JP2000156216A - 非水電解液二次電池およびそのセパレータ - Google Patents
非水電解液二次電池およびそのセパレータInfo
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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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電池が機械的に圧壊されたり、局部的に大き
な力が加わった際に、内部短絡が生じ電池温度が急激に
上昇する。 【解決手段】 縦、横方向に一定値以上の破断伸びを有
するセパレータを用いて電池を構成する。このセパレー
タを用いることにより、電池が機械的に圧壊された場合
でも電池温度の急激な上昇が抑えられ、安全性に優れた
電池が実現できる。
な力が加わった際に、内部短絡が生じ電池温度が急激に
上昇する。 【解決手段】 縦、横方向に一定値以上の破断伸びを有
するセパレータを用いて電池を構成する。このセパレー
タを用いることにより、電池が機械的に圧壊された場合
でも電池温度の急激な上昇が抑えられ、安全性に優れた
電池が実現できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は正極と負極をセパレ
ータを介して渦巻状に捲回してなる極板群を備えた非水
電解液二次電池に関するものであり、特にそのセパレー
タの破断伸びを限定したものである。
ータを介して渦巻状に捲回してなる極板群を備えた非水
電解液二次電池に関するものであり、特にそのセパレー
タの破断伸びを限定したものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、民生用電子機器のポータブル化、
コードレス化が急速に進むに従い、駆動用電源となる二
次電池の高エネルギー密度化、小型軽量化の要望が強く
なっている。このような状況から、高い充放電電圧を示
すリチウム複合遷移金属酸化物、例えばLiCoO2（例えば
特開昭55-136131号公報）や更に高容量を目指したLiNiO
2（例えば米国特許第4302518号）、複数の金属元素とリ
チウムの複合酸化物（例えばLiyNixCo1-xO2:特開昭63-2
99056号公報、LixMyNzO2（但し、MはFe、Co、Niの中か
ら選ばれた少なくとも一種で、NはTi、V、Cr、Mnの中か
ら選ばれた少なくとも一種）：特開平4-267053号公報）
を正極活物質に用い、リチウムイオンの吸蔵、放出を利
用した非水電解液二次電池が提案されている。
コードレス化が急速に進むに従い、駆動用電源となる二
次電池の高エネルギー密度化、小型軽量化の要望が強く
なっている。このような状況から、高い充放電電圧を示
すリチウム複合遷移金属酸化物、例えばLiCoO2（例えば
特開昭55-136131号公報）や更に高容量を目指したLiNiO
2（例えば米国特許第4302518号）、複数の金属元素とリ
チウムの複合酸化物（例えばLiyNixCo1-xO2:特開昭63-2
99056号公報、LixMyNzO2（但し、MはFe、Co、Niの中か
ら選ばれた少なくとも一種で、NはTi、V、Cr、Mnの中か
ら選ばれた少なくとも一種）：特開平4-267053号公報）
を正極活物質に用い、リチウムイオンの吸蔵、放出を利
用した非水電解液二次電池が提案されている。
【０００３】このような二次電池の開発において電池の
安全性の確保は最重要課題であり、特に電池が圧壊され
たり、外部から釘を刺すような破壊（以下、釘刺しとす
る）を受けた際に、電池内において正、負極が内部短絡
し、電池温度が異常に上昇する可能性を持っている。
安全性の確保は最重要課題であり、特に電池が圧壊され
たり、外部から釘を刺すような破壊（以下、釘刺しとす
る）を受けた際に、電池内において正、負極が内部短絡
し、電池温度が異常に上昇する可能性を持っている。
【０００４】上記の問題のうち特に電池の圧壊への対策
としては、セパレータの破断を大面積にして、正負極の
短絡電流の集中を緩和し、発熱を抑え安全性を向上させ
ようという方法（特開昭63-279562号公報）が提案され
ている。この方法は具体的には破断強度が大なる方向に
おける破断伸びが小であるセパレータを用いることによ
り、セパレータの破断を制御しようとするものである
が、実際は圧壊によるセパレータの破断の仕方は変化が
大きく、十分な安全性が得られないのが問題である。ま
た、釘刺しを受けた際には十分な効果が得られないのが
問題である。しかも、一般的にポリエチレンやポリプロ
ピレンなどを用いた非水電解液電池用セパレータは延伸
して製造されるため、製造の段階で延伸された率が最も
大なる方向の破断強度が最も大であり、且つその方向の
破断伸びが最も小であることは一般的である。
としては、セパレータの破断を大面積にして、正負極の
短絡電流の集中を緩和し、発熱を抑え安全性を向上させ
ようという方法（特開昭63-279562号公報）が提案され
ている。この方法は具体的には破断強度が大なる方向に
おける破断伸びが小であるセパレータを用いることによ
り、セパレータの破断を制御しようとするものである
が、実際は圧壊によるセパレータの破断の仕方は変化が
大きく、十分な安全性が得られないのが問題である。ま
た、釘刺しを受けた際には十分な効果が得られないのが
問題である。しかも、一般的にポリエチレンやポリプロ
ピレンなどを用いた非水電解液電池用セパレータは延伸
して製造されるため、製造の段階で延伸された率が最も
大なる方向の破断強度が最も大であり、且つその方向の
破断伸びが最も小であることは一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような温度上昇の
原因は、電池の圧壊または釘刺しの際に内部短絡が生
じ、極板群の局部に大きな電流が流れることにより発生
するジュール熱により活物質が熱分解するためと考えら
れる。（このような現象は例えばJ.R.Dahn、 E.W.Fulle
r、 M.Obrovac、 U.von Sacken、Solid State Ionics、
69、265(1994).などに報告されている。）
原因は、電池の圧壊または釘刺しの際に内部短絡が生
じ、極板群の局部に大きな電流が流れることにより発生
するジュール熱により活物質が熱分解するためと考えら
れる。（このような現象は例えばJ.R.Dahn、 E.W.Fulle
r、 M.Obrovac、 U.von Sacken、Solid State Ionics、
69、265(1994).などに報告されている。）
【０００６】また、電池の圧壊または釘刺しの際には、
極板群の局部に非常に大きな応力が集中するため、セパ
レータの破断強度を向上させても十分な安全性が得られ
ない。
極板群の局部に非常に大きな応力が集中するため、セパ
レータの破断強度を向上させても十分な安全性が得られ
ない。
【０００７】電池が圧壊または釘刺しを受けた際でも、
極板群の局部に大きな電流が流れないようにする必要が
ある。
極板群の局部に大きな電流が流れないようにする必要が
ある。
【０００８】
【課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、本発明ではセパレータとして各方向の破断伸
びを一定値以上に限定したセパレータを用いる。即ち、
捲回方向の破断伸びが60％以上、且つ捲回軸方向の破断
伸びが400％以上であるセパレータを用いる。
るために、本発明ではセパレータとして各方向の破断伸
びを一定値以上に限定したセパレータを用いる。即ち、
捲回方向の破断伸びが60％以上、且つ捲回軸方向の破断
伸びが400％以上であるセパレータを用いる。
【０００９】本発明のセパレータを用いた場合、電池が
圧壊を受けた際にセパレータが局部的に破断することが
なく、大面積に渡って引き伸ばされ膜厚が小さくなり、
微小短絡状態（非常に小さな電流が流れる短絡状態）に
なる。また、釘刺しの際には、伸びたセパレータが釘と
極板の間に挟まれた状態になり、微小短絡状態になる。
これにより極板群の局部に大きな電流が流れることが無
くなる。
圧壊を受けた際にセパレータが局部的に破断することが
なく、大面積に渡って引き伸ばされ膜厚が小さくなり、
微小短絡状態（非常に小さな電流が流れる短絡状態）に
なる。また、釘刺しの際には、伸びたセパレータが釘と
極板の間に挟まれた状態になり、微小短絡状態になる。
これにより極板群の局部に大きな電流が流れることが無
くなる。
【００１０】この結果、電池の圧壊または釘刺しの際に
電池温度が異常に上昇することを防止するに至ったもの
である。
電池温度が異常に上昇することを防止するに至ったもの
である。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい形態の例を以下
に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１２】一般に非水電解液二次電池は電解液のイオ
ン伝導性が低く、コイン型の小型電池を除いては、大き
な電流を取り出すために渦巻き状に捲回して極板群を構
成し、捲回型電池とする場合が多い。このような捲回型
電池は、外部から電池が潰れるような大きな応力を受け
ると極板およびセパレータは引っ張り応力を受ける。従
って、ある程度以上の電池の変形によってセパレータは
局部的に破断し正、負極板が内部短絡することになる。
また、電池に釘のような鋭利なものが刺された場合、極
板およびセパレータを貫通するため、正、負極板が内部
短絡することになる。そこで、以上のような内部短絡を
阻止するために捲回型非水電解液二次電池に以下のよう
なセパレータを使用する。
ン伝導性が低く、コイン型の小型電池を除いては、大き
な電流を取り出すために渦巻き状に捲回して極板群を構
成し、捲回型電池とする場合が多い。このような捲回型
電池は、外部から電池が潰れるような大きな応力を受け
ると極板およびセパレータは引っ張り応力を受ける。従
って、ある程度以上の電池の変形によってセパレータは
局部的に破断し正、負極板が内部短絡することになる。
また、電池に釘のような鋭利なものが刺された場合、極
板およびセパレータを貫通するため、正、負極板が内部
短絡することになる。そこで、以上のような内部短絡を
阻止するために捲回型非水電解液二次電池に以下のよう
なセパレータを使用する。
【００１３】（1）非水電解液を使用する捲回型二次電
池用セパレータにおいて、捲回方向の破断伸びが60％以
上、且つ捲回軸方向の破断伸びが400％以上である非水
電解液二次電池用セパレータ。
池用セパレータにおいて、捲回方向の破断伸びが60％以
上、且つ捲回軸方向の破断伸びが400％以上である非水
電解液二次電池用セパレータ。
【００１４】（2）セパレータの材質がポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリエチレンとポリエチレンの混合
物、あるいはポリエチレンとポリプロピレンの多層構造
膜であることを特徴とする（1）に記載の非水電解液二
次電池用セパレータ。
ポリプロピレン、ポリエチレンとポリエチレンの混合
物、あるいはポリエチレンとポリプロピレンの多層構造
膜であることを特徴とする（1）に記載の非水電解液二
次電池用セパレータ。
【００１５】本発明で限定する破断伸びとはJIS K7127
の「プラスチックフィルム及びシートの引っ張り試験方
法」に基づく試験方法における引っ張り破壊伸びであ
る。
の「プラスチックフィルム及びシートの引っ張り試験方
法」に基づく試験方法における引っ張り破壊伸びであ
る。
【００１６】一般に捲回型電池を構成する際、セパレー
タは捲回軸方向（これを幅方向とする）に短く、捲回軸
方向（これを長さ方向とする）に長い短冊形のものを用
いる。本発明の主旨から幅方向、長さ方向とも破断伸び
が大きいことが効果を与えるが、機械で捲回型の極板群
を構成する場合、長さ方向に伸びすぎると構成が困難な
ため、セパレータの破断伸びは異方性を有し、長さ方向
の破断伸びは60％以上200％以下、幅方向の破断伸びは4
00％以上700％以下であることが望ましい。
タは捲回軸方向（これを幅方向とする）に短く、捲回軸
方向（これを長さ方向とする）に長い短冊形のものを用
いる。本発明の主旨から幅方向、長さ方向とも破断伸び
が大きいことが効果を与えるが、機械で捲回型の極板群
を構成する場合、長さ方向に伸びすぎると構成が困難な
ため、セパレータの破断伸びは異方性を有し、長さ方向
の破断伸びは60％以上200％以下、幅方向の破断伸びは4
00％以上700％以下であることが望ましい。
【００１７】また、セパレータの材質は非水電解液二次
電池の安全機構としてセパレータのシャットダウン（電
池の異常発熱時にセパレータの細孔が閉じて、イオン伝
導性が低下する機構）の点からポリエチレンやポリプロ
ピレンを含むことが理想的である。
電池の安全機構としてセパレータのシャットダウン（電
池の異常発熱時にセパレータの細孔が閉じて、イオン伝
導性が低下する機構）の点からポリエチレンやポリプロ
ピレンを含むことが理想的である。
【００１８】セパレータの厚さは、電池内の体積効率の
面では小さい方が好ましいが、適度な強度を必要とする
ことから、膜厚20〜35μｍ程度のものが適する。
面では小さい方が好ましいが、適度な強度を必要とする
ことから、膜厚20〜35μｍ程度のものが適する。
【００１９】次に本発明の効果が最も得られる非水電解
液二次電池の構成について以下に示す。
液二次電池の構成について以下に示す。
【００２０】極板の構成は、金属製の箔の両面に活物質
合剤を塗布したもの、正、負極板の少なくとも一方が金
属製の箔の片面のみに活物質合剤を形成したものであ
る。また金属製の箔に限らず、エキスパンドメタル、パ
ンチングメタルなどを集電芯材に使用してもよい。
合剤を塗布したもの、正、負極板の少なくとも一方が金
属製の箔の片面のみに活物質合剤を形成したものであ
る。また金属製の箔に限らず、エキスパンドメタル、パ
ンチングメタルなどを集電芯材に使用してもよい。
【００２１】正極活物質としては、リチウム複合ニッケ
ル−コバルト酸化物、LiCoO2をはじめ、LixMyN1-yO
2（x:1.10≧x≧0.98、M≠N、M、NはCo、Ni、Mn、Cr、F
e、Mg、Al、Znのいずれか１種類以上、y:１≧y≧0）で
示される活物質やLiMn2O4などのスピネル型酸化物等な
どを用いることができる。
ル−コバルト酸化物、LiCoO2をはじめ、LixMyN1-yO
2（x:1.10≧x≧0.98、M≠N、M、NはCo、Ni、Mn、Cr、F
e、Mg、Al、Znのいずれか１種類以上、y:１≧y≧0）で
示される活物質やLiMn2O4などのスピネル型酸化物等な
どを用いることができる。
【００２２】負極材料としては、黒鉛をはじめ非晶質、
繊維状の炭素、またそれらの複合形である炭素材料など
リチウムを吸蔵、放出できる材料であればよい。
繊維状の炭素、またそれらの複合形である炭素材料など
リチウムを吸蔵、放出できる材料であればよい。
【００２３】電解質としては、六フッ化リン酸リチウム
をはじめ過塩素酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム、
トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、六フッ化ヒ酸
リチウムなどを用いることができる。
をはじめ過塩素酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム、
トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、六フッ化ヒ酸
リチウムなどを用いることができる。
【００２４】また、電解液に使用する溶媒としては、エ
チレンカーボネートとエチルメチルカーボネートの混合
溶媒をはじめ、プロピレンカーボネートなどの環状エス
テル、テトラヒドロフランなどの環状エーテル、ジメト
キシエタンなどの鎖状エーテル、プロピオン酸メチルな
どの鎖状エステルなどの非水溶媒や、これらの多元系混
合溶媒を用いることができる。
チレンカーボネートとエチルメチルカーボネートの混合
溶媒をはじめ、プロピレンカーボネートなどの環状エス
テル、テトラヒドロフランなどの環状エーテル、ジメト
キシエタンなどの鎖状エーテル、プロピオン酸メチルな
どの鎖状エステルなどの非水溶媒や、これらの多元系混
合溶媒を用いることができる。
【００２５】セパレータはポリエチレン、ポリプロピレ
ンのようなポリオレフィン系ポリマーが非水電解液二次
電池用として一般的だがこれに限らない。
ンのようなポリオレフィン系ポリマーが非水電解液二次
電池用として一般的だがこれに限らない。
【００２６】
【実施例】以下に本発明の具体例を詳細に説明するが、
発明の主旨を越えない限り、本発明はこれに限定される
ものではない。
発明の主旨を越えない限り、本発明はこれに限定される
ものではない。
【００２７】（実施例１）以下、図面とともに本発明を
具体的な実施例に沿って説明する。
具体的な実施例に沿って説明する。
【００２８】図１に本実施例および比較例で用いた円筒
形非水電解液二次電池の断面切欠斜視図を示す。図１に
おいて１は負極リード板２を取り付けた負極板で、３は
正極リード板４を取り付けた正極板である。負極板１と
正極板２はセパレータ５を介して渦巻き状に捲回された
極板群をその上下に絶縁板６を配置した状態で負極端子
を兼ねる電池ケース７内に収納されている。電池ケース
７の上縁は絶縁パッキング８を介して安全弁を設けた正
極端子を兼ねる封口板９で密封口されている。
形非水電解液二次電池の断面切欠斜視図を示す。図１に
おいて１は負極リード板２を取り付けた負極板で、３は
正極リード板４を取り付けた正極板である。負極板１と
正極板２はセパレータ５を介して渦巻き状に捲回された
極板群をその上下に絶縁板６を配置した状態で負極端子
を兼ねる電池ケース７内に収納されている。電池ケース
７の上縁は絶縁パッキング８を介して安全弁を設けた正
極端子を兼ねる封口板９で密封口されている。
【００２９】以下、正、負極板、電解液等について詳し
く説明する。負極板は、黒鉛100重量部に、スチレンー
ブタジエンゴム系結着剤を混合し、カルボキシメチルセ
ルロース水溶液に懸濁させてペースト状にしたものを厚
さ0.015mmの銅箔の表面に塗着し、乾燥後0.2mmに圧延
し、幅37mm、長さ280mmの大きさに切り出して作製し
た。
く説明する。負極板は、黒鉛100重量部に、スチレンー
ブタジエンゴム系結着剤を混合し、カルボキシメチルセ
ルロース水溶液に懸濁させてペースト状にしたものを厚
さ0.015mmの銅箔の表面に塗着し、乾燥後0.2mmに圧延
し、幅37mm、長さ280mmの大きさに切り出して作製し
た。
【００３０】正極板は、正極活物質であるLiNi0.85Co
0.15O2の粉末100重量部に、アセチレンブラック３重量
部、フッソ樹脂系結着剤５重量部を混合し、N-メチルピ
ロリドン溶液に懸濁させてペースト状にしたものを厚さ
0.02ｍｍのアルミ箔の両面に塗着し、乾燥後0.13ｍｍに
圧延を行い、幅35ｍｍ、長さ325ｍｍの大きさに切り出
して作製した。
0.15O2の粉末100重量部に、アセチレンブラック３重量
部、フッソ樹脂系結着剤５重量部を混合し、N-メチルピ
ロリドン溶液に懸濁させてペースト状にしたものを厚さ
0.02ｍｍのアルミ箔の両面に塗着し、乾燥後0.13ｍｍに
圧延を行い、幅35ｍｍ、長さ325ｍｍの大きさに切り出
して作製した。
【００３１】正極板と負極板を、膜厚が25μｍで材質が
ポリエチレンであり、（表１）に示す破断伸びのセパレ
ータ１を介して渦巻き状に捲回し、直径13.8ｍｍ、高さ
50ｍｍの電池ケース１内に収納した。
ポリエチレンであり、（表１）に示す破断伸びのセパレ
ータ１を介して渦巻き状に捲回し、直径13.8ｍｍ、高さ
50ｍｍの電池ケース１内に収納した。
【００３２】電解液にはエチレンカーボネートとエチル
メチルカーボネートの等容積混合溶媒に、六フッ化リン
酸リチウム１mol/lの割合で溶解したものを用いて極板
群４に2.7cm3注入した後、電池を密封口した。
メチルカーボネートの等容積混合溶媒に、六フッ化リン
酸リチウム１mol/lの割合で溶解したものを用いて極板
群４に2.7cm3注入した後、電池を密封口した。
【００３３】（実施例２）材質がポリプロピレンであ
り、（表１）に示す破断伸びのセパレータ２を用いたこ
と以外は実施例１と同様に試験電池を作製した。
り、（表１）に示す破断伸びのセパレータ２を用いたこ
と以外は実施例１と同様に試験電池を作製した。
【００３４】（実施例３）材質がポリエチレンとポリプ
ロピレンの混合物であり、（表１）に示す破断伸びのセ
パレータ３を用いたこと以外は実施例１と同様に試験電
池を作製した。
ロピレンの混合物であり、（表１）に示す破断伸びのセ
パレータ３を用いたこと以外は実施例１と同様に試験電
池を作製した。
【００３５】（実施例４）材質がポリエチレンの多孔膜
とポリプロピレンの多孔膜を２重に張り合わせたもので
あり（表１）に示す破断伸びのセパレータ４を用いたこ
と以外は実施例１と同様に試験電池を作製した。
とポリプロピレンの多孔膜を２重に張り合わせたもので
あり（表１）に示す破断伸びのセパレータ４を用いたこ
と以外は実施例１と同様に試験電池を作製した。
【００３６】（比較例１）材質がポリエチレンであり、
（表１）に示す破断伸びのセパレータ５を用いたこと以
外は実施例１と同様に試験電池を作製した。
（表１）に示す破断伸びのセパレータ５を用いたこと以
外は実施例１と同様に試験電池を作製した。
【００３７】（比較例２）材質がポリプロピレンであ
り、（表１）に示す破断伸びのセパレータ６を用いたこ
と以外は実施例１と同様に試験電池を作製した。
り、（表１）に示す破断伸びのセパレータ６を用いたこ
と以外は実施例１と同様に試験電池を作製した。
【００３８】
【表１】
【００３９】（実施例５）材質がポリプロピレンであ
り、（表２）に示す破断伸びのセパレータ７〜１３を用
いたこと以外は実施例１と同様に試験電池をそれぞれ作
製した。
り、（表２）に示す破断伸びのセパレータ７〜１３を用
いたこと以外は実施例１と同様に試験電池をそれぞれ作
製した。
【００４０】（実施例６）材質がポリプロピレンであ
り、（表２）に示す破断伸びのセパレータ１４〜２０を
用いたこと以外は実施例１と同様に試験電池をそれぞれ
作製した。
り、（表２）に示す破断伸びのセパレータ１４〜２０を
用いたこと以外は実施例１と同様に試験電池をそれぞれ
作製した。
【００４１】（比較例３）材質がポリプロピレンであ
り、（表２）に示す破断伸びのセパレータ２１〜２６を
用いたこと以外は実施例１と同様に試験電池を作製し
た。
り、（表２）に示す破断伸びのセパレータ２１〜２６を
用いたこと以外は実施例１と同様に試験電池を作製し
た。
【００４２】
【表２】
【００４３】（実施例７）材質がポリプロピレンであ
り、（表３）に示す破断伸びのセパレータ３０〜３２を
用いたこと以外は実施例１と同様に試験電池をそれぞれ
作製した。
り、（表３）に示す破断伸びのセパレータ３０〜３２を
用いたこと以外は実施例１と同様に試験電池をそれぞれ
作製した。
【００４４】（比較例４）材質がポリプロピレンであ
り、（表３）に示す破断伸びのセパレータ２７〜２９を
用いたこと以外は実施例１と同様に試験電池をそれぞれ
作製した。
り、（表３）に示す破断伸びのセパレータ２７〜２９を
用いたこと以外は実施例１と同様に試験電池をそれぞれ
作製した。
【００４５】
【表３】
【００４６】これらの電池について圧壊試験と釘刺し試
験を行った。試験は全て電池3個について行い、電池表
面の最高到達温度を熱電対により測定し平均値を求め
た。
験を行った。試験は全て電池3個について行い、電池表
面の最高到達温度を熱電対により測定し平均値を求め
た。
【００４７】両試験とも20℃の環境下で120ｍＡで4.2Ｖ
まで充電した後、20℃の環境下で試験を行った。
まで充電した後、20℃の環境下で試験を行った。
【００４８】圧壊試験は、直径６ｍｍの金属製の円柱の
丸棒を用いて、この丸棒の長さ方向と電池の捲回軸方向
が直交するように電池の中央部に48mm/秒の移動速度で
押しつけて、電池の厚みが半分になるまで圧壊した。釘
刺し試験は直径2.5mmで先端が鋭利な鉄製釘を、67mm/秒
の移動速度で電池中央部に突き刺し、貫通させた。突き
刺す方向は、極板群の捲回軸と直交する方向からであ
る。
丸棒を用いて、この丸棒の長さ方向と電池の捲回軸方向
が直交するように電池の中央部に48mm/秒の移動速度で
押しつけて、電池の厚みが半分になるまで圧壊した。釘
刺し試験は直径2.5mmで先端が鋭利な鉄製釘を、67mm/秒
の移動速度で電池中央部に突き刺し、貫通させた。突き
刺す方向は、極板群の捲回軸と直交する方向からであ
る。
【００４９】実施例１、２，３，４及び比較例１、２の
圧壊試験、釘刺し試験の最高到達温度を（表４）、（表
５）にそれぞれ示す。
圧壊試験、釘刺し試験の最高到達温度を（表４）、（表
５）にそれぞれ示す。
【００５０】
【表４】
【００５１】
【表５】
【００５２】以上の試験結果より本発明の実施例１、
２、３、４の電池は圧壊試験、釘刺し試験ともに最高到
達温度が90℃以下、比較例１，２の電池は圧壊試験、釘
刺し試験ともに最高到達温度が125℃以上であることか
ら、実施例のセパレータを用いた場合は、電池内の発熱
が抑えられ、安全性が向上していることが分かる。
２、３、４の電池は圧壊試験、釘刺し試験ともに最高到
達温度が90℃以下、比較例１，２の電池は圧壊試験、釘
刺し試験ともに最高到達温度が125℃以上であることか
ら、実施例のセパレータを用いた場合は、電池内の発熱
が抑えられ、安全性が向上していることが分かる。
【００５３】圧壊後の電池を分解し、セパレータの状態
を観察した結果、実施例の電池では、セパレータが圧迫
され厚みが薄くなっている部分はあるが、破断している
部分は確認されなかった。一方、比較例の電池ではセパ
レータが破断していた。また、釘刺し後の電池の分解に
より、実施例の電池では釘により開いた極板群の穴の部
分において、釘と極板の間にセパレータが食い込んでい
る様子が確認された。一方、比較例の電池では、そのよ
うな食い込みは確認されなかった。
を観察した結果、実施例の電池では、セパレータが圧迫
され厚みが薄くなっている部分はあるが、破断している
部分は確認されなかった。一方、比較例の電池ではセパ
レータが破断していた。また、釘刺し後の電池の分解に
より、実施例の電池では釘により開いた極板群の穴の部
分において、釘と極板の間にセパレータが食い込んでい
る様子が確認された。一方、比較例の電池では、そのよ
うな食い込みは確認されなかった。
【００５４】以上の観察結果より、本発明のセパレータ
を用いた電池では、電池が圧壊を受けた際にセパレータ
が局部的に破断することがなく、伸ばされ膜厚が小さく
なり微小短絡状態になる。また、釘刺しの際には、伸び
たセパレータが釘と極板の間に挟まれた状態になるた
め、微小短絡状態になる。これにより極板群の局部に大
きな内部短絡電流が流れることがないため、電池温度の
異常上昇がなく、安全性が向上したと考えられる。
を用いた電池では、電池が圧壊を受けた際にセパレータ
が局部的に破断することがなく、伸ばされ膜厚が小さく
なり微小短絡状態になる。また、釘刺しの際には、伸び
たセパレータが釘と極板の間に挟まれた状態になるた
め、微小短絡状態になる。これにより極板群の局部に大
きな内部短絡電流が流れることがないため、電池温度の
異常上昇がなく、安全性が向上したと考えられる。
【００５５】次に、セパレータの幅方向の破断伸びの範
囲を検討した実施例５、６及び比較例３の圧壊試験の結
果を図２に示す。長さ方向破断伸びが50％の場合（セパ
レータ21〜26）は幅方向破断伸びが全領域で温度125℃
以上であり効果が見られないが、長さ方向破断伸び60、
70％の場合（セパレータ７〜20）では幅方向破断伸び40
0％以上で温度が90℃以下であり効果が見られた。
囲を検討した実施例５、６及び比較例３の圧壊試験の結
果を図２に示す。長さ方向破断伸びが50％の場合（セパ
レータ21〜26）は幅方向破断伸びが全領域で温度125℃
以上であり効果が見られないが、長さ方向破断伸び60、
70％の場合（セパレータ７〜20）では幅方向破断伸び40
0％以上で温度が90℃以下であり効果が見られた。
【００５６】更に、セパレータの長さ方向の破断伸びの
範囲を検討した実施例７及び比較例４の圧壊試験の結果
を図３に示す。この場合、長さ方向の破断伸びが60％以
上で温度が90℃以下と低く効果が見られたが、長さ方向
の破断伸びが60％より小さいときは温度が125℃以上で
効果が見られなかった。また、釘刺し試験でも全く同様
な傾向であった。
範囲を検討した実施例７及び比較例４の圧壊試験の結果
を図３に示す。この場合、長さ方向の破断伸びが60％以
上で温度が90℃以下と低く効果が見られたが、長さ方向
の破断伸びが60％より小さいときは温度が125℃以上で
効果が見られなかった。また、釘刺し試験でも全く同様
な傾向であった。
【００５７】即ちセパレータの幅方向の破断伸びが60％
以上、且つ長さ方向の破断伸びが400％以上の場合に非
水電解液二次電池の圧壊および釘刺し試験での電池表面
最高到達温度が低くなり、安全性が向上している。
以上、且つ長さ方向の破断伸びが400％以上の場合に非
水電解液二次電池の圧壊および釘刺し試験での電池表面
最高到達温度が低くなり、安全性が向上している。
【００５８】尚、本実施例では円筒型の1サイズのみの
例を示したが、角形、楕円形の電池であっても、また他
のサイズであっても同様な効果が得られる。
例を示したが、角形、楕円形の電池であっても、また他
のサイズであっても同様な効果が得られる。
【００５９】
【発明の効果】以上のように、本発明ではセパレータを
介して正、負極板を捲回して極板群を構成する際、セパ
レータの捲回方向の破断伸びが60％以上、かつ捲回軸方
向の破断伸びが400％以上であるため、電池が圧壊され
たり、電池に局部的に大きな圧力が加わった場合でも、
極板群に大きな電流が流れることはなく、電池温度が急
激に上昇することはない。
介して正、負極板を捲回して極板群を構成する際、セパ
レータの捲回方向の破断伸びが60％以上、かつ捲回軸方
向の破断伸びが400％以上であるため、電池が圧壊され
たり、電池に局部的に大きな圧力が加わった場合でも、
極板群に大きな電流が流れることはなく、電池温度が急
激に上昇することはない。
【図１】本発明の非水電解液二次電池の断面切欠斜視図
【図２】セパレータの幅方向の破断伸びと電池表面の最
高到達温度との関係を示す図
高到達温度との関係を示す図
【図３】セパレータの長さ方向の破断伸びと電池表面の
最高到達温度との関係を示す図
最高到達温度との関係を示す図
１ 負極板 ２ 負極リード板 ３ 正極板 ４ 正極リード板 ５ セパレータ ６ 絶縁板 ７ 電池ケース ８ 絶縁パッキング ９ 封口板
フロントページの続き (72)発明者 加藤 慶一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 小林 茂雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H021 AA06 EE04 EE23 HH06 5H029 AJ11 AJ12 AK03 AL06 AL12 AM01 AM02 AM03 AM04 AM05 AM06 AM07 BJ02 BJ14 DJ04 EJ12 HJ00
Claims (4)
- 【請求項１】 非水電解液を使用する捲回型二次電池用
セパレータにおいて、捲回方向の破断伸びが60％以上、
且つ捲回軸方向の破断伸びが400％以上である非水電解
液二次電池用セパレータ。 - 【請求項２】 セパレータの材質がポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリエチレンとポリエチレンの混合物、あ
るいはポリエチレンとポリプロピレンの多層構造膜であ
る請求項１記載の非水電解液二次電池用セパレータ。 - 【請求項３】 正極と負極をセパレータを介し捲回して
なる極板群、および非水電解液を正、負いずれか一方の
極の端子をなす電池ケース内に備えた電池において、捲
回方向の破断伸びが60％以上、且つ捲回軸方向の破断伸
びが400％以上であるセパレータを用いる非水電解液二
次電池。 - 【請求項４】 セパレータの材質がポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリエチレンとポリエチレンの混合物、あ
るいはポリエチレンとポリプロピレンの多層構造膜であ
る請求項３記載の非水電解液二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10330654A JP2000156216A (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | 非水電解液二次電池およびそのセパレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10330654A JP2000156216A (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | 非水電解液二次電池およびそのセパレータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000156216A true JP2000156216A (ja) | 2000-06-06 |
Family
ID=18235095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10330654A Pending JP2000156216A (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | 非水電解液二次電池およびそのセパレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000156216A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008210791A (ja) * | 2007-01-29 | 2008-09-11 | Hitachi Maxell Ltd | 多孔質膜、電池用セパレータおよびリチウム二次電池 |
| JP5973675B1 (ja) * | 2014-10-10 | 2016-08-23 | 住友化学株式会社 | 積層体、積層体を含む非水電解液二次電池用セパレータ、および非水電解液二次電池 |
| JP5973674B1 (ja) * | 2014-10-10 | 2016-08-23 | 住友化学株式会社 | 積層体、積層体を含む非水電解液二次電池用セパレータ、および非水電解液二次電池 |
| JPWO2016152266A1 (ja) * | 2015-03-23 | 2018-01-11 | Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
| JP2018041726A (ja) * | 2016-08-31 | 2018-03-15 | 旭化成株式会社 | 蓄電デバイス用セパレータ |
| JP2019046633A (ja) * | 2017-08-31 | 2019-03-22 | 旭化成株式会社 | 蓄電デバイス用セパレータ |
-
1998
- 1998-11-20 JP JP10330654A patent/JP2000156216A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008210791A (ja) * | 2007-01-29 | 2008-09-11 | Hitachi Maxell Ltd | 多孔質膜、電池用セパレータおよびリチウム二次電池 |
| JP5973675B1 (ja) * | 2014-10-10 | 2016-08-23 | 住友化学株式会社 | 積層体、積層体を含む非水電解液二次電池用セパレータ、および非水電解液二次電池 |
| JP5973674B1 (ja) * | 2014-10-10 | 2016-08-23 | 住友化学株式会社 | 積層体、積層体を含む非水電解液二次電池用セパレータ、および非水電解液二次電池 |
| JPWO2016152266A1 (ja) * | 2015-03-23 | 2018-01-11 | Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
| JP7051434B2 (ja) | 2015-03-23 | 2022-04-11 | 株式会社エンビジョンＡｅｓｃジャパン | リチウムイオン二次電池 |
| JP2018041726A (ja) * | 2016-08-31 | 2018-03-15 | 旭化成株式会社 | 蓄電デバイス用セパレータ |
| JP7017344B2 (ja) | 2016-08-31 | 2022-02-08 | 旭化成株式会社 | 蓄電デバイス用セパレータ |
| JP2019046633A (ja) * | 2017-08-31 | 2019-03-22 | 旭化成株式会社 | 蓄電デバイス用セパレータ |
| JP7017345B2 (ja) | 2017-08-31 | 2022-02-08 | 旭化成株式会社 | 蓄電デバイス用セパレータ |
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Legal Events
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| A02 | Decision of refusal |
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