JPH09120818A - 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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- JPH09120818A JPH09120818A JP7279227A JP27922795A JPH09120818A JP H09120818 A JPH09120818 A JP H09120818A JP 7279227 A JP7279227 A JP 7279227A JP 27922795 A JP27922795 A JP 27922795A JP H09120818 A JPH09120818 A JP H09120818A
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- 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
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- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 重量エネルギー密度の向上を図ることができ
る非水電解液二次電池を提供する。 【解決手段】 本発明は、正極にＬｉx ＭＯ2 （Ｍ＝Ｎ
ｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎより選ばれてなる）を用い、負極
にリチウム金属もしくはリチウム合金、またはリチウム
をドープ／脱ドープ可能な炭素材料を用いた非水電解液
二次電池に関するものまである。ここで、正極および負
極の双方またはいずれか一方の集電体として、樹脂シー
ト状膜に導電性金属を表層に有する導電性薄膜を用い
た。
る非水電解液二次電池を提供する。 【解決手段】 本発明は、正極にＬｉx ＭＯ2 （Ｍ＝Ｎ
ｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎより選ばれてなる）を用い、負極
にリチウム金属もしくはリチウム合金、またはリチウム
をドープ／脱ドープ可能な炭素材料を用いた非水電解液
二次電池に関するものまである。ここで、正極および負
極の双方またはいずれか一方の集電体として、樹脂シー
ト状膜に導電性金属を表層に有する導電性薄膜を用い
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば携帯電話や
ヘッドホンステレオやＣＤプレイヤーやパーソナルコン
ピュータ等の小型電子機器の電源に適用して好適な非水
電解液二次電池に関する。
ヘッドホンステレオやＣＤプレイヤーやパーソナルコン
ピュータ等の小型電子機器の電源に適用して好適な非水
電解液二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年携帯電話やヘッドホンステレオやＣ
Ｄプレイヤーやパーソナルコンピュータ等の小型電子機
器の発達が目覚ましく、これらの用途に用いられる小型
で大容量の電源に対する要望が大きくなっている。これ
らの用途向けに鉛電池やＮｉＣｄ電池からより大容量の
ＮｉＭＨ電池さらにはリチウムイオン電池が実用化され
てきた。
Ｄプレイヤーやパーソナルコンピュータ等の小型電子機
器の発達が目覚ましく、これらの用途に用いられる小型
で大容量の電源に対する要望が大きくなっている。これ
らの用途向けに鉛電池やＮｉＣｄ電池からより大容量の
ＮｉＭＨ電池さらにはリチウムイオン電池が実用化され
てきた。
【０００３】特にリチウムイオン二次電池は小型軽量電
池に、適合できる最も有望な電池である。正極にＬｉＣ
ｏＯ2 もしくはＬｉＮｉＯ2 、ＬｉＭｎ2 Ｏ4 を用い、
負極に金属リチウムもしくはリチウムをドープ／脱ドー
プ可能な炭素を負極に用いた、非水電解液二次電池にお
いて非水電解液電池の性能を高めるために、大きな電極
面積にした薄い電極が用いられている。
池に、適合できる最も有望な電池である。正極にＬｉＣ
ｏＯ2 もしくはＬｉＮｉＯ2 、ＬｉＭｎ2 Ｏ4 を用い、
負極に金属リチウムもしくはリチウムをドープ／脱ドー
プ可能な炭素を負極に用いた、非水電解液二次電池にお
いて非水電解液電池の性能を高めるために、大きな電極
面積にした薄い電極が用いられている。
【０００４】この薄い電極の製法として、従来からの金
属ネットに正極活物質の混合物を塗布した電極と共に近
年は、金属箔に正極もしくは負極活物質混合物を塗布し
た電極が使用されてきた。
属ネットに正極活物質の混合物を塗布した電極と共に近
年は、金属箔に正極もしくは負極活物質混合物を塗布し
た電極が使用されてきた。
【０００５】金属ネット型電極は主として１次電池の渦
巻き型電池に用いられてきた。一方の金属箔型電極は主
として非水電池の渦巻き型電池に用いられてきた。
巻き型電池に用いられてきた。一方の金属箔型電極は主
として非水電池の渦巻き型電池に用いられてきた。
【０００６】いずれも、非水電解液電池の放電性能や保
存性能向上に貢献するものであり、電極製造の効率向上
の特徴を発揮させるものであった。
存性能向上に貢献するものであり、電極製造の効率向上
の特徴を発揮させるものであった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
小型電池の性能向上に伴い、電池の軽量化と放電容量増
大が求められている。金属のネットや金属箔を用いた電
極を用いた電池はその重量が増加してしまい軽量化には
限界がある。
小型電池の性能向上に伴い、電池の軽量化と放電容量増
大が求められている。金属のネットや金属箔を用いた電
極を用いた電池はその重量が増加してしまい軽量化には
限界がある。
【０００８】とりわけ電池が小型のものから大きな電池
を目指して開発を進めると、電池の中に占める集電体や
金属リード体の体積／重量の割合が大きくなり、電池の
エネルギー密度が低下してしまう。特に、電池を大型化
する際には集電部分から端子リード部分の体積／重量は
増加する。
を目指して開発を進めると、電池の中に占める集電体や
金属リード体の体積／重量の割合が大きくなり、電池の
エネルギー密度が低下してしまう。特に、電池を大型化
する際には集電部分から端子リード部分の体積／重量は
増加する。
【０００９】これらの点はこれまであまり重大な関心は
持たれておらず、電池の用途としても据え置き型電池等
では考慮しないで済んできた。これから新たな用途とし
て、移動可能な電源として開発する際には極めて重要な
点になるものと言える。
持たれておらず、電池の用途としても据え置き型電池等
では考慮しないで済んできた。これから新たな用途とし
て、移動可能な電源として開発する際には極めて重要な
点になるものと言える。
【００１０】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであり、重量エネルギー密度の向上を図ることがで
きる非水電解液二次電池を提供することを目的とする。
ものであり、重量エネルギー密度の向上を図ることがで
きる非水電解液二次電池を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の非水電解液二次
電池は、正極にＬｉx ＭＯ2 （Ｍ＝Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、
Ｍｎより選ばれてなる）を用い、負極にリチウム金属も
しくはリチウム合金、またはリチウムをドープ／脱ドー
プ可能な炭素材料を用いた非水電解液二次電池におい
て、正極および負極の双方またはいずれか一方の集電体
として、樹脂シート状膜に導電性金属を表層に有する導
電性薄膜を用いたものである。
電池は、正極にＬｉx ＭＯ2 （Ｍ＝Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、
Ｍｎより選ばれてなる）を用い、負極にリチウム金属も
しくはリチウム合金、またはリチウムをドープ／脱ドー
プ可能な炭素材料を用いた非水電解液二次電池におい
て、正極および負極の双方またはいずれか一方の集電体
として、樹脂シート状膜に導電性金属を表層に有する導
電性薄膜を用いたものである。
【００１２】また、本発明の非水電解液二次電池は、樹
脂シート状膜が、ポリエステル、ポリエーテルエーテル
ケトン、ポリイミド、またはポリオレフィンからなる上
述構成の電池である。
脂シート状膜が、ポリエステル、ポリエーテルエーテル
ケトン、ポリイミド、またはポリオレフィンからなる上
述構成の電池である。
【００１３】また、本発明の非水電解液二次電池は、樹
脂シート状膜の厚みが５〜２０μｍの範囲にある上述構
成の電池である。
脂シート状膜の厚みが５〜２０μｍの範囲にある上述構
成の電池である。
【００１４】また、本発明の非水電解液二次電池は、導
電性金属が、銅、ニッケル、またはアルミニウムである
上述構成の電池である。
電性金属が、銅、ニッケル、またはアルミニウムである
上述構成の電池である。
【００１５】また、本発明の非水電解液二次電池は、導
電性金属の膜厚が０．０５〜２μｍの範囲にある上述構
成の電池である。
電性金属の膜厚が０．０５〜２μｍの範囲にある上述構
成の電池である。
【００１６】本発明の非水電解液二次電池によれば、正
極および負極の双方またはいずれか一方の集電体とし
て、樹脂シート状膜に導電性金属を表層に有する導電性
薄膜を用いたことにより、電池の重量を軽くすることが
でき、特に集電材として金属銅箔／ネットを用いた電池
に比較すると集電体部分だけでの比較で１／４〜１／６
程度まで集電体を軽量化できる。
極および負極の双方またはいずれか一方の集電体とし
て、樹脂シート状膜に導電性金属を表層に有する導電性
薄膜を用いたことにより、電池の重量を軽くすることが
でき、特に集電材として金属銅箔／ネットを用いた電池
に比較すると集電体部分だけでの比較で１／４〜１／６
程度まで集電体を軽量化できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明非水電解液二次電池
の実施例について図１および図２を参照しながら説明す
る。まず、実施例１〜１１、および比較例１〜４の具体
的な内容について説明する。
の実施例について図１および図２を参照しながら説明す
る。まず、実施例１〜１１、および比較例１〜４の具体
的な内容について説明する。
【００１８】実施例１ 樹脂シート状導電性膜として、正極用にポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ）厚み１４μｍのフイルムに真空
蒸着法でアルミニウムを５００オングストロームの厚み
で両面に成形した、導電性シートを作製した。
レフタレート（ＰＥＴ）厚み１４μｍのフイルムに真空
蒸着法でアルミニウムを５００オングストロームの厚み
で両面に成形した、導電性シートを作製した。
【００１９】負極用にポリエチレンテレフタレート（Ｐ
ＥＴ）厚み１４μｍのフィルムに真空蒸着法でニッケル
を５００オングストロームの厚みで両面に成形した、導
電性シートを作製した。
ＥＴ）厚み１４μｍのフィルムに真空蒸着法でニッケル
を５００オングストロームの厚みで両面に成形した、導
電性シートを作製した。
【００２０】正極材として、リチウムとコバルトをモル
比で１対１になるように、炭酸リチウムと炭酸コバルト
を所定量計量し、乳鉢で十分混合した後、空気中で９０
０℃の条件下、８時間焼成し室温まで冷却した後、粉砕
し平均粒子径２０μｍの活物質を得た。この活物質は粉
末Ｘ線回折法でＬｉＣｏＯ2 に一致する回折ピークを有
する材料であった。
比で１対１になるように、炭酸リチウムと炭酸コバルト
を所定量計量し、乳鉢で十分混合した後、空気中で９０
０℃の条件下、８時間焼成し室温まで冷却した後、粉砕
し平均粒子径２０μｍの活物質を得た。この活物質は粉
末Ｘ線回折法でＬｉＣｏＯ2 に一致する回折ピークを有
する材料であった。
【００２１】このＬｉＣｏＯ2 を９１重量％と導電材と
してグラファイトを６重量％と結着剤としてポリフッ化
ビニリデン（ＰＶＤＦ）を３重量％混合し、分散溶媒と
してＮメチル２ピロリドンを加え、正極合剤ペーストと
した。
してグラファイトを６重量％と結着剤としてポリフッ化
ビニリデン（ＰＶＤＦ）を３重量％混合し、分散溶媒と
してＮメチル２ピロリドンを加え、正極合剤ペーストと
した。
【００２２】この正極合剤ペーストを前述のＡｌ蒸着導
電性ＰＥＴシートに両面に均一塗布し乾燥させ、正極電
極材とした。
電性ＰＥＴシートに両面に均一塗布し乾燥させ、正極電
極材とした。
【００２３】この正極電極材をローラープレス機で加圧
成型し幅５４ｍｍ、長さ４７０ｍｍの所定の大きさに裁
断し、一端にアルミニウム製の厚み５０μｍで４ｍｍ×
１００ｍｍのリード材を２つに折曲げて表面に凹凸をつ
けた加圧機を用いて固定し、正極とした。
成型し幅５４ｍｍ、長さ４７０ｍｍの所定の大きさに裁
断し、一端にアルミニウム製の厚み５０μｍで４ｍｍ×
１００ｍｍのリード材を２つに折曲げて表面に凹凸をつ
けた加圧機を用いて固定し、正極とした。
【００２４】負極には、原料として石油ピッチを用いこ
れに酸素を含む官能基を１０〜２０％導入した（いわゆ
る酸素架橋）後、不活性ガス雰囲気下１０００℃加熱処
理して、ガラス状炭素に近い性質を持った炭素材料を得
た。この材料のＸ線回折測定を行った結果、ｄ（００
２）面の面間隔は３．７６オングストロームであった。
この材料を粉砕し、平均粒子径２０μｍの炭素材料粉末
とした。
れに酸素を含む官能基を１０〜２０％導入した（いわゆ
る酸素架橋）後、不活性ガス雰囲気下１０００℃加熱処
理して、ガラス状炭素に近い性質を持った炭素材料を得
た。この材料のＸ線回折測定を行った結果、ｄ（００
２）面の面間隔は３．７６オングストロームであった。
この材料を粉砕し、平均粒子径２０μｍの炭素材料粉末
とした。
【００２５】このようにして得た炭素材料粉末を負極活
物質とし、これを９０重量％と結着剤としてポリフッ化
ビニリデン（ＰＶＤＦ）１０重量％を混合し負極合剤と
した、この負極合剤を分散溶媒Ｎメチル２ピロリドンに
分散し負極合剤ペーストとした。
物質とし、これを９０重量％と結着剤としてポリフッ化
ビニリデン（ＰＶＤＦ）１０重量％を混合し負極合剤と
した、この負極合剤を分散溶媒Ｎメチル２ピロリドンに
分散し負極合剤ペーストとした。
【００２６】この負極合剤ペーストを前述のニッケル蒸
着導電性ＰＥＴシートに両面均一塗布し乾燥させ、負極
電極材とした。この負極電極材をローラープレス機で加
圧成型し、幅５７ｍｍ、長さ５１０ｍｍの所定の大きさ
に裁断し、一端に厚み１００μｍで４ｍｍ×１００ｍｍ
のニッケル製リード材を２つに折曲げて表面に凸凹をつ
けた加圧機を用いて固定し、負極とした。
着導電性ＰＥＴシートに両面均一塗布し乾燥させ、負極
電極材とした。この負極電極材をローラープレス機で加
圧成型し、幅５７ｍｍ、長さ５１０ｍｍの所定の大きさ
に裁断し、一端に厚み１００μｍで４ｍｍ×１００ｍｍ
のニッケル製リード材を２つに折曲げて表面に凸凹をつ
けた加圧機を用いて固定し、負極とした。
【００２７】これらの正極、負極およびセパレータとし
てポリプロピレン製微多孔膜を用いて、正極／セパレー
タ／負極／セパレータの順序で積層し、直径１８ｍｍの
円筒状電池缶に入るように多数回巻回した後外周をテー
プを用い巻回体を固定した。
てポリプロピレン製微多孔膜を用いて、正極／セパレー
タ／負極／セパレータの順序で積層し、直径１８ｍｍの
円筒状電池缶に入るように多数回巻回した後外周をテー
プを用い巻回体を固定した。
【００２８】この巻回体を、図１に示すように、上下に
絶縁板４を挿入し直径１８ｍｍの電池缶５に入れ、負極
リード１２を電池缶５に溶接固定し、正極リード１３を
安全弁装置８に溶接した。
絶縁板４を挿入し直径１８ｍｍの電池缶５に入れ、負極
リード１２を電池缶５に溶接固定し、正極リード１３を
安全弁装置８に溶接した。
【００２９】ここで電解液として、炭酸プロピレンとジ
エチルカーボネートの混合液にＬｉＰＦ６を溶解してな
る電解液を注液した後、ＰＴＣ素子（正温度係数素子）
９と電池蓋７を載置しカシメて、封口し直径１８ｍｍ、
高さ６５ｍｍの電池とした。組み立てられた電池の重量
は３６．８ｇであった。
エチルカーボネートの混合液にＬｉＰＦ６を溶解してな
る電解液を注液した後、ＰＴＣ素子（正温度係数素子）
９と電池蓋７を載置しカシメて、封口し直径１８ｍｍ、
高さ６５ｍｍの電池とした。組み立てられた電池の重量
は３６．８ｇであった。
【００３０】実施例２ 樹脂シート状導電性膜として、正極用にポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ）厚み１４μｍのフイルムに真空
蒸着法でアルミニウムを１０００オングストロームの厚
みで両面に成形した、導電性シートを作製した。
レフタレート（ＰＥＴ）厚み１４μｍのフイルムに真空
蒸着法でアルミニウムを１０００オングストロームの厚
みで両面に成形した、導電性シートを作製した。
【００３１】負極用にポリエチレンテレフタレート（Ｐ
ＥＴ）厚み１４μｍのフィルムに真空蒸着法でニッケル
を１０００オングストロームの厚みで両面に成形した、
導電性シートを作製した。
ＥＴ）厚み１４μｍのフィルムに真空蒸着法でニッケル
を１０００オングストロームの厚みで両面に成形した、
導電性シートを作製した。
【００３２】正極および負極は実施例１と同様に作製し
て、渦巻き型電池を実施例１と同様に組み立てた。組み
立てられた電池の重量は３６．８ｇであった
て、渦巻き型電池を実施例１と同様に組み立てた。組み
立てられた電池の重量は３６．８ｇであった
【００３３】実施例３ 樹脂シート状導電性膜として、正極用にポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ）厚み１８μｍのフイルムに真空
蒸着法でアルミニウムを２０００オングストロームの厚
みで両面に成形した、導電性シートを作製した。
レフタレート（ＰＥＴ）厚み１８μｍのフイルムに真空
蒸着法でアルミニウムを２０００オングストロームの厚
みで両面に成形した、導電性シートを作製した。
【００３４】負極用にポリエチレンテレフタレート（Ｐ
ＥＴ）厚み２０μｍのフィルムに真空蒸着法でニッケル
を２０００オングストロームの厚みで両面に成形した、
導電性シートを作製した。
ＥＴ）厚み２０μｍのフィルムに真空蒸着法でニッケル
を２０００オングストロームの厚みで両面に成形した、
導電性シートを作製した。
【００３５】正極および負極は実施例１と同様に作製し
て、渦巻き型電池を実施例１と同様に組み立てた。組み
立てられた電池の重量は３６．８ｇであった
て、渦巻き型電池を実施例１と同様に組み立てた。組み
立てられた電池の重量は３６．８ｇであった
【００３６】実施例４ 樹脂シート状導電性膜として、正極用にポリエチレンナ
フタレート（ＰＥＮ）厚み１４μｍのフイルムに真空蒸
着法でアルミニウムを５００オングストロームの厚みで
両面に成形した、導電性シートを作製した。
フタレート（ＰＥＮ）厚み１４μｍのフイルムに真空蒸
着法でアルミニウムを５００オングストロームの厚みで
両面に成形した、導電性シートを作製した。
【００３７】負極用にポリエチチレンナフタレート（Ｐ
ＥＮ）厚み１４μｍのフィルムに真空蒸着法で銅を１０
００オングストロームの厚みで両面に成形した、導電性
シートを作製した。
ＥＮ）厚み１４μｍのフィルムに真空蒸着法で銅を１０
００オングストロームの厚みで両面に成形した、導電性
シートを作製した。
【００３８】正極および負極は実施例１と同様に作製し
て、渦巻き型電池を実施例１と同様に組み立てた。組み
立てられた電池の重量は３６．８ｇであった
て、渦巻き型電池を実施例１と同様に組み立てた。組み
立てられた電池の重量は３６．８ｇであった
【００３９】実施例５ 樹脂シート状導電性膜として、正極用にポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ）厚み２０μｍのフイルムに真空
蒸着法でアルミニウムを１０００オングストロームの厚
みで両面に成形した、導電性シートを作製した。
レフタレート（ＰＥＴ）厚み２０μｍのフイルムに真空
蒸着法でアルミニウムを１０００オングストロームの厚
みで両面に成形した、導電性シートを作製した。
【００４０】負極用にポリエチチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）厚み１４μｍのフィルムに真空蒸着法でニッ
ケルを５００オングストロームの厚みで両面に成形し
た、導電性シートを作製した。
（ＰＥＴ）厚み１４μｍのフィルムに真空蒸着法でニッ
ケルを５００オングストロームの厚みで両面に成形し
た、導電性シートを作製した。
【００４１】正極および負極は実施例１と同様に作製し
て、渦巻き型電池を実施例１と同様に組み立てた。組み
立てられた電池の重量は３７．０ｇであった
て、渦巻き型電池を実施例１と同様に組み立てた。組み
立てられた電池の重量は３７．０ｇであった
【００４２】実施例６ 樹脂シート状導電性膜として、正極用にポリブチレンテ
レフタレーＴ（ＰＢＴ）厚み１５μｍのフイルムに真空
蒸着法でアルミニウムを１０００オングストロームの厚
みで両面に成形した、導電性シートを作製した。
レフタレーＴ（ＰＢＴ）厚み１５μｍのフイルムに真空
蒸着法でアルミニウムを１０００オングストロームの厚
みで両面に成形した、導電性シートを作製した。
【００４３】負極用にポリブチレンテレフタレート（Ｐ
ＢＴ）厚み１５μｍのフィルムに真空蒸着法でニッケル
を１０００オングストロームの厚みで両面に成形した、
導電性シートを作製した。
ＢＴ）厚み１５μｍのフィルムに真空蒸着法でニッケル
を１０００オングストロームの厚みで両面に成形した、
導電性シートを作製した。
【００４４】正極および負極は実施例１と同様に作製し
て、渦巻き型電池を実施例１と同様に組み立てた。組み
立てられた電池の重量は３６．８ｇであった
て、渦巻き型電池を実施例１と同様に組み立てた。組み
立てられた電池の重量は３６．８ｇであった
【００４５】実施例７ 樹脂シート状導電性膜として、正極用にポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ）厚み１４μｍのフイルムに真空
蒸着法でアルミニウムを２０００オングストロームの厚
みで両面に成形した、導電性シートを作製した。
レフタレート（ＰＥＴ）厚み１４μｍのフイルムに真空
蒸着法でアルミニウムを２０００オングストロームの厚
みで両面に成形した、導電性シートを作製した。
【００４６】負極用にポリエチレンテレフタレート（Ｐ
ＥＴ）厚み１４μｍのフィルムに真空蒸着法で銅を５０
０オングストロームの厚みで両面に成型し、次に無電解
めっき法で銅を１μｍの厚みで両面に成型した導電性シ
ートを作製した。
ＥＴ）厚み１４μｍのフィルムに真空蒸着法で銅を５０
０オングストロームの厚みで両面に成型し、次に無電解
めっき法で銅を１μｍの厚みで両面に成型した導電性シ
ートを作製した。
【００４７】正極および負極は実施例１と同様に作製し
て、渦巻き型電池を実施例１と同様に組み立てた。組み
立てられた電池の重量は３７．３ｇであった
て、渦巻き型電池を実施例１と同様に組み立てた。組み
立てられた電池の重量は３７．３ｇであった
【００４８】実施例８ 樹脂シート状導電性膜として、正極用にポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ）厚み１４μｍのフイルムに真空
蒸着法でアルミニウムを５０００オングストロームの厚
みで両面に成形した、導電性シートを作製した。
レフタレート（ＰＥＴ）厚み１４μｍのフイルムに真空
蒸着法でアルミニウムを５０００オングストロームの厚
みで両面に成形した、導電性シートを作製した。
【００４９】負極用にポリエチレンテレフタレート（Ｐ
ＥＴ）厚み１４μｍのフィルムに真空蒸着法で銅を５０
０オングストローム成型し、無電解めっき法で２μｍの
厚みで両面に成形した、導電性シートを作製した。
ＥＴ）厚み１４μｍのフィルムに真空蒸着法で銅を５０
０オングストローム成型し、無電解めっき法で２μｍの
厚みで両面に成形した、導電性シートを作製した。
【００５０】正極および負極は実施例１と同様に作製し
て、渦巻き型電池を実施例１と同様に組み立てた。組み
立てられた電池の重量は３７．９ｇであった
て、渦巻き型電池を実施例１と同様に組み立てた。組み
立てられた電池の重量は３７．９ｇであった
【００５１】実施例９ 樹脂シート状導電性膜として、正極用にポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ）厚み１０μｍのフイルムに真空
蒸着法でアルミニウムを５００オングストローム成型し
電解めっき法でアルミニウムを１μｍの厚みで両面に成
形した、導電性シートを作製した。
レフタレート（ＰＥＴ）厚み１０μｍのフイルムに真空
蒸着法でアルミニウムを５００オングストローム成型し
電解めっき法でアルミニウムを１μｍの厚みで両面に成
形した、導電性シートを作製した。
【００５２】負極用にポリエチレンテレフタレート（Ｐ
ＥＴ）厚み１４μｍのフィルムに真空蒸着法でニッケル
を２０００オングストロームの厚みで両面に成形した、
導電性シートを作製した。
ＥＴ）厚み１４μｍのフィルムに真空蒸着法でニッケル
を２０００オングストロームの厚みで両面に成形した、
導電性シートを作製した。
【００５３】正極および負極は実施例１と同様に作製し
て、渦巻き型電池を実施例１と同様に組み立てた。組み
立てられた電池の重量は３７．０ｇであった
て、渦巻き型電池を実施例１と同様に組み立てた。組み
立てられた電池の重量は３７．０ｇであった
【００５４】実施例１０ 樹脂シート状導電性膜として、正極用にポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ）厚み１４μｍのフイルムに真空
蒸着法でアルミニウムを５００オングストローム成型
し、電解めっき法でアルミニウムを２μｍの厚みで両面
に成形した、導電性シートを作製した。
レフタレート（ＰＥＴ）厚み１４μｍのフイルムに真空
蒸着法でアルミニウムを５００オングストローム成型
し、電解めっき法でアルミニウムを２μｍの厚みで両面
に成形した、導電性シートを作製した。
【００５５】負極用にポリエチレンテレフタレート（Ｐ
ＥＴ）厚み１４μｍのフィルムに真空蒸着法で銅を５０
０オングストローム成型し、無電解めっき法で銅を０．
５μｍの厚みで両面に成形した、導電性シートを作製し
た。
ＥＴ）厚み１４μｍのフィルムに真空蒸着法で銅を５０
０オングストローム成型し、無電解めっき法で銅を０．
５μｍの厚みで両面に成形した、導電性シートを作製し
た。
【００５６】正極および負極は実施例１と同様に作製し
て、渦巻き型電池を実施例１と同様に組み立てた。組み
立てられた電池の重量は３７．２ｇであった
て、渦巻き型電池を実施例１と同様に組み立てた。組み
立てられた電池の重量は３７．２ｇであった
【００５７】実施例１１ 集電体として正極用にポリエチレンテレフタレート（Ｐ
ＥＴ）１４μｍにアルミニウムを真空蒸着法で厚み１０
００オングストロームで両面に成型した集電体を用いて
電極を作製した、負極用に銅箔１０μｍの集電体を用い
て電極を作製した。
ＥＴ）１４μｍにアルミニウムを真空蒸着法で厚み１０
００オングストロームで両面に成型した集電体を用いて
電極を作製した、負極用に銅箔１０μｍの集電体を用い
て電極を作製した。
【００５８】上記導電性シートを用いて正極および負極
は実施例１と同様に作製して、渦巻き型電池を実施例１
と同様に組み立てた。組み立てられた電池の重量は３
９．２ｇであった
は実施例１と同様に作製して、渦巻き型電池を実施例１
と同様に組み立てた。組み立てられた電池の重量は３
９．２ｇであった
【００５９】比較例１ 集電体として正極用にアルミニウム２０μｍ厚みの集電
体を用いて電極を作製した、負極用に銅箔１０μｍの集
電体を用いて電極を作製した。
体を用いて電極を作製した、負極用に銅箔１０μｍの集
電体を用いて電極を作製した。
【００６０】正極および負極は実施例１と同様に作製し
て、渦巻き型電池を実施例１と同様に組み立てた。組み
立てられた電池の重量は４０．０ｇであった
て、渦巻き型電池を実施例１と同様に組み立てた。組み
立てられた電池の重量は４０．０ｇであった
【００６１】比較例２ 集電体として正極用にニッケル箔２０μｍ厚みの集電体
を用いて電極を作製した、負極用にニッケル箔１０μｍ
の集電体を用いて電極を作製した。
を用いて電極を作製した、負極用にニッケル箔１０μｍ
の集電体を用いて電極を作製した。
【００６２】正極および負極は実施例１と同様に作製し
て、渦巻き型電池を実施例１と同様に組み立てた。組み
立てられた電池の重量は４１．９ｇであった
て、渦巻き型電池を実施例１と同様に組み立てた。組み
立てられた電池の重量は４１．９ｇであった
【００６３】比較例３ 集電体として正極用にアルミニウム箔の厚み２０μｍを
用い、電極を作製した、負極用にステンレス３０４箔厚
み１０μｍを用いて、電極を作製した。
用い、電極を作製した、負極用にステンレス３０４箔厚
み１０μｍを用いて、電極を作製した。
【００６４】正極および負極は実施例１と同様に作製し
て、渦巻き型電池を実施例１と同様に組み立てた。組み
立てられた電池の重量は３９．２ｇであった
て、渦巻き型電池を実施例１と同様に組み立てた。組み
立てられた電池の重量は３９．２ｇであった
【００６５】比較例４ 樹脂シート状導電性膜として、正極用にポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ）厚み１４μｍのフイルムに真空
蒸着法でアルミニウムを５００オングストロームの厚み
で両面に成形した、導電性シートを作製した。
レフタレート（ＰＥＴ）厚み１４μｍのフイルムに真空
蒸着法でアルミニウムを５００オングストロームの厚み
で両面に成形した、導電性シートを作製した。
【００６６】負極用にポリエチレンテレフタレート（Ｐ
ＥＴ）厚み１４μｍのフィルムに真空蒸着法で銅を２０
０オングストロームの厚みで両面に成形した、導電性シ
ートを作製した。
ＥＴ）厚み１４μｍのフィルムに真空蒸着法で銅を２０
０オングストロームの厚みで両面に成形した、導電性シ
ートを作製した。
【００６７】上記導電性シートを用いて正極および負極
は実施例１と同様に作製して、渦巻き型電池を実施例１
と同様に組み立てた。組み立てられた電池の重量は３
６．７ｇであった
は実施例１と同様に作製して、渦巻き型電池を実施例１
と同様に組み立てた。組み立てられた電池の重量は３
６．７ｇであった
【００６８】以上の実施例１〜１１、および比較例１〜
４について、正極集電層の材質とその厚み、負極集電層
の材質とその厚み、および電池重量をまとめたものが表
１である。
４について、正極集電層の材質とその厚み、負極集電層
の材質とその厚み、および電池重量をまとめたものが表
１である。
【００６９】
【表１】
【００７０】次に、表１に示した実施例１〜１１、およ
び比較例１〜４の電池を用いて、充電電流０．５Ａ、上
限電圧４．２０Ｖで３．５ｈｒ充電し、この後に６Ωの
抵抗素子を用いて２．５Ｖまで放電させるサイクルを行
った。実施例１〜１１、および比較例１〜４の電池につ
いて、内部抵抗値、５サイクル目放電容量、１０サイク
ル目放電容量、重量エネルギー密度、１００サイクル目
放電容量、および２Ａ負荷放電容量を測定した結果は、
表２に示すとおりである。
び比較例１〜４の電池を用いて、充電電流０．５Ａ、上
限電圧４．２０Ｖで３．５ｈｒ充電し、この後に６Ωの
抵抗素子を用いて２．５Ｖまで放電させるサイクルを行
った。実施例１〜１１、および比較例１〜４の電池につ
いて、内部抵抗値、５サイクル目放電容量、１０サイク
ル目放電容量、重量エネルギー密度、１００サイクル目
放電容量、および２Ａ負荷放電容量を測定した結果は、
表２に示すとおりである。
【００７１】
【表２】
【００７２】この様に充放電サイクル性能は何れもほぼ
同等の性能が得られ、充放電は実用に耐えられるもので
ある一方、電池の重量が軽量化できることは金属性の集
電体を用いないことから、有利に作用し、電池を携帯用
に適用する際には大いに効果がある。上記の結果でも重
量エネルギー密度が向上しており、新たに電池を大型化
するに際しても効果が大きく、電池を軽量でしかも出力
の大きなものを作る際に有効である。
同等の性能が得られ、充放電は実用に耐えられるもので
ある一方、電池の重量が軽量化できることは金属性の集
電体を用いないことから、有利に作用し、電池を携帯用
に適用する際には大いに効果がある。上記の結果でも重
量エネルギー密度が向上しており、新たに電池を大型化
するに際しても効果が大きく、電池を軽量でしかも出力
の大きなものを作る際に有効である。
【００７３】また、集電体のシート状膜に樹脂シートを
用いていることにより、落下時の衝撃がセパレータと集
電シートの両方に分散される、樹脂シートは弾性を有し
ていることから金属体の様に１箇所に集中せず周りも変
形して、過度の応力集中に至らない。
用いていることにより、落下時の衝撃がセパレータと集
電シートの両方に分散される、樹脂シートは弾性を有し
ていることから金属体の様に１箇所に集中せず周りも変
形して、過度の応力集中に至らない。
【００７４】樹脂であることから、何らかの力に対し
て、金属で見られる、直線的破断はせず、シート自体が
伸びながら切れて行く破壊となる、したがって、集電体
全体での同時的破断はせず、徐々に破壊する形態をと
る。
て、金属で見られる、直線的破断はせず、シート自体が
伸びながら切れて行く破壊となる、したがって、集電体
全体での同時的破断はせず、徐々に破壊する形態をと
る。
【００７５】以上のことから、本例によれば、電極の集
電体として導電性の金属を表面に有する樹脂シートの薄
膜体を用いることで電池の軽量化が可能であり、この所
定の導電層厚みを有することで従来から用いられてきた
金属箔と同等の性能を発揮できる点からも本発明の範囲
での導電性を有するシートを用いることが極めて効果を
大とするものである。
電体として導電性の金属を表面に有する樹脂シートの薄
膜体を用いることで電池の軽量化が可能であり、この所
定の導電層厚みを有することで従来から用いられてきた
金属箔と同等の性能を発揮できる点からも本発明の範囲
での導電性を有するシートを用いることが極めて効果を
大とするものである。
【００７６】導電性集電シートとして用いる樹脂シート
の厚みに関しては正負Ｍｉｘの塗布を実用的に行うため
に、シートの強度をある程度以上有する必要があり塗膜
の均一性を保つために機械による引っ張りに耐えられる
ように３ｋｇｆ／ｃｍ以上の破断強度が必要である。特
に塗膜の均一性を保つうえから４ｋｇｆ／ｃｍのシート
を用いることが望ましい。
の厚みに関しては正負Ｍｉｘの塗布を実用的に行うため
に、シートの強度をある程度以上有する必要があり塗膜
の均一性を保つために機械による引っ張りに耐えられる
ように３ｋｇｆ／ｃｍ以上の破断強度が必要である。特
に塗膜の均一性を保つうえから４ｋｇｆ／ｃｍのシート
を用いることが望ましい。
【００７７】導電性薄膜の厚みとしては、導電性薄膜の
製造が困難となるのを防止するために５μｍ以上である
ことが好ましい。また、膜の強度、電極の成型性、電池
重量の点から２０μｍ以下であることが好ましい。
製造が困難となるのを防止するために５μｍ以上である
ことが好ましい。また、膜の強度、電極の成型性、電池
重量の点から２０μｍ以下であることが好ましい。
【００７８】導電膜は電池の軽量化からより薄いものが
望ましく、片面０．０５〜２μｍ程度の範囲にあること
が好ましい（図２参照）。また活物質との、導通を確保
するためには、導電膜厚みは０．０２μｍ程度以上ある
ことが好ましい。
望ましく、片面０．０５〜２μｍ程度の範囲にあること
が好ましい（図２参照）。また活物質との、導通を確保
するためには、導電膜厚みは０．０２μｍ程度以上ある
ことが好ましい。
【００７９】なお、本発明は、必ずしも上述した実施例
に限定されるものではない。すなわち、樹脂シート状膜
としては、ＰＥＴ、ＰＢＴ、またはＰＥＮなどのポリエ
ステルのほか、他のポリエステル、ポリエーテルエーテ
ルケトン、ポリイミド、またはポリプロピレン等を用い
ることができる。
に限定されるものではない。すなわち、樹脂シート状膜
としては、ＰＥＴ、ＰＢＴ、またはＰＥＮなどのポリエ
ステルのほか、他のポリエステル、ポリエーテルエーテ
ルケトン、ポリイミド、またはポリプロピレン等を用い
ることができる。
【００８０】また、シート状膜の表層の導電性金属とし
ては正極として用いる場合、アルミニウム、またはニッ
ケルのほか、ニッケル白金、チタン、または亜鉛等を用
いることができる。また負極として用いる場合、銅、ニ
ッケル、またはＳＵＳのほか、パラジウム、銀、または
チタン等を用いることができる。
ては正極として用いる場合、アルミニウム、またはニッ
ケルのほか、ニッケル白金、チタン、または亜鉛等を用
いることができる。また負極として用いる場合、銅、ニ
ッケル、またはＳＵＳのほか、パラジウム、銀、または
チタン等を用いることができる。
【００８１】また、表層の導電膜の成形方法としては真
空蒸着法、または無電解メッキ法のほか、電解メッキ箔
（２μｍ以下）の圧着法、または金属熔射薄膜成形法等
を用いることができる。
空蒸着法、または無電解メッキ法のほか、電解メッキ箔
（２μｍ以下）の圧着法、または金属熔射薄膜成形法等
を用いることができる。
【００８２】また、電極の製造方法に関しても、本実施
例に記される方法以外でも実現可能である。とりわけ、
電極の活物質は種々のものを用いることができ、非水電
解液電池であれば、いずれも適用可能である。
例に記される方法以外でも実現可能である。とりわけ、
電極の活物質は種々のものを用いることができ、非水電
解液電池であれば、いずれも適用可能である。
【００８３】例えば、正極活物質としてはＬｉＣｏＯ2
のほか、ＬｉＮｉＯ2 、ＬｉＣｏxＮｉ1-x Ｏ2 、Ｌｉ
Ｍｎ2 Ｏ4 、ＬｉＭｎＯ2 、ＬｉＦｅＯ2 、ＭｏＯ2 、
ＭｏＯ3 、ＭｏＳ2 、ＴｉＳ2 、ＬｉＴｉＯ2 、Ｖ2 Ｏ
5 、Ｖ3 Ｏ6 、Ｌｉx ＶＯy、ＭｎＯ2 等さまざまな材
料が使用可能であり、負極活物質としてはガラス状炭素
に近い炭素材料のほか、金属リチウムはもちろんリチウ
ム合金、リチウムをドープ／脱ド−プ可能な他の炭素や
リチウム金属化合物が使用可能である。
のほか、ＬｉＮｉＯ2 、ＬｉＣｏxＮｉ1-x Ｏ2 、Ｌｉ
Ｍｎ2 Ｏ4 、ＬｉＭｎＯ2 、ＬｉＦｅＯ2 、ＭｏＯ2 、
ＭｏＯ3 、ＭｏＳ2 、ＴｉＳ2 、ＬｉＴｉＯ2 、Ｖ2 Ｏ
5 、Ｖ3 Ｏ6 、Ｌｉx ＶＯy、ＭｎＯ2 等さまざまな材
料が使用可能であり、負極活物質としてはガラス状炭素
に近い炭素材料のほか、金属リチウムはもちろんリチウ
ム合金、リチウムをドープ／脱ド−プ可能な他の炭素や
リチウム金属化合物が使用可能である。
【００８４】また、電池の形状は円筒型のほか、平板
状、直方体等の形状に適用可能である。
状、直方体等の形状に適用可能である。
【００８５】また、本発明は上述の実施例に限らず本発
明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得
ることはもちろんである。
明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得
ることはもちろんである。
【００８６】
【発明の効果】以上説明したように、従来の方法ではエ
ネルギー密度が大きく、軽量でしかも大型電池に適用で
きる電池にすることは難しく、種々の電池に対して性能
／軽量化を達成するには本発明の方法を用いることで、
より高性能な電池を製造できる。
ネルギー密度が大きく、軽量でしかも大型電池に適用で
きる電池にすることは難しく、種々の電池に対して性能
／軽量化を達成するには本発明の方法を用いることで、
より高性能な電池を製造できる。
【００８７】本発明の集電体、すなわち樹脂シート状膜
に導電性金属を表層に有する導電性薄膜に、正極あるい
は負極活物質混合物を塗布した電極を電池に用いた電池
は電池の重量を軽くすることができ、特に集電材として
金属銅箔／ネットを用いた電池に比較すると集電体部分
だけでの比較で１／４〜１／６程度まで集電体を軽量化
できる。
に導電性金属を表層に有する導電性薄膜に、正極あるい
は負極活物質混合物を塗布した電極を電池に用いた電池
は電池の重量を軽くすることができ、特に集電材として
金属銅箔／ネットを用いた電池に比較すると集電体部分
だけでの比較で１／４〜１／６程度まで集電体を軽量化
できる。
【００８８】樹脂シートがポリエステル、ポリエーテル
エーテルケトン、ポリイミドを用いる場合、バインダー
との結着力の増大が期待でき、活物質の導電部からのハ
クリや脱落を防止できる効果を併せて期待できる。
エーテルケトン、ポリイミドを用いる場合、バインダー
との結着力の増大が期待でき、活物質の導電部からのハ
クリや脱落を防止できる効果を併せて期待できる。
【００８９】活物質のバインダーとしてポリフッ化ビニ
リデン、ポリテトラフロロエチレンなどの他にポリエス
テル樹脂、ポリエチレン等も使用することが可能とな
り、電極製造が容易になり価格低減に効果がある。
リデン、ポリテトラフロロエチレンなどの他にポリエス
テル樹脂、ポリエチレン等も使用することが可能とな
り、電極製造が容易になり価格低減に効果がある。
【００９０】さらに導電性膜の部分での衝撃吸収が期待
でき、振動の衝撃を緩和できる。
でき、振動の衝撃を緩和できる。
【００９１】電池の異常発熱時、あるいは局部発熱状態
での電極の集電機構、集電機構が樹脂シート状膜である
ことで溶融が起こり導電性の停止が期待できる。
での電極の集電機構、集電機構が樹脂シート状膜である
ことで溶融が起こり導電性の停止が期待できる。
【図１】本発明非水電解液二次電池の一実施例を示す構
成図である。
成図である。
【図２】導電膜厚みと重量エネルギー密度の関係を示す
図である。
図である。
１ 負極 ２ 正極 ３ セパレータ ４ 絶縁板 ５ 電池缶 ６ 封口ガスケット ７ 電池蓋 ８ 安全弁装置 ９ ＰＴＣ素子 １０ 負極集電体 １１ 正極集電体 １２ 負極リード １３ 正極リード １４ センターピン
Claims (5)
- 【請求項１】 正極にＬｉx ＭＯ2 （Ｍ＝Ｎｉ、Ｃｏ、
Ｆｅ、Ｍｎより選ばれてなる）を用い、負極にリチウム
金属もしくはリチウム合金、またはリチウムをドープ／
脱ドープ可能な炭素材料を用いた非水電解液二次電池に
おいて、 正極および負極の双方またはいずれか一方の集電体とし
て、樹脂シート状膜に導電性金属を表層に有する導電性
薄膜を用いたことを特徴とする非水電解液二次電池。 - 【請求項２】 樹脂シート状膜は、ポリエステル、ポリ
エーテルエーテルケトン、ポリイミド、またはポリオレ
フィンからなることを特徴とする請求項１記載の非水電
解液二次電池。 - 【請求項３】 樹脂シート状膜は、その厚みが５〜２０
μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１記載の非水
電解液二次電池。 - 【請求項４】 導電性金属は、銅、ニッケル、またはア
ルミニウムであることを特徴とする請求項１記載の非水
電解液二次電池。 - 【請求項５】 導電性金属は、その膜厚が０．０５〜２
μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１記載の非水
電解液二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7279227A JPH09120818A (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | 非水電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7279227A JPH09120818A (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | 非水電解液二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09120818A true JPH09120818A (ja) | 1997-05-06 |
Family
ID=17608210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7279227A Pending JPH09120818A (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09120818A (ja) |
Cited By (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100497249B1 (ko) * | 2003-04-28 | 2005-06-23 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이온 이차 전지 |
| US7217476B2 (en) * | 2002-09-11 | 2007-05-15 | Sony Corporation | Battery |
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| WO2010016432A1 (ja) * | 2008-08-08 | 2010-02-11 | シャープ株式会社 | 電池 |
| JP2012048913A (ja) * | 2010-08-25 | 2012-03-08 | Sharp Corp | 非水系二次電池用の集電体及び電極、並びに非水系二次電池 |
| US8663832B2 (en) | 2007-08-15 | 2014-03-04 | Nissan Motor Co., Ltd. | Cell for reducing short circuit and battery incorporating the cell |
| CN103915647A (zh) * | 2014-03-31 | 2014-07-09 | 上虞安卡拖车配件有限公司 | 一种低温锂离子电池 |
| US9548497B2 (en) | 2011-06-10 | 2017-01-17 | Eaglepicher Technologies, Llc | Layered composite current collector with plurality of openings, methods of manufacture thereof, and articles including the same |
| EP3367485A4 (en) * | 2017-01-12 | 2018-09-12 | Contemporary Amperex Technology Co., Limited | Current collector, pole plate and battery thereof, and application |
| JP2019102428A (ja) * | 2017-12-05 | 2019-06-24 | 寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ａｍｐｅｒｅｘ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｉｍｉｔｅｄ | 電池 |
| JP2019522874A (ja) * | 2016-06-14 | 2019-08-15 | ソルヴェイ（ソシエテ アノニム） | フレキシブル電池 |
| CN110600745A (zh) * | 2019-09-05 | 2019-12-20 | 东莞市烯热材料科技有限公司 | 一种新型锂离子用聚酰亚胺复合负极集流体的制备方法 |
| US10749184B2 (en) | 2017-12-05 | 2020-08-18 | Contemporary Amperex Technology Co., Limited | Battery |
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