JP2001085016A

JP2001085016A - 非水電解質電池

Info

Publication number: JP2001085016A
Application number: JP25634899A
Authority: JP
Inventors: Tokuo Komaru; 篤雄小丸; Yusuke Fujishige; 祐介藤重; Masayuki Nagamine; 政幸永峰
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2001-03-30

Abstract

(57)【要約】【課題】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ものとする。【解決手段】負極集電体５上に負極活物質層６を形成
してなる負極１と、正極集電体７上に正極活物質層８を
形成してなる正極２と、非水電解質とを備え、上記負極
集電体５及び／又は上記正極集電体７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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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、ＪＩＳＫ−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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００７５】

【表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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図１３】従来の電極の概略断面図である。

【符号の説明】

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

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、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。
【請求項２】上記突起は、導電材よりなる短冊状の小
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。
【請求項３】上記突起は、上記導電フィルムに切り込
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。
【請求項４】上記突起は、上記導電フィルムに凹凸形
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。
【請求項５】上記導電フィルムは、凹凸形状の頂点部
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。
【請求項６】上記導電フィルムは、金属箔よりなるこ
とを特徴とする請求項１記載の非水電解質電池。
【請求項７】上記金属箔は、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を特徴
とする請求項６記載の非水電解質電池。
【請求項８】上記導電フィルムは、高分子材料と金属
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。
【請求項９】上記負極活物質として、炭素材料を含む
ことを特徴とする請求項１記載の非水電解質電池。
【請求項１０】上記正極活物質として、Ｌｉと遷移金
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。