JP2002050394A - 電池およびその製造方法 - Google Patents
電池およびその製造方法Info
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- JP2002050394A JP2002050394A JP2000238068A JP2000238068A JP2002050394A JP 2002050394 A JP2002050394 A JP 2002050394A JP 2000238068 A JP2000238068 A JP 2000238068A JP 2000238068 A JP2000238068 A JP 2000238068A JP 2002050394 A JP2002050394 A JP 2002050394A
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- 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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Cell Separators (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】正極シート、負極シートをセパレータを介して
スパイラル状に巻回した電極群を用いる電池であって、
より安全性が高い電池およびその製造方法を提供する。 【解決手段】〔１〕正極シート、負極シートをセパレー
タを介してスパイラル状に巻回した電極群を用いる電池
の製造方法において、電極群巻回時の正極シートまたは
負極シートのいずれか一方の張力をｘｇ／ｃｍ、セパレ
ータの張力をｙｇ／ｃｍとしたとき、ｘ、ｙが下式
（１）および（２）を満たす電池の製造方法。 ５０＜ｘ＜２５０ （１） ０＜ｙ＜２５０ （２） 〔２〕上記〔１〕の製造方法により製造された電池。
スパイラル状に巻回した電極群を用いる電池であって、
より安全性が高い電池およびその製造方法を提供する。 【解決手段】〔１〕正極シート、負極シートをセパレー
タを介してスパイラル状に巻回した電極群を用いる電池
の製造方法において、電極群巻回時の正極シートまたは
負極シートのいずれか一方の張力をｘｇ／ｃｍ、セパレ
ータの張力をｙｇ／ｃｍとしたとき、ｘ、ｙが下式
（１）および（２）を満たす電池の製造方法。 ５０＜ｘ＜２５０ （１） ０＜ｙ＜２５０ （２） 〔２〕上記〔１〕の製造方法により製造された電池。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電池およびその製
造方法に関するものである。
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータ、携帯電
話、携帯情報端末などを含むポータブル情報機器の普及
が著しい。マルチメディアとしてのこれらの機器は多機
能であることが望まれるため、電源に用いられる二次電
池には小型、軽量でありながら大容量であること、即ち
高エネルギー密度であることが求められている。この点
において、従来の鉛蓄電池やニッケルカドミウム蓄電池
等の水溶液系二次電池は満足できるものではなく、より
高いエネルギー密度を実現できるリチウムイオン二次電
池、特にコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、リ
チウムマンガンスピネル等のリチウムの複合酸化物を正
極活物質とし、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可
能な炭素材を負極活物質とするリチウムイオン二次電池
の研究開発がさかんに行われている。
話、携帯情報端末などを含むポータブル情報機器の普及
が著しい。マルチメディアとしてのこれらの機器は多機
能であることが望まれるため、電源に用いられる二次電
池には小型、軽量でありながら大容量であること、即ち
高エネルギー密度であることが求められている。この点
において、従来の鉛蓄電池やニッケルカドミウム蓄電池
等の水溶液系二次電池は満足できるものではなく、より
高いエネルギー密度を実現できるリチウムイオン二次電
池、特にコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、リ
チウムマンガンスピネル等のリチウムの複合酸化物を正
極活物質とし、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可
能な炭素材を負極活物質とするリチウムイオン二次電池
の研究開発がさかんに行われている。
【０００３】このようなリチウムイオン二次電池におい
ては、正極の高電位および負極の低電位でも分解が起こ
らない非水系溶媒に、電解質としてリチウム塩を溶解さ
せた電解液が用いられる。しかしながら、非水系電解液
ではイオン導電性が低いため、正極および負極の面積を
大きくし、正極および負極間の距離を短くすることによ
り、高電流を取り出す工夫がなされている。一般的に
は、電池活物質（正極活物質または負極活物質）と、導
電材、結着材等からなる電極材料を溶媒に混練分散させ
ることにより得られる電極材料合剤を、集電体の片面も
しくは両面に塗布、乾燥後、プレスすることにより作製
された正極シートおよび負極シートを、セパレータを介
してスパイラル状に巻回した電極群を作製し、電池缶に
収納して非水系電解液を含浸させることにより、リチウ
ムイオン二次電池が作製される。正極シートおよび負極
シートを、セパレータを介してスパイラル状に巻回し電
極群を作製する際には、巻きずれやしわの発生が無いよ
うに、通常、正極シートおよび負極シートやセパレータ
には、ある程度の張力をかけて、巻回しする必要があ
る。これらの張力に関しては、特開平９−７３９２１公
報、特開平１１−１３５１４２公報等に記載されてい
る。
ては、正極の高電位および負極の低電位でも分解が起こ
らない非水系溶媒に、電解質としてリチウム塩を溶解さ
せた電解液が用いられる。しかしながら、非水系電解液
ではイオン導電性が低いため、正極および負極の面積を
大きくし、正極および負極間の距離を短くすることによ
り、高電流を取り出す工夫がなされている。一般的に
は、電池活物質（正極活物質または負極活物質）と、導
電材、結着材等からなる電極材料を溶媒に混練分散させ
ることにより得られる電極材料合剤を、集電体の片面も
しくは両面に塗布、乾燥後、プレスすることにより作製
された正極シートおよび負極シートを、セパレータを介
してスパイラル状に巻回した電極群を作製し、電池缶に
収納して非水系電解液を含浸させることにより、リチウ
ムイオン二次電池が作製される。正極シートおよび負極
シートを、セパレータを介してスパイラル状に巻回し電
極群を作製する際には、巻きずれやしわの発生が無いよ
うに、通常、正極シートおよび負極シートやセパレータ
には、ある程度の張力をかけて、巻回しする必要があ
る。これらの張力に関しては、特開平９−７３９２１公
報、特開平１１−１３５１４２公報等に記載されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような正極シー
トおよび負極シートを、セパレータを介してスパイラル
状に巻回した電極群を使用する電池、特にリチウムイオ
ン二次電池は、非水系電解液を使用していること、ま
た、従来電池に比べエネルギー密度が高いので、異常時
には温度上昇することがあった。本発明の目的は、異常
時でも温度上昇が比較的少なくより安全性が高い電池お
よびその製造方法を提供することにある。
トおよび負極シートを、セパレータを介してスパイラル
状に巻回した電極群を使用する電池、特にリチウムイオ
ン二次電池は、非水系電解液を使用していること、ま
た、従来電池に比べエネルギー密度が高いので、異常時
には温度上昇することがあった。本発明の目的は、異常
時でも温度上昇が比較的少なくより安全性が高い電池お
よびその製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意検討を
行なった結果、正極シート、負極シートをセパレータを
介してスパイラル状に巻回した電極群を用いる電池にお
いて、電極群巻回時の正極シート、負極シートおよびセ
パレータの張力を特定の範囲の値にすることにより、安
全性向上の効果があることを見出し、本発明を完成する
に至った。
行なった結果、正極シート、負極シートをセパレータを
介してスパイラル状に巻回した電極群を用いる電池にお
いて、電極群巻回時の正極シート、負極シートおよびセ
パレータの張力を特定の範囲の値にすることにより、安
全性向上の効果があることを見出し、本発明を完成する
に至った。
【０００６】すなわち本発明は、〔１〕正極シート、負
極シートをセパレータを介してスパイラル状に巻回した
電極群を用いる電池の製造方法において、電極群巻回時
の正極シートまたは負極シートのいずれか一方の張力を
ｘｇ／ｃｍ、セパレータの張力をｙｇ／ｃｍとしたと
き、ｘ、ｙが下式（１）および（２）を満たす電池の製
造方法に係るものである。 ５０＜ｘ＜２５０ （１） ０＜ｙ＜２５０ （２） また本発明は、〔２〕上記〔１〕の製造方法により製造
された電池に係るものである。さらに本発明は、〔３〕
上記〔１〕の製造方法により製造されたリチウムイオン
二次電池に係るものである。
極シートをセパレータを介してスパイラル状に巻回した
電極群を用いる電池の製造方法において、電極群巻回時
の正極シートまたは負極シートのいずれか一方の張力を
ｘｇ／ｃｍ、セパレータの張力をｙｇ／ｃｍとしたと
き、ｘ、ｙが下式（１）および（２）を満たす電池の製
造方法に係るものである。 ５０＜ｘ＜２５０ （１） ０＜ｙ＜２５０ （２） また本発明は、〔２〕上記〔１〕の製造方法により製造
された電池に係るものである。さらに本発明は、〔３〕
上記〔１〕の製造方法により製造されたリチウムイオン
二次電池に係るものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】次に、本発明を詳細に説明する。
本発明における電池は、正極シート、負極シートをセパ
レータを介してスパイラル状に巻回した電極群を用いた
ものである。
本発明における電池は、正極シート、負極シートをセパ
レータを介してスパイラル状に巻回した電極群を用いた
ものである。
【０００８】本発明に使用する正極シートは、通常、正
極活物質、導電材および結着剤を含む合剤を集電体上に
担持したものを用いる。該正極活物質として、リチウム
イオンをドープ・脱ドープ可能な材料を含み、導電材と
して炭素質材料を含み、結着剤として熱可塑性樹脂など
を含むものが好ましい。該リチウムイオンをドープ・脱
ドープ可能な材料としては、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉなどの遷移金属を少なくとも１種含むリチウム複合酸
化物が挙げられる。中でも好ましくは、平均放電電位が
高いという点で、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチ
ウム、ニッケル酸リチウムのニッケルの一部を他元素と
置換したもの、などのα−ＮａＦｅＯ2型構造を母体と
する層状リチウム複合酸化物、リチウムマンガンスピネ
ルなどのスピネル型構造を母体とするリチウム複合酸化
物などが挙げられる。
極活物質、導電材および結着剤を含む合剤を集電体上に
担持したものを用いる。該正極活物質として、リチウム
イオンをドープ・脱ドープ可能な材料を含み、導電材と
して炭素質材料を含み、結着剤として熱可塑性樹脂など
を含むものが好ましい。該リチウムイオンをドープ・脱
ドープ可能な材料としては、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉなどの遷移金属を少なくとも１種含むリチウム複合酸
化物が挙げられる。中でも好ましくは、平均放電電位が
高いという点で、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチ
ウム、ニッケル酸リチウムのニッケルの一部を他元素と
置換したもの、などのα−ＮａＦｅＯ2型構造を母体と
する層状リチウム複合酸化物、リチウムマンガンスピネ
ルなどのスピネル型構造を母体とするリチウム複合酸化
物などが挙げられる。
【０００９】本発明に使用する結着剤としての熱可塑性
樹脂としては、ポリビニリデンフロライド、ビニリデン
フロライドの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、
テトラフルオロエチレン−ヘキサフロロプロピレンの共
重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキ
ルビニルエーテルの共重合体、エチレン−テトラフルオ
ロエチレンの共重合体、ビニリデンフロライド−ヘキサ
フルオロプロピレン−テトラフルオロエチレンの共重合
体、熱可塑性ポリイミド、カルボキシメチルセルロー
ス、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが挙げられる。
樹脂としては、ポリビニリデンフロライド、ビニリデン
フロライドの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、
テトラフルオロエチレン−ヘキサフロロプロピレンの共
重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキ
ルビニルエーテルの共重合体、エチレン−テトラフルオ
ロエチレンの共重合体、ビニリデンフロライド−ヘキサ
フルオロプロピレン−テトラフルオロエチレンの共重合
体、熱可塑性ポリイミド、カルボキシメチルセルロー
ス、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが挙げられる。
【００１０】本発明に使用する導電剤としての炭素質材
料としては、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス類、カーボ
ンブラックなどが挙げられる。導電材として、それぞれ
単独で用いてもよいし、例えば人造黒鉛とカーボンブラ
ックとを混合して用いるといった複合導電材系を選択し
てもよい。
料としては、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス類、カーボ
ンブラックなどが挙げられる。導電材として、それぞれ
単独で用いてもよいし、例えば人造黒鉛とカーボンブラ
ックとを混合して用いるといった複合導電材系を選択し
てもよい。
【００１１】本発明に使用するセパレータは、電解液の
浸透性が良くイオンの透過率が良いものであれば特に限
定されないが、８０〜１８０℃で軟化し多孔質の空隙が
閉塞され、かつ電解液に溶解しない熱可塑性樹脂が好ま
しい。具体的にはポリオレフィン、熱可塑性ポリウレタ
ンが挙げられ、ポリオレフィンがより好ましい。ポリオ
レフィンとしてさらに具体的には、低密度ポリエチレ
ン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレンなど
のポリエチレン、ポリプロピレンなどから選ばれた少な
くとも１種のポリオレフィンが挙げられる。多孔質フィ
ルム、不織布、織布等が用いることができるが、中で
も、多孔質フィルムが均一で薄いフィルムが得られるの
で好ましい。セパレータの強度や安全性を高めるため
に、複数の種類の膜を積層して用いることもできる。積
層する膜としては、耐熱性の高い、ポリイミド、ポリア
ミドイミド、アラミド、ポリカーボネート、ポリアセタ
ール、ポリサルホン、ポリエーテルエーテルケトン、芳
香族ポリエステル、ポリエーテルサルホン、ポリエーテ
ルイミドなどが挙げられる。
浸透性が良くイオンの透過率が良いものであれば特に限
定されないが、８０〜１８０℃で軟化し多孔質の空隙が
閉塞され、かつ電解液に溶解しない熱可塑性樹脂が好ま
しい。具体的にはポリオレフィン、熱可塑性ポリウレタ
ンが挙げられ、ポリオレフィンがより好ましい。ポリオ
レフィンとしてさらに具体的には、低密度ポリエチレ
ン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレンなど
のポリエチレン、ポリプロピレンなどから選ばれた少な
くとも１種のポリオレフィンが挙げられる。多孔質フィ
ルム、不織布、織布等が用いることができるが、中で
も、多孔質フィルムが均一で薄いフィルムが得られるの
で好ましい。セパレータの強度や安全性を高めるため
に、複数の種類の膜を積層して用いることもできる。積
層する膜としては、耐熱性の高い、ポリイミド、ポリア
ミドイミド、アラミド、ポリカーボネート、ポリアセタ
ール、ポリサルホン、ポリエーテルエーテルケトン、芳
香族ポリエステル、ポリエーテルサルホン、ポリエーテ
ルイミドなどが挙げられる。
【００１２】本発明の電池がリチウムイオン二次電池で
ある場合に用いる非水電解質溶液としては、例えばリチ
ウム塩を有機溶媒に溶解させた非水電解質溶液を用いる
ことができる。リチウム塩としては、ＬｉＣｌＯ4、Ｌ
ｉＰＦ6、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＢＦ4、Ｌｉ
ＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2、ＬｉＣ（ＳＯ2Ｃ
Ｆ3）3、Ｌｉ2Ｂ10Ｃｌ10、低級脂肪族カルボン酸リチ
ウム塩、ＬｉＡｌＣｌ4などのうち１種または２種以上
の混合物が挙げられる。リチウム塩として、これらの中
でもフッ素を含むＬｉＰＦ6、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＳｂＦ
6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）
2、およびＬｉＣ（ＣＦ3ＳＯ2）3からなる群から選ばれ
た少なくとも１種を含むものを用いることが好ましい。
ある場合に用いる非水電解質溶液としては、例えばリチ
ウム塩を有機溶媒に溶解させた非水電解質溶液を用いる
ことができる。リチウム塩としては、ＬｉＣｌＯ4、Ｌ
ｉＰＦ6、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＢＦ4、Ｌｉ
ＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2、ＬｉＣ（ＳＯ2Ｃ
Ｆ3）3、Ｌｉ2Ｂ10Ｃｌ10、低級脂肪族カルボン酸リチ
ウム塩、ＬｉＡｌＣｌ4などのうち１種または２種以上
の混合物が挙げられる。リチウム塩として、これらの中
でもフッ素を含むＬｉＰＦ6、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＳｂＦ
6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）
2、およびＬｉＣ（ＣＦ3ＳＯ2）3からなる群から選ばれ
た少なくとも１種を含むものを用いることが好ましい。
【００１３】本発明に使用する非水電解液に用いる有機
溶媒としては、例えばプロピレンカーボネート、エチレ
ンカーボネート、ビニレンカーボネート、ジメチルカー
ボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボ
ネート、４−トリフルオロメチル−１，３−ジオキソラ
ン−２−オン、１，２−ジ（メトキシカルボニルオキ
シ）エタンなどのカーボネート類；１，２−ジメトキシ
エタン、１，３−ジメトキシプロパン、ペンタフルオロ
プロピルメチルエーテル、２，２，３，３−テトラフル
オロプロピルジフルオロメチルエーテル、テトラヒドロ
フラン、２−メチルテトラヒドロフランなどのエーテル
類；ギ酸メチル、酢酸メチル、γ−ブチロラクトンなど
のエステル類；アセトニトリル、ブチロニトリルなどの
ニトリル類；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−
ジメチルアセトアミドなどのアミド類；３−メチル−２
−オキサゾリドンなどのカーバメート類；スルホラン、
ジメチルスルホキシド、１，３−プロパンサルトンなど
の含硫黄化合物、または上記の有機溶媒にフッ素置換基
を導入したものを用いることができるが、通常はこれら
のうちの２種以上を混合して用いる。
溶媒としては、例えばプロピレンカーボネート、エチレ
ンカーボネート、ビニレンカーボネート、ジメチルカー
ボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボ
ネート、４−トリフルオロメチル−１，３−ジオキソラ
ン−２−オン、１，２−ジ（メトキシカルボニルオキ
シ）エタンなどのカーボネート類；１，２−ジメトキシ
エタン、１，３−ジメトキシプロパン、ペンタフルオロ
プロピルメチルエーテル、２，２，３，３−テトラフル
オロプロピルジフルオロメチルエーテル、テトラヒドロ
フラン、２−メチルテトラヒドロフランなどのエーテル
類；ギ酸メチル、酢酸メチル、γ−ブチロラクトンなど
のエステル類；アセトニトリル、ブチロニトリルなどの
ニトリル類；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−
ジメチルアセトアミドなどのアミド類；３−メチル−２
−オキサゾリドンなどのカーバメート類；スルホラン、
ジメチルスルホキシド、１，３−プロパンサルトンなど
の含硫黄化合物、または上記の有機溶媒にフッ素置換基
を導入したものを用いることができるが、通常はこれら
のうちの２種以上を混合して用いる。
【００１４】これらの中でもカーボネート類を含む混合
溶媒が好ましく、環状カーボネートと非環状カーボネー
ト、または環状カーボネートとエーテル類の混合溶媒が
さらに好ましい。環状カーボネートと非環状カーボネー
トの混合溶媒としては、動作温度範囲が広く、負荷特性
に優れ、かつ負極の活物質として天然黒鉛、人造黒鉛等
の黒鉛材料を用いた場合でも難分解性であるという点
で、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネートおよ
びエチルメチルカーボネートを含む混合溶媒が好まし
い。
溶媒が好ましく、環状カーボネートと非環状カーボネー
ト、または環状カーボネートとエーテル類の混合溶媒が
さらに好ましい。環状カーボネートと非環状カーボネー
トの混合溶媒としては、動作温度範囲が広く、負荷特性
に優れ、かつ負極の活物質として天然黒鉛、人造黒鉛等
の黒鉛材料を用いた場合でも難分解性であるという点
で、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネートおよ
びエチルメチルカーボネートを含む混合溶媒が好まし
い。
【００１５】本発明に使用する負極シートとしては、例
えばリチウムイオンをドープ・脱ドーブ可能な材料、リ
チウム金属またはリチウム合金などを用いることができ
る。リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料とし
ては、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス類、カーボンブラ
ック、熱分解炭素類、炭素繊維、有機高分子化合物焼成
体などの炭素質材料、正極よりも低い電位でリチウムイ
オンのドープ・脱ドープを行う酸化物、硫化物等のカル
コゲン化合物が挙げられる。炭素質材料として、電位平
坦性が高く、また平均放電電位が低いため正極と組み合
わせた場合大きなエネルギー密度が得られるという点
で、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛材料を主成分とする炭
素質材料が好ましい。
えばリチウムイオンをドープ・脱ドーブ可能な材料、リ
チウム金属またはリチウム合金などを用いることができ
る。リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料とし
ては、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス類、カーボンブラ
ック、熱分解炭素類、炭素繊維、有機高分子化合物焼成
体などの炭素質材料、正極よりも低い電位でリチウムイ
オンのドープ・脱ドープを行う酸化物、硫化物等のカル
コゲン化合物が挙げられる。炭素質材料として、電位平
坦性が高く、また平均放電電位が低いため正極と組み合
わせた場合大きなエネルギー密度が得られるという点
で、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛材料を主成分とする炭
素質材料が好ましい。
【００１６】また、液体の電解質と組み合わせて用いる
場合において、該液体の電解質がエチレンカーボネート
を含有しないときには、ポリエチレンカーボネートを含
有した負極を用いると、サイクル特性と大電流放電特性
が向上するので好ましい。炭素質材料の形状は、例えば
天然黒鉛のような薄片状、メソカーボンマイクロビーズ
のような球状、黒鉛化炭素繊維のような繊維状、または
微粉末の凝集体などのいずれでもよく、必要に応じて結
着剤としての熱可塑性樹脂を添加することができる。熱
可塑性樹脂としては、ポリビニリデンフロライド、ポリ
ビニリデンフロライドの共重合体、ビニリデンフロライ
ド−ヘキサフロロプロピレン−テロラフロロエチレンの
共重合体、熱可塑性ポリイミド、カルボキシメチルセル
ロース、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが挙げられ
る。負極として用いられる酸化物、硫化物等のカルコゲ
ン化合物としては、例えばスズ酸化物を主体とした非晶
質化合物のような、周期率表の１３、１４、１５族を主
体とした結晶質または非晶質の酸化物などが挙げられ
る。これらについても、必要に応じて導電材としての炭
素質材料、結着剤としての熱可塑性樹脂を添加すること
ができる。
場合において、該液体の電解質がエチレンカーボネート
を含有しないときには、ポリエチレンカーボネートを含
有した負極を用いると、サイクル特性と大電流放電特性
が向上するので好ましい。炭素質材料の形状は、例えば
天然黒鉛のような薄片状、メソカーボンマイクロビーズ
のような球状、黒鉛化炭素繊維のような繊維状、または
微粉末の凝集体などのいずれでもよく、必要に応じて結
着剤としての熱可塑性樹脂を添加することができる。熱
可塑性樹脂としては、ポリビニリデンフロライド、ポリ
ビニリデンフロライドの共重合体、ビニリデンフロライ
ド−ヘキサフロロプロピレン−テロラフロロエチレンの
共重合体、熱可塑性ポリイミド、カルボキシメチルセル
ロース、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが挙げられ
る。負極として用いられる酸化物、硫化物等のカルコゲ
ン化合物としては、例えばスズ酸化物を主体とした非晶
質化合物のような、周期率表の１３、１４、１５族を主
体とした結晶質または非晶質の酸化物などが挙げられ
る。これらについても、必要に応じて導電材としての炭
素質材料、結着剤としての熱可塑性樹脂を添加すること
ができる。
【００１７】本発明の電池がリチウムイオン二次電池で
ある場合に用いる負極集電体としては、Ｃｕ、Ｎｉ、ス
テンレスなどを用いることができるが、リチウムと合金
を作り難く、かつ薄膜に加工しやすいという点でＣｕが
好ましい。該負極集電体に負極活物質を含む合剤を担持
させる方法としては、加圧成型する方法、または溶媒な
どを用いてペースト化し集電体上に塗布乾燥後プレスす
るなどして圧着する方法が挙げられる。
ある場合に用いる負極集電体としては、Ｃｕ、Ｎｉ、ス
テンレスなどを用いることができるが、リチウムと合金
を作り難く、かつ薄膜に加工しやすいという点でＣｕが
好ましい。該負極集電体に負極活物質を含む合剤を担持
させる方法としては、加圧成型する方法、または溶媒な
どを用いてペースト化し集電体上に塗布乾燥後プレスす
るなどして圧着する方法が挙げられる。
【００１８】本発明の電池の製造方法において、電極群
巻回時の、正極シートまたは負極シートのいずれか一方
の張力をｘｇ／ｃｍ、セパレータの張力をｙｇ／ｃｍと
したとき、ｘ、ｙは下式（１）および（２）を満たす。 ５０＜ｘ＜２５０ （１） ０＜ｙ＜２５０ （２）
巻回時の、正極シートまたは負極シートのいずれか一方
の張力をｘｇ／ｃｍ、セパレータの張力をｙｇ／ｃｍと
したとき、ｘ、ｙは下式（１）および（２）を満たす。 ５０＜ｘ＜２５０ （１） ０＜ｙ＜２５０ （２）
【００１９】ｘが５０以下の場合には、巻回時に巻きず
れが発生しやすくなる。ｘまたはｙが２５０以上の場合
には、正極シート、負極シート、またはセパレータが、
変形したり、破断する場合がある。
れが発生しやすくなる。ｘまたはｙが２５０以上の場合
には、正極シート、負極シート、またはセパレータが、
変形したり、破断する場合がある。
【００２０】ここで、 ｘが６０＜ｘ＜２５０であるこ
とが好ましく、７０＜ｘ＜２５０であることが、電池の
安全性を向上させるためより好ましい。またｙは１０＜
ｙ＜２５０であることが好ましく、 １０＜ｙ＜１００
であることがより好ましい。
とが好ましく、７０＜ｘ＜２５０であることが、電池の
安全性を向上させるためより好ましい。またｙは１０＜
ｙ＜２５０であることが好ましく、 １０＜ｙ＜１００
であることがより好ましい。
【００２１】また、ｘ＞ｙであることが電池の安全性を
さらに向上させるため、さらに好ましい。
さらに向上させるため、さらに好ましい。
【００２２】また、ｘは、正極シートまたは負極シート
のいずれか一方の張力であるが、両方の張力が本発明の
範囲にはいることが好ましく、正極シートの張力および
負極シートの張力が実質的に同じであることが、巻回時
の巻ずれやしわの発生を抑制し、均一な電極群が得られ
るのでより好ましい。
のいずれか一方の張力であるが、両方の張力が本発明の
範囲にはいることが好ましく、正極シートの張力および
負極シートの張力が実質的に同じであることが、巻回時
の巻ずれやしわの発生を抑制し、均一な電極群が得られ
るのでより好ましい。
【００２３】本発明の電池の製造方法および電池におい
て、電極群巻回時にセパレータを２本用い、正極シート
側と負極シート側に配して巻回することもできるし、１
本のセパレータのみを用いて、セパレータの中央部から
巻回することもできる。２本のセパレータを用いる場合
には、各々のセパレータの張力を、異なる張力として巻
回することもできる。
て、電極群巻回時にセパレータを２本用い、正極シート
側と負極シート側に配して巻回することもできるし、１
本のセパレータのみを用いて、セパレータの中央部から
巻回することもできる。２本のセパレータを用いる場合
には、各々のセパレータの張力を、異なる張力として巻
回することもできる。
【００２４】本発明における、スパイラル状に巻回した
電極群の形状は、必ずしも真円筒形である必要はなく、
スパイラル断面が楕円である長円筒形やスパイラル断面
が長方形をはじめとする角柱のような形状をとっても構
わない。
電極群の形状は、必ずしも真円筒形である必要はなく、
スパイラル断面が楕円である長円筒形やスパイラル断面
が長方形をはじめとする角柱のような形状をとっても構
わない。
【００２５】本発明の電池の形状は、特に限定されるも
のではなく、ペーパー型、コイン型、円筒型、角形など
のいずれであってもよい。
のではなく、ペーパー型、コイン型、円筒型、角形など
のいずれであってもよい。
【００２６】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらによって何ら限定されるもの
ではない。
明するが、本発明はこれらによって何ら限定されるもの
ではない。
【００２７】実施例１ （１）正極シート状電極の作製 カルボキシメチルセルロース１重量部を水に溶解し、ポ
リテトラフルオロエチレンが４．５重量部となるように
ポリテトラフルオロエチレンの６０重量％水分散液と、
アセチレンブラック２．５重量部と正極活物質であるコ
バルト酸リチウム粉末９２重量部を分散混練し正極合剤
ペーストとした。該ペーストを集電体である厚さ２０μ
ｍのＡｌ箔の両面の所定部分に塗布し、乾燥、ロールプ
レスを行い正極シート状電極を得た。 （２）負極シート状電極の作製 カルボキシメチルセルロース２重量部を水に溶解し、天
然黒鉛９８重量部を分散混練し負極合剤ペーストとし
た。該ペーストを集電体である厚さ１０μｍのＣｕ箔の
両面の所定部分に塗布し、乾燥、ロールプレスを行って
負極シート状電極を得た。 （３）円筒電池の作製 上記のようにして作製した正極シート、負極シートとセ
パレータとして多孔質ポリエチレンフィルム（厚み：２
５μｍ ）を、正極シート、多孔質ポリエチレンフィル
ム、負極シートの順になるように積層し、一端より巻き
取って渦巻形状の電極素子とした。正極シートおよび負
極シートへの張力は６５ｇ／ｃｍ、セパレータへの張力
は１０２ｇ／ｃｍとした。前記の電極素子を電池缶に挿
入し、非水電解質溶液としてエチレンカーボネートとジ
メチルカーボネートとエチルメチルカーボネートの体積
比１６：１０：７４混合液にＬｉＰＦ6を１モル／リッ
トルとなるように溶解したものを含浸し、正極端子を兼
ねる電池蓋をガスケットを介してかしめて、１８６５０
サイズの円筒型電池を得た。また、このようにして得た
円筒型電池２個について、４．３Ｖの過充電状態で釘刺
し試験を実施した。その結果、試験に供した電池は過充
電という苛酷な状態にもかかわらず、緩やかな温度上昇
しか認められなかった。
リテトラフルオロエチレンが４．５重量部となるように
ポリテトラフルオロエチレンの６０重量％水分散液と、
アセチレンブラック２．５重量部と正極活物質であるコ
バルト酸リチウム粉末９２重量部を分散混練し正極合剤
ペーストとした。該ペーストを集電体である厚さ２０μ
ｍのＡｌ箔の両面の所定部分に塗布し、乾燥、ロールプ
レスを行い正極シート状電極を得た。 （２）負極シート状電極の作製 カルボキシメチルセルロース２重量部を水に溶解し、天
然黒鉛９８重量部を分散混練し負極合剤ペーストとし
た。該ペーストを集電体である厚さ１０μｍのＣｕ箔の
両面の所定部分に塗布し、乾燥、ロールプレスを行って
負極シート状電極を得た。 （３）円筒電池の作製 上記のようにして作製した正極シート、負極シートとセ
パレータとして多孔質ポリエチレンフィルム（厚み：２
５μｍ ）を、正極シート、多孔質ポリエチレンフィル
ム、負極シートの順になるように積層し、一端より巻き
取って渦巻形状の電極素子とした。正極シートおよび負
極シートへの張力は６５ｇ／ｃｍ、セパレータへの張力
は１０２ｇ／ｃｍとした。前記の電極素子を電池缶に挿
入し、非水電解質溶液としてエチレンカーボネートとジ
メチルカーボネートとエチルメチルカーボネートの体積
比１６：１０：７４混合液にＬｉＰＦ6を１モル／リッ
トルとなるように溶解したものを含浸し、正極端子を兼
ねる電池蓋をガスケットを介してかしめて、１８６５０
サイズの円筒型電池を得た。また、このようにして得た
円筒型電池２個について、４．３Ｖの過充電状態で釘刺
し試験を実施した。その結果、試験に供した電池は過充
電という苛酷な状態にもかかわらず、緩やかな温度上昇
しか認められなかった。
【００２８】実施例２ 正極シートおよび負極シートへの張力を６５ｇ／ｃｍ、
セパレータへの張力を３４ｇ／ｃｍとすること以外は、
実施例１と同様にして１８６５０サイズの円筒型電池を
得た。この円筒型電池について、実施例１と同様に釘刺
し試験を行なった結果、試験に供した電池は過充電とい
う苛酷な状態にもかかわらず、緩やかな温度上昇しか認
められなかった。
セパレータへの張力を３４ｇ／ｃｍとすること以外は、
実施例１と同様にして１８６５０サイズの円筒型電池を
得た。この円筒型電池について、実施例１と同様に釘刺
し試験を行なった結果、試験に供した電池は過充電とい
う苛酷な状態にもかかわらず、緩やかな温度上昇しか認
められなかった。
【００２９】実施例３ 正極シートおよび負極シートへの張力を１１０ｇ／ｃ
ｍ、セパレータへの張力を３４ｇ／ｃｍとすること以外
は、実施例１と同様にして１８６５０サイズの円筒型電
池を得た。この円筒型電池について、実施例１と同様に
釘刺し試験を行なった結果、試験に供した電池は過充電
という苛酷な状態にもかかわらず、実施例１よりもさら
に緩やかな温度上昇しか認められなかった。
ｍ、セパレータへの張力を３４ｇ／ｃｍとすること以外
は、実施例１と同様にして１８６５０サイズの円筒型電
池を得た。この円筒型電池について、実施例１と同様に
釘刺し試験を行なった結果、試験に供した電池は過充電
という苛酷な状態にもかかわらず、実施例１よりもさら
に緩やかな温度上昇しか認められなかった。
【００３０】比較例１ 正極シートおよび負極シートへの張力を０ｇ／ｃｍ、す
なわち張力をかけず、セパレータへの張力を６８ｇ／ｃ
ｍとすること以外は、実施例１と同様にして１８６５０
サイズの円筒型電池を得た。この円筒型電池について、
実施例１と同様に釘刺し試験を行なった結果、釘刺し後
比較的大きな温度上昇が認められた。
なわち張力をかけず、セパレータへの張力を６８ｇ／ｃ
ｍとすること以外は、実施例１と同様にして１８６５０
サイズの円筒型電池を得た。この円筒型電池について、
実施例１と同様に釘刺し試験を行なった結果、釘刺し後
比較的大きな温度上昇が認められた。
【００３１】
【発明の効果】本発明により、より安全性が高い電池お
よびその製造方法を提供することができ、工業的価値が
大きい。
よびその製造方法を提供することができ、工業的価値が
大きい。
───────────────────────────────────────────────────── 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 谷野 一之 茨城県つくば市北原６ 住友化学工業株式 会社内 Ｆターム(参考） 5H021 EE02 EE03 EE04 EE07 HH06 5H028 AA05 BB07 BB15 CC12 HH00 5H029 AJ12 AK03 AL06 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ14 CJ07 CJ28 DJ04 EJ12 HJ00 5H050 AA15 BA17 CA08 CA09 CB07 DA19 EA10 EA24 FA05 GA09 HA00
Claims (8)
- 【請求項１】正極シート、負極シートをセパレータを介
してスパイラル状に巻回した電極群を用いる電池の製造
方法において、電極群巻回時の、正極シートまたは負極
シートのいずれか一方の張力をｘｇ／ｃｍ、セパレータ
の張力をｙｇ／ｃｍとしたとき、ｘ、ｙが下式（１）お
よび（２）を満たすことを特徴とする電池の製造方法。 ５０＜ｘ＜２５０ （１） ０＜ｙ＜２５０ （２） - 【請求項２】ｙが、７０＜ｘ＜２５０を満たすことを特
徴とする請求項１記載の電池の製造方法。 - 【請求項３】ｘ＞ｙであることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の電池の製造方法。 - 【請求項４】正極シートの張力および負極シートの張力
が実質的に同じであることを特徴とする請求項１〜３の
いずれかに記載の電池の製造方法。 - 【請求項５】正極がリチウム複合酸化物を含有すること
を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電池の製
造方法。 - 【請求項６】負極が炭素質材料を含有することを特徴と
する請求項１〜５のいずれかに記載の電池の製造方法。 - 【請求項７】請求項１〜６のいずれかの製造方法により
製造された電池。 - 【請求項８】請求項１〜６のいずれかの製造方法により
製造されたリチウムイオン二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000238068A JP2002050394A (ja) | 2000-08-07 | 2000-08-07 | 電池およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000238068A JP2002050394A (ja) | 2000-08-07 | 2000-08-07 | 電池およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002050394A true JP2002050394A (ja) | 2002-02-15 |
Family
ID=18729826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000238068A Pending JP2002050394A (ja) | 2000-08-07 | 2000-08-07 | 電池およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002050394A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004220943A (ja) * | 2003-01-15 | 2004-08-05 | Saehan Enertech Inc | リチウムポリマー２次電池の製造方法 |
| JP2012003841A (ja) * | 2010-06-14 | 2012-01-05 | Hiramatsu Sangyo Kk | 電池用セパレータ材料、電池用セパレータの製造方法、電池用セパレータ、及び二次電池 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09223518A (ja) * | 1996-02-16 | 1997-08-26 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | 渦巻状電極体の製造方法 |
| JP2001057243A (ja) * | 1999-08-18 | 2001-02-27 | Sony Corp | 非水電解液型二次電池及びその製造方法 |
-
2000
- 2000-08-07 JP JP2000238068A patent/JP2002050394A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09223518A (ja) * | 1996-02-16 | 1997-08-26 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | 渦巻状電極体の製造方法 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2004220943A (ja) * | 2003-01-15 | 2004-08-05 | Saehan Enertech Inc | リチウムポリマー２次電池の製造方法 |
| JP2012003841A (ja) * | 2010-06-14 | 2012-01-05 | Hiramatsu Sangyo Kk | 電池用セパレータ材料、電池用セパレータの製造方法、電池用セパレータ、及び二次電池 |
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|---|---|---|---|
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| RD05 | Notification of revocation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425 Effective date: 20080128 |
|
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|
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