JP2000285959A - 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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- JP2000285959A JP2000285959A JP11087090A JP8709099A JP2000285959A JP 2000285959 A JP2000285959 A JP 2000285959A JP 11087090 A JP11087090 A JP 11087090A JP 8709099 A JP8709099 A JP 8709099A JP 2000285959 A JP2000285959 A JP 2000285959A
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- battery
- negative electrode
- secondary battery
- vessel
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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
-
- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の課題は、高容量で、かつ高温貯蔵特
性に優れた非水電解液二次電池を提供しようとするもの
である。 【解決手段】 本発明は、体積容量密度が１１０ｍＡｈ
／ｃｃ以上の非水電解液二次電池において、前記非水電
解液量が、電池放電容量１ｍＡｈ当たり１．８μＬ〜
２．４μＬであることを特徴とする非水電解液二次電池
である。
性に優れた非水電解液二次電池を提供しようとするもの
である。 【解決手段】 本発明は、体積容量密度が１１０ｍＡｈ
／ｃｃ以上の非水電解液二次電池において、前記非水電
解液量が、電池放電容量１ｍＡｈ当たり１．８μＬ〜
２．４μＬであることを特徴とする非水電解液二次電池
である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は非水電解液二次電池
に関し、特に電解液量を改良した非水電解液二次電池に
係わるものである。
に関し、特に電解液量を改良した非水電解液二次電池に
係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、携帯型パーソナルコンピュータ、
携帯電話等が小型化・軽量化するに伴い、これら電子機
器の電源である二次電池に対しても小型化・軽量化が要
求されている。
携帯電話等が小型化・軽量化するに伴い、これら電子機
器の電源である二次電池に対しても小型化・軽量化が要
求されている。
【０００３】かかる二次電池として、正極にリチウムコ
バルト酸化物（ＬｉＣｏＯ２）、負極に炭素材料のよう
なリチウムイオンを吸蔵・放出できる物質を用い、電解
液にリチウム塩を有機溶媒に溶解した溶液を用いた非水
電解液二次電池が開発され、小型電子機器用の電源とし
て実用化されている。この二次電池は、従来の鉛蓄電池
やニッケル・カドミウム電池と比べて小型・軽量で、か
つ高エネルギー密度を有するという特徴があることか
ら、需要が増大している。
バルト酸化物（ＬｉＣｏＯ２）、負極に炭素材料のよう
なリチウムイオンを吸蔵・放出できる物質を用い、電解
液にリチウム塩を有機溶媒に溶解した溶液を用いた非水
電解液二次電池が開発され、小型電子機器用の電源とし
て実用化されている。この二次電池は、従来の鉛蓄電池
やニッケル・カドミウム電池と比べて小型・軽量で、か
つ高エネルギー密度を有するという特徴があることか
ら、需要が増大している。
【０００４】しかしながら、かかる小型電子機器はます
ます高性能化・多機能化してきており、長時間稼働を可
能にするためには、非水電解液二次電池を用いてさえ、
昨今の要求水準を満たすには不十分となっている。この
ことから、電極材料等を改良し、非水電解液二次電池の
更なる高エネルギー密度化が試みられている。
ます高性能化・多機能化してきており、長時間稼働を可
能にするためには、非水電解液二次電池を用いてさえ、
昨今の要求水準を満たすには不十分となっている。この
ことから、電極材料等を改良し、非水電解液二次電池の
更なる高エネルギー密度化が試みられている。
【０００５】ところが、電池をさらに高エネルギー密度
化する場合、電極や電解液に反応性の高い物質を使用す
ることになるため、新たな問題点も生じてくる。例え
ば、この高エネルギー密度の非水電解液二次電池を高温
雰囲気下に暴露すると、電池内圧が上昇して電池が膨れ
たり、安全弁が作動し、電解液が漏れたりする不具合が
生じ、安全性に問題が生じる。
化する場合、電極や電解液に反応性の高い物質を使用す
ることになるため、新たな問題点も生じてくる。例え
ば、この高エネルギー密度の非水電解液二次電池を高温
雰囲気下に暴露すると、電池内圧が上昇して電池が膨れ
たり、安全弁が作動し、電解液が漏れたりする不具合が
生じ、安全性に問題が生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題点を解決するためになされたもので、高容量で、か
つ高温貯蔵特性に優れた非水電解液二次電池を提供しよ
うとするものである。
問題点を解決するためになされたもので、高容量で、か
つ高温貯蔵特性に優れた非水電解液二次電池を提供しよ
うとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意検討を
行った結果、高容量電池において、電解液量をある一定
の範囲に設定することにより、高容量化と安全性を共に
満足する非水電解液二次電池を形成することが可能にな
るという知見を得た。
行った結果、高容量電池において、電解液量をある一定
の範囲に設定することにより、高容量化と安全性を共に
満足する非水電解液二次電池を形成することが可能にな
るという知見を得た。
【０００８】すなわち、本発明は、正極と、リチウムイ
オンを吸蔵・放出することのできる物質を備える負極
と、正極と負極との間に設けられたセパレータとを備え
る電極群と；リチウム塩を非水溶媒に溶解させた非水電
解液とを備え、体積容量密度が１１０ｍＡｈ／ｃｃ以上
の非水電解液二次電池において、前記非水電解液量が、
電池放電容量１ｍＡｈ当たり１．８μＬ〜２．４μＬで
あることを特徴とする非水電解液二次電池である。
オンを吸蔵・放出することのできる物質を備える負極
と、正極と負極との間に設けられたセパレータとを備え
る電極群と；リチウム塩を非水溶媒に溶解させた非水電
解液とを備え、体積容量密度が１１０ｍＡｈ／ｃｃ以上
の非水電解液二次電池において、前記非水電解液量が、
電池放電容量１ｍＡｈ当たり１．８μＬ〜２．４μＬで
あることを特徴とする非水電解液二次電池である。
【０００９】本発明において、前記非水電解液量を上記
のように規定したのは、以下のような理由に基いてい
る。前記非水電解液量が放電容量１ｍＡｈ当たり１．８
μＬ未満であると、充放電の繰り返しが進むに伴い正負
極間の電解液が不足し、正負極活物質が劣化に至る以前
に徐々に電池の放電容量が低下し、液枯れによるサイク
ル特性の低下や内部短絡の発生といった問題が生じる。
また、前記非水電解液二次電池、すなわち体積容量密度
が１１０ｍＡｈ／ｃｃ以上の非水電解液二次電池におい
て、前記非水電解液量が２．４μＬを超えると、高温貯
蔵時に電池内圧が上昇し、安全弁が作動して非水電解液
が漏液する可能性を解決できない。また、電解液量が多
すぎると、電池缶をかしめる際に電解液が電池缶から溢
れ出すといった作業上の不都合が生ずる。
のように規定したのは、以下のような理由に基いてい
る。前記非水電解液量が放電容量１ｍＡｈ当たり１．８
μＬ未満であると、充放電の繰り返しが進むに伴い正負
極間の電解液が不足し、正負極活物質が劣化に至る以前
に徐々に電池の放電容量が低下し、液枯れによるサイク
ル特性の低下や内部短絡の発生といった問題が生じる。
また、前記非水電解液二次電池、すなわち体積容量密度
が１１０ｍＡｈ／ｃｃ以上の非水電解液二次電池におい
て、前記非水電解液量が２．４μＬを超えると、高温貯
蔵時に電池内圧が上昇し、安全弁が作動して非水電解液
が漏液する可能性を解決できない。また、電解液量が多
すぎると、電池缶をかしめる際に電解液が電池缶から溢
れ出すといった作業上の不都合が生ずる。
【００１０】前記非水電解液量の好ましい範囲は、放電
容量１ｍＡｈ当たり２．０μＬ〜２．４μＬである。こ
の範囲であると特にサイクル寿命特性と高温貯蔵特性を
共にバランス良く満足するため好ましい。
容量１ｍＡｈ当たり２．０μＬ〜２．４μＬである。こ
の範囲であると特にサイクル寿命特性と高温貯蔵特性を
共にバランス良く満足するため好ましい。
【００１１】本発明に係る非水電解液二次電池によれ
ば、従来、電池を高容量化した際に問題となっていた高
温雰囲気下での電池の膨れや電解液の漏液といった問題
が解決され、高容量で、かつ高温貯蔵特性に優れた非水
電解液二次電池を提供することができる。
ば、従来、電池を高容量化した際に問題となっていた高
温雰囲気下での電池の膨れや電解液の漏液といった問題
が解決され、高容量で、かつ高温貯蔵特性に優れた非水
電解液二次電池を提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る非水電解液二
次電池（例えば円筒型非水電解液二次電池）を、さらに
詳細に図１を参照して説明する。図１は本発明にかかる
非水電解液二次電池の一例を示す該略図である。
次電池（例えば円筒型非水電解液二次電池）を、さらに
詳細に図１を参照して説明する。図１は本発明にかかる
非水電解液二次電池の一例を示す該略図である。
【００１３】図１において、ステンレスからなる有底円
筒状の容器１は、底部に絶縁体２が配置されている。電
極群３は、前記容器１内に収納されている。前記電極群
３は、正極４、セパレータ５および負極６をこの順序で
積層した帯状物を前記負極６が外側に位置するように渦
巻き上に捲回した構造になっている。前記セパレータ５
は、例えば不織布、ポリプロピレン微多孔フィルム、ポ
リエチレン微多孔フィルム、ポリエチレン−ポリプロピ
レン微多孔積層フィルムから形成される。
筒状の容器１は、底部に絶縁体２が配置されている。電
極群３は、前記容器１内に収納されている。前記電極群
３は、正極４、セパレータ５および負極６をこの順序で
積層した帯状物を前記負極６が外側に位置するように渦
巻き上に捲回した構造になっている。前記セパレータ５
は、例えば不織布、ポリプロピレン微多孔フィルム、ポ
リエチレン微多孔フィルム、ポリエチレン−ポリプロピ
レン微多孔積層フィルムから形成される。
【００１４】前記容器１内には、電解液が収容されてい
る。中央部に孔が開口されたＰＴＣ素子７、前記ＰＴＣ
素子７上に配置された安全弁８及び前記安全弁８に配置
された帽子形状の正極端子９は、前記容器１の上部開口
部に絶縁ガスケット１０を介してかしめ固定されてい
る。なお、前記正極端子９には、ガス抜き孔（図示しな
い）が開口されている。正極リード１１の一端は、前記
正極４に、他端は前記正極端子９にそれぞれ接続されて
いる。前記負極６は、図示しない負極リードを介して負
極端子である前記容器１に接続されている。
る。中央部に孔が開口されたＰＴＣ素子７、前記ＰＴＣ
素子７上に配置された安全弁８及び前記安全弁８に配置
された帽子形状の正極端子９は、前記容器１の上部開口
部に絶縁ガスケット１０を介してかしめ固定されてい
る。なお、前記正極端子９には、ガス抜き孔（図示しな
い）が開口されている。正極リード１１の一端は、前記
正極４に、他端は前記正極端子９にそれぞれ接続されて
いる。前記負極６は、図示しない負極リードを介して負
極端子である前記容器１に接続されている。
【００１５】次に、前記正極４、前記負極６および電解
液を具体的に説明する。
液を具体的に説明する。
【００１６】ａ）正極４ 前記正極４は、例えば正極活物質、導電剤および結着剤
を適当な溶媒に分散させて得られる正極材ペーストを集
電体の片側、もしくは両面に塗布することにより作製す
る。
を適当な溶媒に分散させて得られる正極材ペーストを集
電体の片側、もしくは両面に塗布することにより作製す
る。
【００１７】前記正極活物質としては、ＬｉＣｏＯ２、
あるいはＬｉＭｎ２Ｏ４あるいは組成式ＬｉＣｏ１−ｘ
ＭｘＯ２又はＬｉＮｉ１−ｘＭｘＯ２（但し、前記Ｍは
１種以上の元素、前記ｘは０＜ｘ≦０．５を示す）で表
されるリチウム複合金属酸化物を使用することができ
る。具体的にはＬｉＣｏ１−ｘＮｉｘＯ２、ＬｉＮｉ１
−ｘＣｏｘＯ２、ＬｉＮｉ１−ｘ−ｙＣｏｘＢｙＯ２、
ＬｉＮｉ１−ｘ−ｙＣｏ ｘＡｌｙＯ２、ＬｉＮｉ
１−ｘ−ｙＣｏｘＭｎｙＯ２、ＬｉＮｉ１−ｘ−ｙＣｏ
ｘＦｅｙＯ２等を挙げることができる。（前記ｘ、ｙは
０＜ｘ≦０．５、０≦ｙ＜０．５、かつ０＜ｘ＋ｙ≦
０．５を示す）特にＬｉＮｉ１−ｘＭｘＯ２（但し、前
記Ｍは１種以上の元素、前記ｘは０＜ｘ≦０．５を示
す）は容量が向上するため望ましい。
あるいはＬｉＭｎ２Ｏ４あるいは組成式ＬｉＣｏ１−ｘ
ＭｘＯ２又はＬｉＮｉ１−ｘＭｘＯ２（但し、前記Ｍは
１種以上の元素、前記ｘは０＜ｘ≦０．５を示す）で表
されるリチウム複合金属酸化物を使用することができ
る。具体的にはＬｉＣｏ１−ｘＮｉｘＯ２、ＬｉＮｉ１
−ｘＣｏｘＯ２、ＬｉＮｉ１−ｘ−ｙＣｏｘＢｙＯ２、
ＬｉＮｉ１−ｘ−ｙＣｏ ｘＡｌｙＯ２、ＬｉＮｉ
１−ｘ−ｙＣｏｘＭｎｙＯ２、ＬｉＮｉ１−ｘ−ｙＣｏ
ｘＦｅｙＯ２等を挙げることができる。（前記ｘ、ｙは
０＜ｘ≦０．５、０≦ｙ＜０．５、かつ０＜ｘ＋ｙ≦
０．５を示す）特にＬｉＮｉ１−ｘＭｘＯ２（但し、前
記Ｍは１種以上の元素、前記ｘは０＜ｘ≦０．５を示
す）は容量が向上するため望ましい。
【００１８】前記導電剤としては、例えばアセチレンブ
ラック、カーボンブラック、人工黒鉛、天然黒鉛等を用
いることができる。
ラック、カーボンブラック、人工黒鉛、天然黒鉛等を用
いることができる。
【００１９】前記結着剤としては、例えばポリテトラフ
ルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン
（ＰＶｄＦ）、ＰＶｄＦの水素もしくはフッ素のうち、
少なくとも１つを他の置換基で置換した変性ＰＶｄＦ、
フッ化ビニリデン−６フッ化プロピレンの共重合体、ポ
リフッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−６フッ
化プロピレンの３元共重合体等を用いることができる。
ルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン
（ＰＶｄＦ）、ＰＶｄＦの水素もしくはフッ素のうち、
少なくとも１つを他の置換基で置換した変性ＰＶｄＦ、
フッ化ビニリデン−６フッ化プロピレンの共重合体、ポ
リフッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−６フッ
化プロピレンの３元共重合体等を用いることができる。
【００２０】前記結着剤を分散させるための有機溶媒と
しては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、ジメ
チルホルムアミド（ＤＭＦ）等が使用される。
しては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、ジメ
チルホルムアミド（ＤＭＦ）等が使用される。
【００２１】前記集電体としては、例えば厚さ１０〜２
５μｍのアルミニウム箔、ステンレス箔、チタン箔等を
挙げることができる。
５μｍのアルミニウム箔、ステンレス箔、チタン箔等を
挙げることができる。
【００２２】本発明の、非水電解液二次電池において、
前記正極は、前記正極活物質、必要であれば導電剤、お
よび結着剤からなる合剤層が集電体基板上に形成された
ものであって、前記合剤層の空隙率が１５％〜２５％で
あることが電池の高容量化を可能にすると同時に高温貯
蔵特性が改善されるため望ましい。さらに好ましい範囲
は１９％〜２２％である。この範囲であると高温貯蔵特
性の改善効果が大きいからである。
前記正極は、前記正極活物質、必要であれば導電剤、お
よび結着剤からなる合剤層が集電体基板上に形成された
ものであって、前記合剤層の空隙率が１５％〜２５％で
あることが電池の高容量化を可能にすると同時に高温貯
蔵特性が改善されるため望ましい。さらに好ましい範囲
は１９％〜２２％である。この範囲であると高温貯蔵特
性の改善効果が大きいからである。
【００２３】ｂ）負極６ 前記負極６は、例えばリチウムイオンを吸蔵・放出する
炭素質物またはカルコゲン化合物を含むもの、軽金属等
からなる。中でもリチウムイオンを吸蔵・放出する炭素
質物またはカルコゲン化合物を含む負極は、前記二次電
池のサイクル寿命などの電池特性が向上するために好ま
しい。
炭素質物またはカルコゲン化合物を含むもの、軽金属等
からなる。中でもリチウムイオンを吸蔵・放出する炭素
質物またはカルコゲン化合物を含む負極は、前記二次電
池のサイクル寿命などの電池特性が向上するために好ま
しい。
【００２４】前記リチウムイオンを吸蔵・放出する炭素
質物としては、例えばコークス、炭素繊維、熱分解気相
炭素物、黒鉛、樹脂焼成体、メソフェーズピッチ系炭素
繊維またはメソフェーズ球状カーボンの焼成体などを挙
げることができる。中でも、２５００℃以上で黒鉛化し
たメソフェーズピッチ系炭素繊維またはメソフェーズ球
状カーボンを用いると電極容量が高くなるため好まし
い。
質物としては、例えばコークス、炭素繊維、熱分解気相
炭素物、黒鉛、樹脂焼成体、メソフェーズピッチ系炭素
繊維またはメソフェーズ球状カーボンの焼成体などを挙
げることができる。中でも、２５００℃以上で黒鉛化し
たメソフェーズピッチ系炭素繊維またはメソフェーズ球
状カーボンを用いると電極容量が高くなるため好まし
い。
【００２５】前記リチウムイオンを吸蔵・放出するカル
コゲン化合物としては、二硫化チタン（ＴｉＳ２）、二
硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、セレン化ニオブ（ＮｂＳ
ｅ２）などを挙げることができる。このようなカルコゲ
ン化合物を負極に用いると、前記二次電池の電圧は降下
するものの前記負極の容量が増加するため、前記二次電
池の容量が向上される。更に、前記負極はリチウムイオ
ンの拡散速度が大きいため、前記二次電池の急速充放電
性能が向上される。
コゲン化合物としては、二硫化チタン（ＴｉＳ２）、二
硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、セレン化ニオブ（ＮｂＳ
ｅ２）などを挙げることができる。このようなカルコゲ
ン化合物を負極に用いると、前記二次電池の電圧は降下
するものの前記負極の容量が増加するため、前記二次電
池の容量が向上される。更に、前記負極はリチウムイオ
ンの拡散速度が大きいため、前記二次電池の急速充放電
性能が向上される。
【００２６】前記軽金属としては、アルミニウム、アル
ミニウム合金、マグネシウム合金、リチウム金属、リチ
ウム合金などを挙げることができる。
ミニウム合金、マグネシウム合金、リチウム金属、リチ
ウム合金などを挙げることができる。
【００２７】前記負極（例えば炭素材からなる負極）
は、具体的には前記炭素材、導電剤および結着剤を適当
な溶媒に分散させて得られる負極材ペーストを集電体に
片側、もしくは両面に塗布することにより作製する。
は、具体的には前記炭素材、導電剤および結着剤を適当
な溶媒に分散させて得られる負極材ペーストを集電体に
片側、もしくは両面に塗布することにより作製する。
【００２８】前記結着剤としては、例えばポリテトラフ
ルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン
（ＰＶｄＦ）、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体
（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等
を用いることができる。
ルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン
（ＰＶｄＦ）、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体
（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等
を用いることができる。
【００２９】前記集電体としては、例えば銅箔、ニッケ
ル箔等を用いることができるが、電気化学的な安定性お
よび捲回時の柔軟性等を考慮すると、銅箔がもっとも好
ましい。このときの箔の厚さとしては、８μｍ以上１５
μｍ以下であることが好ましい。
ル箔等を用いることができるが、電気化学的な安定性お
よび捲回時の柔軟性等を考慮すると、銅箔がもっとも好
ましい。このときの箔の厚さとしては、８μｍ以上１５
μｍ以下であることが好ましい。
【００３０】ｃ）電解液 前記電解液は非水溶媒に電解質を溶解した組成を有す
る。
る。
【００３１】前記非水溶媒としては、例えばプロピレン
カーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）
などの環状カーボネート、例えばジメチルカーボネート
（ＤＭＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、ジ
エチルカーボネート（ＤＥＣ）などの鎖状カーボネー
ト、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、ジエトキシ
エタン（ＤＥＥ）などの鎖状エーテル、テトラヒドロフ
ラン（ＴＨＦ）や２−メチルテトラヒドロフラン（２−
ＭｅＴＨＦ）などの環状エーテルやクラウンエーテル、
γ−ブチロラクトン（γ−ＢＬ）などの脂肪酸エステ
ル、アセトニトリル（ＡＮ）などの窒素化合物、スルホ
ラン（ＳＬ）やジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）など
の硫黄化合物などから選ばれる少なくとも１種を用いる
ことができる。
カーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）
などの環状カーボネート、例えばジメチルカーボネート
（ＤＭＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、ジ
エチルカーボネート（ＤＥＣ）などの鎖状カーボネー
ト、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、ジエトキシ
エタン（ＤＥＥ）などの鎖状エーテル、テトラヒドロフ
ラン（ＴＨＦ）や２−メチルテトラヒドロフラン（２−
ＭｅＴＨＦ）などの環状エーテルやクラウンエーテル、
γ−ブチロラクトン（γ−ＢＬ）などの脂肪酸エステ
ル、アセトニトリル（ＡＮ）などの窒素化合物、スルホ
ラン（ＳＬ）やジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）など
の硫黄化合物などから選ばれる少なくとも１種を用いる
ことができる。
【００３２】中でも、ＥＣ、ＰＣ、γ−ＢＬから選ばれ
る少なくとも１種からなるものや、ＥＣ、ＰＣ、γ−Ｂ
Ｌから選ばれる少なくとも１種とＤＭＣ、ＭＥＣ、ＤＥ
Ｃ、ＤＭＥ、ＤＥＥ、ＴＨＦ、２−ＭｅＴＨＦ、ＡＮか
ら選ばれる少なくとも１種とからなる混合溶媒を用いる
ことが望ましい。また、負極に前記リチウムイオンを吸
蔵・放出する炭素質物を含むものを用いる場合に、前記
負極を備えた二次電池のサイクル寿命を向上させる観点
から、ＥＣとＰＣとγ−ＢＬ、ＥＣとＰＣとＭＥＣ、Ｅ
ＣとＰＣとＤＥＣ、ＥＣとＰＣとＤＥＥ、ＥＣとＡＮ、
ＥＣとＭＥＣ、ＰＣとＤＭＣ、ＰＣとＤＥＣ、またはＥ
ＣとＤＥＣからなる混合溶媒を用いることが望ましい。
る少なくとも１種からなるものや、ＥＣ、ＰＣ、γ−Ｂ
Ｌから選ばれる少なくとも１種とＤＭＣ、ＭＥＣ、ＤＥ
Ｃ、ＤＭＥ、ＤＥＥ、ＴＨＦ、２−ＭｅＴＨＦ、ＡＮか
ら選ばれる少なくとも１種とからなる混合溶媒を用いる
ことが望ましい。また、負極に前記リチウムイオンを吸
蔵・放出する炭素質物を含むものを用いる場合に、前記
負極を備えた二次電池のサイクル寿命を向上させる観点
から、ＥＣとＰＣとγ−ＢＬ、ＥＣとＰＣとＭＥＣ、Ｅ
ＣとＰＣとＤＥＣ、ＥＣとＰＣとＤＥＥ、ＥＣとＡＮ、
ＥＣとＭＥＣ、ＰＣとＤＭＣ、ＰＣとＤＥＣ、またはＥ
ＣとＤＥＣからなる混合溶媒を用いることが望ましい。
【００３３】前記電解質としては、例えば過塩素酸リチ
ウム（ＬｉＣｌＯ４）、六フッ化リン酸リチウム（Ｌｉ
ＰＦ６）、ホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ４）、六フッ
化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ６）、トリフルオロメタス
ルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ ３ＳＯ３）、四塩化アルミ
ニウムリチウム（ＬｉＡｌＣｌ４）、ビストリフルオロ
メチルスルホニルイミドリチウム［ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ
２）２］などのリチウム塩を挙げることができる。中で
もＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２
を用いると、導電性や安全性が向上されるために好まし
い。
ウム（ＬｉＣｌＯ４）、六フッ化リン酸リチウム（Ｌｉ
ＰＦ６）、ホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ４）、六フッ
化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ６）、トリフルオロメタス
ルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ ３ＳＯ３）、四塩化アルミ
ニウムリチウム（ＬｉＡｌＣｌ４）、ビストリフルオロ
メチルスルホニルイミドリチウム［ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ
２）２］などのリチウム塩を挙げることができる。中で
もＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２
を用いると、導電性や安全性が向上されるために好まし
い。
【００３４】前記電解質の前記非水溶媒に対する溶解量
は、０．５モル／Ｌ〜２．０モル／Ｌの範囲にすること
が好ましい。
は、０．５モル／Ｌ〜２．０モル／Ｌの範囲にすること
が好ましい。
【００３５】
【実施例】（実施例１）ポリフッ化ビニリデンをＮ−メ
チル−２−ピロリドンに溶解させた溶液に、ＬｉＣｏＯ
２粉末と、導電剤としてのアセチレンブラックおよび人
造黒鉛を加えて撹拌混合し、ＬｉＣｏＯ２を９２．２重
量％、アセチレンブラック１．８重量％、人造黒鉛２．
２重量％、ポリフッ化ビニリデン３．８重量％からなる
正極合剤を調製した。この正極合剤をアルミニウム箔
（厚さ１５μｍ）の両面に塗布し、乾燥した後、ローラ
ープレス機を用いて前記正極の合剤層の空隙率が１９％
になるように加圧成形して正極を作製した。
チル−２−ピロリドンに溶解させた溶液に、ＬｉＣｏＯ
２粉末と、導電剤としてのアセチレンブラックおよび人
造黒鉛を加えて撹拌混合し、ＬｉＣｏＯ２を９２．２重
量％、アセチレンブラック１．８重量％、人造黒鉛２．
２重量％、ポリフッ化ビニリデン３．８重量％からなる
正極合剤を調製した。この正極合剤をアルミニウム箔
（厚さ１５μｍ）の両面に塗布し、乾燥した後、ローラ
ープレス機を用いて前記正極の合剤層の空隙率が１９％
になるように加圧成形して正極を作製した。
【００３６】一方、メソフェーズピッチを原料としたメ
ソフェーズピッチ炭素繊維をアルゴン雰囲気下、１００
０℃で炭素化した後、平均繊維長３０μｍ、平均繊維径
１１μｍ、粒度１〜８０μｍで９０体積％が存在するよ
うに、かつ粒径０．５μｍ以下の粒子を少なく（５％以
下）なるように適度に粉砕した後、アルゴン雰囲気下で
３０００℃にて黒鉛化することにより炭素質物を製造し
た。
ソフェーズピッチ炭素繊維をアルゴン雰囲気下、１００
０℃で炭素化した後、平均繊維長３０μｍ、平均繊維径
１１μｍ、粒度１〜８０μｍで９０体積％が存在するよ
うに、かつ粒径０．５μｍ以下の粒子を少なく（５％以
下）なるように適度に粉砕した後、アルゴン雰囲気下で
３０００℃にて黒鉛化することにより炭素質物を製造し
た。
【００３７】次いで、ポリフッ化ビニリデンをＮ−メチ
ル−２−ピロリドンに溶解させた溶液に前記炭素質物と
人造黒鉛を加えて撹拌混合し、合剤組成が炭素質物８
６．５重量％、人造黒鉛９．５重量％、ポリフッ化ビニ
リデン４重量％からなる負極合剤を調製した。これを銅
箔（厚さ１０μｍ）の両面に塗布し、乾燥した後、ロー
ラープレス機で加圧成形することにより負極を作製し
た。この際、成形後の正極の設計容量に対する負極の設
計容量の比（容量バランス）が、１．０５以上１．１以
下になるように充填密度と電極長さを調節した。
ル−２−ピロリドンに溶解させた溶液に前記炭素質物と
人造黒鉛を加えて撹拌混合し、合剤組成が炭素質物８
６．５重量％、人造黒鉛９．５重量％、ポリフッ化ビニ
リデン４重量％からなる負極合剤を調製した。これを銅
箔（厚さ１０μｍ）の両面に塗布し、乾燥した後、ロー
ラープレス機で加圧成形することにより負極を作製し
た。この際、成形後の正極の設計容量に対する負極の設
計容量の比（容量バランス）が、１．０５以上１．１以
下になるように充填密度と電極長さを調節した。
【００３８】つづいて前記正極および前記負極に、それ
ぞれアルミニウム製の正極リード、ニッケル製の負極リ
ードを溶接した後、前記正極、ポリエチレン製多孔質フ
ィルムからなるセパレータおよび前記負極をそれぞれこ
の順序で積層し、前記負極が外側に位置するように渦巻
き状に捲回して電極群を作製した。
ぞれアルミニウム製の正極リード、ニッケル製の負極リ
ードを溶接した後、前記正極、ポリエチレン製多孔質フ
ィルムからなるセパレータおよび前記負極をそれぞれこ
の順序で積層し、前記負極が外側に位置するように渦巻
き状に捲回して電極群を作製した。
【００３９】この電極群を有底円筒状容器内に収納し、
前記負極リードを前記有底円筒状容器の底部に、前記正
極リードを前記有底円筒状容器の開口部に配置する安全
弁にそれぞれ溶接した。
前記負極リードを前記有底円筒状容器の底部に、前記正
極リードを前記有底円筒状容器の開口部に配置する安全
弁にそれぞれ溶接した。
【００４０】つづいて、前記有底円筒状容器内に、エチ
レンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート
（ＭＥＣ）の混合溶媒（混合体積比１：２）に六フッ化
リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を１Ｍ溶解した非水電解
液を４．０ｍＬ（電池Ａ）、４．２ｍＬ（電池Ｂ）、
４．３ｍＬ（電池Ｃ）、４．５ｍＬ（電池Ｄ）それぞれ
注液し、前記電極群に前記非水電解液十分に含浸させ
た。そして、前記安全弁上に正極端子を配置した後、か
しめ固定した。
レンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート
（ＭＥＣ）の混合溶媒（混合体積比１：２）に六フッ化
リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を１Ｍ溶解した非水電解
液を４．０ｍＬ（電池Ａ）、４．２ｍＬ（電池Ｂ）、
４．３ｍＬ（電池Ｃ）、４．５ｍＬ（電池Ｄ）それぞれ
注液し、前記電極群に前記非水電解液十分に含浸させ
た。そして、前記安全弁上に正極端子を配置した後、か
しめ固定した。
【００４１】以上のようにして、設計定格容量１９００
ｍＡｈの円筒形の非水電解液二次電池（１８６５０サイ
ズ）を組み立てた。 （実施例２）実施例１と同様にして作製した塗布電極に
ついて、圧力を変えて圧延することにより前記正極の合
剤層の空隙率が、１４％、１５％、２２％、２５％、２
７％になるように加圧成形して正極を作製した。
ｍＡｈの円筒形の非水電解液二次電池（１８６５０サイ
ズ）を組み立てた。 （実施例２）実施例１と同様にして作製した塗布電極に
ついて、圧力を変えて圧延することにより前記正極の合
剤層の空隙率が、１４％、１５％、２２％、２５％、２
７％になるように加圧成形して正極を作製した。
【００４２】以下実施例１と同様にして、前記非水電解
液量をぞれぞれ４．５ｍＬ注液し、設計定格容量１９０
０ｍＡｈの非水電解液二次電池（電池Ｅ〜電池Ｉ）を組
み立てた。 （実施例３）正極活物質としてＬｉＮｉ０．８４Ｃｏ
０．１５Ａｌ０．０１Ｏ２を用いたこと以外は実施例１
と同様にして正極を作製した。負極は実施例１と同様に
して作製したものを使用し、加圧成形後の正極の設計容
量に対する負極の設計容量の比（容量バランス）が、
１．０５以上１．１以下になるように充填密度と電極長
さを調節した。
液量をぞれぞれ４．５ｍＬ注液し、設計定格容量１９０
０ｍＡｈの非水電解液二次電池（電池Ｅ〜電池Ｉ）を組
み立てた。 （実施例３）正極活物質としてＬｉＮｉ０．８４Ｃｏ
０．１５Ａｌ０．０１Ｏ２を用いたこと以外は実施例１
と同様にして正極を作製した。負極は実施例１と同様に
して作製したものを使用し、加圧成形後の正極の設計容
量に対する負極の設計容量の比（容量バランス）が、
１．０５以上１．１以下になるように充填密度と電極長
さを調節した。
【００４３】以下同様にして、前記非水電解液を４．２
ｍＬ（電池Ｊ）、４．５ｍＬ（電池Ｋ）それぞれ注液
し、設計定格容量２３００ｍＡｈの非水電解液二次電池
を組み立てた。 （比較例１）非水電解液の注液量を、４．９ｍＬ（電池
Ｌ）、５．１ｍＬ（電池Ｍ）としたこと以外は、実施例
１と同様にして非水電解液二次電池を組み立てた。 （比較例２）実施例１と同様にして作製した塗布電極に
ついて、圧力を変えて圧延することにより前記正極の合
剤層の空隙率が、２７％になるように加圧成形して正極
を作製した。
ｍＬ（電池Ｊ）、４．５ｍＬ（電池Ｋ）それぞれ注液
し、設計定格容量２３００ｍＡｈの非水電解液二次電池
を組み立てた。 （比較例１）非水電解液の注液量を、４．９ｍＬ（電池
Ｌ）、５．１ｍＬ（電池Ｍ）としたこと以外は、実施例
１と同様にして非水電解液二次電池を組み立てた。 （比較例２）実施例１と同様にして作製した塗布電極に
ついて、圧力を変えて圧延することにより前記正極の合
剤層の空隙率が、２７％になるように加圧成形して正極
を作製した。
【００４４】以下実施例１と同様にして、前記非水電解
液量をぞれぞれ４．８ｍＬ注液し、非水電解液二次電池
（電池Ｎ）を組み立てた。 （比較例３）非水電解液の注液量を、４．０ｍＬとした
こと以外は、実施例３と同様にして非水電解液二次電池
（電池Ｏ）を組み立てた。
液量をぞれぞれ４．８ｍＬ注液し、非水電解液二次電池
（電池Ｎ）を組み立てた。 （比較例３）非水電解液の注液量を、４．０ｍＬとした
こと以外は、実施例３と同様にして非水電解液二次電池
（電池Ｏ）を組み立てた。
【００４５】次に、作製した電池Ａ〜電池Ｏの各電池そ
れぞれ２０個について、２０℃における初期容量を測定
した。充電は、それぞれ設計定格容量の０．２Ｃに相当
する電流値で４．２Ｖまで行った後、４．２Ｖの定電圧
で保持し、計８時間行った。放電は、同じ電流値で２．
７Ｖまで行った。表１に、放電容量の測定値と、放電容
量１ｍＡｈ当たりの各電池の非水電解液量を示す。
れぞれ２０個について、２０℃における初期容量を測定
した。充電は、それぞれ設計定格容量の０．２Ｃに相当
する電流値で４．２Ｖまで行った後、４．２Ｖの定電圧
で保持し、計８時間行った。放電は、同じ電流値で２．
７Ｖまで行った。表１に、放電容量の測定値と、放電容
量１ｍＡｈ当たりの各電池の非水電解液量を示す。
【００４６】次に、各電池を再び２０℃において上記条
件で充電した後、８５℃で４８時間の雰囲気下で貯蔵す
る高温貯蔵試験を実施し、安全弁の開放が認められた電
池の発生率を調べた。その結果を併せて表１に示す。
件で充電した後、８５℃で４８時間の雰囲気下で貯蔵す
る高温貯蔵試験を実施し、安全弁の開放が認められた電
池の発生率を調べた。その結果を併せて表１に示す。
【表１】 この表に示したように、比較例１および比較例２（電池
Ｌ〜電池Ｎ）においては、安全弁の開放が認められた電
池の発生率が高くなっていることが確認できた。
Ｌ〜電池Ｎ）においては、安全弁の開放が認められた電
池の発生率が高くなっていることが確認できた。
【００４７】また、放電容量１ｍＡｈ当たりの非水電解
液量が１．７μＬである比較例３（電池Ｏ）において
は、安全弁の開放が認められた電池の発生率は低いもの
の、高温貯蔵試験後に内部短絡に起因する電池電圧の低
下が多数認められた。
液量が１．７μＬである比較例３（電池Ｏ）において
は、安全弁の開放が認められた電池の発生率は低いもの
の、高温貯蔵試験後に内部短絡に起因する電池電圧の低
下が多数認められた。
【００４８】これに対し、実施例１から実施例３（電池
Ａ〜電池Ｋ）においては、電池容量を高く出来る上に、
安全弁の開放が認められた電池の発生率が１０％以下と
極めて低く、安全性に優れることが確認できた。
Ａ〜電池Ｋ）においては、電池容量を高く出来る上に、
安全弁の開放が認められた電池の発生率が１０％以下と
極めて低く、安全性に優れることが確認できた。
【００４９】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
従来、電池を高容量化した際に問題となっていた高温雰
囲気下での電池の膨れや電解液の漏液といった問題が解
決され、高容量で、かつ高温貯蔵特性に優れた非水電解
液二次電池を提供することができる。
従来、電池を高容量化した際に問題となっていた高温雰
囲気下での電池の膨れや電解液の漏液といった問題が解
決され、高容量で、かつ高温貯蔵特性に優れた非水電解
液二次電池を提供することができる。
【図１】 本発明に係わる円筒形非水電解液二次電池を
示す図
示す図
１・・・容器 ２・・・絶縁体 ３・・・電極群 ４・・・正極 ５・・・セパレータ ６・・・負極 ７・・・ＰＴＣ素子 ８・・・安全弁 ９・・・正極端子 １０・・・絶縁ガスケット １１・・・正極リード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 修司 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝川崎事業所内 (72)発明者 佐藤 優治 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝川崎事業所内 (72)発明者 長谷部 裕之 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝川崎事業所内 Ｆターム(参考） 5H029 AJ03 AJ04 AJ12 AJ15 AK03 AL04 AL06 AL07 AL12 AM01 AM02 AM03 AM04 AM06 AM07 BJ02 DJ04 HJ07 HJ19
Claims (1)
- 【請求項１】 正極と、リチウムイオンを吸蔵・放出す
ることのできる物質を備える負極と、正極と負極との間
に設けられたセパレータとを備える電極群と；リチウム
塩を非水溶媒に溶解させた非水電解液とを備え、体積容
量密度が１１０ｍＡｈ／ｃｃ以上の非水電解液二次電池
において、前記非水電解液量が、電池放電容量１ｍＡｈ
当たり１．８μＬ〜２．４μＬであることを特徴とする
非水電解液二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11087090A JP2000285959A (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | 非水電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11087090A JP2000285959A (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | 非水電解液二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000285959A true JP2000285959A (ja) | 2000-10-13 |
Family
ID=13905266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11087090A Pending JP2000285959A (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000285959A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005267939A (ja) * | 2004-03-17 | 2005-09-29 | Toshiba Corp | 非水電解質二次電池 |
| JP2007115517A (ja) * | 2005-10-20 | 2007-05-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
| US7955731B2 (en) | 2006-08-14 | 2011-06-07 | Sony Corporation | Nonaqueous electrolyte secondary cell |
| WO2014132660A1 (ja) | 2013-03-01 | 2014-09-04 | パナソニック株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
| JPWO2019087708A1 (ja) * | 2017-10-30 | 2020-11-12 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 非水電解質二次電池 |
-
1999
- 1999-03-29 JP JP11087090A patent/JP2000285959A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005267939A (ja) * | 2004-03-17 | 2005-09-29 | Toshiba Corp | 非水電解質二次電池 |
| JP2007115517A (ja) * | 2005-10-20 | 2007-05-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
| US7955731B2 (en) | 2006-08-14 | 2011-06-07 | Sony Corporation | Nonaqueous electrolyte secondary cell |
| WO2014132660A1 (ja) | 2013-03-01 | 2014-09-04 | パナソニック株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
| CN104904058A (zh) * | 2013-03-01 | 2015-09-09 | 松下知识产权经营株式会社 | 锂离子二次电池 |
| JPWO2014132660A1 (ja) * | 2013-03-01 | 2017-02-02 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
| US9666903B2 (en) | 2013-03-01 | 2017-05-30 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Lithium ion secondary battery |
| JPWO2019087708A1 (ja) * | 2017-10-30 | 2020-11-12 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 非水電解質二次電池 |
| US20200365891A1 (en) * | 2017-10-30 | 2020-11-19 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary cell |
| JP7245998B2 (ja) | 2017-10-30 | 2023-03-27 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 非水電解質二次電池 |
| US11616228B2 (en) * | 2017-10-30 | 2023-03-28 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary cell |
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