JP2001023615A - 扁平形非水電解質二次電池 - Google Patents
扁平形非水電解質二次電池Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】充電時に起きる負極への金属リチウムの析出を
抑制して充放電効率の優れた扁平形非水電解質二次電池
を提供する。 【解決手段】リチウムイオンを吸蔵、放出する炭素質材
を作用物質とする負極及び正極と、セパレータと、非水
電解質とを有する発電要素からなり、負極の厚さが０．
２ｍｍ以上である扁平形非水電解質二次電池において、
セパレータを挟んで正極と対向する負極の面積が、正極
の面積に対して１．０２から１．２０の範囲としたの
で、充電時の金属リチウムの負極への析出が抑制される
ため充放電効率に優れ、かつ重負荷放電時の放電利用率
もすぐれた扁平形非水電解質二次電池を提供できる。
抑制して充放電効率の優れた扁平形非水電解質二次電池
を提供する。 【解決手段】リチウムイオンを吸蔵、放出する炭素質材
を作用物質とする負極及び正極と、セパレータと、非水
電解質とを有する発電要素からなり、負極の厚さが０．
２ｍｍ以上である扁平形非水電解質二次電池において、
セパレータを挟んで正極と対向する負極の面積が、正極
の面積に対して１．０２から１．２０の範囲としたの
で、充電時の金属リチウムの負極への析出が抑制される
ため充放電効率に優れ、かつ重負荷放電時の放電利用率
もすぐれた扁平形非水電解質二次電池を提供できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高電圧、高エネル
ギー密度を有し、かつ充電特性の優れた扁平形非水電解
質二次電池に関するものである。
ギー密度を有し、かつ充電特性の優れた扁平形非水電解
質二次電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、携帯型の電子機器の発達に伴い、
繰り返し充放電のできる重量エネルギー密度、および体
積エネルギー密度の大きな円筒形や角形の非水電解質二
次電池が開発されている。これらのリチウムイオンを吸
蔵、放出する物質からなる負極及び正極、セパレータ、
非水電解質を有する発電要素からなる非水電解質二次電
池は、リチウムイオンが拡散しやすいように電極を薄形
化し、さらに電極面積を大きくした正極および負極を、
セパレータを介して捲回して、電池内に内包することで
優れた重負荷放電特性と急速充電特性を得ている。
繰り返し充放電のできる重量エネルギー密度、および体
積エネルギー密度の大きな円筒形や角形の非水電解質二
次電池が開発されている。これらのリチウムイオンを吸
蔵、放出する物質からなる負極及び正極、セパレータ、
非水電解質を有する発電要素からなる非水電解質二次電
池は、リチウムイオンが拡散しやすいように電極を薄形
化し、さらに電極面積を大きくした正極および負極を、
セパレータを介して捲回して、電池内に内包することで
優れた重負荷放電特性と急速充電特性を得ている。
【０００３】ところで最近、さらに電子機器の軽量化か
つ小形化が急速に進んでおり、前述の非水電解質二次電
池においても更なる小形化が要望されている。非水電解
質二次電池の小形化に際し、コイン形やカード形などの
扁平形非水電解質二次電池の適用が考えられるが、これ
らの扁平形非水電解質二次電池は負極が電池の構造上お
よび製造上の観点から、円筒形や角形の非水電解質二次
電池に比べ厚くなってしまう。そのため充電時、特に急
速充電時において、充電により正極から放出されたリチ
ウムイオンが負極全体に均一に拡散されず、負極のセパ
レータ側表面に金属リチウムとして集中して析出してし
まう。さらに析出した金属リチウムがセパレータを貫通
して正極に達し内部短絡を発生させてしまう。そのため
クーロン効率が低下して、その後に目的とする放電容量
が減少してしまうという問題が生じた。
つ小形化が急速に進んでおり、前述の非水電解質二次電
池においても更なる小形化が要望されている。非水電解
質二次電池の小形化に際し、コイン形やカード形などの
扁平形非水電解質二次電池の適用が考えられるが、これ
らの扁平形非水電解質二次電池は負極が電池の構造上お
よび製造上の観点から、円筒形や角形の非水電解質二次
電池に比べ厚くなってしまう。そのため充電時、特に急
速充電時において、充電により正極から放出されたリチ
ウムイオンが負極全体に均一に拡散されず、負極のセパ
レータ側表面に金属リチウムとして集中して析出してし
まう。さらに析出した金属リチウムがセパレータを貫通
して正極に達し内部短絡を発生させてしまう。そのため
クーロン効率が低下して、その後に目的とする放電容量
が減少してしまうという問題が生じた。
【０００４】特に、正極に高電圧、高容量で重負荷放電
特性に優れるＬｉＣｏＯ2 ，ＬｉＮｉＯ2 ，ＬｉＭｎＯ
2 ，ＬｉＭｎ2 Ｏ4 などのリチウム含有酸化物を用いた
場合は金属リチウムの析出が顕著になり、高電圧で重負
荷放電特性に優れた扁平形非水電解質二次電池の実用化
を図る上で大きな問題となっていた。
特性に優れるＬｉＣｏＯ2 ，ＬｉＮｉＯ2 ，ＬｉＭｎＯ
2 ，ＬｉＭｎ2 Ｏ4 などのリチウム含有酸化物を用いた
場合は金属リチウムの析出が顕著になり、高電圧で重負
荷放電特性に優れた扁平形非水電解質二次電池の実用化
を図る上で大きな問題となっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述のごとく、負極厚
さの厚い扁平形非水電解質二次電池においては、炭素質
材である負極へのリチウムイオンの拡散性が悪いため、
充電時に金属リチウムが負極表面に過剰析出してしま
う。その結果、金属リチウムがセパレータを貫通して内
部短絡が生じるとともに、充放電効率が低下して放電容
量が減少してしまうという欠点を解決しなければならな
いという課題が生じた。
さの厚い扁平形非水電解質二次電池においては、炭素質
材である負極へのリチウムイオンの拡散性が悪いため、
充電時に金属リチウムが負極表面に過剰析出してしま
う。その結果、金属リチウムがセパレータを貫通して内
部短絡が生じるとともに、充放電効率が低下して放電容
量が減少してしまうという欠点を解決しなければならな
いという課題が生じた。
【０００６】本発明はこれらの課題を解決するためにな
されたものであり、扁平形非水電解質二次電池において
充電時に起きる負極への金属リチウムの析出を抑制して
充放電効率に優れた電池を提供することを目的とするも
のである。
されたものであり、扁平形非水電解質二次電池において
充電時に起きる負極への金属リチウムの析出を抑制して
充放電効率に優れた電池を提供することを目的とするも
のである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、リチウムイオンを吸蔵、放出する炭素質
材を作用物質とする負極及び正極と、セパレータと、非
水電解質とを有する発電要素からなり、前記負極の厚さ
が０．２ｍｍ以上である扁平形非水電解質二次電池にお
いて、前記セパレータを挟んで前記正極と対向する前記
負極の面積が、前記正極の面積に対して１．０２から
１．２０の範囲にあることを特徴とするものである。
に、本発明は、リチウムイオンを吸蔵、放出する炭素質
材を作用物質とする負極及び正極と、セパレータと、非
水電解質とを有する発電要素からなり、前記負極の厚さ
が０．２ｍｍ以上である扁平形非水電解質二次電池にお
いて、前記セパレータを挟んで前記正極と対向する前記
負極の面積が、前記正極の面積に対して１．０２から
１．２０の範囲にあることを特徴とするものである。
【０００８】本発明によれば、負極の面積を正極の面積
に対して大きくすることで、前述の課題を解決できる。
つまり、リチウムイオンを吸蔵、放出する炭素質材を作
用物質とする負極及び正極と、セパレータと、非水電解
質とを有する発電要素からなり、負極の厚さが０．２ｍ
ｍ以上である扁平形非水電解質二次電池において、セパ
レータを挟んで正極と対向する負極の面積の正極の面積
に対する比率（以下面積比と称する）を１．０２から
１．２０の範囲にすることで前述の課題を解決できる。
その理由は、面積比が１．０２未満であると、充電時に
おいて負極のセパレータ側表面に金属リチウムが過剰析
出してしまうため、セパレータを貫通して内部短絡が生
じて放電容量が減少してしまう。また、逆に面積比が
１．２０を超えると正極の電極面積が減少することにな
り、相対的な電池の負荷が増大し、重負荷放電特性が低
下してしまう。
に対して大きくすることで、前述の課題を解決できる。
つまり、リチウムイオンを吸蔵、放出する炭素質材を作
用物質とする負極及び正極と、セパレータと、非水電解
質とを有する発電要素からなり、負極の厚さが０．２ｍ
ｍ以上である扁平形非水電解質二次電池において、セパ
レータを挟んで正極と対向する負極の面積の正極の面積
に対する比率（以下面積比と称する）を１．０２から
１．２０の範囲にすることで前述の課題を解決できる。
その理由は、面積比が１．０２未満であると、充電時に
おいて負極のセパレータ側表面に金属リチウムが過剰析
出してしまうため、セパレータを貫通して内部短絡が生
じて放電容量が減少してしまう。また、逆に面積比が
１．２０を超えると正極の電極面積が減少することにな
り、相対的な電池の負荷が増大し、重負荷放電特性が低
下してしまう。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例および比較
例について詳細に説明する。 （実施例１−１）図１は本発明の一実施例である扁平形
非水電解質二次電池の断面図である。図において、１は
ステンレス鋼からなる正極容器であり、この正極容器１
の内面にはステンレス鋼のエキスパンドメタルからなる
正極集電体２が接合されている。この正極集電体２を含
む正極容器１内には正極３が収納されている。この正極
３はＬｉＣｏＯ2 ９０重量部と導電材として人造黒鉛１
０重量部を均一に混合した後、粉末状のポリテトラフル
オロエチレン３重量部を添加して混練して、所定の重量
を秤量した後、直径１５．８５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの
ペレット状に加圧成形し、さらに乾燥処理により脱水を
施したものである。
例について詳細に説明する。 （実施例１−１）図１は本発明の一実施例である扁平形
非水電解質二次電池の断面図である。図において、１は
ステンレス鋼からなる正極容器であり、この正極容器１
の内面にはステンレス鋼のエキスパンドメタルからなる
正極集電体２が接合されている。この正極集電体２を含
む正極容器１内には正極３が収納されている。この正極
３はＬｉＣｏＯ2 ９０重量部と導電材として人造黒鉛１
０重量部を均一に混合した後、粉末状のポリテトラフル
オロエチレン３重量部を添加して混練して、所定の重量
を秤量した後、直径１５．８５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの
ペレット状に加圧成形し、さらに乾燥処理により脱水を
施したものである。
【００１０】正極３上にポリプロピレン不織布からなる
セパレータ４が設置されており、セパレータ４にはエチ
レンカーボネートとジエチルカーボネートを１対１の割
合で混合した溶媒に、支持電解質としてＬｉＰＦ6 を１
モル／ｌの濃度で溶解したリチウムイオン伝導性の電解
質が保持されている。セパレータ４を挟んで正極３に対
向する面には負極５が設置されている。この負極５は炭
素材料であるメソフェーズピッチ系炭素繊維を黒鉛化し
た後、粉砕したもの９５重量部に、結着剤としてスチレ
ン−ブタジエン共重合体を５重量部混合して、所定の重
量を秤量した後、直径１６ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのペレ
ット状に加圧成形し、乾燥処理により脱水を施したもの
である。
セパレータ４が設置されており、セパレータ４にはエチ
レンカーボネートとジエチルカーボネートを１対１の割
合で混合した溶媒に、支持電解質としてＬｉＰＦ6 を１
モル／ｌの濃度で溶解したリチウムイオン伝導性の電解
質が保持されている。セパレータ４を挟んで正極３に対
向する面には負極５が設置されている。この負極５は炭
素材料であるメソフェーズピッチ系炭素繊維を黒鉛化し
た後、粉砕したもの９５重量部に、結着剤としてスチレ
ン−ブタジエン共重合体を５重量部混合して、所定の重
量を秤量した後、直径１６ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのペレ
ット状に加圧成形し、乾燥処理により脱水を施したもの
である。
【００１１】また、図１の負極容器６の内面には銅製の
エキスパンドメタルからなる負極集電体７が内設されて
いる。そして、正極容器１の開口部には絶縁ガスケット
８を介して負極容器６が嵌合されており、正極容器１の
かしめ加工により正極容器１および負極容器６内に正極
集電体２、正極３、セパレータ４、負極５、および負極
集電体７が密閉された構造となっている。
エキスパンドメタルからなる負極集電体７が内設されて
いる。そして、正極容器１の開口部には絶縁ガスケット
８を介して負極容器６が嵌合されており、正極容器１の
かしめ加工により正極容器１および負極容器６内に正極
集電体２、正極３、セパレータ４、負極５、および負極
集電体７が密閉された構造となっている。
【００１２】上述のような直径２０ｍｍ、厚さ１．６ｍ
ｍの電池を作製後、充電最大電流０．２５ｍＡ、充電最
大電圧４．２Ｖの条件で７日間定電流定電圧充電を行
い、実施例１−１の電池とした。
ｍの電池を作製後、充電最大電流０．２５ｍＡ、充電最
大電圧４．２Ｖの条件で７日間定電流定電圧充電を行
い、実施例１−１の電池とした。
【００１３】（実施例１−２）正極直径が１５．３０ｍ
ｍであり、面積比が１．０９であること以外は実施例１
−１と同様の電池を作製した。
ｍであり、面積比が１．０９であること以外は実施例１
−１と同様の電池を作製した。
【００１４】（実施例１−３）正極直径が１４．６０ｍ
ｍであり、面積比が１．２０であること以外は実施例１
−１と同様の電池を作製した。
ｍであり、面積比が１．２０であること以外は実施例１
−１と同様の電池を作製した。
【００１５】（比較例１−１）正極直径が１６．４０ｍ
ｍであり、面積比が０．９５であること以外は実施例１
−１と同様の電池を作製した。
ｍであり、面積比が０．９５であること以外は実施例１
−１と同様の電池を作製した。
【００１６】（比較例１−２）正極直径が１６．００ｍ
ｍであり、面積比が１．００であること以外は実施例１
−１と同様の電池を作製した。
ｍであり、面積比が１．００であること以外は実施例１
−１と同様の電池を作製した。
【００１７】（比較例１−３）正極直径が１４．００ｍ
ｍであり、面積比が１．３０であること以外は実施例１
−１と同様の電池を作製した。
ｍであり、面積比が１．３０であること以外は実施例１
−１と同様の電池を作製した。
【００１８】上記のように作製した実施例１−１から実
施例１−３および比較例１−１から比較例１−３の電池
について、０．５ｍＡの定電流で３．０Ｖまで定電流放
電を行った。次に，充電最大電流２ｍＡ、充電最大電圧
４．２Ｖで２４時間定電流定電圧充電を行った。このと
きの充電容量をとした。その後０．５ｍＡで３．０Ｖ
まで放電を行い放電容量を求めた。そして（１）式に
より充放電効率を算出した。 充放電効率（％）＝（放電容量／充電容量）×１００ …（１）式
施例１−３および比較例１−１から比較例１−３の電池
について、０．５ｍＡの定電流で３．０Ｖまで定電流放
電を行った。次に，充電最大電流２ｍＡ、充電最大電圧
４．２Ｖで２４時間定電流定電圧充電を行った。このと
きの充電容量をとした。その後０．５ｍＡで３．０Ｖ
まで放電を行い放電容量を求めた。そして（１）式に
より充放電効率を算出した。 充放電効率（％）＝（放電容量／充電容量）×１００ …（１）式
【００１９】また、上記電池とは別に新規に作製した実
施例１−１から実施例１−３および比較例１−１から比
較例１−３の電池について、０．５ｍＡの定電流で３．
０Ｖまで定電流放電を行い軽負荷放電容量を求めた
後、充電最大電流０．２５ｍＡ、充電最大電圧４．２Ｖ
の条件で７日間充電を行い、さらに４ｍＡの定電流で
３．０Ｖまで定電流放電を行い、重負荷放電容量を求
めた。そして、（２）式により重負荷放電時の放電利用
率を求めた。 放電利用率（％）＝（重負荷放電容量／軽負荷放電容量）×１００ … （２）式
施例１−１から実施例１−３および比較例１−１から比
較例１−３の電池について、０．５ｍＡの定電流で３．
０Ｖまで定電流放電を行い軽負荷放電容量を求めた
後、充電最大電流０．２５ｍＡ、充電最大電圧４．２Ｖ
の条件で７日間充電を行い、さらに４ｍＡの定電流で
３．０Ｖまで定電流放電を行い、重負荷放電容量を求
めた。そして、（２）式により重負荷放電時の放電利用
率を求めた。 放電利用率（％）＝（重負荷放電容量／軽負荷放電容量）×１００ … （２）式
【００２０】以上の実施例１−１から実施例１−３およ
び比較例１−１から比較例１−３の電池について、充放
電効率および放電利用率の測定結果を表１に示す。負極
の厚さが０．５ｍｍの電池において、面積比が１．０２
以上の実施例１−１から実施例１−３の電池および比較
例１−１から比較例１−３の電池は充放電効率が高い
が、面積比が１．０以下である比較例１−１および比較
例１−２の電池は、充電時に金属リチウムが負極ペレッ
トのセパレータ表面に析出し、その結果、充放電効率は
低下した。
び比較例１−１から比較例１−３の電池について、充放
電効率および放電利用率の測定結果を表１に示す。負極
の厚さが０．５ｍｍの電池において、面積比が１．０２
以上の実施例１−１から実施例１−３の電池および比較
例１−１から比較例１−３の電池は充放電効率が高い
が、面積比が１．０以下である比較例１−１および比較
例１−２の電池は、充電時に金属リチウムが負極ペレッ
トのセパレータ表面に析出し、その結果、充放電効率は
低下した。
【００２１】また、放電利用率については、本実施例１
−１から実施例１−３の電池および比較例１−１および
比較例１−２の電池は利用率が高く問題がないが、面積
比の高い比較例１−３の電池は５４％まで低下してお
り、重負荷放電特性に劣る。これは正極の電極面積を小
さくしすぎたため、相対的に負荷が高くなり重負荷放電
容量が減少したためである。
−１から実施例１−３の電池および比較例１−１および
比較例１−２の電池は利用率が高く問題がないが、面積
比の高い比較例１−３の電池は５４％まで低下してお
り、重負荷放電特性に劣る。これは正極の電極面積を小
さくしすぎたため、相対的に負荷が高くなり重負荷放電
容量が減少したためである。
【００２２】
【表１】
【００２３】次に、直径２０ｍｍ、厚さ１．２ｍｍのサ
イズの電池について実施例および比較例を説明する。 （実施例２−１）直径２０ｍｍ、厚さ１．２ｍｍのサイ
ズの電池であり、正極および負極の厚さが０．２ｍｍで
あること以外は実施例１−１と同様に電池を作製した。
イズの電池について実施例および比較例を説明する。 （実施例２−１）直径２０ｍｍ、厚さ１．２ｍｍのサイ
ズの電池であり、正極および負極の厚さが０．２ｍｍで
あること以外は実施例１−１と同様に電池を作製した。
【００２４】（実施例２−２）直径１５．３０ｍｍであ
り、面積比が１．０９であること以外は実施例２−１と
同様に電池を作製した。
り、面積比が１．０９であること以外は実施例２−１と
同様に電池を作製した。
【００２５】（実施例２−３）直径１４．６０ｍｍであ
り、面積比が１．２０であること以外は実施例２−１と
同様に電池を作製した。
り、面積比が１．２０であること以外は実施例２−１と
同様に電池を作製した。
【００２６】（比較例２−１）直径１６．４０ｍｍであ
り、面積比が０．９５であること以外は実施例２−１と
同様に電池を作製した。
り、面積比が０．９５であること以外は実施例２−１と
同様に電池を作製した。
【００２７】（比較例２−２）直径１４．００ｍｍであ
り、面積比が１．３０であること以外は実施例２−１と
同様に電池を作製した。
り、面積比が１．３０であること以外は実施例２−１と
同様に電池を作製した。
【００２８】上記のように作製した電池について、０．
５ｍＡの定電流で３．０Ｖまで定電流放電を行った。次
に、充電最大電流２ｍＡ、充電最大電圧４．２Ｖで１２
時間定電流定電圧充電を行い、さらに、０．５ｍＡの定
電流で３．０Ｖまで放電を行い実施例１−１と同様に充
放電効率を求めた。
５ｍＡの定電流で３．０Ｖまで定電流放電を行った。次
に、充電最大電流２ｍＡ、充電最大電圧４．２Ｖで１２
時間定電流定電圧充電を行い、さらに、０．５ｍＡの定
電流で３．０Ｖまで放電を行い実施例１−１と同様に充
放電効率を求めた。
【００２９】また、重負荷放電時の電流値を８ｍＡとし
た以外は実施例１−１と同様に放電利用率を求めた。上
記実施例２−１から実施例２−３の電池と比較例２−１
および比較例２−２の電池について、充放電効率および
放電利用率の測定結果を表２に示す。
た以外は実施例１−１と同様に放電利用率を求めた。上
記実施例２−１から実施例２−３の電池と比較例２−１
および比較例２−２の電池について、充放電効率および
放電利用率の測定結果を表２に示す。
【００３０】負極の厚さが０．２ｍｍの電池において
も、面積比が１．０２以上の実施例２−１から実施例２
−３の電池および比較例２−２の電池は充放電効率が高
いが、面積比が０．９５である比較例２−１の電池は、
充電時に金属リチウムが負極ペレットのセパレータ表面
に析出し、充放電効率は低下した。また、放電利用率に
ついては、面積比が高い比較例２−２の電池は４９％ま
で低下しており、重負荷放電特性が劣る。
も、面積比が１．０２以上の実施例２−１から実施例２
−３の電池および比較例２−２の電池は充放電効率が高
いが、面積比が０．９５である比較例２−１の電池は、
充電時に金属リチウムが負極ペレットのセパレータ表面
に析出し、充放電効率は低下した。また、放電利用率に
ついては、面積比が高い比較例２−２の電池は４９％ま
で低下しており、重負荷放電特性が劣る。
【００３１】
【表２】
【００３２】次に、直径２４ｍｍ、厚さ３．０ｍｍのサ
イズの電池について実施例および比較例について説明す
る。 （実施例３−１）直径２４ｍｍ、厚さ３．０ｍｍのサイ
ズの電池であり、負極および正極の直径がそれぞれ１
９．３０ｍｍ、１９．１０ｍｍであり、負極および正極
の厚さが１．０ｍｍであり、電池作製後の充電時間を２
０日間とした以外は実施例１−１と同様に電池を作製し
た。
イズの電池について実施例および比較例について説明す
る。 （実施例３−１）直径２４ｍｍ、厚さ３．０ｍｍのサイ
ズの電池であり、負極および正極の直径がそれぞれ１
９．３０ｍｍ、１９．１０ｍｍであり、負極および正極
の厚さが１．０ｍｍであり、電池作製後の充電時間を２
０日間とした以外は実施例１−１と同様に電池を作製し
た。
【００３３】（実施例３−２）正極直径が１８．５０ｍ
ｍであり、面積比が１．０９であること以外は実施例３
−１と同様の電池を作製した。
ｍであり、面積比が１．０９であること以外は実施例３
−１と同様の電池を作製した。
【００３４】（実施例３−３）正極直径が１７．６０ｍ
ｍであり、面積比が１．２０であること以外は実施例３
−１と同様の電池を作製した。
ｍであり、面積比が１．２０であること以外は実施例３
−１と同様の電池を作製した。
【００３５】（比較例３−１）正極直径が１９．８０ｍ
ｍであり、面積比が０．９５であること以外は実施例３
−１と同様の電池を作製した。
ｍであり、面積比が０．９５であること以外は実施例３
−１と同様の電池を作製した。
【００３６】（比較例３−２）正極直径が１６．９０ｍ
ｍであり、面積比が１．３０であること以外は実施例３
−１と同様の電池を作製した。上記のように作製した電
池について０．５ｍＡの定電流で３．０Ｖまで定電流放
電を行った。
ｍであり、面積比が１．３０であること以外は実施例３
−１と同様の電池を作製した。上記のように作製した電
池について０．５ｍＡの定電流で３．０Ｖまで定電流放
電を行った。
【００３７】次に、充電最大電流３ｍＡ、充電最大電圧
４．２Ｖで４２時間定電流定電圧充電を行い、さらに、
０．５ｍＡの定電流で３．０Ｖまで放電を行い実施例１
−１と同様に充放電効率を求めた。また、重負荷放電時
の電流値を４ｍＡとした以外は実施例１−１と同様に放
電利用率を求めた。上記実施例３−１から実施例３−３
の電池および比較例３−１および比較例３−２の電池に
ついて、充放電効率および放電利用率の測定結果を表３
に示す。
４．２Ｖで４２時間定電流定電圧充電を行い、さらに、
０．５ｍＡの定電流で３．０Ｖまで放電を行い実施例１
−１と同様に充放電効率を求めた。また、重負荷放電時
の電流値を４ｍＡとした以外は実施例１−１と同様に放
電利用率を求めた。上記実施例３−１から実施例３−３
の電池および比較例３−１および比較例３−２の電池に
ついて、充放電効率および放電利用率の測定結果を表３
に示す。
【００３８】負極の厚さが１．０ｍｍの電池において
も、面積比が１．０２以上の実施例３−１から実施例３
−３の電池および比較例３−２の電池は充放電効率が高
いが、面積比が０．９５である比較例３−１の電池は、
充電時に金属リチウムが負極ペレットのセパレータ表面
に析出し、充放電効率は低下した。また、放電利用率に
ついては、面積比が高い比較例３−２の電池は５１％ま
で低下しており、重負荷放電特性が劣る。
も、面積比が１．０２以上の実施例３−１から実施例３
−３の電池および比較例３−２の電池は充放電効率が高
いが、面積比が０．９５である比較例３−１の電池は、
充電時に金属リチウムが負極ペレットのセパレータ表面
に析出し、充放電効率は低下した。また、放電利用率に
ついては、面積比が高い比較例３−２の電池は５１％ま
で低下しており、重負荷放電特性が劣る。
【００３９】
【表３】
【００４０】なお、上記実施例および上記比較例では負
極炭素質材に黒鉛化したメソフェーズピッチ系炭素繊維
を用いたが、これに限定されるものではなく、天然黒
鉛、メソフェーズピッチ系球状炭素繊維、黒鉛化未処理
のメソフェーズピッチ系炭素繊維、易黒鉛化コークス、
難黒鉛化コークスを用いた場合も同様な効果が得られて
おり、またリチウムを吸蔵、放出可能なすべての炭素質
材に対して同様な結果が得られた。
極炭素質材に黒鉛化したメソフェーズピッチ系炭素繊維
を用いたが、これに限定されるものではなく、天然黒
鉛、メソフェーズピッチ系球状炭素繊維、黒鉛化未処理
のメソフェーズピッチ系炭素繊維、易黒鉛化コークス、
難黒鉛化コークスを用いた場合も同様な効果が得られて
おり、またリチウムを吸蔵、放出可能なすべての炭素質
材に対して同様な結果が得られた。
【００４１】また、上記実施例および上記比較例では正
極作用物質にＬｉＣｏＯ2 を用いた場合を示したが、こ
れに限定されるものではなく、ＬｉＮｉＯ2 ，ＬｉＭｎ
Ｏ2，ＬｉＭｎ2 Ｏ4 といったリチウム含有酸化物を用
いた場合も同様な効果が得られており、これらの酸化物
の遷移金属元素を他の金属元素で置換したり、酸素欠損
量が異なるリチウム含有酸化物を正極作用物質として用
いても同様な効果が得られた。また、これ以外の正極作
用物質を用いた扁平形非水電解質二次電池においても適
用可能である。さらに、上記実施例は、非水溶媒に支持
電解質を溶解した非水電解質を用いた扁平形非水電解質
二次電池を用いて説明したが、非水電解質に関してはこ
の限りではなく、高分子に支持塩を固溶させたポリマー
電解質や無機固体電解質等のリチウムイオン伝導性を有
する非水電解質を適用することも可能である。
極作用物質にＬｉＣｏＯ2 を用いた場合を示したが、こ
れに限定されるものではなく、ＬｉＮｉＯ2 ，ＬｉＭｎ
Ｏ2，ＬｉＭｎ2 Ｏ4 といったリチウム含有酸化物を用
いた場合も同様な効果が得られており、これらの酸化物
の遷移金属元素を他の金属元素で置換したり、酸素欠損
量が異なるリチウム含有酸化物を正極作用物質として用
いても同様な効果が得られた。また、これ以外の正極作
用物質を用いた扁平形非水電解質二次電池においても適
用可能である。さらに、上記実施例は、非水溶媒に支持
電解質を溶解した非水電解質を用いた扁平形非水電解質
二次電池を用いて説明したが、非水電解質に関してはこ
の限りではなく、高分子に支持塩を固溶させたポリマー
電解質や無機固体電解質等のリチウムイオン伝導性を有
する非水電解質を適用することも可能である。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば充
電時の金属リチウムの負極への析出が抑制されるため、
充放電効率に優れ、かつ重負荷放電時の放電利用率のす
ぐれた扁平形非水電解質二次電池を提供することができ
る。
電時の金属リチウムの負極への析出が抑制されるため、
充放電効率に優れ、かつ重負荷放電時の放電利用率のす
ぐれた扁平形非水電解質二次電池を提供することができ
る。
【図１】本発明に一実施例である扁平形非水電解質二次
電池の断面図。
電池の断面図。
１…正極容器、２…正極集電体、３…正極、４…セパレ
ータ、５…負極、６…負極容器、７…負極集電体、８…
絶縁ガスケット。
ータ、５…負極、６…負極容器、７…負極集電体、８…
絶縁ガスケット。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 早見 宗人 東京都品川区南品川三丁目４番10号 東芝 電池株式会社内 (72)発明者 志子田 将貴 東京都品川区南品川三丁目４番10号 東芝 電池株式会社内 Ｆターム(参考） 5H003 AA01 AA02 BB01 BB05 5H014 AA01 HH01 HH06 5H029 AJ02 AJ03 AK03 AL06 AM03 AM05 AM07 BJ03 DJ06 HJ04 HJ07
Claims (2)
- 【請求項１】 リチウムイオンを吸蔵、放出する炭素質
材を作用物質とする負極及び正極と、セパレータと、非
水電解質とを有する発電要素からなり、前記負極の厚さ
が０．２ｍｍ以上である扁平形非水電解質二次電池にお
いて、前記セパレータを挟んで前記正極と対向する前記
負極の面積が、前記正極の面積に対して１．０２から
１．２０の範囲にあることを特徴とする扁平形非水電解
質二次電池。 - 【請求項２】 前記正極中の作用物質がリチウム含有酸
化物であることを特徴とする請求項１記載の扁平形非水
電解質二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11190548A JP2001023615A (ja) | 1999-07-05 | 1999-07-05 | 扁平形非水電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11190548A JP2001023615A (ja) | 1999-07-05 | 1999-07-05 | 扁平形非水電解質二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001023615A true JP2001023615A (ja) | 2001-01-26 |
Family
ID=16259920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11190548A Pending JP2001023615A (ja) | 1999-07-05 | 1999-07-05 | 扁平形非水電解質二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001023615A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003151636A (ja) * | 2001-11-08 | 2003-05-23 | Matsushita Battery Industrial Co Ltd | 非水電解液二次電池 |
| JP2004119199A (ja) * | 2002-09-26 | 2004-04-15 | Japan Storage Battery Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
| JP2008034353A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-02-14 | Sony Corp | 二次電池 |
| JP2008517419A (ja) * | 2004-08-30 | 2008-05-22 | トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ インコーポレイテッド | 溶融塩電解質を備えるリチウムイオン電池の充放電サイクル安定性の改善 |
| JP2015513196A (ja) * | 2013-02-08 | 2015-04-30 | エルジー・ケム・リミテッド | ステップユニットセルを含む段差を有する電極組立体 |
-
1999
- 1999-07-05 JP JP11190548A patent/JP2001023615A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003151636A (ja) * | 2001-11-08 | 2003-05-23 | Matsushita Battery Industrial Co Ltd | 非水電解液二次電池 |
| JP2004119199A (ja) * | 2002-09-26 | 2004-04-15 | Japan Storage Battery Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
| JP2008517419A (ja) * | 2004-08-30 | 2008-05-22 | トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ インコーポレイテッド | 溶融塩電解質を備えるリチウムイオン電池の充放電サイクル安定性の改善 |
| JP2008034353A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-02-14 | Sony Corp | 二次電池 |
| JP2015513196A (ja) * | 2013-02-08 | 2015-04-30 | エルジー・ケム・リミテッド | ステップユニットセルを含む段差を有する電極組立体 |
| US9929439B2 (en) | 2013-02-08 | 2018-03-27 | Lg Chem, Ltd. | Stepped electrode assembly including stepped unit cell |
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Legal Events
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