JP2000228192A - 非水電解質電池 - Google Patents
非水電解質電池Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
- H01M50/103—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
-
- Y—GENERAL 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
- 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
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】正極活物質にオキシ水酸化ニッケルを使用し、
巻回型極板群とした角形電池においては、極板への圧迫
力が弱いために、オキシ水酸化ニッケルが充放電過程に
おいて体積変化をおこすことによって活物質の集電性が
低下し、その影響でサイクル寿命特性が劣った。 【解決手段】オキシ水酸化ニッケル、リチウムを含むオ
キシ水酸化ニッケル、オキシ水酸化ニッケルの誘導体お
よびリチウムを含むオキシ水酸化ニッケルの誘導体より
なる群から選ばれた少なくとも１種以上の正極活物質を
使用した非水電解質電池において、電池ケースを直方体
型または立方体型、極板群を積層型とする。
巻回型極板群とした角形電池においては、極板への圧迫
力が弱いために、オキシ水酸化ニッケルが充放電過程に
おいて体積変化をおこすことによって活物質の集電性が
低下し、その影響でサイクル寿命特性が劣った。 【解決手段】オキシ水酸化ニッケル、リチウムを含むオ
キシ水酸化ニッケル、オキシ水酸化ニッケルの誘導体お
よびリチウムを含むオキシ水酸化ニッケルの誘導体より
なる群から選ばれた少なくとも１種以上の正極活物質を
使用した非水電解質電池において、電池ケースを直方体
型または立方体型、極板群を積層型とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は非水電解質電池に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ポータブル電子機器の発達にとも
ない、高性能電池の開発が望まれている。負極に炭素材
料を、正極に層状構造を有する複合酸化物であるコバル
ト酸リチウムを用いたリチウムイオン電池は、作動電圧
が高く、エネルギー密度が高い非水電解質電池として実
用化されている。しかし、コバルト酸リチウムは資源的
に乏しくかつ高価なため、その代替物質としてリチウム
含有マンガン複合酸化物あるいはニッケル酸リチウムが
提案されている。これらの複合酸化物は、平均作動電圧
が４Ｖ付近である、いわゆる４Ｖ系リチウム二次電池用
の正極活物質である。一方、３Ｖ以下の低電圧で作動す
るＩＣの開発が進んでいることや、電池の安全性の観点
から、今後３Ｖ系非水電解質二次電池の需要が増大する
ものと推測される。しかしながら、３Ｖ系非水電解質二
次電池用正極活物質として一般に知られるのは、ＬｉＭ
ｎＯ2やＶ2Ｏ5のみであり、こらの物質にしても、放電
容量やサイクル寿命特性の面で、問題点を多く有してい
るために、メモリーバックアップ用など、非常に限られ
た用途でのみ使用されているのが現状である。
ない、高性能電池の開発が望まれている。負極に炭素材
料を、正極に層状構造を有する複合酸化物であるコバル
ト酸リチウムを用いたリチウムイオン電池は、作動電圧
が高く、エネルギー密度が高い非水電解質電池として実
用化されている。しかし、コバルト酸リチウムは資源的
に乏しくかつ高価なため、その代替物質としてリチウム
含有マンガン複合酸化物あるいはニッケル酸リチウムが
提案されている。これらの複合酸化物は、平均作動電圧
が４Ｖ付近である、いわゆる４Ｖ系リチウム二次電池用
の正極活物質である。一方、３Ｖ以下の低電圧で作動す
るＩＣの開発が進んでいることや、電池の安全性の観点
から、今後３Ｖ系非水電解質二次電池の需要が増大する
ものと推測される。しかしながら、３Ｖ系非水電解質二
次電池用正極活物質として一般に知られるのは、ＬｉＭ
ｎＯ2やＶ2Ｏ5のみであり、こらの物質にしても、放電
容量やサイクル寿命特性の面で、問題点を多く有してい
るために、メモリーバックアップ用など、非常に限られ
た用途でのみ使用されているのが現状である。
【０００３】一方、オキシ水酸化ニッケルが、３Ｖ系非
水電解質二次電池用正極活物質として利用できること
が、最近報告されている（電気化学会第６４回大会、講
演番号３Ａ０６）。この報告によると、オキシ水酸化ニ
ッケルの理論放電容量は２９０ｍＡｈ／ｇであるのに対
して、理論放電容量の５％以上の利用率に相当する２８
５ｍＡｈ／ｇもの高い初期放電容量を示しており、ノー
トパソコン用電源など、高エネルギー密度の電池を必要
とする用途にも十分利用可能であるといえる。そのため
オキシ水酸化ニッケルは、高容量の３Ｖ系非水電解質二
次電池用正極活物質の有力な候補として期待されてい
る。一方、直方体型や立方体型の角形電池は、円筒型電
池に比べてポータブル機器に組み込む際にスペースの有
効利用が実現できるため、さらにニーズが高まってい
る。角形のリチウムイオン電池など非水電解質電池で
は、非水電解液中の電解質の拡散速度の遅さをカバーす
るために、金属箔などを集電体基板として活物質層を塗
布した比較的薄い極板をセパレータとともに巻回して巻
回型極板群とし、これをケースに挿入して作製している
のが通常である。しかしこのような電池の場合、ケース
の辺縁部および極板エレメントの中心部が空隙となり電
池のエネルギー密度が低下するのに加え、極板への圧迫
力が弱くなる。
水電解質二次電池用正極活物質として利用できること
が、最近報告されている（電気化学会第６４回大会、講
演番号３Ａ０６）。この報告によると、オキシ水酸化ニ
ッケルの理論放電容量は２９０ｍＡｈ／ｇであるのに対
して、理論放電容量の５％以上の利用率に相当する２８
５ｍＡｈ／ｇもの高い初期放電容量を示しており、ノー
トパソコン用電源など、高エネルギー密度の電池を必要
とする用途にも十分利用可能であるといえる。そのため
オキシ水酸化ニッケルは、高容量の３Ｖ系非水電解質二
次電池用正極活物質の有力な候補として期待されてい
る。一方、直方体型や立方体型の角形電池は、円筒型電
池に比べてポータブル機器に組み込む際にスペースの有
効利用が実現できるため、さらにニーズが高まってい
る。角形のリチウムイオン電池など非水電解質電池で
は、非水電解液中の電解質の拡散速度の遅さをカバーす
るために、金属箔などを集電体基板として活物質層を塗
布した比較的薄い極板をセパレータとともに巻回して巻
回型極板群とし、これをケースに挿入して作製している
のが通常である。しかしこのような電池の場合、ケース
の辺縁部および極板エレメントの中心部が空隙となり電
池のエネルギー密度が低下するのに加え、極板への圧迫
力が弱くなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、オキシ水酸化
ニッケルは、サイクル寿命特性が良好でないという欠点
を有している。このサイクル寿命性能の向上が、実用化
のための大きな問題点となっており、その解決策が待た
れている。その原因の一つとしては、オキシ水酸化ニッ
ケルの充放電過程における体積変化による活物質と導電
剤あるいは集電体基板との密着性が低下し、活物質の集
電性が低下したことが考えられる。
ニッケルは、サイクル寿命特性が良好でないという欠点
を有している。このサイクル寿命性能の向上が、実用化
のための大きな問題点となっており、その解決策が待た
れている。その原因の一つとしては、オキシ水酸化ニッ
ケルの充放電過程における体積変化による活物質と導電
剤あるいは集電体基板との密着性が低下し、活物質の集
電性が低下したことが考えられる。
【０００５】特に、正極活物質にオキシ水酸化ニッケル
を使用し、巻回型極板群とした角形電池においては、極
板への圧迫力が弱いために、オキシ水酸化ニッケルが充
放電過程において体積変化をおこすことによって、活物
質の集電性が低下し、その影響でサイクル寿命特性が劣
った。
を使用し、巻回型極板群とした角形電池においては、極
板への圧迫力が弱いために、オキシ水酸化ニッケルが充
放電過程において体積変化をおこすことによって、活物
質の集電性が低下し、その影響でサイクル寿命特性が劣
った。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による非水電解質
電池は、オキシ水酸化ニッケル、リチウムを含むオキシ
水酸化ニッケル、オキシ水酸化ニッケルの誘導体および
リチウムを含むオキシ水酸化ニッケルの誘導体よりなる
群から選ばれた少なくとも１種以上の正極活物質を備
え、電池ケースが直方体型または立方体型であって、極
板群が積層されていることを特徴とし、また、正極板ま
たは負極板のいずれか一方をセパレータで包んだことを
特徴とする。なおここで「オキシ水酸化ニッケルの誘導
体およびリチウムを含むオキシ水酸化ニッケルの誘導
体」とは、「任意の異種元素を含むオキシ水酸化ニッケ
ルまたは任意の異種元素とリチウムとを含むオキシ水酸
化ニッケル」のことをいう。
電池は、オキシ水酸化ニッケル、リチウムを含むオキシ
水酸化ニッケル、オキシ水酸化ニッケルの誘導体および
リチウムを含むオキシ水酸化ニッケルの誘導体よりなる
群から選ばれた少なくとも１種以上の正極活物質を備
え、電池ケースが直方体型または立方体型であって、極
板群が積層されていることを特徴とし、また、正極板ま
たは負極板のいずれか一方をセパレータで包んだことを
特徴とする。なおここで「オキシ水酸化ニッケルの誘導
体およびリチウムを含むオキシ水酸化ニッケルの誘導
体」とは、「任意の異種元素を含むオキシ水酸化ニッケ
ルまたは任意の異種元素とリチウムとを含むオキシ水酸
化ニッケル」のことをいう。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明による非水電解質電池は、
正極活物質にオキシ水酸化ニッケル、リチウムを含むオ
キシ水酸化ニッケル、オキシ水酸化ニッケルの誘導体お
よびリチウムを含むオキシ水酸化ニッケルの誘導体より
なる群から選ばれた少なくとも１種以上の化合物を使用
する。また、本発明による非水電解質電池は、電池ケー
スが直方体型もしくは立方体型とし、極板群が巻回型で
はなく、積層型とする。また、正極板または負極板のい
ずれか一方をセパレータで包んだ形状とするものであ
る。セパレータとしては、ポリエチレンやポリプロピレ
ン等の絶縁性のポリオレフィン微多孔膜や、高分子固体
電解質、高分子固体電解質に電解液を含有させたゲル状
電解質等も使用できる。また、絶縁性の微多孔膜と高分
子固体電解質等を組み合わせて使用してもよい。さら
に、高分子固体電解質として有孔性高分子固体電解質膜
を使用する場合、高分子中に含有させる電解液と、細孔
中に含有させる電解液とが異なっていてもよい。
正極活物質にオキシ水酸化ニッケル、リチウムを含むオ
キシ水酸化ニッケル、オキシ水酸化ニッケルの誘導体お
よびリチウムを含むオキシ水酸化ニッケルの誘導体より
なる群から選ばれた少なくとも１種以上の化合物を使用
する。また、本発明による非水電解質電池は、電池ケー
スが直方体型もしくは立方体型とし、極板群が巻回型で
はなく、積層型とする。また、正極板または負極板のい
ずれか一方をセパレータで包んだ形状とするものであ
る。セパレータとしては、ポリエチレンやポリプロピレ
ン等の絶縁性のポリオレフィン微多孔膜や、高分子固体
電解質、高分子固体電解質に電解液を含有させたゲル状
電解質等も使用できる。また、絶縁性の微多孔膜と高分
子固体電解質等を組み合わせて使用してもよい。さら
に、高分子固体電解質として有孔性高分子固体電解質膜
を使用する場合、高分子中に含有させる電解液と、細孔
中に含有させる電解液とが異なっていてもよい。
【０００８】さらに、本発明による非水電解質電池の負
極材料としては、リチウムまたはリチウムイオンを吸蔵
放出可能な物質を使用すればよい。その例としては、金
属リチウム、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｄ等と
リチウムとの合金、ＬｉＦｅ 2Ｏ3、ＷＯ2、ＭｏＯ2等の
遷移金属酸化物、グラファイトやカーボン等の炭素質材
料、Ｌｉ5（Ｌｉ3Ｎ）等の窒化リチウム、又はこれらの
混合物を用いてもよい。また、本発明による非水電解質
電池においては、集電体基体としては、正極板にアルミ
箔、負極板に銅箔などの金属箔を使用することができる
し、電解液を減圧下で注液して極板群への液浸透の効率
を向上させても良い。なお、電解液の溶媒としては、エ
チレンカーボネートやプロピレンカーボネート等の環状
炭酸エステル、ジメチルカーボネートやジエチルカーボ
ネートやメチルエチルカーボネート等の鎖状炭酸エステ
ル、γ−ブチロラクトン、スルホラン、ジメチルスルホ
キシド、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメ
チルアセトアミド、１，２−ジメトキシエタン、１，２
−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチル
テトラヒドロフラン、ジオキソラン、メチルアセテート
等の極性溶媒、もしくはこれらの混合物を使用すること
ができる。また、有機溶媒に溶解するリチウム塩として
は、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣＦ3Ｃ
Ｏ2、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2、ＬｉＮ
（ＳＯ2ＣＦ2ＣＦ3）2、ＬｉＮ（ＣＯＣＦ3）2およびＬ
ｉＮ（ＣＯＣＦ2ＣＦ3）2などの塩もしくはこれらの混
合物でもよい。本発明による非水電解質電池は、正極板
が均一に圧迫された状態におかれ、オキシ水酸化ニッケ
ルの充放電過程における体積変化による正極板の集電性
の低下を抑制することができ、サイクル寿命に優れた電
池を作製することができる。ここで、セパレータを、正
極板または負極板のいずれか一方をセパレータで包んだ
状態とすることによって、上記の特長を有するのに加え
て、短絡のより起こりにくい電池を作製することができ
る。
極材料としては、リチウムまたはリチウムイオンを吸蔵
放出可能な物質を使用すればよい。その例としては、金
属リチウム、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｄ等と
リチウムとの合金、ＬｉＦｅ 2Ｏ3、ＷＯ2、ＭｏＯ2等の
遷移金属酸化物、グラファイトやカーボン等の炭素質材
料、Ｌｉ5（Ｌｉ3Ｎ）等の窒化リチウム、又はこれらの
混合物を用いてもよい。また、本発明による非水電解質
電池においては、集電体基体としては、正極板にアルミ
箔、負極板に銅箔などの金属箔を使用することができる
し、電解液を減圧下で注液して極板群への液浸透の効率
を向上させても良い。なお、電解液の溶媒としては、エ
チレンカーボネートやプロピレンカーボネート等の環状
炭酸エステル、ジメチルカーボネートやジエチルカーボ
ネートやメチルエチルカーボネート等の鎖状炭酸エステ
ル、γ−ブチロラクトン、スルホラン、ジメチルスルホ
キシド、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメ
チルアセトアミド、１，２−ジメトキシエタン、１，２
−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチル
テトラヒドロフラン、ジオキソラン、メチルアセテート
等の極性溶媒、もしくはこれらの混合物を使用すること
ができる。また、有機溶媒に溶解するリチウム塩として
は、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣＦ3Ｃ
Ｏ2、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2、ＬｉＮ
（ＳＯ2ＣＦ2ＣＦ3）2、ＬｉＮ（ＣＯＣＦ3）2およびＬ
ｉＮ（ＣＯＣＦ2ＣＦ3）2などの塩もしくはこれらの混
合物でもよい。本発明による非水電解質電池は、正極板
が均一に圧迫された状態におかれ、オキシ水酸化ニッケ
ルの充放電過程における体積変化による正極板の集電性
の低下を抑制することができ、サイクル寿命に優れた電
池を作製することができる。ここで、セパレータを、正
極板または負極板のいずれか一方をセパレータで包んだ
状態とすることによって、上記の特長を有するのに加え
て、短絡のより起こりにくい電池を作製することができ
る。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を好適な実施例を用いて説明す
るが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではな
い。
るが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではな
い。
【００１０】［実施例１］粒子径５〜５０μｍのオキシ
水酸化ニッケルを正極活物質とし、導電材としてアセチ
レンブラック５ｗｔ％、結着剤としてポリ二フッ化ビニ
リデンのｎ−メチル−２−ピロリドン溶液（ポリ二フッ
化ビニリデン固形分として９ｗｔ％）とをドライルーム
内で混合して、ペースト状にしてから集電体の発泡ニッ
ケルに塗布した後、１００℃で乾燥し、所定の厚みにプ
レスした。この極板を裁断して、２０ｍｍ×３５ｍｍの
大きさの正極板を製作した。
水酸化ニッケルを正極活物質とし、導電材としてアセチ
レンブラック５ｗｔ％、結着剤としてポリ二フッ化ビニ
リデンのｎ−メチル−２−ピロリドン溶液（ポリ二フッ
化ビニリデン固形分として９ｗｔ％）とをドライルーム
内で混合して、ペースト状にしてから集電体の発泡ニッ
ケルに塗布した後、１００℃で乾燥し、所定の厚みにプ
レスした。この極板を裁断して、２０ｍｍ×３５ｍｍの
大きさの正極板を製作した。
【００１１】平均粒子径１０μｍのリチウム含有グラフ
ァイトを負極活物質とし、結着剤としてのポリ二フッ化
ビニリデンのｎ−メチル−２−ピロリドン溶液（ポリ二
フッ化ビニリデン固形分として９ｗｔ％）とドライルー
ム内で混合して、ペースト状にしてから集電体の発泡ニ
ッケルに塗布した後、１００℃で乾燥して、所定の厚み
にプレスした。この極板を裁断して、大きさが２０ｍｍ
×３５ｍｍの負極板を製作した。
ァイトを負極活物質とし、結着剤としてのポリ二フッ化
ビニリデンのｎ−メチル−２−ピロリドン溶液（ポリ二
フッ化ビニリデン固形分として９ｗｔ％）とドライルー
ム内で混合して、ペースト状にしてから集電体の発泡ニ
ッケルに塗布した後、１００℃で乾燥して、所定の厚み
にプレスした。この極板を裁断して、大きさが２０ｍｍ
×３５ｍｍの負極板を製作した。
【００１２】セパレータとして、厚み１５０μｍのポリ
オレフィン製不織布を２１ｍｍ×３７ｍｍの大きさに裁
断したものを用いた。図１は本発明の実施例１になる非
水電解質電池の、極板群の積層方法および電池の簡単な
分解斜視図を示したもので、１は負極板、１ａは負極板
タブ部、２は正極板、２ａは正極板タブ部、３はセパレ
ータ、４は電池ケース、５は蓋、６は安全弁、２１は正
極端子である。
オレフィン製不織布を２１ｍｍ×３７ｍｍの大きさに裁
断したものを用いた。図１は本発明の実施例１になる非
水電解質電池の、極板群の積層方法および電池の簡単な
分解斜視図を示したもので、１は負極板、１ａは負極板
タブ部、２は正極板、２ａは正極板タブ部、３はセパレ
ータ、４は電池ケース、５は蓋、６は安全弁、２１は正
極端子である。
【００１３】上記正極板および負極板を、図１に示すよ
うに端から負極板−セパレータ−正極板−セパレータ−
負極板−・・・の順に、正極５枚、負極６枚ならびにセ
パレータ１０枚を積み重ねて、直方体型鉄製ケースに極
板の約半分を挿入した。安全弁、絶縁板および正極端子
を備えた蓋に正極板群のタブ部分を接続し、また負極板
のタブ部分をそれぞれ接続したのち、ケース内に電解液
を注入して、極板群を完全にケースに挿入した。電解液
には、１Ｍの過塩素酸リチウムを含むエチレンカーボネ
ートとジエチルカーボネートとの混合溶媒を用いた。蓋
とケース本体とをレーザー封口して、本発明による電池
Ａを作製した。
うに端から負極板−セパレータ−正極板−セパレータ−
負極板−・・・の順に、正極５枚、負極６枚ならびにセ
パレータ１０枚を積み重ねて、直方体型鉄製ケースに極
板の約半分を挿入した。安全弁、絶縁板および正極端子
を備えた蓋に正極板群のタブ部分を接続し、また負極板
のタブ部分をそれぞれ接続したのち、ケース内に電解液
を注入して、極板群を完全にケースに挿入した。電解液
には、１Ｍの過塩素酸リチウムを含むエチレンカーボネ
ートとジエチルカーボネートとの混合溶媒を用いた。蓋
とケース本体とをレーザー封口して、本発明による電池
Ａを作製した。
【００１４】［実施例２］粒子径５〜５０μｍのオキシ
水酸化ニッケルを正極活物質とし、導電材としてアセチ
レンブラック５ｗｔ％、結着剤としてポリ二フッ化ビニ
リデンのｎ−メチル−２−ピロリドン溶液（ポリ二フッ
化ビニリデン固形分として９ｗｔ％）とをドライルーム
内で混合して、ペースト状にしてから集電体の発泡ニッ
ケルに塗布した後、１００℃で乾燥し、所定の厚みにプ
レスした。この極板を裁断して、２０ｍｍ×３５ｍｍの
大きさの正極板を製作した。図２は本発明の実施例２に
なる非水電解質電池の、極板群の積層方法および電池の
簡単な分解斜視図を示したもので、図２における記号１
〜６、１ａ、２ａ，２１は図１と同じものを示し、１２
はセパレータで包まれた正極板を示す。正極板は図２に
示すように、セパレータとしての厚み１５０μｍのポリ
オレフィン製不織布で、封筒状に包み込んだ。
水酸化ニッケルを正極活物質とし、導電材としてアセチ
レンブラック５ｗｔ％、結着剤としてポリ二フッ化ビニ
リデンのｎ−メチル−２−ピロリドン溶液（ポリ二フッ
化ビニリデン固形分として９ｗｔ％）とをドライルーム
内で混合して、ペースト状にしてから集電体の発泡ニッ
ケルに塗布した後、１００℃で乾燥し、所定の厚みにプ
レスした。この極板を裁断して、２０ｍｍ×３５ｍｍの
大きさの正極板を製作した。図２は本発明の実施例２に
なる非水電解質電池の、極板群の積層方法および電池の
簡単な分解斜視図を示したもので、図２における記号１
〜６、１ａ、２ａ，２１は図１と同じものを示し、１２
はセパレータで包まれた正極板を示す。正極板は図２に
示すように、セパレータとしての厚み１５０μｍのポリ
オレフィン製不織布で、封筒状に包み込んだ。
【００１５】平均粒子径１０μｍのリチウム含有グラフ
ァイトを負極活物質とし、結着剤としてのポリ二フッ化
ビニリデンのｎ−メチル−２−ピロリドン溶液（ポリ二
フッ化ビニリデン固形分として９ｗｔ％）とドライルー
ム内で混合して、ペースト状にしてから集電体の発泡ニ
ッケルに塗布した後、１００℃で乾燥して、所定の厚み
にプレスした。この極板を裁断して、大きさが２０ｍｍ
×３５ｍｍの負極板を製作した。
ァイトを負極活物質とし、結着剤としてのポリ二フッ化
ビニリデンのｎ−メチル−２−ピロリドン溶液（ポリ二
フッ化ビニリデン固形分として９ｗｔ％）とドライルー
ム内で混合して、ペースト状にしてから集電体の発泡ニ
ッケルに塗布した後、１００℃で乾燥して、所定の厚み
にプレスした。この極板を裁断して、大きさが２０ｍｍ
×３５ｍｍの負極板を製作した。
【００１６】上記正極板および負極板を、図２に示すよ
うに端から負極板−正極板（セパレータで封筒状に包ま
れている）−負極板−・・・の順に、正極５枚、負極６
枚を積み重ねて、直方体型鉄製ケースに極板の約半分を
挿入した。安全弁、絶縁板および正極端子を備えた蓋に
正極板群のタブ部分を接続し、また負極板のタブ部分を
それぞれ接続したのち、ケース内に電解液を注入して、
極板群を完全にケースに挿入した。電解液には、１Ｍの
過塩素酸リチウムを含むエチレンカーボネートとジエチ
ルカーボネートとの混合溶媒を用いた。蓋とケース本体
とをレーザー封口して、本発明による電池Ｂを作製し
た。
うに端から負極板−正極板（セパレータで封筒状に包ま
れている）−負極板−・・・の順に、正極５枚、負極６
枚を積み重ねて、直方体型鉄製ケースに極板の約半分を
挿入した。安全弁、絶縁板および正極端子を備えた蓋に
正極板群のタブ部分を接続し、また負極板のタブ部分を
それぞれ接続したのち、ケース内に電解液を注入して、
極板群を完全にケースに挿入した。電解液には、１Ｍの
過塩素酸リチウムを含むエチレンカーボネートとジエチ
ルカーボネートとの混合溶媒を用いた。蓋とケース本体
とをレーザー封口して、本発明による電池Ｂを作製し
た。
【００１７】［従来例１］粒子径５〜５０μｍのオキシ
水酸化ニッケルを正極活物質とし、導電材としてアセチ
レンブラック５ｗｔ％、結着剤としてポリ二フッ化ビニ
リデンのｎ−メチル−２−ピロリドン溶液（ポリ二フッ
化ビニリデン固形分として９ｗｔ％）とをドライルーム
内で混合して、ペースト状にしてから集電体の発泡ニッ
ケルに塗布した後、１００℃で乾燥し、所定の厚みにプ
レスした。この正極板を２００ｍｍ×２０ｍｍの大きさ
に裁断した。
水酸化ニッケルを正極活物質とし、導電材としてアセチ
レンブラック５ｗｔ％、結着剤としてポリ二フッ化ビニ
リデンのｎ−メチル−２−ピロリドン溶液（ポリ二フッ
化ビニリデン固形分として９ｗｔ％）とをドライルーム
内で混合して、ペースト状にしてから集電体の発泡ニッ
ケルに塗布した後、１００℃で乾燥し、所定の厚みにプ
レスした。この正極板を２００ｍｍ×２０ｍｍの大きさ
に裁断した。
【００１８】平均粒子径１０μｍのリチウム含有グラフ
ァイトを負極活物質とし、結着剤としてのポリ二フッ化
ビニリデンのｎ−メチル−２−ピロリドン溶液（ポリ二
フッ化ビニリデン固形分として９ｗｔ％）とドライルー
ム内で混合して、ペースト状にしてから集電体の発泡ニ
ッケルに塗布した後、１００℃で乾燥して、所定の厚み
にプレスした。この極板を裁断して、大きさが２００ｍ
ｍ×２０ｍｍの負極板を製作した。
ァイトを負極活物質とし、結着剤としてのポリ二フッ化
ビニリデンのｎ−メチル−２−ピロリドン溶液（ポリ二
フッ化ビニリデン固形分として９ｗｔ％）とドライルー
ム内で混合して、ペースト状にしてから集電体の発泡ニ
ッケルに塗布した後、１００℃で乾燥して、所定の厚み
にプレスした。この極板を裁断して、大きさが２００ｍ
ｍ×２０ｍｍの負極板を製作した。
【００１９】セパレータとして、厚み１５０μｍのポリ
オレフィン製不織布を２０５ｍｍ×２０ｍｍの大きさに
裁断したものを用いた。
オレフィン製不織布を２０５ｍｍ×２０ｍｍの大きさに
裁断したものを用いた。
【００２０】これら正負極板を、負極−セパレータ−正
極−セパレータの順に積み重ね、図３に示すように側断
面方向からみて長楕円渦巻状になるように巻回して、極
板エレメントとした。なお、図３における記号１〜６、
２１は、図１とおなじものを示す。直方体型鉄製ケース
内に電解液を注入して、極板エレメントをケースに半分
挿入し、安全弁、絶縁板および正極端子を備えた蓋を正
極板に接続したのち、極板群をケースに完全に挿入し
た。電解液には、１Ｍの過塩素酸リチウムを含むエチレ
ンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶媒を
用いた。蓋とケース本体とをレーザー封口して、比較の
ための従来例による電池Ｃを作製した。
極−セパレータの順に積み重ね、図３に示すように側断
面方向からみて長楕円渦巻状になるように巻回して、極
板エレメントとした。なお、図３における記号１〜６、
２１は、図１とおなじものを示す。直方体型鉄製ケース
内に電解液を注入して、極板エレメントをケースに半分
挿入し、安全弁、絶縁板および正極端子を備えた蓋を正
極板に接続したのち、極板群をケースに完全に挿入し
た。電解液には、１Ｍの過塩素酸リチウムを含むエチレ
ンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶媒を
用いた。蓋とケース本体とをレーザー封口して、比較の
ための従来例による電池Ｃを作製した。
【００２１】［従来例２］粒子径５〜５０μｍのオキシ
水酸化ニッケルを正極活物質とし、導電材としてアセチ
レンブラック５ｗｔ％、結着剤としてポリ二フッ化ビニ
リデンのｎ−メチル−２−ピロリドン溶液（ポリ二フッ
化ビニリデン固形分として９ｗｔ％）とをドライルーム
内で混合して、ペースト状にしてから集電体の発泡ニッ
ケルに塗布した後、１００℃で乾燥し、所定の厚みにプ
レスした。この正極板を２７０ｍｍ×６０ｍｍの大きさ
に裁断した。
水酸化ニッケルを正極活物質とし、導電材としてアセチ
レンブラック５ｗｔ％、結着剤としてポリ二フッ化ビニ
リデンのｎ−メチル−２−ピロリドン溶液（ポリ二フッ
化ビニリデン固形分として９ｗｔ％）とをドライルーム
内で混合して、ペースト状にしてから集電体の発泡ニッ
ケルに塗布した後、１００℃で乾燥し、所定の厚みにプ
レスした。この正極板を２７０ｍｍ×６０ｍｍの大きさ
に裁断した。
【００２２】平均粒子径１０μｍのリチウム含有グラフ
ァイトを負極活物質とし、結着剤としてのポリ二フッ化
ビニリデンのｎ−メチル−２−ピロリドン溶液（ポリ二
フッ化ビニリデン固形分として９ｗｔ％）とドライルー
ム内で混合して、ペースト状にしてから集電体の発泡ニ
ッケルに塗布した後、１００℃で乾燥して、所定の厚み
にプレスした。この極板を裁断して、大きさが２７０ｍ
ｍ×６０ｍｍの負極板を製作した。
ァイトを負極活物質とし、結着剤としてのポリ二フッ化
ビニリデンのｎ−メチル−２−ピロリドン溶液（ポリ二
フッ化ビニリデン固形分として９ｗｔ％）とドライルー
ム内で混合して、ペースト状にしてから集電体の発泡ニ
ッケルに塗布した後、１００℃で乾燥して、所定の厚み
にプレスした。この極板を裁断して、大きさが２７０ｍ
ｍ×６０ｍｍの負極板を製作した。
【００２３】セパレータとして、厚み１５０μｍのポリ
オレフィン製不織布を２７５ｍｍ×６０ｍｍの大きさに
裁断したものを用いた。
オレフィン製不織布を２７５ｍｍ×６０ｍｍの大きさに
裁断したものを用いた。
【００２４】これら正負極板を、負極−セパレータ−正
極−セパレータの順に積み重ね、渦巻状になるように巻
回して、極板エレメントとした。そして、この極板エレ
メントを、底部に絶縁板を備えた円筒型の鉄製ケース内
に電解液を注入して、極板エレメントをケースに半分挿
入し、安全弁、絶縁板および正極端子を備えた蓋にリー
ドを介して正極板に接続したのち、極板群をケースに完
全に挿入した。電解液には、１Ｍの過塩素酸リチウムを
含むエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの
混合溶媒を用いた。蓋とケース本体とをレーザー封口し
て、比較のための従来例による電池Ｄを作製した。図４
はこのようにして作製した電池の断面を示したもので、
図４における記号１〜４、２１は図１と同じものを示
し、７は絶縁板、１１は負極端子、２２は正極リードを
示す。
極−セパレータの順に積み重ね、渦巻状になるように巻
回して、極板エレメントとした。そして、この極板エレ
メントを、底部に絶縁板を備えた円筒型の鉄製ケース内
に電解液を注入して、極板エレメントをケースに半分挿
入し、安全弁、絶縁板および正極端子を備えた蓋にリー
ドを介して正極板に接続したのち、極板群をケースに完
全に挿入した。電解液には、１Ｍの過塩素酸リチウムを
含むエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの
混合溶媒を用いた。蓋とケース本体とをレーザー封口し
て、比較のための従来例による電池Ｄを作製した。図４
はこのようにして作製した電池の断面を示したもので、
図４における記号１〜４、２１は図１と同じものを示
し、７は絶縁板、１１は負極端子、２２は正極リードを
示す。
【００２５】［電池評価試験］上記方法によって得られ
た電池を、２５℃、３．５ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で
２．０Ｖまで定電流にて放電をおこなったのち、３．５
ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で４．２Ｖまで定電流で、その
後５時間定電圧で充電した。同様にして、１００サイク
ル充放電を繰り返した。
た電池を、２５℃、３．５ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で
２．０Ｖまで定電流にて放電をおこなったのち、３．５
ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で４．２Ｖまで定電流で、その
後５時間定電圧で充電した。同様にして、１００サイク
ル充放電を繰り返した。
【００２６】［評価結果］図５には、充放電サイクル経
過にともなう、各電池の放電容量値の変化（１サイクル
目の放電容量を１００％として表示）を示した。従来電
池ＣとＤとを比較してみると、円筒型電池である電池Ｄ
は比較的良好なサイクル寿命特性を示しているのに対し
て、角形電池である電池Ｃは、サイクルに伴う容量劣化
が大きい。これは、円筒型電池の方がその構造上、極板
全体に均一に圧迫力が加えられており、オキシ水酸化ニ
ッケルの充放電過程における構造変化に起因する正極板
の集電性の低下が抑制されたことが理由であると考えら
れる。しかし、角形電池であっても、本発明による電池
ＡおよびＢは、円筒型従来電池であるＤとほぼ同等のサ
イクル寿命特性を示している。これは、角形電池であっ
ても極板群を積層型の構造にすることによって、正極板
への圧迫力がより強く、より均一なものとなったことが
原因であると考えられる。
過にともなう、各電池の放電容量値の変化（１サイクル
目の放電容量を１００％として表示）を示した。従来電
池ＣとＤとを比較してみると、円筒型電池である電池Ｄ
は比較的良好なサイクル寿命特性を示しているのに対し
て、角形電池である電池Ｃは、サイクルに伴う容量劣化
が大きい。これは、円筒型電池の方がその構造上、極板
全体に均一に圧迫力が加えられており、オキシ水酸化ニ
ッケルの充放電過程における構造変化に起因する正極板
の集電性の低下が抑制されたことが理由であると考えら
れる。しかし、角形電池であっても、本発明による電池
ＡおよびＢは、円筒型従来電池であるＤとほぼ同等のサ
イクル寿命特性を示している。これは、角形電池であっ
ても極板群を積層型の構造にすることによって、正極板
への圧迫力がより強く、より均一なものとなったことが
原因であると考えられる。
【００２７】表１には、本発明による電池ＡおよびＢを
それぞれ１００個ずつ作製し、充放電試験をおこない、
１００サイクル経過中に内部短絡が発生した電池の個数
を示した。
それぞれ１００個ずつ作製し、充放電試験をおこない、
１００サイクル経過中に内部短絡が発生した電池の個数
を示した。
【表１】
【００２８】表１の結果から、電池Ｂの方がＡに比べて
短絡発生個数は著しく少ない。これは、極板をセパレー
タで封筒状に包むことによって、極板側面部における内
部短絡現象が抑制されたことによるものと推察される。
短絡発生個数は著しく少ない。これは、極板をセパレー
タで封筒状に包むことによって、極板側面部における内
部短絡現象が抑制されたことによるものと推察される。
【００２９】上記のような本発明になる非水電解質電池
の優れた特性は、オキシ水酸化ニッケルを正極活物質と
する角形の非水電解質電池において、極板群を積層させ
たことによって得られたものである。
の優れた特性は、オキシ水酸化ニッケルを正極活物質と
する角形の非水電解質電池において、極板群を積層させ
たことによって得られたものである。
【００３０】
【発明の効果】本発明による非水電解質電池は、オキシ
水酸化ニッケル、リチウムを含むオキシ水酸化ニッケ
ル、オキシ水酸化ニッケルの誘導体およびリチウムを含
むオキシ水酸化ニッケルの誘導体よりなる群から選ばれ
た少なくとも１種以上の正極活物質を備え、電池ケース
が直方体型もしくは立方体型であって極板群が積層され
てなることを特徴とし、セパレータが正極板あるいは負
極板のいずれか一方を包んたことを特徴とする。なおこ
こで「オキシ水酸化ニッケルの誘導体およびリチウムを
含むオキシ水酸化ニッケルの誘導体」とは、「任意の異
種元素を含むオキシ水酸化ニッケルもしくは任意の異種
元素とリチウムとを含むオキシ水酸化ニッケル」のこと
をいう。
水酸化ニッケル、リチウムを含むオキシ水酸化ニッケ
ル、オキシ水酸化ニッケルの誘導体およびリチウムを含
むオキシ水酸化ニッケルの誘導体よりなる群から選ばれ
た少なくとも１種以上の正極活物質を備え、電池ケース
が直方体型もしくは立方体型であって極板群が積層され
てなることを特徴とし、セパレータが正極板あるいは負
極板のいずれか一方を包んたことを特徴とする。なおこ
こで「オキシ水酸化ニッケルの誘導体およびリチウムを
含むオキシ水酸化ニッケルの誘導体」とは、「任意の異
種元素を含むオキシ水酸化ニッケルもしくは任意の異種
元素とリチウムとを含むオキシ水酸化ニッケル」のこと
をいう。
【００３１】以上述べたように、本発明による非水電解
質電池では、従来の課題であったオキシ水酸化ニッケル
のサイクル寿命性能の向上を達成することができる。し
たがって、高容量かつ長寿命の高性能非水電解質電池を
提供できる。それゆえに本発明の工業的価値は極めて大
である。
質電池では、従来の課題であったオキシ水酸化ニッケル
のサイクル寿命性能の向上を達成することができる。し
たがって、高容量かつ長寿命の高性能非水電解質電池を
提供できる。それゆえに本発明の工業的価値は極めて大
である。
【図１】本発明による電池Ａの極板群の積層方法を示し
た図および電池の簡単な分解斜視図。
た図および電池の簡単な分解斜視図。
【図２】本発明による電池Ｂの極板群の積層方法を示し
た図および電池の簡単な分解斜視図。
た図および電池の簡単な分解斜視図。
【図３】従来例による電池Ｃの簡単な分解斜視図。
【図４】従来例による電池Ｄの簡単な断面図。
【図５】本発明による電池ＡおよびＢ、従来電池Ｃおよ
びＤの、充放電サイクルの経過にともなう放電容量の変
化を示した図。
びＤの、充放電サイクルの経過にともなう放電容量の変
化を示した図。
１…負極板 １ａ…負極板タブ部 ２…正極板 ２ａ…正極板タブ部 ３…セパレータ ４…電池ケース ５…蓋 ６…安全弁 ７…絶縁板 １１…負極端子 １２…セパレータで包裹された正極板 ２１…正極端子 ２２…正極リード
Claims (2)
- 【請求項１】オキシ水酸化ニッケル、リチウムを含むオ
キシ水酸化ニッケル、オキシ水酸化ニッケルの誘導体お
よびリチウムを含むオキシ水酸化ニッケルの誘導体より
なる群から選ばれた少なくとも１種以上の正極活物質を
備え、電池ケースが直方体型または立方体型であって、
極板群が積層されていることを特徴とする非水電解質電
池。 - 【請求項２】正極板または負極板のいずれか一方をセパ
レータで包んだことを特徴とする請求項１記載の非水電
解質電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11029175A JP2000228192A (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 非水電解質電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11029175A JP2000228192A (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 非水電解質電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000228192A true JP2000228192A (ja) | 2000-08-15 |
Family
ID=12268907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11029175A Pending JP2000228192A (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 非水電解質電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000228192A (ja) |
-
1999
- 1999-02-05 JP JP11029175A patent/JP2000228192A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20051213 |