode mixture slurry moves to the other side decreases. That is, the coating properties of the electrode mixture slurry become favorable. Also, the through hole 18
Is filled with the electrode mixture slurry, the electrode current collector 10 can hold a larger amount of the electrode active material, and the energy density can be improved. However, when the through holes 18 are provided at the apexes 17 of the concave and convex shapes of the electrode current collector 10, when the electrode mixture slurry is applied to the electrode current collector 10, the applied electrode mixture slurry in a flowing state penetrates. There is a concern that the electrode active material layer 19 may fall through the hole 18 to the other main surface of the electrode current collector 10 and deteriorate the surface properties of the electrode active material layer 19.
【００５３】電極集電体１０に用いるフィルムの材質と
しては、導電性の良好な金属箔を用いることが可能であ
る。また、このような金属箔として、抵抗の小さいＣ
ｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉのうち、少なくとも一種を構成材
料として含むことが好ましい。As a material of the film used for the electrode current collector 10, a metal foil having good conductivity can be used. In addition, as such a metal foil, C having low resistance is used.
It is preferable that at least one of u, Al, Ti, and Ni is included as a constituent material.
【００５４】また、フィルムの材質としては、高分子材
料と金属との複合材料を用いることも可能である。耐熱
性等を考慮すると、この高分子材料は、軟化点が８５℃
以上であることが好ましい。フィルムの材質を前記のよ
うにすることによって、耐熱性を有するとともに、非水
電解液電池を軽量化できる。As the material of the film, a composite material of a polymer material and a metal can be used. Considering heat resistance, this polymer material has a softening point of 85 ° C.
It is preferable that it is above. By making the material of the film as described above, the non-aqueous electrolyte battery can be reduced in weight while having heat resistance.
【００５５】なお、上述の説明は、負極１と正極２とを
まとめて電極と称し、負極集電体５と正極集電体７とを
まとめて電極集電体１０と称し、負極活物質層６と正極
活物質層８とをまとめて電極活物質層と称したうえでの
説明であるが、本発明は、負極１及び正極２の両方に用
いることも可能であるし、負極１又は正極２のどちらか
一方にのみ用いることも可能である。In the above description, the negative electrode 1 and the positive electrode 2 are collectively referred to as an electrode, the negative electrode current collector 5 and the positive electrode current collector 7 are collectively referred to as an electrode current collector 10, and the negative electrode active material layer 6 and the positive electrode active material layer 8 are collectively referred to as an electrode active material layer. However, the present invention can be used for both the negative electrode 1 and the positive electrode 2, and the negative electrode 1 and the positive electrode It is also possible to use only one of the two.
【００５６】なお、上述の説明は、円筒型の非水電解液
電池についての説明であるが、本発明にかかる非水電解
液電池は、直方体型、コイン型、カード型等、様々な形
状の非水電解液電池についても適用可能である。Although the above description is for a cylindrical nonaqueous electrolyte battery, the nonaqueous electrolyte battery according to the present invention has various shapes such as a rectangular parallelepiped type, a coin type, and a card type. The present invention is also applicable to non-aqueous electrolyte batteries.
【００５７】また、上述の説明は、非水電解液を用いた
非水電解液電池についての説明であるが、本発明にかか
る非水電解質電池に用いられる電解質としては、これに
限定されるものではなく、非水溶媒及び電解質塩を高分
子マトリックスに含浸したゲル電解質、無機及び有機の
固体電解質等、いかなる電解質を用いることも可能であ
る。また、本発明は、一次電池についても二次電池につ
いても適用可能である。Although the above description is for a nonaqueous electrolyte battery using a nonaqueous electrolyte, the electrolyte used in the nonaqueous electrolyte battery according to the present invention is not limited to this. Instead, any electrolyte such as a gel electrolyte in which a non-aqueous solvent and an electrolyte salt are impregnated in a polymer matrix, and an inorganic and organic solid electrolyte can be used. Further, the present invention is applicable to both primary batteries and secondary batteries.
【００５８】[0058]
【実施例】次に、本発明を適用した具体的な実施例につ
いて述べる。Next, specific examples to which the present invention is applied will be described.
【００５９】＜実施例１＞先ず、以下のようにして負極
活物質を作製した。フィラーとなる石炭コークス１００
重量部に対し、バインダーとなる石油系ピッチ５０重量
部を加え、約１００℃で混合した後、プレスにて圧縮成
型し、１０００℃以下で熱処理して炭素成型体を得た。
この炭素成型体に、２００℃以下で溶融させたバインダ
ーピッチを含浸し、１０００℃で熱処理するという、ピ
ッチ含浸／焼成工程を数回繰り返した。次に、この炭素
成型体を不活性雰囲気下で最高３０００℃にて熱処理し
て、得られた黒鉛化成型体を粉砕し、負極活物質とし
た。<Example 1> First, a negative electrode active material was prepared as follows. Coal coke 100 as filler
50 parts by weight of petroleum pitch as a binder was added to the parts by weight, mixed at about 100 ° C., compression-molded by a press, and heat-treated at 1000 ° C. or lower to obtain a carbon molded body.
The pitch impregnation / firing step of impregnating the carbon molded body with a binder pitch melted at 200 ° C. or lower and heat-treating at 1000 ° C. was repeated several times. Next, this carbon molded body was heat-treated at a maximum of 3000 ° C. in an inert atmosphere, and the obtained graphitized molded body was pulverized to obtain a negative electrode active material.
【００６０】上記負極活物質を９０重量部と、結着剤と
してポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）１０重量部とを
混合して負極合剤を調製し、溶剤となるＮ−メチルピロ
リドンに分散させてスラリー（ペースト状）にした。A negative electrode mixture was prepared by mixing 90 parts by weight of the above negative electrode active material and 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder, and dispersed in N-methylpyrrolidone as a solvent to form a slurry. (Paste).
【００６１】負極集電体として、厚さ１５μｍの帯状の
銅箔を用いた。この負極集電体は、図２に示すように、
導電材よりなる短冊状の小片が固定されることにより形
成された突起を有している。負極合剤スラリーをこの集
電体の両面に塗布、乾燥させた後、一定圧力で圧縮成型
して、帯状負極を作製した。A 15 μm-thick strip-shaped copper foil was used as the negative electrode current collector. This negative electrode current collector, as shown in FIG.
It has a projection formed by fixing a strip-shaped small piece made of a conductive material. The negative electrode mixture slurry was applied to both surfaces of the current collector, dried, and then compression-molded at a constant pressure to produce a belt-shaped negative electrode.
【００６２】次に、以下のようにして正極活物質を作製
した。炭酸リチウム０．５ｍｏｌと炭酸コバルト１ｍｏ
ｌとを混合し、この混合物を空気中、９００℃で５時間
焼成した。得られた材料について、Ｘ線回折測定を行っ
た結果、ＪＣＰＤＳファイルに登録されたＬｉＣｏＯ2
のピークとよく一致していた。この得られたＬｉＣｏＯ
2を粉砕し、レーザー回折法で得られる累積５０％粒径
を１５μｍとした。このＬｉＣｏＯ2粉末９５重量部
と、炭酸リチウム粉末５重量部とを混合した。この混合
物の９１重量部と、導電剤としてグラファイト６重量部
と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン３重量部とを混
合して正極合剤を調製し、Ｎ−メチルピロリドンに分散
させてスラリー（ペースト状）にした。Next, a positive electrode active material was prepared as follows. 0.5mol lithium carbonate and 1mo cobalt carbonate
and the mixture was calcined in air at 900 ° C. for 5 hours. X-ray diffraction measurement was performed on the obtained material. As a result, LiCoO 2 registered in the JCPDS file was obtained.
Well matched with the peak. The obtained LiCoO
2 was pulverized to have a cumulative 50% particle size obtained by a laser diffraction method of 15 μm. 95 parts by weight of this LiCoO 2 powder and 5 parts by weight of lithium carbonate powder were mixed. 91 parts by weight of this mixture, 6 parts by weight of graphite as a conductive agent, and 3 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder were mixed to prepare a positive electrode mixture, which was dispersed in N-methylpyrrolidone to form a slurry (paste). Shape).
【００６３】正極集電体として、厚さ２０μｍの帯状の
アルミニウム箔を用いた。この正極集電体は、図２に示
すように、導電材よりなる短冊状の小片が固定されるこ
とにより形成された突起を有している。正極合剤スラリ
ーをこの集電体の両面に塗布、乾燥させた後、圧縮成型
して、帯状正極を作製した。A 20 μm-thick strip-shaped aluminum foil was used as the positive electrode current collector. As shown in FIG. 2, the positive electrode current collector has a projection formed by fixing a strip-shaped small piece made of a conductive material. A positive electrode mixture slurry was applied to both surfaces of the current collector, dried, and then compression molded to produce a belt-shaped positive electrode.
【００６４】帯状負極と帯状正極との間に介在させるセ
パレータとして、厚さ２５μｍの微多孔性ポリプロピレ
ンフィルムを使用した。As a separator interposed between the strip-shaped negative electrode and the strip-shaped positive electrode, a microporous polypropylene film having a thickness of 25 μm was used.
【００６５】上述のように作製された帯状負極、セパレ
ータ、帯状正極、セパレータの順に４層積層し、この積
層体を帯状負極が帯状正極よりも外側になるように長さ
方向に沿って渦巻型に多数回巻回し、外径１８ｍｍの渦
巻型電極体を作製した。Four layers of the band-shaped negative electrode, the separator, the band-shaped positive electrode, and the separator produced as described above are laminated in this order, and the laminated body is spirally wound along the length direction such that the band-shaped negative electrode is outside the band-shaped positive electrode. To form a spiral electrode body having an outer diameter of 18 mm.
【００６６】このようにして作製した渦巻型電極体を、
ニッケルめっきを施した鉄製電池缶に収容した。渦巻型
電極体の上下両面には絶縁板を配し、アルミニウム製正
極リードを正極集電体から導出して電池蓋に、ニッケル
製負極リードを負極集電体から導出して電池缶に溶接し
た。The spiral electrode body thus manufactured is
The battery was housed in a nickel-plated iron battery can. Insulating plates were arranged on both the upper and lower surfaces of the spiral electrode body, an aluminum positive electrode lead was led out from the positive electrode current collector, and the nickel negative electrode lead was drawn out from the negative electrode current collector and welded to the battery can. .
【００６７】この電池缶の中に、エチレンカーボネート
とジメチルカーボネートとの等容量混合溶媒中にＬｉＰ
Ｆ6を１ｍｏｌ／ｌの割合で溶解した電解液を注入し
た。次に、アスファルトで表面を塗布した絶縁封口ガス
ケットを介して電池缶をかしめることにより、電流遮断
機構を有する安全弁装置、ＰＴＣ素子ならびに電池蓋を
固定し、電池内の気密性を保持させた。以上の工程によ
り、直径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍの円筒型非水電解液二
次電池を作製した。In this battery can, LiP was mixed in an equal volume mixed solvent of ethylene carbonate and dimethyl carbonate.
An electrolyte in which F 6 was dissolved at a rate of 1 mol / l was injected. Then, the battery can was caulked through an insulating sealing gasket whose surface was coated with asphalt, thereby fixing the safety valve device having the current cutoff mechanism, the PTC element, and the battery lid, thereby maintaining the airtightness in the battery. Through the above steps, a cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery having a diameter of 18 mm and a height of 65 mm was produced.
【００６８】＜実施例２＞負極集電体及び正極集電体
が、図３及び図４に示すように、切り込みを入れ、この
部分を立ち上げることにより形成された突起を有してい
ること以外は、実施例１と同様にして非水電解液二次電
池を作製した。<Example 2> As shown in FIGS. 3 and 4, the negative electrode current collector and the positive electrode current collector have projections formed by making cuts and raising these portions. Except for the above, a nonaqueous electrolyte secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1.
【００６９】＜実施例３＞負極集電体としてポリプロピ
レンフィルムに銅を無電解めっきした高分子と金属との
複合体を用い、正極集電体としてポリプロピレンフィル
ムにアルミニウムを蒸着した高分子と金属との複合体を
用い、これら負極集電体及び正極集電体が、図３及び図
４に示すように、切り込みを入れ、この部分を立ち上げ
ることにより形成された突起を有していること以外は、
実施例１と同様にして非水電解液二次電池を作製した。Example 3 A composite of a polymer and a metal obtained by electrolessly plating copper on a polypropylene film was used as a negative electrode current collector, and a polymer and a metal obtained by vapor-depositing aluminum on a polypropylene film were used as a positive electrode current collector. Except that these negative electrode current collectors and positive electrode current collectors have projections formed by making cuts and raising this portion as shown in FIGS. 3 and 4. Is
A non-aqueous electrolyte secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1.
【００７０】＜実施例４＞負極集電体及び正極集電体
が、図５に示すように、凹凸形状を付与することにより
形成された突起を有していること以外は、実施例１と同
様にして非水電解液二次電池を作製した。<Example 4> [0070] Example 4 was the same as Example 1 except that the negative electrode current collector and the positive electrode current collector had projections formed by providing irregularities as shown in FIG. Similarly, a non-aqueous electrolyte secondary battery was manufactured.
【００７１】＜実施例５＞負極集電体及び正極集電体
が、図６に示すように、凹凸形状を付与することにより
形成された突起を有し、凹凸形状の頂点部以外の位置に
貫通孔を有していること以外は、実施例１と同様にして
非水電解液二次電池を作製した。Example 5 As shown in FIG. 6, the negative electrode current collector and the positive electrode current collector have projections formed by providing irregularities, and are located at positions other than the tops of the irregularities. A non-aqueous electrolyte secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the battery had a through hole.
【００７２】＜実施例６＞負極集電体としてポリプロピ
レンフィルムに銅を無電解めっきした高分子と金属との
複合体を用い、正極集電体としてポリプロピレンフィル
ムにアルミニウムを蒸着した高分子と金属との複合体を
用い、これら負極集電体及び正極集電体が、図６に示す
ように、凹凸形状を付与することにより形成された突起
を有し、凹凸形状の頂点部以外の位置に貫通孔を有して
いること以外は、実施例１と同様にして非水電解液二次
電池を作製した。Example 6 A composite of a polymer and a metal obtained by electrolessly plating copper on a polypropylene film was used as a negative electrode current collector, and a polymer and a metal obtained by vapor-depositing aluminum on a polypropylene film were used as a positive electrode current collector. As shown in FIG. 6, these negative electrode current collectors and positive electrode current collectors have projections formed by imparting irregularities, and penetrate to positions other than the apexes of the irregularities. A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the battery had holes.
【００７３】＜比較例＞負極集電体及び正極集電体が、
図１３に示すように、突起を有しない平板状であること
以外は、実施例１と同様にして非水電解液二次電池を作
製した。Comparative Example A negative electrode current collector and a positive electrode current collector
As shown in FIG. 13, a non-aqueous electrolyte secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the battery had a flat shape without protrusions.
【００７４】特性評価 次に、上述のように作製した電池を、最大充電電圧を
４．２Ｖとし、充電電流を１Ａとして３時間充電を行
い、０．７Ａ及び３．０Ａで２．５Ｖまで放電したとき
の、放電容量及び電池総重量当たりのエネルギー密度を
測定した。各実施例、比較例の電池総重量及び特性評価
の結果を表１に示す。 Evaluation of Characteristics Next, the battery prepared as described above was charged for 3 hours at a maximum charging voltage of 4.2 V and a charging current of 1 A, and discharged at 0.7 A and 3.0 A to 2.5 V. Then, the discharge capacity and the energy density per total weight of the battery were measured. Table 1 shows the total weight of the batteries and the results of the characteristic evaluation of each of the examples and the comparative examples.
【００７５】[0075]
【表１】 [Table 1]
【００７６】３Ａでの放電のとき、すなわち重負荷放電
において、実施例１乃至実施例６は、比較例に比べて高
い容量及びエネルギー密度を示すことがわかる。また、
実施例３及び実施例６は、負極集電体及び正極集電体と
して高分子材料と金属との複合体を用いているため、電
池総重量が軽量化されていることがわかる。At the time of discharge at 3 A, that is, in heavy load discharge, Examples 1 to 6 show higher capacities and energy densities than the comparative examples. Also,
In Examples 3 and 6, since the composite of a polymer material and a metal was used as the negative electrode current collector and the positive electrode current collector, it was found that the total weight of the battery was reduced.
【００７７】[0077]
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、電極集電体と電極活物質との電子伝導性が
良好なため電極活物質層の厚みを大とすることができる
とともに、電極集電体と電極活物質との接触面積を広く
することができる。したがって、本発明によれば、高エ
ネルギー密度を実現し、且つ優れた重負荷放電特性を有
する非水電解質電池を提供することが可能である。As is clear from the above description, according to the present invention, since the electron conductivity between the electrode current collector and the electrode active material is good, the thickness of the electrode active material layer can be increased. In addition, the contact area between the electrode current collector and the electrode active material can be increased. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte battery that achieves high energy density and has excellent heavy load discharge characteristics.
【図１】本発明を適用した非水電解液電池の要部概略断
面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view of a main part of a nonaqueous electrolyte battery to which the present invention is applied.
【図２】短冊状の小片をフィルムの表面に固定すること
により、突起が形成されている電極集電体の概略断面図
である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an electrode current collector in which protrusions are formed by fixing strip-shaped small pieces to the surface of a film.
【図３】フィルムに切り込みを入れ、この部分を立ち上
げることにより突起が形成されている電極集電体の概略
断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an electrode current collector in which a projection is formed by making a cut in a film and raising this portion.
【図４】フィルムに切り込みを入れ、この部分を立ち上
げることにより突起が形成されている電極集電体の概略
斜視図である。FIG. 4 is a schematic perspective view of an electrode current collector in which a projection is formed by making a cut in a film and raising this portion.
【図５】フィルムに凹凸形状を付与することにより突起
が形成されている電極集電体の概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of an electrode current collector in which a projection is formed by providing a film with an uneven shape.
【図６】フィルムに凹凸形状を付与することにより突起
が形成され、当該フィルムに貫通孔が形成されている電
極集電体の概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an electrode current collector in which projections are formed by imparting an uneven shape to a film, and through holes are formed in the film.
【図７】負極活物質として用いられる黒鉛粉末の形状を
示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a shape of graphite powder used as a negative electrode active material.
【図８】負極活物質として用いられる黒鉛粉末の形状を
示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing a shape of graphite powder used as a negative electrode active material.
【図９】図２に示されている電極集電体を用いて作製さ
れた電極の概略断面図である。9 is a schematic cross-sectional view of an electrode manufactured using the electrode current collector shown in FIG.
【図１０】図３及び図４に示されている電極集電体を用
いて作製された電極の概略断面図である。FIG. 10 is a schematic sectional view of an electrode manufactured by using the electrode current collector shown in FIGS. 3 and 4;
【図１１】図５に示されている電極集電体を用いて作製
された電極の概略断面図である。11 is a schematic cross-sectional view of an electrode manufactured using the electrode current collector shown in FIG.
【図１２】図６に示されている電極集電体を用いて作製
された電極の概略断面図である。12 is a schematic cross-sectional view of an electrode manufactured using the electrode current collector shown in FIG.
【図１３】従来の電極の概略断面図である。FIG. 13 is a schematic sectional view of a conventional electrode.
１ 負極、２ 正極、５ 負極集電体、６ 負極活物質
層、７ 正極集電体、８ 正極活物質層Reference Signs List 1 negative electrode, 2 positive electrode, 5 negative electrode current collector, 6 negative electrode active material layer, 7 positive electrode current collector, 8 positive electrode active material layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｚ (72)発明者 永峰 政幸 福島県郡山市日和田町高倉字下杉下１番地 の１ 株式会社ソニー・エナジー・テック 内 Ｆターム(参考） 5H003 AA01 AA02 BB02 BB05 5H014 AA04 BB04 CC04 EE01 EE05 EE08 EE10 5H017 AA03 AS01 BB14 CC01 DD01 DD08 EE01 EE04 EE05 EE07 HH05 5H029 AJ03 AJ06 AK01 AK02 AK03 AK05 AK11 AL02 AL06 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ14 BJ27 CJ03 CJ04 DJ07 DJ14 EJ01 EJ12 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01M 10/40 H01M 10/40 Z (72) Inventor Masayuki Nagamine No. 1 F-term in Sony Energy Tech Co., Ltd. (reference) AL02 AL06 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ14 BJ27 CJ03 CJ04 DJ07 DJ14 EJ01 EJ12
Claims (10)
なる負極と、 正極集電体上に正極活物質層を形成してなる正極と、 非水電解質とを備え、 上記負極集電体及び／又は上記正極集電体は、導電フィ
ルムよりなり、上記導電フィルム上に突起が形成されて
いることを特徴とする非水電解質電池。1. A negative electrode comprising a negative electrode active material layer formed on a negative electrode current collector, a positive electrode having a positive electrode active material layer formed on a positive electrode current collector, and a non-aqueous electrolyte, The non-aqueous electrolyte battery, wherein the current collector and / or the positive electrode current collector is formed of a conductive film, and a protrusion is formed on the conductive film.
片を上記導電フィルム表面に固定することにより形成さ
れていることを特徴とする請求項１記載の非水電解質電
池。2. The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the projections are formed by fixing strip-shaped small pieces made of a conductive material on the surface of the conductive film.
みを入れ、この部分を立ち上げることにより形成されて
いることを特徴とする請求項１記載の非水電解質電池。3. The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the projection is formed by making a cut in the conductive film and raising the portion.
状を付与することにより形成されていることを特徴とす
る請求項１記載の非水電解質電池。4. The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the projections are formed by imparting an uneven shape to the conductive film.
以外の位置に貫通孔を有することを特徴とする請求項４
記載の非水電解質電池。5. The conductive film according to claim 4, wherein the conductive film has a through hole at a position other than an apex of the uneven shape.
The non-aqueous electrolyte battery according to the above.
とを特徴とする請求項１記載の非水電解質電池。6. The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the conductive film is made of a metal foil.
のうち少なくとも一種を構成材料として含むことを特徴
とする請求項６記載の非水電解質電池。7. The metal foil is made of Cu, Al, Ti, Ni.
7. The non-aqueous electrolyte battery according to claim 6, wherein at least one of them is included as a constituent material.
とからなる複合材料よりなることを特徴とする請求項１
記載の非水電解質電池。8. The method according to claim 1, wherein the conductive film is made of a composite material comprising a polymer material and a metal.
The non-aqueous electrolyte battery according to the above.
ことを特徴とする請求項１記載の非水電解質電池。9. The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the negative electrode active material contains a carbon material.
属との複合金属酸化物を用いることを特徴とする請求項
１記載の非水電解質電池。10. The nonaqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein a composite metal oxide of Li and a transition metal is used as the positive electrode active material.
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