JPH0282447A - リチウム二次電池の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はリチウム二次電池の製造法に関するものである
。

従来の技術 近年のエレクトロニクス分野における技術の急速な発展
により、電子機器の小型化が進み、それら機器の電源と
して、小型軽量で高エネルギー密度を有する電池の需要
が高まっている。そして、その電池として、負極にリチ
ウムを用いるリチウム二次電池が注目を集め世界的に研
究が行なわれている。しかしながら充放電の繰り返しに
より、リチウム負極表面にリチウムのデンドライトと呼
ばれる樹枝状結晶が成長して電池の内部短絡を弓き起こ
し、充放電サイクル寿命が著しく損なわれる。

この解決の一手段として五酸化ニオブや酸化チタンなど
の金属酸化物を負極に用いたリチウム二次電池が提案さ
れている。最近の研究では五酸化ニオブや酸化チタンに
対するリチウムイオンのドブ・アンドープがスムーズに
行なわれ易く、また充放電の繰り返しによるデンドライ
トの発生もないため、非常に長期にわたる充放電サイク
ル特性に優れていることがわかった。

ただ、この場合、あらかじめ負極にリチウムを充填せね
ばならないが、一般的には、負極とリチウムを電解液中
で接触するだけで負極にリチウムがドーピングする性質
を有しているので、封口板内で負極酸化物の正極に対向
する面にリチウム箔を圧着し、電解液を注入し、電池内
でリチウムをドーピングさせていた。

発明が解決しようとする課題 上記のようなリチウムを負極合剤上に圧着する方法での
問題点としては、負極合剤が非常に柔かいため、リチウ
ムが剥離しやすい。そのため、電池を構成していく過程
において、負極合剤からはがれてしまい、リチウムが合
剤中に完全にドープせず、遊離した状態で残存する場合
が多かった。

そのため、電気容量を十分取シ出すことができなかった
り、極端な場合、遊離リチウムによって、セパレータの
脇を経由して内部ショートを引き起こしたシすることも
あった。したがって信頼性に極めて乏しい方法であった
。

本発明は、上記の問題点を解消し、信頼性に優れたリチ
ウム二次電池を提供することを目的としたものである。

課題を解決するための手段 この問題を解決するために、本発明は、封口板と負極と
の間に金属リチウムを介在させることによシ、上記の問
題が解決されることを見い出した。

さらに、種々検討したところ、少なくともリチウムを圧
着する封口板の内面部にあらがじめカーボン塗布膜を形
成しておくことにより、より強固にリチウムが封目板に
密着し、良好であることがわかった。

作　　用 封口板は金属よりなるので材質的にリチウムは酸化物に
対してよりもはるかに、密着強度が大きい。そこで、封
口板にあらかじめリチウムを圧着しておき、その後負極
合剤を載置し、電解液を注入して、電池を構成したあと
では、丁度、負極合剤と封口板との間にリチウムがサン
ドイッチ状に挟持されるので、リチウムが剥離すること
なく、速かに、酸化物中にドープすることができる。

さらに、確実な方法として封口板内面にカーボン塗布膜
を形成しておくと、カーボン塗布膜の微細な凹凸にリチ
ウムが食い込み、より強固に密着される。また、リチウ
ムが負極にドーピングすると負極が若干膨張するが、そ
のため封目板側の負極合剤が封口板内面に強く圧接する
ようになり、このとき、カーボン塗布膜が存在するため
、封口板との電気的接触がより良好とな９、この点から
も利点がある。

これらのことより、本発明では単に遊離リチウムを防止
するだけでなく、電気的な密着度にも優れた効果を期待
できるものである。１ 実施例 以下、本発明の実施例を図を参照して説明する。

第１図は正極に五酸化バナジウム、負極に五酸化ニオブ
を用いたリチウム二次電池を示す。

図中、１は厚さ０．２５ｆｆのステンレス鋼板を打ち抜
き加工したケース、２は同材料を同様に加工した封口板
、３はケース１と封口板２を絶縁するポリプロピレン製
ガスケ乙ト、４は正極で五酸化バナジウム８０重量部と
導電材であるアセチレンプラック１０重量部、及び結着
剤であるポリ４フフ化工チレン１ｏ重量部を混練した後
、外径１５ＭＮ、厚み０．８ｚｇに加圧成形したもの、
５は負極で五酸化ニオブ８０重量部、アセチレンプラッ
ク１０重量部、及びポリ４フッ化エチレン１，０重量部
を混練した後、外径１５ｍ、厚み０．６絹に加圧成した
ものである。６はセパレータで厚み０．３肩肩のポリプ
ロピレン製不織布である。７は外径１０ｇｍ厚み０．１
　ｆｌのリチウムで５の負極と２の封口板の間にリチウ
ムが介在するように封口板にリチウムを圧着した、。

電解液には炭酸プロピレンと１．２−ジメトキシエタン
と等容積混合溶媒に過塩素酸リチウムを１モル／ｅの割
合で溶解したものを用いた。

この本発明の電池をＡとした。また、負極の正極に対向
する面にリチウムを圧着した従来の電池をＢとした。

尚、いずれの電池の大きさも直径２０ｙｒｙｔ、厚さ２
ｕで、容量は２０　ｍＡｈである。

これら電池を２Ｑ℃において、１ｍＡの定電流で放電し
た時の１■までの放電電気容量を測定した。その結果を
表１に示す。、 表１ 次に、これら電池の組立直後の電圧不良率を表２に示す
。組立直後の電圧は正常晶は１．７〜２．１Ｖであるが
、とくに顕著に電圧低下を示すもので、１ｖ以下になっ
たものを電圧不良品とした。

表１よシ封ロ板にリチウムを圧着した本発明の電ａＡの
方が負極合剤にリチウムを圧着した従来の電池Ｂに比べ
、放電電気容量は大きく、またバラツキも小さい。これ
は、電池解析を行なった結果、封口板にリチウムを圧着
した’Ｆ［ｆ池はリチウムが完全に負極にドーピングし
ているのに対して、負極合剤にリチウムを圧着した電池
はリチウムが負極合剤から剥離し、負極に完全にドープ
せず、遊離して残存していることが観察された。

また、表２より、本発明の電池Ａは０７１００個と電圧
不良電池はないが、従来の７Ｅ池Ｂば３／１００個も電
圧不良電池が生じている。そこで、この電圧不良品を分
解してみたところ、リチウムがセパレータの脇を経由し
て内部ショートを引き起こしていた。

次に封口板内面にあらかじめカーボン塗布膜を形成して
おき、負極と封口板の１−ｉ４」にリチウムを介在させ
るようにカーボン塗布膜にリチウムを圧着した電池をＣ
とした。カーボン塗布膜によりリチウムは、さらに強固
に圧着できた。また、電池組立直後の電池の内部抵抗を
本発明の電池Ａと比較して示す。

表３ 表３の結果より、封口板にあらかじめカーボン塗料を形
成しておくことにより、電気的接触が良好になり、内部
抵抗も若干１氏くなった。

また、実施例においては、負極として五酸化ニオブを用
いたが、酸化チタンを用いた場合も同様の結果が得られ
た。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、封口板と負極の間にリ
チウムを介在させるようにリチウムを封口板に圧着する
ことによシ、電気容量を十分取り出すことができ、電圧
不良率も区域でき、信頼性に優れたリチウム二次電池を
得ることができた。

また、カーボン塗布膜をあらかじめ封口板に形成してお
くことにより、さらに信頼性を高めることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における１１池の縦断面図であ
る。 １・・・・・・ケース、２・・・・・・封口板、３・・
・・・・ガスケット、４・・・・・・正極、５・・・・
・・負極、６・・・・・・セパレータ、７・・・・・・
リチウム。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）負極に金属酸化物を用いるリチウム二次電池であ
   って、負極と負極集電体である封口板との間に金属リチ
   ウムを介在させることを特徴とするリチウム二次電池の
   製造法。
2. （２）金属酸化物が五酸化ニオブまたは、酸化チタンで
   あることを特徴とする請求項１記載のリチウム二次電池
   の製造法。
3. （３）封口板内面にカーボン塗布膜を形成し、この上に
   金属リチウムを圧着し、このリチウム上に負極である金
   属酸化物を密着させて電池構成時リチウムと酸化物を反
   応させてリチウム負極とすることを特徴とした請求項１
   記載のリチウム二次電池の製造法。