JP2000173572A

JP2000173572A - 非水電解液電池

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Publication number: JP2000173572A
Application number: JP10340654A
Authority: JP
Inventors: Seiji Yoshimura; 精司吉村; Toshiyuki Noma; 俊之能間; Ikuro Yonezu; 育郎米津
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 2000-06-23
Anticipated expiration: 2018-11-30
Also published as: JP4208311B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来に比べてセパレータの強度を向上させ、か
つ非水電解液とセパレータとの反応を抑制することによ
り、良好に放電容量を維持することが可能な非水電解液
電池を提供する。【解決手段】セパレータ１０２をアクリロニトリル-ブ
タジエン-スチレン共重合体（ＡＢＳ）、エピクロルヒ
ドリン-ビスフェノールＡ系エポキシ樹脂（ＥＰ）、ビ
スフェノール系ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエステ
ル（ポリエチレンテレフタレート；ＰＥＴ）、ポリメラ
ミンホルムアルデヒド（ポリメラミン樹脂；ＰＭＦ）等
のうちのいずれかからなる微多孔膜として作製する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解液電池に
関し、殊に正極板と負極板との間に挿設されるセパレー
タの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、エチレンカーボネート（以下ＥＣ
という）、γ―ブチロラクトン、1,2-ジメトキシエタン
等のいずれかの有機溶媒に、テトラフルオロホウ酸リチ
ウム（LiBF₄）や過塩素酸リチウム（LiClO₄）等を溶解
した非プロトン（非水）電解液を混合し、これに還元性
に富むリチウムを負極活性物質として用いるリチウム電
池が開発された。リチウム電池は、一般的には帯状の正
極板と負極板をセパレータを介して重ね、これを巻き回
して上記非水電解液を浸したものを発電要素即ち、電極
体として使用する。

【０００３】このようなリチウム電池は高い起電力を有
し、しかも大容量の電力供給が可能なことから、現在で
は携帯電話やカメラ、モバイルコンピュータなどのバッ
クアップ電源として広く用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記のような
リチウム電池には、正極板と負極板を隔てるセパレータ
に優れた絶縁性が要求されるため、例えば特許公報第２
７３２３７０号に開示されているように、セパレータを
ポリエチレンやポリプロピレン（以下それぞれＰＥ、Ｐ
Ｐという）で作製する技術が一般的に用いられている。
このＰＥやＰＰは比較的安価で入手が容易なことから、
上記セパレータに適材であるとされ、またこれに限らず
大型蓄電池の電池容器にも利用されるなど汎用性に富ん
でいる。

【０００５】しかし、このような従来のリチウム電池は
放電維持性能において考慮すべき幾つかの問題を有して
いる。このうち、正極板や負極板が電解液を含んで膨潤
し、局所的にセパレータに食い込んで内部短絡を招く問
題がある。これにより、電池の保存期間に比例して放電
容量の低下が著しくみられる場合があった。本発明は上
記の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は局
所的な短絡の発生を抑えることにより、従来に比べて長
期にわたり良好に電力容量を維持することが可能な非水
電解液電池を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、正極板と負極板がセパレータを介して対向
され、これに非水電解液を含浸してなる発電要素が外装
缶に収納された非水電解液電池として、前記セパレータ
は酸素、窒素、フッ素、ケイ素のうちの１種以上の元素
を含み、非水電解液に対する化学的安定性がポリプロピ
レンとほぼ同等以上である高分子材料であって、その引
張り強度が３５０kg/cm²以上のものとした。

【０００７】また本発明は、正極板と負極板がセパレー
タを介して対向され、これに非水電解液を含浸してなる
発電要素の非水電解液電池として、前記セパレータは、
アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体、エポ
キシ樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリメラ
ミンホルムアルデヒドのうちのいずれかの高分子材料で
あって、その引張り強度が３５０kg/cm²以上のものとし
た。

【０００８】さらに本発明は、正極板と負極板がセパレ
ータを介して対向され、これに非水電解液を含浸してな
る発電要素の非水電解液電池として、その引張り強度が
３５０kg/cm²以上の材料からなる第一部材が、非水電解
液に対する化学的安定性がポリプロピレンとほぼ同等以
上であるポリオレフィンの第二部材に被覆されてなるセ
パレータを備えるものとした。この場合セパレータは、
フィルム状の第二部材に繊維状の第一部材を埋設したも
のとすることもできるし、または第一部材に第二部材が
被覆されてなる繊維を編み込み又は融合圧着して構成す
ることもできる。

【０００９】このようなセパレータを備える本発明の非
水電解液電池によれば、第一にセパレータの強度が向上
し、非水電解液により正極板および負極板などが膨潤し
てセパレータに圧迫力が掛かっても、変形するのが効果
的に防止される。なお３５０ｋｇ/ｃｍ²以上の引張り強
度とは、セパレータが上記のように圧迫力を受けた場合
でも破損することなく、正極板と負極板の短絡を防止
し、良好なセパレータ機能を持たせるために十分な値と
して算出した値である。

【００１０】そして第二に、このように電池の内部短絡
の発生が抑制されるので、長期にわたって電池の放電容
量を維持することが可能となる。さらに、本発明の非水
電解液電池の容器（外装缶）を円筒型とし、正極板、前
記セパレータ、負極板をスパイラル構造の電極体とし
て、この電極体を外装缶に収納すれば、例えば角型電池
に比べて発電要素を収納する（押し込む）ときの変形が
低減され、外装缶内で発電要素を安定した状態で保つこ
とができるので、特に放電容量の安定化が期待できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】（１）非水電解液電池の構成以下、本発明の実施の形態について図面等を参照しなが
ら説明する。（実施の形態１）図１は、本発明の非水電解液電池の一
適用例であるリチウム電池の構成を示す断面斜視図であ
る。同図に示すリチウム電池１００は、有底円筒型の外
装缶１０１に、セパレータ１０２を介してシート状の正
極板１０３と負極板１０４がスパイラル（渦巻）状に巻
かれた状態で収納され、外装缶１０１の開口部が絶縁ガ
スケット１０５を介して封口板１０６でかしめて封口さ
れた構成である。

【００１２】正極板１０３と負極板１０４およびセパレ
ータ１０２には非水電解液が含浸されている。当該セパ
レータ１０２、正極板１０３、負極板１０４等からなる
発電要素と外装缶１０１との上下間には絶縁板１０７、
１０８が介在している。負極活物質としては、金属リチ
ウム、リチウム化合物、リチウム合金（アルミニウム、
鉛、スズ）、及びリチウムの吸蔵・放出が可能な種々の
材料（炭素、酸化物、硫化物）を用いることができる。
一方、正極活物質としては、コバルト酸リチウム、ニッ
ケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、酸化ニオビウ
ム、酸化バナジウム等を用いることができる。

【００１３】非水電解液の溶媒は、ＥＣ及びジエチルカ
ーボネート（以下ＤＥＣという）の５０：５０の混合溶
媒、あるいはＥＣ又はＤＥＣを単一使用する。また、プ
ロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチ
ルカーボネート、エチルメチルカーボネート、γ―ブチ
ロラクトン、スルホラン、1,2-ジメトキシエタン、1,2-
エトキシメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキ
ソラン等種々の非水溶媒を用いることができる。さら
に、それらの非水溶媒を混合した混合溶媒を用いても良
く、特にＥＣと他の有機溶媒との混合溶媒が高い充放電
の電流効率を示すことが知られている。

【００１４】一方、非水電解液の電解質としては、ヘキ
サフルオロリン酸リチウム（LiPF₆）、トリフルオロメ
タンスルホン酸リチウム（LiSO₃CF₃）、テトラフルオロ
ホウ酸リチウム（LiBF₄）、ヘキサフルオロヒ酸リチウ
ム（LiAsF₆）、リチウムトリフルオロメタンスルホン酸
イミド（LiN(SO₂CF₃)₂）、リチウムトリフルオロメタン
スルホン酸メチド（LiC(SO₂CF₃)₃）等を用いることが可
能である。

【００１５】セパレータ１０２は厚み方向にマイクロオ
ーダーの穿孔加工がなされた微多孔板であり、発電に際
して各種の非水電解液の成分（電解イオン）が正極板１
０３と負極板１０４の間を流通できるようになってい
る。このような内部構造を有するリチウム電池１００
は、その外装缶１０１の側面が外装フィルム（不図示）
で覆われ、外装缶１０１の底面が負極端子１１１とな
る。一方、正極端子１１０は前記封口板１０６の中央に
配置される。正極端子１１０（負極端子１１１）は前記
正極板１０３（負極板１０４）に対し、正極タブ１０９
（負極タブ；（不図示））で接続され、これによって電
池外部に電力が取り出される。

【００１６】ここにおいて、リチウム電池１００の主な
特徴はセパレータ１０２にある。実施の形態１では、セ
パレータ１０２は構造的には従来から用いられている微
多孔膜と同様であるが、従来用いられていた材質よりも
機械的強度に優れる材質から作製されている点が異な
る。すなわちセパレータ１０２の材質は、具体的にはア
クリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体（例えば
重合比１：１：１、以下ＡＢＳという）、エピクロルヒ
ドリン-ビスフェノールＡ系エポキシ樹脂（以下ＥＰと
いう）、ビスフェノール系ポリカーボネート（以下ＰＣ
という）、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレー
ト、以下ＰＥＴという）、ポリメラミンホルムアルデヒ
ド（ポリメラミン樹脂、以下ＰＭＦという）等のうちの
いずれかにより作製されている。これらの高分子材料
は、次の表１に示す種々の高分子材料の機械的強度表に
示す通り、少なくとも引張り強度が３５０ｋｇ/ｃｍ
²（ＰＥＴ）以上の性能を有している。

【００１７】

【表１】

【００１８】また詳細な説明を省くが、表１に挙げた各
材質について非水電解液中に８０℃で一ヶ月間浸漬する
実験を行い、当該電解液中に前記各材質が溶解するか否
かを確認することによって、いずれも非水電解液に対す
る化学的安定性がＰＰとほぼ同等以上であることを確認
している。なおＰＰと並び従来よりセパレータ材料とし
て使用されているＰＥは、非水電解液に対しＰＰと同様
に安定的であることが知られている。

【００１９】従来のＰＰやＰＥのセパレータを用いた場
合には、例えば正極板１０３と負極板１０４が非水電解
液で膨潤し、セパレータが加圧されると局所的に（特に
強く加圧される箇所で）極板がセパレータを突き破って
内部短絡を生じる。これに対し、リチウム電池１００に
よれば、従来用いられていたＰＥ（２３０ｋｇ/ｃｍ²）
やＰＰ（３２０ｋｇ/ｃｍ²）に比べて強度の高い材質で
セパレータを作製しているため、セパレータ１０２が加
圧状態となってもその変形が抑制される。これにより、
内部短絡の発生等が効果的に防止される。またセパレー
タ１０２は非水電解液に対しても安定であり、上記効果
と相まって長期にわたり電池の放電容量が安定化され
る。

【００２０】（実施の形態２）次に、本発明の別の適用
例である実施の形態２のリチウム電池について説明す
る。本リチウム電池の全体的な仕様は、セパレータ以外
は実施の形態１と同じであるため説明の重複を控える。
実施の形態２におけるリチウム電池のセパレータは、外
観は前記図１のセパレータ１０２とほぼ同様であるが、
ＰＰまたはＰＥをセパレータ本体とし、これに機械的強
度の高い材料からなる繊維を補強剤（補強繊維）として
ランダムな方向に埋設した微多孔膜で構成されている。

【００２１】補強繊維には、ポリイミド、ポリアミド
（６-ナイロン）、フッ素樹脂（ポリテトラフルオロエ
チレン、以降ＰＴＦＥ）、ポリシリコン（ポリジメチル
シロキサン）等のいずれかを用いる。これらの材料も前
記実施の形態１におけるセパレータ１０２の材質ととも
に表１に示されるように、少なくとも引張り強度が３５
０ｋｇ/ｃｍ²以上の性能を有している。補強繊維はセパ
レータ表面に露出せず、すべてセパレータ本体の内部に
埋設されている。

【００２２】このような実施の形態２のリチウム電池に
よれば、従来より強度の高いセパレータを使用すること
から、正極板と負極板を良好に絶縁でき、上記実施の形
態１とほぼ同様に長期間にわたって放電容量を安定させ
ることができる。さらに本実施の形態２では、補強繊維
がセパレータ本体に埋設されているため、非水電解液と
接触しないことから、従来は機械的強度が高いが非水電
解液に対して反応性等の問題のあった材質も利用できる
特徴がある。したがってセパレータの作製にあたり選択
できる材料の種類が幅広くなり、生産性の上でも有利で
ある。

【００２３】また当該セパレータは、補強繊維をランダ
ム方向に埋設しているため、単一材料からなるセパレー
タには求めにくい優れた強靱性を有する特徴がある。こ
れにより、多方向に対してセパレータ強度を高めること
ができる。さらに補強繊維の密度を調節することで、セ
パレータ強度をある程度自在に調節することも可能であ
る。（２）各セパレータの作製次に、上記実施の形態１および２の各セパレータの作製
方法について説明する。ここからは便宜上、実施の形態
１のセパレータ１０２をＡ型セパレータ、実施の形態２
のセパレータをＢ型セパレータと称する。（２-１）Ａ型セパレータの作製Ａ型セパレータは、その材質にＡＢＳ、ＥＰ、ＰＣ、Ｐ
ＥＴ、ＰＭＦ等のうちのいずれかを用いる。これらの材
質は、例えばぺレットや粉末から一度加熱して溶融し、
これを射出成形したり、一定の厚みを有する板体から切
り出す等、公知の種々の方法を用いて加工できる。具体
的には公知の乾式プロセス（材料を機械的に穿孔し、延
伸する）が挙げられる。これらの方法のいずれかによ
り、厚さ約５０μｍ、孔径約０.２μｍ、空孔率４０％
の微多孔膜をＡ型セパレータとして作製する。（２-２）Ｂ型セパレータの作製Ｂ型セパレータは、補強繊維にポリイミド、ポリアミド
（６-ナイロン）、フッ素樹脂（ポリテトラフルオロエ
チレン、以降ＰＴＦＥ）、ポリシリコン（ポリジメチル
シロキサン）等のいずれかの材質からなる繊維（直径約
１μｍ）を選ぶ。そして公知の相分離法により、炭化水
素系の溶媒に溶解したＰＰまたはＰＥを前記繊維に対
し、重量比１：１で混合する。これを所定の厚みのシー
ト状として冷却固化した後、溶媒を除去する。そして前
記乾式プロセスにより、厚さ約５０μｍ、孔径約０.２
μｍ、空孔率４０％の微多孔膜をＢ型セパレータとして
作製する。（３）リチウム電池の製造方法次に、実施の形態１および２のリチウム電池の各作製方
法を全体的に説明する。

【００２４】まず、正極板１０３、Ａ型セパレータ（も
しくはＢ型セパレータ）、負極板１０４をこの順に重ね
て巻き回し、絶縁板１０８を入れた外装缶１０１の内部
に収納する。このとき、負極板１０４と外装缶１０１の
底面とを短冊状の金属材料からなる負極タブ（不図示）
により接続する。次に、外装缶１０１に絶縁板１０９を
入れ、正極端子１１０を封口板１０６の中央に差し込
み、当該正極端子１１０と正極板１０３とを正極タブ１
０９により接続する。そして外装缶１０１の内部に非水
電解液を充填し、封口板１０３の周縁にリング状の絶縁
ガスケットを装着して、これを外装缶１０１の開口縁部
にかしめ加工により固定し、電池を密封する。

【００２５】なお実際の作製時には、正極板に予めタブ
１０５を取り付けておき、後にこれを正極端子１１０と
接続するのが好ましい。また負極板１０４にも同様に、
外装缶１０１に入れる前にタブを取り付けておけば作製
し易い。（４）実施例実施の形態１および２の各リチウム電池について、従来
のリチウム電池と性能比較する実験を行う目的で、上記
表１に挙げた全ての材質からなるセパレータを作製し、
これらを用いてリチウム電池を作製した。その実施例に
かかるデータを以下に説明する。＊非水電解液；１Ｍ-LiPF₆（溶媒）、ＥＣ：ＤＥＣ＝
１：１（電解質、体積比）＊正極活物質合剤； LiCoO₂：炭素：ＰＴＦＥ＝９０：
６：４（重量比）＊負極活性物質合剤；黒鉛：ＰＴＦＥ（結着剤）＝９
６：４（重量比）なお当該ＰＴＦＥは、ここでは結着剤として用いてい
る。＊正極芯体；アルミニウム箔（厚さ２０μｍ）＊負極芯体；銅箔（厚さ２０μｍ）正極板（負極板）の仕様；厚さ約２０μｍ＊Ａ型セパレータ；ＡＢＳ、ＥＰ、ＰＣ、ＰＥＴ、Ｐ
ＭＦ＊Ｂ型セパレータ；ポリイミド、ポリアミド（６-ナ
イロン）、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）、ポリシリコン（ポ
リジメチルシロキサン）→補強繊維ＰＰ、ＰＥ→セパレータ本体セパレータの仕様（Ａ型およびＢ型に共通）；厚さ約
５０μｍ、孔径約０.２μｍ、空孔率４０％正極板（負極板）は正極（負極）活物質合剤を正極（負
極）芯体に塗布して作製した。電池寸法は、基本的には
直径１４ｍｍ、高さ５０ｍｍの円筒型電池とし、この電
池の外装缶に収納できるように正極板（負極板）、セパ
レータのサイズを統一して定めた。なお、他の形状およ
び寸法の電池も作製したが、これについては適時述べて
いく。

【００２６】また、従来型のリチウム電池についても実
施例に対する比較例としていくつか作製した。この場
合、セパレータ以外の材質以外は全て上記実施例のリチ
ウム電池と同様にした。比較例のリチウム電池のセパレ
ータの材質には、ＰＰ、ＰＥ、ポリイミド、ポリアミ
ド、フッ素樹脂、ポリシリコン、およびＰＥフィルム＋
ポリイミドフィルムを圧着してなる積層フィルムをそれ
ぞれ使用した。

【００２７】このように作製した各リチウム電池につい
て、充電電流１ｍＡ／ｃｍ²で充電電圧が４．２Ｖに達
するまで充電を行い、その後速やかに放電電流１ｍＡ／
ｃｍ ²で放電を開始し、その終止電圧が３Ｖに達するま
で放電し続けた。この終止電圧３Ｖに達した時点での放
電容量を、後述する「保存開始前」の放電容量として測
定し、その値が約４００ｍＡｈであることを確認した。（５）放電維持性能についての考察以下、実施例と比較例の各リチウム電池について放電維
持性能を比較し、これを考察する。具体的にはリチウム
電池のセパレータ材質や電池形状、および電池のサイズ
等を変化させ、これによるリチウム電池の容量劣化率の
変化をそれぞれ測定して参考にした。

【００２８】なお「容量劣化率」とは、保存開始前の放
電容量に対する、一定条件下で保存後の放電容量の変化
量の比をいい、具体的に下の数１にて算出される。

【００２９】（数１）容量劣化率（％）＝[｛（保存前の放電容量）-（６０
℃、一ヶ月保存後の放電容量）｝/（保存前の放電容
量）]×１００ここで本実験では、公知の加速試験法によりリチウム電
池を「６０℃で一ヶ月保存」して、通常条件下（室温
下）で約１年６ヶ月保存した状態にほぼ相当させてい
る。（５−１）容量維持率に与えるセパレータ材質の影響各セパレータ材質を用いたリチウム電池について容量維
持率を測定した結果を表２に示す。同表で、本発明電池
１〜５はＡ型セパレータ、本発明電池６〜１３はＢ型セ
パレータをそれぞれ用いたものである。また本発明電池
６〜１３の「セパレータ材質」の項目では、左がセパレ
ータ本体、右が補強繊維としてそれぞれ用いた材質を表
している。比較電池１〜７は、比較例として作製した従
来型のリチウム電池である。

【００３０】

【表２】

【００３１】上記結果が得られた理由について考察す
る。セパレータにＰＥ、ＰＰをそれぞれ単一材料として
用いた比較電池１、２は容量低下率が最も高く、これに
次いでポリイミド、ポリアミド、フッ素樹脂（ＰＴＦ
Ｅ）、ポリシリコン等をそれぞれ用いた比較電池３〜６
が１１〜１３％に到る容量劣化率を示している。

【００３２】これは従来技術のところで述べたように、
セパレータの機械的強度が不足しているか、あるいはセ
パレータが非水電解液と反応するなどによって、電池内
部で短絡が生じ、それが放電容量の低下に寄与した結果
と考えられる。また比較電池７のように、機械的強度が
部分的に弱く（ＰＥ）、非水電解液とも反応しうる（ポ
リイミド）構成でセパレータを作製した場合にも、容量
低下率の数値が大きくなることも再確認された。

【００３３】このような比較電池１〜７に対し、例えば
Ａ型セパレータを備えた本発明電池１〜５では、明らか
に容量低下率の改善がみられる。特にＥＰからなるＡ型
セパレータを備えた本発明電池２は、本発明電池１〜５
の中でも最もその放電維持性能が優れていることを示し
ている。ＥＰは、表１で示すように５００ｋｇ/ｃｍ²の
引張り強度を有し、しかも非水電解液に対する安定性が
良いことから、このような優れた放電維持性能を示した
ものと思われる。このような強度と反応性のバランスに
よる高い電池性能は、Ａ型セパレータを備えた本発明電
池１〜５のすべてに共通しているとみられる。

【００３４】一方、Ｂ型セパレータを備えた本発明電池
６〜１３に目を向けると、これらの直接の比較対象とな
りえる比較電池１および２に対し、明確な性能の向上が
認められる。つまり非水電解液に対するＰＥまたはＰＰ
の安定性と、補強繊維の優れた機械的強度の相乗効果に
よって、このような良好な放電維持性能が得られたもの
と考えられる。（５−２）容量維持率に関する電池形状の影響上記の実験で、ＥＰからなるＡ型セパレータ、およびポ
リアミドを補強繊維としたＰＰからなるＢ型セパレータ
が良好な性能を有していることが分かった。次にこれら
のセパレータを備えるリチウム電池（本発明電池２およ
び７）について、電池内部の組成は同様にし、それぞれ
電池形状のみを角型に変えたリチウム電池（本発明電池
２Ｂおよび７Ｂ）を別途用意した。円筒型電池と角型電
池との容量維持率を比較した結果を下記の表３の
（ａ）、（ｂ）に示す。

【００３５】なお、角型電池の仕様は次の通りである。角型電池；縦１４ｍｍ×横１４ｍｍ×高さ５０ｍｍ（保存開始前の放電容量；約４００ｍＡｈ）また、ここで示す容量劣化率は、上記表２におけるそれ
と同様である。

【００３６】

【表３】

【００３７】上記に示したように角型電池２Ｂ、７Ｂの
場合には、円筒型電池２、７と比較してそれぞれ若干の
性能劣化が見られる。この原因としては次のように考え
られる。すなわち角型電池の断面は長方形状であり、ス
パイラル状に収納される正極板、セパレータ、負極板な
どの発電要素は外装缶内部で楕円形の断面形状をとる。
このため、楕円の長軸端部で発電要素に展張力がかか
り、このような差異を生じたものとみられる。しかしな
がら角型電池の場合においても、９０％以上の放電容量
が維持されることが分かり、本発明の効果は電池の形状
が円筒型と角型のいずれにおいても十分認めることがで
きる。（５−３）容量維持率に与える電池寸法の影響次に前記本発明電池２および７について、円筒型外装缶
の電池寸法を変化させたときに容量劣化率に及ぼす影響
を調べ、そのときの測定結果を下記の表４の（ａ）、
（ｂ）に示した。電池寸法の変化は同表に示すように、
直径を２倍、４倍と増加させ、それに合わせて高さも増
加させたものである。これにより各本発明電池２、７に
ついて、比較用にＬ（Large）サイズ、ＶＬ（Very Larg
e）サイズの本発明電池２Ｌ、２ＶＬ、７Ｌ、７ＶＬを
それぞれ作製した。

【００３８】なお、ここで示す容量劣化率も上記表３と
同様である。

【００３９】

【表４】

【００４０】同表の示す通り、当実験では、電池寸法に
比例して容量劣化率が低減するという結果が得られた。
これは、電池寸法が大きくなれば、外装缶に収納される
正極板、セパレータ、負極板などの発電要素のスパイラ
ル構造における歪みが小さくなり（すなわち巻き廻しや
すくなり）、均一に発電要素が収納されるためであると
考えられる。

【００４１】ところで、放電容量４（４０）Ａｈの大型
電池２Ｌ、７Ｌ（２ＶＬ、７ＶＬ）において、このよう
な優れた容量維持性が実現可能であることは、大きな実
用的効果を示唆するものである。つまり言い換えれば、
小型電池を並列に接続して放電容量を得るのと比較し
て、本実施の形態の電池を大型化して用いることによ
り、放電容量のロスを効果的に減少させることが可能で
あるとみられる。（６）まとめ以上説明したように、上記実施の形態における非水電解
液電池によれば、従来に比べて優れた放電維持性能が得
られることが分かった。これは主に本発明のように、正
極板と負極板を隔てるセパレータの材質を選択するか、
またはセパレータの構造を改良することによって得られ
た結果であると考えられる。

【００４２】ここで本実施例では、ポリアミドの例とし
て６−ナイロンを使用したが、６，６−ナイロン、６，
１２−ナイロン、芳香族ポリアミド等を用いてもよい。
またフッ素樹脂の例として、ポリテトラフルオロエチレ
ン（ＰＴＦＥ）を使用したが、ポリフッ化ビニリデン
（ＰＶＦ）等を用いてもよい。その他ポリイミド、ポリ
シリコンについても、本実施例の例に限定されることな
く、種々の材料を用いてよい。

【００４３】なお、放電維持性能を調べる各実験では、
非水電解液の電解質としてヘキサフルオロリン酸リチウ
ムを用いた場合について調べたが、上述したトリフルオ
ロメタンスルホン酸リチウム（LiSO₃CF₃）、テトラフル
オロホウ酸リチウム（LiBF₄）、ヘキサフルオロヒ酸リ
チウム（LiAsF₆）、リチウムトリフルオロメタンスルホ
ン酸イミド（LiN(SO₂CF₃)₂）、リチウムトリフルオロメ
タンスルホン酸メチド（LiC(SO₂CF₃)₃）を用いた場合も
同様の傾向を示す結果が得られた。

【００４４】また、Ｂ型セパレータは補強繊維を埋設す
ることにより構成した例を示したが、本発明はこれに限
定せず、例えば図２のように補強繊維にＰＰまたはＰＥ
をコートした被覆繊維を作製し、この被覆繊維から微多
孔性の織布または不織布を作製してセパレータとしても
よい。図２（ａ）は当該被覆繊維の不織布からなるセパ
レータ、図２（ｂ）は被覆繊維の内部構造を示す拡大断
面図である。

【００４５】また上記とは別に、補強繊維として挙げた
材料をフィルム状に加工し、これにＰＰまたはＰＥをコ
ートしてセパレータとしてもよい。さらにＢ型セパレー
タの補強繊維については、高分子材料以外のものを用い
ても良い。例えばファインセラミックス繊維の一例であ
るアルミナ繊維を補強繊維として用意し、これを含むセ
パレータを構成してもよい。また繊維ではなくアルミナ
粉末をセパレータ本体に含ませても良い。

【００４６】さらに補強繊維に粉末状のアルミナを加え
ても、ある程度の効果が期待できる。

【００４７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、正極板と
負極板がセパレータを介して対向され、これに非水電解
液を含浸してなる発電要素が外装缶に収納された非水電
解液電池において、前記セパレータは酸素、窒素、フッ
素、ケイ素のうちの１種以上の元素を含み、非水電解液
に対する化学的安定性がポリプロピレンとほぼ同等以上
である高分子材料であって、その引張り強度が３５０kg
/cm²以上のものとすることから、従来に比べてセパレー
タの強度が向上し、正極板および負極板などの発電要素
が膨潤しても、良好に両者を隔てることが可能となる。
したがって電池の内部短絡の発生を抑制できるので、従
来においては為し得なかった良好な放電維持性能を確保
することができるという効果がある。このような効果
は、特に電池の容器（外装缶）を円筒型とした場合に有
効であると認められる。

【００４８】また本発明では、機械的強度が高いもの
の、非水電解液に対する反応性などの問題で従来は用い
にくかった材料をセパレータの補強繊維として使用でき
る。この補強繊維は電解液と接触しないので、幅広い種
類の材料が使用可能である。また補強繊維は繊維自体を
ＰＰやＰＥでコートして被覆繊維とし、この被覆繊維で
織布または不織布を作製してセパレータとできるなど、
作製面でも幾つかの選択が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における非水電解液電池
の構成について説明するための概略断面図である。

【図２】本発明の実施の形態２のバリエーションにおけ
る非水電解液電池のセパレータの構造を示す図である。
（ａ）はセパレータを構成する被覆繊維からなる不織布
の拡大外観図である。（ｂ）は前記被覆繊維の拡大断面
図である。

【符号の説明】

１０１外装缶１０２セパレータ１０３正極板１０４負極板１０５絶縁ガスケット１０６封口板１０７絶縁板１０８絶縁板１０９正極タブ１１０正極端子１１１負極端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者米津育郎大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 5H021 AA00 AA01 BB00 BB11 BB12 CC04 CC17 EE04 EE06 EE07 EE08 EE09 EE10 EE15 HH06 5H024 AA02 BB00 BB05 BB14 CC02 CC07 CC12 CC19 EE09 5H029 AJ04 AJ11 AK03 AL06 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ14 CJ00 CJ05 DJ04 EJ12 HJ00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極板と負極板がセパレータを介して対
向され、これに非水電解液を含浸してなる発電要素が外
装缶に収納された非水電解液電池において、前記セパレータは酸素、窒素、フッ素、ケイ素のうちの
１種以上の元素を含み、非水電解液に対する化学的安定
性がポリプロピレンとほぼ同等以上である高分子材料で
あって、その引張り強度が３５０kg/cm²以上のものであ
ることを特徴とする非水電解液電池。
【請求項２】正極板と負極板がセパレータを介して対
向され、これに非水電解液を含浸してなる発電要素の非
水電解液電池において、前記セパレータは、アクリロニトリル-ブタジエン-スチ
レン共重合体、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリ
エステル、ポリメラミンホルムアルデヒドのうちのいず
れかの高分子材料であって、その引張り強度が３５０kg
/cm²以上であることを特徴とする非水電解液電池。
【請求項３】正極板と負極板がセパレータを介して対
向され、これに非水電解液を含浸してなる発電要素の非
水電解液電池において、引張り強度が３５０kg/cm²以上の材料からなる第一部材
が、非水電解液に対する化学的安定性がポリプロピレン
とほぼ同等以上であるポリオレフィンの第二部材に被覆
されてなるセパレータを備えることを特徴とする非水電
解液電池。
【請求項４】前記セパレータは、フィルム状の第二部
材に繊維状の第一部材が埋設されていることを特徴とす
る請求項３に記載の非水電解液電池。
【請求項５】前記セパレータは、第一部材に第二部材
が被覆されてなる繊維を編み込み又は融合圧着して構成
されていることを特徴とする請求項３に記載の非水電解
電池。
【請求項６】前記第一部材はポリイミド、ポリアミ
ド、フッ素樹脂、ポリシリコンのいずれかからなり、前
記第二部材はポリエチレン、ポリプロピレンのいずれか
からなることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記
載の非水電解液電池。
【請求項７】正極板、負極板およびセパレータはスパ
イラル構造の電極体を構成しており、この電極体が円筒
型容器に収納されていることを特徴とする請求項１〜６
のいずれかに記載の非水電解液電池。