JPH04349369A - 円筒型非水電解液二次電池 - Google Patents

円筒型非水電解液二次電池

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JPH04349369A
JPH04349369A JP3100292A JP10029291A JPH04349369A JP H04349369 A JPH04349369 A JP H04349369A JP 3100292 A JP3100292 A JP 3100292A JP 10029291 A JP10029291 A JP 10029291A JP H04349369 A JPH04349369 A JP H04349369A
Authority
JP
Japan
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negative electrode
positive electrode
secondary battery
width
pole
Prior art date
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Pending
Application number
JP3100292A
Other languages
English (en)
Inventor
Isamu Yoshimatsu
吉松 勇
Masashi Shibata
柴田 昌司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH04349369A publication Critical patent/JPH04349369A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は円筒型非水電解液二次電
池、さらに詳細には負極活物質に金属リチウムを用いる
円筒型非水電解液二次電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】金属リチウムを負極活物質とし、電解液
に非水電解液を用いる電池においては、電極面積を広げ
て大電流放電時の電池特性を良好にするために、正極板
と負極板をセパレータを介して重ね渦巻状に卷回して、
電池が構成される。さらに電池容量を増加させ、かつ極
間の距離を短くして、放電反応を向上させるために極め
て薄いセパレータ(厚さ20〜50μm)が用いられる
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】ところが、上記負極
活物質に金属リチウムを用いる非水電解液二次電池には
、未だ多くの問題点が残されている。その一つに負極板
の劣化による短い充放電サイクル寿命がある。これは、
負極活物質のリチウムが、充電時負極上にデンドライト
状に析出し、セパレータを貫通したり、あるいはセパレ
ータの端を乗り越えて正極と接触し、内部短絡を起こし
てしまうものである。特に電極板の周辺部分では、電流
集中が起こりやすく、これによって引き起こされる電流
密度の増加で、デンドライトが発生しやすい。
【0004】電極板の周辺部分に生じるデンドライトが
、セパレータを乗り越えないように特開平1−1283
71号では、負極板の幅を正極板の幅よりも大きくする
ことを開示している。特に片側0.5〜2.0mm大き
くすることが好ましいとされている。
【0005】しかしながら負極板の幅を正極板よりも幅
広くした場合には、新たに次のような内部短絡の危険性
が発生する。この危険性とは、卷回時に卷回のための力
が電極板に少しでも加えられると、正極板のエッジがセ
パレータに食い込み、これを破りやすくなるものである
。電池容量を増加させるために薄いセパレータが使用さ
れる場合には、特に深刻な問題である。
【0006】
【問題を解決するための手段】このような問題を解決す
るために本発明はなされたものである。金属リチウムを
活物質とする負極と、正極とがセパレータを間に介在し
て、渦巻状に卷回された極板群と非水電解液とが容器内
に封入された円筒型非水電解液二次電池において、上記
正極の幅を上記負極の幅よりも大きくし、正極が負極に
対向しえなくなる正極電極面の周辺部に電解液に不溶性
で、かつ電気絶縁性の物質を塗布したことにより、負極
板の周囲に発生するデンドライトがセパレータの端を乗
り越えて正極に接触することを防止でき、かつ正極板の
エッジがセパレータを破ることも防止できる。
【0007】図1は円筒型非水電解液二次電池の構成を
示す断面図であるが、この図より明らかなように円筒型
非水電解液二次電池は、正極1はセパレータ2を介して
負極3に対向して設けられた構造になっていると共に、
これを渦巻き状に捲回して円筒型とした構造になってい
る。そしてこの極板群と非水電解液を容器C柱に封入し
た構造になっている。
【0008】本発明においては、図2に要部を示すよう
に前記正極1の幅を負極3の幅より大きくとっていると
共に、前記正極1の端部に電解液に不溶性で、かつ電気
絶縁性の物質4(例えばEDPM)を設けた構造になっ
ている。
【0009】正極の幅を上記負極の幅よりも大きくした
ことにより、正極板のエッジが負極に食い込むことはな
くなる。このとき、逆に負極板のエッジが正極板に食い
込むことが考えられる。しかし、負極活物質にリチウム
が用いられるような負極板は、大抵の場合金属リチウム
板か、あるいはアルミニウムとリチウムの合金板である
ので材質的に非常に柔らかく、セパレータを傷つけるこ
とは考えにくい。少なくとも正極板基板材料としてよく
用いられるステンレス板よりも負極板は、セパレータを
傷つけにくいことは確実である。
【0010】また、正極が正極に対向しえなくなる正極
電極面の周辺部に電解液に不溶性で、かつ電気絶縁性の
物質を塗布することによって、電極周辺部分への電流集
中が防止され、この部分におけるデンドライトの発生を
抑えることが期待できる。
【0011】さらに、その電解液に不溶性で、電気絶縁
性の物質を塗布することによって、負極板がセパレータ
を介して厚み方向の上下から正極板で挟み込まれたとき
、負極板のエッジ付近は電解液に不溶性で、かつ電気絶
縁性の物質でくるみ込まれた形となり、万が一デンドラ
イトが発生したとしてもデンドライトがこの物質を突き
破って正極に触れることはまず不可能である。
【0012】正極の幅を負極の幅よりも広くするにあた
っては、少なくとも電極の片側について負極の厚みほど
広くすることで十分である。正極と負極の幅の違いが小
さいときには、電解液に不溶性で、かつ電気絶縁性の物
質を正極の周辺部分で負極に対向しえない部分に盛り上
げていくように塗布すればよい。作業性の観点から考え
るならば、電極の片側における正極と負極の幅の違いを
負極の厚み程度以上確保することが望ましい。しかしな
がら正極板の幅を負極板よりもいたずらに広くすること
は、正極板の負極板に対向する部分、つまり電池の電極
として有効に作用する面積を狭めることになるので望ま
しいことではない。
【0013】上記物質の厚さは、好ましくは負極の厚み
の1/2以上である。1/2未満であると、電極周辺部
分への電流集中が防止し、この部分におけるデンドライ
トの発生を抑える効果が発揮しえない恐れを生じるから
である。
【0014】ここで電解液に不溶性で、かつ電気絶縁性
の物質には、多くの物質を利用することができる。例え
ば、エチレンプロピレンターポリマー(EPDM)のよ
うな有機高分子であってもよい。揮発性の有機溶媒に溶
解させて、正極の周囲で負極に対向しえない部分に塗布
した後、乾燥させるだけでよい。乾燥後の厚みが負極の
厚みの2分の1に満たないときには塗布、乾燥を繰り返
してEPDMを盛り上げていくようにすればよい。ある
いは、塗布、乾燥の繰り返し数を減らしたいときには、
EPDMの有機溶媒への溶解量を増やせばよい。また、
負極の厚みの2分の1程度あるいは以上の厚みを有する
セロハンテープのような粘着性の樹脂テープを正極の周
囲で負極に対向しえない部分にはり付けてもよい。特に
材料や方法には限定されない。
【0015】
【作用】金属リチウムを活物質とする負極3と、正極1
とがセパレータ2を間に介在して渦巻状に卷回された極
板群と非水電解液とが容器C内に封入された非水電解液
二次電池であって、上記正極1の幅を上記負極3の幅よ
りも大きくし、正極1が負極3に対向しえなくなる正極
電極面の周辺部に電解液に不溶性で、かつ電気絶縁性の
物質4を塗布したことによって、負極状周辺部分におけ
るデンドライトの集中的な発生が抑制される。デンドラ
イトの発生が抑制されることで、充放電サイクル寿命の
伸びたリチウム二次電池が得られる。
【0016】
【実施例】つぎに本発明を好適な実施例を用いて、詳細
に説明する。
【0017】下記の試験においては、以下に示すような
構成の円筒型のリチウム二次電池を作製し、試験に用い
た。
【0018】正極:アモルファス化した五酸化バナジウ
ム粉末+エチレンプロピレンターポリマー(EPDM)
2.5wt%のシクロヘキサン溶液+アセチレンブラッ
ク(重量比90:3:7)混合物を幅38mmの金属集
電体(ステンレス製)の上に塗布して乾燥したもの。
【0019】負極:金属リチウム(幅36mm、厚さ0
.15mm)
【0020】電解液:1.5M濃度の六フッ化ひ酸リチ
ウム(LiAsF6)のエチレンカーボネート(EC)
/2メチルテトラヒドロフラン(2MeTHF)(体積
比1/1)溶液
【0021】セパレータ:25μm厚さのポリプロピレ
ン製多孔性膜
【0022】雰囲気:アルゴン
【0023】できあがった電池は、放電電流3mA/c
m2、充電電流0.5mA/cm2の定電流とし、1.
8〜3.3Vの電圧範囲内で充放電サイクルを繰り返し
た。
【0024】
【実施例1】電池を組み立てる前に、正極板の周囲に正
極板を縁どるかたちに幅1mmでエチレンプロピレンタ
ーポリマー(EPDM)15wt%のシクロヘキサン溶
液を両面塗布して乾燥させた。乾燥後のEPDMの厚み
は片面で概ね80μm程度であった。この後、セパレー
タを介して負極を重ねて渦巻状に卷回した後、容器内に
挿入し、電解液を注入して電池Aを完成させた。
【0025】
【比較例1】正極板の周囲にEPDMのシクロヘキサン
溶液を塗布しない以外は、実施例1と同様な電池Bを完
成させた。
【0026】図3にこの電池AとBにおける充放電サイ
クル数と初期容量を100%としたときの正極の利用率
との関係を示した。
【0027】図3より明らかなように本発明を実施する
ことによって電池の充放電サイクル寿命が伸びている。
【0028】それぞれの電池の放電容量が半分になった
ところで電池を分解し、負極表面を電子顕微鏡で観察し
た。電池Aの負極周囲にはほとんどデンドライトは発生
していなかったことに対して、電池Bの負極周囲にはデ
ンドライトが多数発生していた。
【0029】
【発明の効果】以上の結果から明らかなように、金属リ
チウムを活物質とする負極と、正極とがセパレータを間
に介在して、渦巻状に卷回された極板群と非水電解液と
が容器内に封入された非水電解液二次電池であって、上
記正極の幅を上記負極の幅よりも大きくし、正極が負極
に対向しえなくなる正極電極面の周辺部に電解液に不溶
性で、かつ電気絶縁性の物質を塗布したことによって負
極周囲のデンドライト発生が抑えられ、充放電サイクル
寿命の長いリチウム二次電池を得ることができる。した
がってその工業的価値は、極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかわる非水電解液リチウム二次電池
の一例の概略的な縦断面図。
【図2】図1で示した電池の内部にある渦巻状電極群の
一部分の詳細な縦断面図。
【図3】本発明の実施例および比較例にかかわる非水電
解液リチウム二次電池において、充放電サイクル数と初
期容量を100%としたときの正極利用率との関係を示
す図。
【符号の説明】
1      正極 2      セパレータ 3      負極 4      物質(EPDM) C      容器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属リチウムを活物質とする負極と、正極
    とがセパレータを間に介在して、渦巻状に卷回された極
    板群と非水電解液とが容器内に封入された円筒型非水電
    解液二次電池であって、上記正極の幅を上記負極の幅よ
    りも大きくし、正極が負極に対向しえなくなる正極電極
    面の周辺部に電解液に不溶性で、かつ電気絶縁性の物質
    を塗布したことを特徴とする円筒型非水電解液二次電池
  2. 【請求項2】上記電解液に不溶性で、かつ電気絶縁性の
    物質がエチレンプロピレンターポリマー(EPDM)で
    あることを特徴とする請求項1記載の円筒型非水電解液
    二次電池。
JP3100292A 1991-04-05 1991-04-05 円筒型非水電解液二次電池 Pending JPH04349369A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0690520A1 (en) * 1994-05-30 1996-01-03 Canon Kabushiki Kaisha Rechargeable batteries
EP1150371A3 (en) * 2000-04-28 2007-03-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Electrode plate unit and battery
JP2011060471A (ja) * 2009-09-08 2011-03-24 Nec Energy Devices Ltd 非水系電解質二次電池
JP2012190714A (ja) * 2011-03-11 2012-10-04 Gs Yuasa Corp 非水電解質二次電池

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