JPH07320788A - リチウム二次電池およびその製造方法 - Google Patents
リチウム二次電池およびその製造方法Info
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- JPH07320788A JPH07320788A JP6129551A JP12955194A JPH07320788A JP H07320788 A JPH07320788 A JP H07320788A JP 6129551 A JP6129551 A JP 6129551A JP 12955194 A JP12955194 A JP 12955194A JP H07320788 A JPH07320788 A JP H07320788A
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- 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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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 生産性に優れ、かつ充放電に伴う負極の反り
を抑制して、充放電特性の優れたリチウム二次電池を提
供することを目的とする。 【構成】 リチウム−アルミニウム合金などのリチウム
合金からなる負極１のセパレータ３と対向する側の面
に、深さが負極１の厚みの１０％以上で、かつ幅が深さ
の１１５〜２４０％である溝７を設ける。上記負極１の
溝７は、あらかじめアルミニウムの一方の面に溝を設け
ておき、このアルミニウムの溝を設けた面とリチウムと
を重ね合わせて電気化学的にリチウムとアルミニウムと
を合金化させることによって、容易に形成することがで
きる。
を抑制して、充放電特性の優れたリチウム二次電池を提
供することを目的とする。 【構成】 リチウム−アルミニウム合金などのリチウム
合金からなる負極１のセパレータ３と対向する側の面
に、深さが負極１の厚みの１０％以上で、かつ幅が深さ
の１１５〜２４０％である溝７を設ける。上記負極１の
溝７は、あらかじめアルミニウムの一方の面に溝を設け
ておき、このアルミニウムの溝を設けた面とリチウムと
を重ね合わせて電気化学的にリチウムとアルミニウムと
を合金化させることによって、容易に形成することがで
きる。
Description
【０００１】
【産業上に利用分野】本発明は、リチウム二次電池に関
するものであり、さらに詳しくは、充放電に伴う負極の
反りを抑制し、充放電特性を向上させたリチウム二次電
池に関するものである。
するものであり、さらに詳しくは、充放電に伴う負極の
反りを抑制し、充放電特性を向上させたリチウム二次電
池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、リチウム合金を負極に用いるリチ
ウム二次電池では、充放電に伴い負極に反りが発生し、
負極の割れや微粉化が生じて、充放電特性が低下すると
いう問題があった。
ウム二次電池では、充放電に伴い負極に反りが発生し、
負極の割れや微粉化が生じて、充放電特性が低下すると
いう問題があった。
【０００３】すなわち、負極のリチウム合金は、放電に
よってリチウムが抜け出ていくと（リチウム合金のセパ
レータと対向する側の部分からリチウムが抜け出てい
く）、リチウム合金のセパレータと対向する側の部分に
体積収縮が生じて、該部分が径方向に収縮する。その結
果、負極のリチウム合金に負極缶側を頂点とする三日月
状の反りが発生する。
よってリチウムが抜け出ていくと（リチウム合金のセパ
レータと対向する側の部分からリチウムが抜け出てい
く）、リチウム合金のセパレータと対向する側の部分に
体積収縮が生じて、該部分が径方向に収縮する。その結
果、負極のリチウム合金に負極缶側を頂点とする三日月
状の反りが発生する。
【０００４】そして、充電によってリチウムがリチウム
合金中に戻ってくると上記の反りが解消されるが、上記
のような負極の反りとその解消が充放電によって繰り返
されると、負極を構成するリチウム合金の割れや微粉化
が促進され、その割れた部分や微粉化した部分は集電が
できなくなるため、充放電に利用できなくなり、充放電
特性が低下する。
合金中に戻ってくると上記の反りが解消されるが、上記
のような負極の反りとその解消が充放電によって繰り返
されると、負極を構成するリチウム合金の割れや微粉化
が促進され、その割れた部分や微粉化した部分は集電が
できなくなるため、充放電に利用できなくなり、充放電
特性が低下する。
【０００５】そこで、上記のような充放電に伴う負極の
反りを防止するため、負極のセパレータと対向する側の
面に、幅が深さより狭くなるように設定した溝を設ける
ことが提案されている（実開平２−１１９３５４号公
報）。
反りを防止するため、負極のセパレータと対向する側の
面に、幅が深さより狭くなるように設定した溝を設ける
ことが提案されている（実開平２−１１９３５４号公
報）。
【０００６】この実開平２−１１９３５４号公報に提案
の溝は、溝部分の反応が生じると、溝の体積に変化が生
じて負極の膨張・収縮を溝の体積で吸収することができ
なくなり、そのため、負極に反りが発生するのを抑制す
ることができなくなるという観点から、溝部分の反応を
防止するという理由で、溝の幅を深さより狭くなるよう
にしているが、このような幅の方が深さより狭い溝を溝
形成用金型の押圧によって負極に形成することは、非常
に困難であり、生産性が悪いという問題がある。
の溝は、溝部分の反応が生じると、溝の体積に変化が生
じて負極の膨張・収縮を溝の体積で吸収することができ
なくなり、そのため、負極に反りが発生するのを抑制す
ることができなくなるという観点から、溝部分の反応を
防止するという理由で、溝の幅を深さより狭くなるよう
にしているが、このような幅の方が深さより狭い溝を溝
形成用金型の押圧によって負極に形成することは、非常
に困難であり、生産性が悪いという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
リチウム二次電池では、充放電に伴い負極に反りが発生
し、その結果、負極に割れや微粉化が生じ、充放電特性
が低下するという問題があり、また、それを解決するた
めの負極表面への溝の形成が、溝の幅が狭く、深さが深
いために、非常に困難であって、生産性が悪いという問
題があった。
リチウム二次電池では、充放電に伴い負極に反りが発生
し、その結果、負極に割れや微粉化が生じ、充放電特性
が低下するという問題があり、また、それを解決するた
めの負極表面への溝の形成が、溝の幅が狭く、深さが深
いために、非常に困難であって、生産性が悪いという問
題があった。
【０００８】したがって、本発明は、上記のような従来
のリチウム二次電池が持っていた問題点を解決し、生産
性に優れ、かつ充放電に伴う負極の反りを抑制して、充
放電特性の優れたリチウム二次電池を提供することを目
的とする。
のリチウム二次電池が持っていた問題点を解決し、生産
性に優れ、かつ充放電に伴う負極の反りを抑制して、充
放電特性の優れたリチウム二次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】本発明は、リチウム合金
からなる負極のセパレータと対向する側の面に、深さが
負極の厚みの１０％以上で、かつ幅が深さの１１５〜２
４０％である溝を設けることによって、上記目的を達成
したものである。
からなる負極のセパレータと対向する側の面に、深さが
負極の厚みの１０％以上で、かつ幅が深さの１１５〜２
４０％である溝を設けることによって、上記目的を達成
したものである。
【００１０】すなわち、上記のように負極のセパレータ
と対向する側の面に、幅の方が深さより広い溝を設けて
おくと、放電により負極のリチウム合金からリチウムが
抜け出ていったときに、残った母材の溝のところにクラ
ックが生じ、負極のセパレータと対向する側の部分に径
方向への収縮力が働かなくなり、反りの発生が抑制され
るようになる。なお、上記のようなクラックの発生は、
溝を設ける際に溝の周囲の母材内部に結晶構造のひずみ
が生じたことに起因するものと考えられ、クラックは溝
の底部だけでなく、溝の開口部の角部や溝の壁面部にも
発生する。
と対向する側の面に、幅の方が深さより広い溝を設けて
おくと、放電により負極のリチウム合金からリチウムが
抜け出ていったときに、残った母材の溝のところにクラ
ックが生じ、負極のセパレータと対向する側の部分に径
方向への収縮力が働かなくなり、反りの発生が抑制され
るようになる。なお、上記のようなクラックの発生は、
溝を設ける際に溝の周囲の母材内部に結晶構造のひずみ
が生じたことに起因するものと考えられ、クラックは溝
の底部だけでなく、溝の開口部の角部や溝の壁面部にも
発生する。
【００１１】そして、溝の幅が深さより広いので、溝形
成用の金型をプレスで押圧することにより容易に溝を形
成することができる。
成用の金型をプレスで押圧することにより容易に溝を形
成することができる。
【００１２】上記溝の深さは、負極の厚みの１０％以上
を必要とするが、これは溝の深さが負極の厚みの１０％
より小さい場合は、上記のクラックが生じにくく、した
がって、充放電に伴う負極の反りを充分に抑制すること
ができないからである。
を必要とするが、これは溝の深さが負極の厚みの１０％
より小さい場合は、上記のクラックが生じにくく、した
がって、充放電に伴う負極の反りを充分に抑制すること
ができないからである。
【００１３】上記溝の深さは、反りの発生を抑制すると
いう観点からは深い方が適しているが、あまりにも深く
なりすぎると、上記クラックが負極の裏面にまで達し、
充分に集電をとることができなくなって、充放電特性が
低下するようになるので、負極の厚みの４０％以下であ
ることが好ましい。
いう観点からは深い方が適しているが、あまりにも深く
なりすぎると、上記クラックが負極の裏面にまで達し、
充分に集電をとることができなくなって、充放電特性が
低下するようになるので、負極の厚みの４０％以下であ
ることが好ましい。
【００１４】そして、溝の幅は深さの１１５〜２４０％
であることを必要とするが、これは溝の幅が上記範囲よ
り狭い場合は溝の形成が困難になり、溝の幅が上記範囲
より広くなると溝部分の体積が大きくなりすぎて、電池
の内容積を有効に利用することができなくなって、充放
電容量の低下などが生じるからである。
であることを必要とするが、これは溝の幅が上記範囲よ
り狭い場合は溝の形成が困難になり、溝の幅が上記範囲
より広くなると溝部分の体積が大きくなりすぎて、電池
の内容積を有効に利用することができなくなって、充放
電容量の低下などが生じるからである。
【００１５】上記溝を負極のセパレータと対向する側の
面に設けるのは、放電反応がセパレータと対向する側の
部分から進行して、該部分に体積収縮が生じ反りが発生
することになるので、上記溝をセパレータと対向する側
の面に設けておくことによって、該溝により母材にクラ
ックを生じさせ、反りの発生を抑制するためである。
面に設けるのは、放電反応がセパレータと対向する側の
部分から進行して、該部分に体積収縮が生じ反りが発生
することになるので、上記溝をセパレータと対向する側
の面に設けておくことによって、該溝により母材にクラ
ックを生じさせ、反りの発生を抑制するためである。
【００１６】上記溝の形成は、合金化後のリチウム合金
化に対して行ってもよいことはもちろんであるが、リチ
ウム合金は硬いので、リチウム合金がリチウム−アルミ
ニウム合金であって、リチウムとアルミニウムとを電気
化学的に合金化させる場合、あらかじめアルミニウムに
溝を形成しておくのが好ましい。
化に対して行ってもよいことはもちろんであるが、リチ
ウム合金は硬いので、リチウム合金がリチウム−アルミ
ニウム合金であって、リチウムとアルミニウムとを電気
化学的に合金化させる場合、あらかじめアルミニウムに
溝を形成しておくのが好ましい。
【００１７】すなわち、アルミニウムの方がリチウム−
アルミニウム合金より軟らかく、リチウム−アルミニウ
ム合金に対して溝を形成するよりも、アルミニウムに対
して溝を形成する方が容易であり、またリチウムとアル
ミニウムとを重ね合わせて両者を電気化学的に合金化さ
せるときは、リチウムが電解液に溶出してリチウムイオ
ンとなり、そのリチウムイオンが母材のアルミニウム中
に侵入していって合金化するので、合金化前にアルミニ
ウムに形成しておいた溝に基づいて合金化後のリチウム
−アルミニウム合金の表面に、溝が形成されることにな
るからである。
アルミニウム合金より軟らかく、リチウム−アルミニウ
ム合金に対して溝を形成するよりも、アルミニウムに対
して溝を形成する方が容易であり、またリチウムとアル
ミニウムとを重ね合わせて両者を電気化学的に合金化さ
せるときは、リチウムが電解液に溶出してリチウムイオ
ンとなり、そのリチウムイオンが母材のアルミニウム中
に侵入していって合金化するので、合金化前にアルミニ
ウムに形成しておいた溝に基づいて合金化後のリチウム
−アルミニウム合金の表面に、溝が形成されることにな
るからである。
【００１８】上記のようにして形成された合金化後のリ
チウム−アルミニウム合金の溝は、合金化前のアルミニ
ウムに形成しておいた溝の形状をほぼ維持しているが、
合金化時の膨張により深さが若干深くなり、幅が若干狭
くなる。
チウム−アルミニウム合金の溝は、合金化前のアルミニ
ウムに形成しておいた溝の形状をほぼ維持しているが、
合金化時の膨張により深さが若干深くなり、幅が若干狭
くなる。
【００１９】それ故、合金化後のリチウム−アルミニウ
ム合金からなる負極の表面に、深さが負極の厚みの１０
％以上で、かつ幅が深さの１１５〜２４０％である溝を
設けるには、合金化前のアルミニウムに深さが負極の厚
みの５％以上で、かつ幅が深さの１１５〜３２０％であ
る溝を形成しておくのが適している。
ム合金からなる負極の表面に、深さが負極の厚みの１０
％以上で、かつ幅が深さの１１５〜２４０％である溝を
設けるには、合金化前のアルミニウムに深さが負極の厚
みの５％以上で、かつ幅が深さの１１５〜３２０％であ
る溝を形成しておくのが適している。
【００２０】負極をリチウム−アルミニウム合金で構成
する場合、リチウム−アルミニウム合金中のリチウム含
量はリチウムが１０〜６０原子％が好ましく、充放電に
伴う負極の反りはリチウム含量が２０〜４０原子％のと
きに生じやすいので、本発明はリチウム含量が２０〜４
０原子％のリチウム−アルミニウム合金を負極に用いる
場合に適用することにより、その効果が特に顕著に発現
する。
する場合、リチウム−アルミニウム合金中のリチウム含
量はリチウムが１０〜６０原子％が好ましく、充放電に
伴う負極の反りはリチウム含量が２０〜４０原子％のと
きに生じやすいので、本発明はリチウム含量が２０〜４
０原子％のリチウム−アルミニウム合金を負極に用いる
場合に適用することにより、その効果が特に顕著に発現
する。
【００２１】ただし、負極のリチウム合金の母材となる
金属は、上記アルミニウムに限られることなく、たとえ
ば鉛、インジウム、錫、ビスマスなどであってもよい。
金属は、上記アルミニウムに限られることなく、たとえ
ば鉛、インジウム、錫、ビスマスなどであってもよい。
【００２２】正極には、たとえば二酸化マンガンをはじ
め、ＬｉＣｏＯ2 、ＬｉＮｉＯ2 、ＴｉＳ2 、Ｖ
2 Ｏ5 、ＣｕＳ、ＮｉＰＳ3 、ＦｅＰＳ3 、ＮｂＳｅ3
などの金属のカルコゲン化合物、酸化物、硫化物、リン
・イオウ化合物、セレン化合物などを活物質とするもの
が用いられる。
め、ＬｉＣｏＯ2 、ＬｉＮｉＯ2 、ＴｉＳ2 、Ｖ
2 Ｏ5 、ＣｕＳ、ＮｉＰＳ3 、ＦｅＰＳ3 、ＮｂＳｅ3
などの金属のカルコゲン化合物、酸化物、硫化物、リン
・イオウ化合物、セレン化合物などを活物質とするもの
が用いられる。
【００２３】電解液として、たとえばプロピレンカーボ
ネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネー
ト、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエ
タン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、２−
メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、４
−メチル−１，３−ジオキソラン、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
などの有機溶媒の単独または２種以上の混合溶媒に、た
とえばＬｉＰＦ6 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＡ
ｓＦ6 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、ＬｉＣ4 Ｆ9 ＳＯ3 などの
電解質を単独でまたは２種以上溶解させたものが用いら
れる。
ネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネー
ト、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエ
タン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、２−
メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、４
−メチル−１，３−ジオキソラン、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
などの有機溶媒の単独または２種以上の混合溶媒に、た
とえばＬｉＰＦ6 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＡ
ｓＦ6 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、ＬｉＣ4 Ｆ9 ＳＯ3 などの
電解質を単独でまたは２種以上溶解させたものが用いら
れる。
【００２４】セパレータとしては、たとえばポリオレフ
ィン系樹脂製の微孔性フィルムや不織布を単独で使用す
るか、あるいはそれらを組み合わせたものが使用され
る。
ィン系樹脂製の微孔性フィルムや不織布を単独で使用す
るか、あるいはそれらを組み合わせたものが使用され
る。
【００２５】
【実施例】つぎに、実施例を挙げて本発明をより具体的
に説明する。ただし、本発明はそれらの実施例に例示の
もののみに限られることはない。
に説明する。ただし、本発明はそれらの実施例に例示の
もののみに限られることはない。
【００２６】実施例１ 厚さ２００μｍで直径１６ｍｍの円板状のアルミニウム
に、深さ４０μｍ、幅１１０μｍの断面三角形状の溝
を、その中心間距離５００μｍでゴバン（碁盤）目状に
形成し、このアルミニウムの溝を設けた面に、厚さ１０
０μｍで直径１６ｍｍの円板状のリチウムを重ね合わ
せ、それを負極缶に挿入した。
に、深さ４０μｍ、幅１１０μｍの断面三角形状の溝
を、その中心間距離５００μｍでゴバン（碁盤）目状に
形成し、このアルミニウムの溝を設けた面に、厚さ１０
０μｍで直径１６ｍｍの円板状のリチウムを重ね合わ
せ、それを負極缶に挿入した。
【００２７】上記リチウムとアルミニウムとの挿入にあ
たっては、アルミニウムが負極缶の缶底内面に接触する
ようにし、また、その挿入に先立って、負極缶の周辺折
り返し部にはポリプロピレン製の環状ガスケットを嵌合
しておいた。
たっては、アルミニウムが負極缶の缶底内面に接触する
ようにし、また、その挿入に先立って、負極缶の周辺折
り返し部にはポリプロピレン製の環状ガスケットを嵌合
しておいた。
【００２８】つぎに、上記リチウム上にセパレータを載
置し、電解液を注入し、その上に正極を配置した。
置し、電解液を注入し、その上に正極を配置した。
【００２９】上記セパレータは微孔性ポリプロピレンフ
ィルムを中央にしてその両面にポリプロピレン不織布を
配置した三層構造のものからなり、電解液はプロピレン
カーボネートと１，２−ジメトキシエタンとの体積比
１：１の混合溶媒にＬｉＰＦ6を１モル／リットル溶解
させたものである。
ィルムを中央にしてその両面にポリプロピレン不織布を
配置した三層構造のものからなり、電解液はプロピレン
カーボネートと１，２−ジメトキシエタンとの体積比
１：１の混合溶媒にＬｉＰＦ6を１モル／リットル溶解
させたものである。
【００３０】上記の正極は、二酸化マンガンと導電材と
しての鱗片状黒鉛と結着材としてのポリテトラフルオロ
エチレンを重量比で１００：１０：１の割合で混合して
調製した正極合剤を、厚さ０．３ｍｍ、直径１６ｍｍに
加圧成形したものである。
しての鱗片状黒鉛と結着材としてのポリテトラフルオロ
エチレンを重量比で１００：１０：１の割合で混合して
調製した正極合剤を、厚さ０．３ｍｍ、直径１６ｍｍに
加圧成形したものである。
【００３１】つぎに、正極缶をその上からかぶせ、正極
缶の開口端部を内方に締め付けて電池を組み立てた。
缶の開口端部を内方に締め付けて電池を組み立てた。
【００３２】電池は高さ１．６ｍｍ、外径２０ｍｍのボ
タン形リチウム二次電池であり、その構造は図１に示す
とおりである。ただし、図１は上記組立後の電池をその
組立時とは上下を反転させた状態で示している。
タン形リチウム二次電池であり、その構造は図１に示す
とおりである。ただし、図１は上記組立後の電池をその
組立時とは上下を反転させた状態で示している。
【００３３】図１において、１は負極、２は正極、３は
セパレータ、４は負極缶、５は正極缶、６は環状ガスケ
ット、７は負極１のセパレータ３と対向する側の面に設
けた溝である。この溝７は、あらかじめアルミニウムに
形成しておいた溝に基づき、リチウムとアルミニウムと
の電気化学的合金化により、負極１のリチウム−アルミ
ニウム合金のセパレータ３と対向する側の面に形成され
るようになったものであり、この溝７の深さは５０μｍ
で、幅は１００μｍである。
セパレータ、４は負極缶、５は正極缶、６は環状ガスケ
ット、７は負極１のセパレータ３と対向する側の面に設
けた溝である。この溝７は、あらかじめアルミニウムに
形成しておいた溝に基づき、リチウムとアルミニウムと
の電気化学的合金化により、負極１のリチウム−アルミ
ニウム合金のセパレータ３と対向する側の面に形成され
るようになったものであり、この溝７の深さは５０μｍ
で、幅は１００μｍである。
【００３４】負極１は上記のように負極缶４内に挿入し
たリチウムとアルミニウムとを電池内で電解液の存在下
に電気化学的に合金化させたものであり、この負極１の
作製にあたっては、上記したように、あらかじめアルミ
ニウムに溝を形成しておいた。そして、負極１のリチウ
ム−アルミニウム合金中におけるリチウム含量は２５原
子％である。
たリチウムとアルミニウムとを電池内で電解液の存在下
に電気化学的に合金化させたものであり、この負極１の
作製にあたっては、上記したように、あらかじめアルミ
ニウムに溝を形成しておいた。そして、負極１のリチウ
ム−アルミニウム合金中におけるリチウム含量は２５原
子％である。
【００３５】図２は、この負極１に設けた溝７の負極１
中における位置を模式的に示す図であり、溝７は負極１
のセパレータ３と対向する側の面にゴバン（碁盤）目状
に設けられていて、その間隔は中心間距離で５００μｍ
である。
中における位置を模式的に示す図であり、溝７は負極１
のセパレータ３と対向する側の面にゴバン（碁盤）目状
に設けられていて、その間隔は中心間距離で５００μｍ
である。
【００３６】図３は、負極１に設けた溝７の拡大断面図
であり、本発明において、この溝７は深さｄが負極１の
厚みの１０％以上で、幅ｗが深さｄの１１５〜２４０％
にされる。ただし、本実施例１では、負極１の厚みは３
００μｍであり、溝７の深さは５０μｍであって、この
溝７の深さは負極１の厚みの１６．７％になる。また、
溝７の幅は１００μｍであって、これは深さの２００％
になる。
であり、本発明において、この溝７は深さｄが負極１の
厚みの１０％以上で、幅ｗが深さｄの１１５〜２４０％
にされる。ただし、本実施例１では、負極１の厚みは３
００μｍであり、溝７の深さは５０μｍであって、この
溝７の深さは負極１の厚みの１６．７％になる。また、
溝７の幅は１００μｍであって、これは深さの２００％
になる。
【００３７】正極２は前記のように二酸化マンガンを活
物質とする正極合剤を加圧成形したものからなり、セパ
レータ３は微孔性ポリプロピレンフィルムとポリプロピ
レン不織布を併用した三層構造のものである。そして、
負極缶４、正極缶５ともステンレス鋼製で、環状ガスケ
ット６はポリプロピレン製である。
物質とする正極合剤を加圧成形したものからなり、セパ
レータ３は微孔性ポリプロピレンフィルムとポリプロピ
レン不織布を併用した三層構造のものである。そして、
負極缶４、正極缶５ともステンレス鋼製で、環状ガスケ
ット６はポリプロピレン製である。
【００３８】実施例２ 負極の溝を深さ３０μｍ、幅７０μｍにした以外は、実
施例１と同様にしてボタン形のリチウム二次電池を製造
した。
施例１と同様にしてボタン形のリチウム二次電池を製造
した。
【００３９】この実施例２における溝の深さは負極の厚
みの１０％に相当し、溝の幅は深さの２３３．３％に相
当する。
みの１０％に相当し、溝の幅は深さの２３３．３％に相
当する。
【００４０】実施例３ 負極の溝を深さ１００μｍ、幅１１５μｍにした以外
は、実施例１と同様にしてボタン形のリチウム二次電池
を製造した。
は、実施例１と同様にしてボタン形のリチウム二次電池
を製造した。
【００４１】この実施例３における溝の深さは負極の厚
みの３３．３％に相当し、溝の幅は深さの１１５％に相
当する。
みの３３．３％に相当し、溝の幅は深さの１１５％に相
当する。
【００４２】比較例１ 負極の溝を深さ２５μｍ、幅５０μｍにした以外は、実
施例１と同様にしてボタン形のリチウム二次電池を製造
した。
施例１と同様にしてボタン形のリチウム二次電池を製造
した。
【００４３】この比較例１における溝の深さは負極の厚
みの８．３％に相当し、溝の幅は深さの２００％に相当
する。
みの８．３％に相当し、溝の幅は深さの２００％に相当
する。
【００４４】比較例２ 負極の溝を深さ１００μｍ、幅１００μｍにした以外
は、実施例１と同様にしてボタン形のリチウム二次電池
を製造した。
は、実施例１と同様にしてボタン形のリチウム二次電池
を製造した。
【００４５】この比較例２における溝の深さは負極の厚
みの３３．３％に相当し、溝の幅は深さの１００％に相
当する。
みの３３．３％に相当し、溝の幅は深さの１００％に相
当する。
【００４６】比較例３ 負極の溝を深さ１００μｍ、幅２５０μｍにした以外
は、実施例１と同様にしてボタン形のリチウム二次電池
を製造した。
は、実施例１と同様にしてボタン形のリチウム二次電池
を製造した。
【００４７】この比較例３における溝の深さは負極の厚
みの３３．３％に相当し、溝の幅は深さの２５０％に相
当する。
みの３３．３％に相当し、溝の幅は深さの２５０％に相
当する。
【００４８】上記実施例１〜３および比較例１〜３の電
池を、３．２５Ｖで１４時間充電、１．５ｋΩで１０時
間放電という充放電条件下で、充放電させ、放電容量が
第１回目の放電容量の７割以上を保ち得るサイクル数を
調べた。その結果を表１に示す。
池を、３．２５Ｖで１４時間充電、１．５ｋΩで１０時
間放電という充放電条件下で、充放電させ、放電容量が
第１回目の放電容量の７割以上を保ち得るサイクル数を
調べた。その結果を表１に示す。
【００４９】また、上記実施例１〜３および比較例１〜
３における溝の形成性を調べた結果についても表１に示
す。溝の形成性は、リチウムとの合金化前のアルミニウ
ムに溝を形成する際の形成性を調べたものであり、溝形
成用の金型をアルミニウムに押し込んで溝形成を行った
時に金型とアルミニウムとを３００ｇの力で引張りアル
ミニウムが金型から分離できるか否かを調べたものであ
る。その評価基準は次の通りである。
３における溝の形成性を調べた結果についても表１に示
す。溝の形成性は、リチウムとの合金化前のアルミニウ
ムに溝を形成する際の形成性を調べたものであり、溝形
成用の金型をアルミニウムに押し込んで溝形成を行った
時に金型とアルミニウムとを３００ｇの力で引張りアル
ミニウムが金型から分離できるか否かを調べたものであ
る。その評価基準は次の通りである。
【００５０】評価基準： ○：３０００回溝形成を行っても金型とアルミニウムが
分離できる。 ×：溝形成を３０００回行う前に金型とアルミニウムが
分離できなくなる。
分離できる。 ×：溝形成を３０００回行う前に金型とアルミニウムが
分離できなくなる。
【００５１】表１には、溝の深さおよび溝の幅について
も示しているが、各実施例および比較例の溝の深さの欄
におけるカッコ（括弧）内の数値と％は溝の深さの負極
の厚みに対する比率（百分率）を示すものであり、溝の
幅の欄におけるカッコ内の数値と％は溝の幅の深さに対
する比率（百分率）を示すものである。
も示しているが、各実施例および比較例の溝の深さの欄
におけるカッコ（括弧）内の数値と％は溝の深さの負極
の厚みに対する比率（百分率）を示すものであり、溝の
幅の欄におけるカッコ内の数値と％は溝の幅の深さに対
する比率（百分率）を示すものである。
【００５２】
【表１】
【００５３】表１に示すように、本発明の実施例１〜３
は、溝の形成性が良好であり、かつ充放電サイクル数が
多く、充放電特性が優れていた。
は、溝の形成性が良好であり、かつ充放電サイクル数が
多く、充放電特性が優れていた。
【００５４】これに対し、比較例１は、充放電サイクル
数が３０回と少なかった。これは、比較例１では溝の深
さが充分でないために負極の反りを充分に抑制すること
ができず、そのため、負極に割れや微粉化が生じて、充
放電サイクル数が少なくなったものと考えられる。
数が３０回と少なかった。これは、比較例１では溝の深
さが充分でないために負極の反りを充分に抑制すること
ができず、そのため、負極に割れや微粉化が生じて、充
放電サイクル数が少なくなったものと考えられる。
【００５５】また、比較例２は充放電サイクル数は多い
ものの、溝の形成性が悪かった。この比較例２と実施例
３とを比較すると、幅が深さに対して１５％異なるだけ
であるが、実施例３では溝の形成を３０００回繰り返し
ても金型とアルミニウムとが分離できたのに対し、溝の
幅がわずかに１５％小さい比較例２ではたった１回の溝
形成で金型とアルミニウムとが分離できなくなり、溝の
形成性が非常に悪かった。
ものの、溝の形成性が悪かった。この比較例２と実施例
３とを比較すると、幅が深さに対して１５％異なるだけ
であるが、実施例３では溝の形成を３０００回繰り返し
ても金型とアルミニウムとが分離できたのに対し、溝の
幅がわずかに１５％小さい比較例２ではたった１回の溝
形成で金型とアルミニウムとが分離できなくなり、溝の
形成性が非常に悪かった。
【００５６】また、溝の幅が大きい比較例３も充放電サ
イクル数が３５回と少なかった。これは、この比較例３
では溝の幅が広すぎ、溝部面積が大きいため、反応が不
均一になり、その結果、充放電特性が低下したものと思
われる。
イクル数が３５回と少なかった。これは、この比較例３
では溝の幅が広すぎ、溝部面積が大きいため、反応が不
均一になり、その結果、充放電特性が低下したものと思
われる。
【００５７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、負極
のセパレータと対向する側の面に、深さが負極の厚みの
１０％以上で、かつ幅が深さの１１５〜２４０％である
溝を設けることによって、生産性が優れ、かつ充放電特
性が優れたリチウム二次電池を提供することができた。
のセパレータと対向する側の面に、深さが負極の厚みの
１０％以上で、かつ幅が深さの１１５〜２４０％である
溝を設けることによって、生産性が優れ、かつ充放電特
性が優れたリチウム二次電池を提供することができた。
【図１】本発明のリチウム二次電池の一実施例を示す断
面図である。
面図である。
【図２】負極のセパレータに対向する側の面に設けた溝
の負極内における位置を模式的に示す図である。
の負極内における位置を模式的に示す図である。
【図３】負極のセパレータに対向する側の面に設けた溝
の拡大断面図である。
の拡大断面図である。
１ 負極 ２ 正極 ３ セパレータ ７ 溝 ｄ 深さ ｗ 幅
Claims (3)
- 【請求項１】 リチウム合金からなる負極１と、正極２
と、上記負極１と正極２との間に配置するセパレータ３
と、有機溶媒系の電解液を有するリチウム二次電池にお
いて、負極１のセパレータ３と対向する側の面に、深さ
ｄが負極１の厚みの１０％以上で、かつ幅ｗが深さｄの
１１５〜２４０％である溝７を設けたことを特徴とする
リチウム二次電池。 - 【請求項２】 負極１のリチウム合金が、リチウム−ア
ルミニウム合金である請求項１記載のリチウム二次電
池。 - 【請求項３】 負極１のリチウム合金がリチウム−アル
ミニウム合金であって、あらかじめアルミニウムの一方
の面に溝を設けておき、このアルミニウムの溝を設けた
面とリチウムとを重ね合わせて電気化学的にリチウムと
アルミニウムとを合金化させ、負極１のセパレータ３と
対向する側の面に、深さｄが負極１の厚みの１０％以上
で、かつ幅ｗが深さｄの１１５〜２４０％である溝７を
形成することを特徴とする請求項１記載のリチウム二次
電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6129551A JPH07320788A (ja) | 1994-05-18 | 1994-05-18 | リチウム二次電池およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6129551A JPH07320788A (ja) | 1994-05-18 | 1994-05-18 | リチウム二次電池およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07320788A true JPH07320788A (ja) | 1995-12-08 |
Family
ID=15012311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6129551A Pending JPH07320788A (ja) | 1994-05-18 | 1994-05-18 | リチウム二次電池およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07320788A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998048466A1 (en) * | 1997-04-23 | 1998-10-29 | Japan Storage Battery Co., Ltd. | Electrode and battery |
| JP2000195525A (ja) * | 1998-12-28 | 2000-07-14 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解液電池 |
-
1994
- 1994-05-18 JP JP6129551A patent/JPH07320788A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998048466A1 (en) * | 1997-04-23 | 1998-10-29 | Japan Storage Battery Co., Ltd. | Electrode and battery |
| JP2000195525A (ja) * | 1998-12-28 | 2000-07-14 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解液電池 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020513 |