JP2801934B2 - 非水電解液二次電池 - Google Patents
非水電解液二次電池Info
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- JP2801934B2 JP2801934B2 JP1279985A JP27998589A JP2801934B2 JP 2801934 B2 JP2801934 B2 JP 2801934B2 JP 1279985 A JP1279985 A JP 1279985A JP 27998589 A JP27998589 A JP 27998589A JP 2801934 B2 JP2801934 B2 JP 2801934B2
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- JP
- Japan
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- negative electrode
- positive electrode
- lithium
- secondary battery
- aqueous electrolyte
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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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
- 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
-
- 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
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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この発明は、リチウムを負極活物質として用いた非水
電解液二次電池において、特にリチウム負極から脱離す
るリチウムのデンドライト発生を抑制し、内部短絡を防
止するとともに、充放電サイクル特性の向上を図った非
水電解液二次電池に関するものである。
電解液二次電池において、特にリチウム負極から脱離す
るリチウムのデンドライト発生を抑制し、内部短絡を防
止するとともに、充放電サイクル特性の向上を図った非
水電解液二次電池に関するものである。
《従来の技術》 負極活物質としてリチウムを使用した非水電解液電池
は、自己放電の少ない保存性に勝れた電池として知られ
ており、使用期間の長い電子腕時計や、種々の電子機器
のメモリバックアップ用電源としてもちいられている。
は、自己放電の少ない保存性に勝れた電池として知られ
ており、使用期間の長い電子腕時計や、種々の電子機器
のメモリバックアップ用電源としてもちいられている。
ところで、この種の非水電解液電池は通常一次電池と
して用いられているが、長時間経済的に使用できる電源
として使用可能な二次電池の開発が望まれている。とり
わけリチウムを負極とする非水電解液電池は電池電圧が
高く、高エネルギー密度の二次電池として期待されてい
る。
して用いられているが、長時間経済的に使用できる電源
として使用可能な二次電池の開発が望まれている。とり
わけリチウムを負極とする非水電解液電池は電池電圧が
高く、高エネルギー密度の二次電池として期待されてい
る。
しかしながら、この非水電解液二次電池は充電時にデ
ンドライト現象によって負極表面にリチウムが樹脂状に
析出し、この樹脂状結晶がセパレータを貫通し、内部短
絡を引き起こし、放電性能の低下、あるいは電池の破
裂，発火等の事故を誘発する惧れがあった。この現象
は、特にリチウム負極の縁部においてエッジ効果により
顕著に現れていた。
ンドライト現象によって負極表面にリチウムが樹脂状に
析出し、この樹脂状結晶がセパレータを貫通し、内部短
絡を引き起こし、放電性能の低下、あるいは電池の破
裂，発火等の事故を誘発する惧れがあった。この現象
は、特にリチウム負極の縁部においてエッジ効果により
顕著に現れていた。
すなわち、リチウム負極の正極とが対向している部位
では、充放電時におけるリチウムイオンの授受が理想的
に行われるが、一般的な積層状態は、第４図（ａ）に示
すように、正極２とリチウム負極３の幅が同一で、セパ
レータ１を挟んで、正極２と負極３の縁部が揃った状
態、あるいは第４図（ｂ）に示すように、正極２の幅が
負極３よりも幅広であるため、充電時においてより抵抗
の少ない箇所に電流が集中し、縁部にデンドライトが発
生しやすくなる。
では、充放電時におけるリチウムイオンの授受が理想的
に行われるが、一般的な積層状態は、第４図（ａ）に示
すように、正極２とリチウム負極３の幅が同一で、セパ
レータ１を挟んで、正極２と負極３の縁部が揃った状
態、あるいは第４図（ｂ）に示すように、正極２の幅が
負極３よりも幅広であるため、充電時においてより抵抗
の少ない箇所に電流が集中し、縁部にデンドライトが発
生しやすくなる。
このために、例えば特開平１−128371号公報に示すよ
うに、リチウムの幅を正極より大きく拡げることで、エ
ッジ効果によるデンドライト発生を抑制する構造が開発
されている。
うに、リチウムの幅を正極より大きく拡げることで、エ
ッジ効果によるデンドライト発生を抑制する構造が開発
されている。
《発明が解決しようとする課題》 しかしながら、この構造ではデンドライトは抑制され
るものの、特にスパイラル形二次電池に適用した場合に
は以下の不都合を生じていた。
るものの、特にスパイラル形二次電池に適用した場合に
は以下の不都合を生じていた。
つまり、金属リチウムは薄く形成され、また柔らかい
金属であるため、正極−セパレータ−リチウム負極を積
層し、スパイラル状に巻回し、これを電池ケースに収装
した状態ではその下縁部がケースの内底面に着底する
と、荷重によって正極部分よりも幅の広い負極部分が潰
れ、この部分が正極と接触し、内部短絡が発生しやすい
欠点が生じているほか、リチウムの使用量が大となり、
材料の無駄を生じやすい欠点があった。
金属であるため、正極−セパレータ−リチウム負極を積
層し、スパイラル状に巻回し、これを電池ケースに収装
した状態ではその下縁部がケースの内底面に着底する
と、荷重によって正極部分よりも幅の広い負極部分が潰
れ、この部分が正極と接触し、内部短絡が発生しやすい
欠点が生じているほか、リチウムの使用量が大となり、
材料の無駄を生じやすい欠点があった。
この発明は以上の欠点を解決するもので、その目的
は、縁部の極間距離を大きくして抵抗を増し、これによ
りデンドライトの発生を抑制できるようにした非水電解
液二次電池を提供するものである。
は、縁部の極間距離を大きくして抵抗を増し、これによ
りデンドライトの発生を抑制できるようにした非水電解
液二次電池を提供するものである。
《課題を解決するための手段》 前記目的を達成するため、この発明は、正極とリチウ
ム負極の縁部をほぼ同一の寸法に揃えるとともに、前記
リチウム負極に向き合う前記正極の端部の肉厚を他の部
位よりも薄く形成したことを特徴とする。
ム負極の縁部をほぼ同一の寸法に揃えるとともに、前記
リチウム負極に向き合う前記正極の端部の肉厚を他の部
位よりも薄く形成したことを特徴とする。
《作 用》 以上の構成によれば、縁部における正負極間の距離が
拡がり、この部分は充電時における反応が制限され、こ
れによってデンドライトの発生が抑制される。
拡がり、この部分は充電時における反応が制限され、こ
れによってデンドライトの発生が抑制される。
正極とリチウム負極の幅が揃っているので、端部が何
等かの原因で押し付けられたとしても、比較的硬質の正
極がこの荷重を支えることになり、リチウム負極の変形
も未然に防止できる。
等かの原因で押し付けられたとしても、比較的硬質の正
極がこの荷重を支えることになり、リチウム負極の変形
も未然に防止できる。
《実 施 例》 以下、この発明の実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。
る。
第１図，第２図はこの発明をスパイラル形非水電解液
二次電池に適用した第一実施例を示すものである。
二次電池に適用した第一実施例を示すものである。
図における電池は、正極10とリチウム負極12をポリプ
ロピレン製のセパレータ14を介して積層し、これをスパ
イラル状に巻回し、上下に絶縁板16を配した状態で筒形
のケース18内に収装し、非水電解液を注入した後でケー
ス18の上部開口部を封口ガスケット20を介して端子板22
で封口したものである。
ロピレン製のセパレータ14を介して積層し、これをスパ
イラル状に巻回し、上下に絶縁板16を配した状態で筒形
のケース18内に収装し、非水電解液を注入した後でケー
ス18の上部開口部を封口ガスケット20を介して端子板22
で封口したものである。
前記リチウム負極12はケース18に電気的に接続し、ま
た正極10はその内部に設けた多孔板からなる集電体24か
ら導出されたリード板26を介して端子板22に電気的に接
続され、この部分を正極とし、ケース18の底面を負極と
する非水電解液電池が形成される。
た正極10はその内部に設けた多孔板からなる集電体24か
ら導出されたリード板26を介して端子板22に電気的に接
続され、この部分を正極とし、ケース18の底面を負極と
する非水電解液電池が形成される。
以上の構成において、第２図に示すように、セパレー
タ14の幅W1は最も幅広であり、正極10,リチウム負極12
の幅W2はこれよりも狭く、かつ正・負極幅を等しい幅に
設定されている。
タ14の幅W1は最も幅広であり、正極10,リチウム負極12
の幅W2はこれよりも狭く、かつ正・負極幅を等しい幅に
設定されている。
また、正極10の幅方向両縁部は薄肉部10aが形成さ
れ、その厚みT2は一般部の厚みT1より小さく設定されて
いる。
れ、その厚みT2は一般部の厚みT1より小さく設定されて
いる。
正極10は、前記集電体24の両面にリチウム含有の二酸
化マンガンとテフロンなどのバインダおよび溶剤を加え
た正極活物質を塗着し、乾燥工程などを経てローラで圧
延する。この際、正極の両端部に薄肉部10aが形成され
るようにローラＲの端部が概略第３図に示されるように
加工されているものを使用する。
化マンガンとテフロンなどのバインダおよび溶剤を加え
た正極活物質を塗着し、乾燥工程などを経てローラで圧
延する。この際、正極の両端部に薄肉部10aが形成され
るようにローラＲの端部が概略第３図に示されるように
加工されているものを使用する。
したがって、この厚みの減少分だけ、両縁部における
極間距離が拡がり、充電時においてこの部分の抵抗は大
となり、反応に関与することが少なくなる結果、両縁部
におけるデンドライトの発生を抑制するのである。
極間距離が拡がり、充電時においてこの部分の抵抗は大
となり、反応に関与することが少なくなる結果、両縁部
におけるデンドライトの発生を抑制するのである。
また、このようにした場合にはケース18に収装した状
態で着座部分の荷重は比較的硬質の正極10の縁部で支え
られることになり、リチウム負極12が薄く、柔らかくて
も変形を来すことがなく、変形による内部短絡も未然に
防止される。
態で着座部分の荷重は比較的硬質の正極10の縁部で支え
られることになり、リチウム負極12が薄く、柔らかくて
も変形を来すことがなく、変形による内部短絡も未然に
防止される。
なお、この発明にあっても、薄肉部10aの厚みT2およ
び幅ｗに応じてサイクル寿命は異なってくる。
び幅ｗに応じてサイクル寿命は異なってくる。
つまり、薄肉部10aの厚みT2が一般部の厚みT1に近い
場合には、当然薄肉部10a側の抵抗も一般部に近いもの
となり、所期の効果が得られない。また、薄ければ有効
に正負極活物質を活用できない。
場合には、当然薄肉部10a側の抵抗も一般部に近いもの
となり、所期の効果が得られない。また、薄ければ有効
に正負極活物質を活用できない。
幅ｗについても広すぎた場合には正負極活物質の有効
活用が期待できず、狭い場合には所期の効果が得られな
い。
活用が期待できず、狭い場合には所期の効果が得られな
い。
したがって、CR6・Ｈ形電池について、その寸法関係
とサイクル寿命との関係を試験した結果、以下の表に示
す結果を得られた。
とサイクル寿命との関係を試験した結果、以下の表に示
す結果を得られた。
なお、正極の幅は40mm,一般部の厚さ0.3mmであり、リ
チウム負極の幅は40mm,厚さ0.1mmである。
チウム負極の幅は40mm,厚さ0.1mmである。
また、正極の縁部の厚さT2は0.27,0.24,0.21mmとし、
幅ｗは片側0.5,1.0,2.0mmにそれぞれ変化させた。
幅ｗは片側0.5,1.0,2.0mmにそれぞれ変化させた。
以上の各寸法のものを常法によりセパレータを介して
スパイラル状に巻回しCR6・Ｈタイプの電池を作成し、
サイクル特性試験に供した。
スパイラル状に巻回しCR6・Ｈタイプの電池を作成し、
サイクル特性試験に供した。
充放電サイクル特性試験条件は以下の通りである。
200mAの定電流による終始電圧2.0Vまでの放電を行っ
た後、3.8V終始電圧で100mAの充電を行い、これを１サ
イクルとしてサイクル試験を行った。なお、サイクル寿
命は初期容量の50％まで低下した時点とした。
た後、3.8V終始電圧で100mAの充電を行い、これを１サ
イクルとしてサイクル試験を行った。なお、サイクル寿
命は初期容量の50％まで低下した時点とした。
以下の表に示す結果からは、CR6・Ｈ形電池について
は薄肉部10aの肉厚は0.25〜0.27mmの範囲であって、幅
は38〜39mmが好ましいことが判明した。
は薄肉部10aの肉厚は0.25〜0.27mmの範囲であって、幅
は38〜39mmが好ましいことが判明した。
しかし、その電池の規格、寸法に応じて必ずしも前記
の数値は一定でないことは勿論である。
の数値は一定でないことは勿論である。
第３図はこの発明をボタン形の非水電解液二次電池に
適用した場合の第二実施例を示すもので、この電池は偏
平形の正極缶30の内部に円盤状に形成された正極32と、
これにより大径のセパレータ34,および正極32と同一径
の円盤状リチウム負極36を積層し、ガスケット38を介し
て負極端子板40を封口したものである。
適用した場合の第二実施例を示すもので、この電池は偏
平形の正極缶30の内部に円盤状に形成された正極32と、
これにより大径のセパレータ34,および正極32と同一径
の円盤状リチウム負極36を積層し、ガスケット38を介し
て負極端子板40を封口したものである。
この実施例においても、正極32の周縁部には一般部よ
り薄肉化された薄肉部32aが形成され、充電時における
端部の極間距離を大きくし、デンドライトの発生を抑制
するようにしている。
り薄肉化された薄肉部32aが形成され、充電時における
端部の極間距離を大きくし、デンドライトの発生を抑制
するようにしている。
《発明の効果》 以上の各実施例によって詳細に説明したように、この
発明による非水電解液二次電池にあっては、縁部におけ
る正負極間の距離が拡がり、この部分は充電時における
反応が制限され、これによってデンドライトの発生を抑
制出来る。
発明による非水電解液二次電池にあっては、縁部におけ
る正負極間の距離が拡がり、この部分は充電時における
反応が制限され、これによってデンドライトの発生を抑
制出来る。
また従来の工夫にみられるようにリチウムの使用量を
過度にすることがなく、活物質の有効利用を図ることが
できる。
過度にすることがなく、活物質の有効利用を図ることが
できる。
また、この発明では正極とリチウム負極の幅が揃って
いるので、縁部が押し付けられたとしても、硬質の正極
がこの荷重を支えることになるため、リチウム負極の変
形による内部短絡も未然に防止できる。
いるので、縁部が押し付けられたとしても、硬質の正極
がこの荷重を支えることになるため、リチウム負極の変
形による内部短絡も未然に防止できる。
第１図はこの発明の第一実施例によるスパイラル形非水
電解液二次電池の半断面説明図、第２図は同電池におけ
るリチウム負極とセパレータおよび正極の寸法関係を示
す断面図、第３図は圧延ローラの概略図、第４図はこの
発明をボタン形非水電解液二次電池に適用した第二実施
例を示す半断面図、第５図（ａ），（ｂ）は従来の電池
におけるリチウム負極とセパレータおよび正極の端部の
寸法関係を示す説明用断面図である。 10,32……正極 10a,32a……薄肉部 12,36……リチウム負極 14,34……セパレータ
電解液二次電池の半断面説明図、第２図は同電池におけ
るリチウム負極とセパレータおよび正極の寸法関係を示
す断面図、第３図は圧延ローラの概略図、第４図はこの
発明をボタン形非水電解液二次電池に適用した第二実施
例を示す半断面図、第５図（ａ），（ｂ）は従来の電池
におけるリチウム負極とセパレータおよび正極の端部の
寸法関係を示す説明用断面図である。 10,32……正極 10a,32a……薄肉部 12,36……リチウム負極 14,34……セパレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 雄三 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電 気化学株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 4/00 - 4/04 H01M 4/36 - 4/62 H01M 10/36 - 10/40
Claims (1)
- 【請求項１】セパレータを挟んで正極とリチウム負極と
を積層した非水電解液二次電池において： 前記正極と前記リチウム負極の縁端部をほぼ一定の寸法
に揃えるとともに、前記リチウム負極に向き合う正極の
端部の肉厚を他の部位よりも薄く形成したことを特徴と
する非水電解液二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1279985A JP2801934B2 (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | 非水電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1279985A JP2801934B2 (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | 非水電解液二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03145070A JPH03145070A (ja) | 1991-06-20 |
| JP2801934B2 true JP2801934B2 (ja) | 1998-09-21 |
Family
ID=17618701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1279985A Expired - Lifetime JP2801934B2 (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2801934B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5194531B2 (ja) * | 2007-04-11 | 2013-05-08 | 日産自動車株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
-
1989
- 1989-10-30 JP JP1279985A patent/JP2801934B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03145070A (ja) | 1991-06-20 |
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