JP2001243953A

JP2001243953A - 非水系二次電池

Info

Publication number: JP2001243953A
Application number: JP2000054293A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Kuriyama; 和哉栗山; Hiroyuki Tajiri; 博幸田尻; Shizukuni Yada; 静邦矢田
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2000-02-29
Publication date: 2001-09-07

Abstract

(57)【要約】【課題】30Wh以上の大容量且つ180Wh/l以上の高体積エ
ネルギー密度を有しており、放熱特性に優れた安全性の
高い非水系二次電池を提供することを主な目的とする。【解決手段】正極、負極およびリチウム塩を含む非水系
電解質を備えた扁平形状の非水系二次電池において、エ
ネルギー容量が30Wh以上かつ体積エネルギー密度が180W
h/l以上であり、前記負極が比表面積5m²/g以下の黒鉛材
料である活物質および結着剤からなることを特徴とする
非水系二次電池。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非水系二次電池に
関し、特に、蓄電システム用非水系二次電池に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球環境の保全と省資源を目指し
たエネルギー有効利用との観点から、深夜電力貯蔵、太
陽光発電による電力貯蔵などを行なうための家庭用分散
型蓄電システム、電気自動車のための蓄電システムなど
が注目を集めている。例えば、特開平6-86463号公報
は、エネルギー需要者にエネルギーを最適条件で供給で
きるシステムとして、発電所から供給される電気、ガス
コジェネレーション、燃料電池、蓄電池などを組み合わ
せたトータルシステムを提案している。これらの蓄電シ
ステムに用いる二次電池は、エネルギー密度が10Wh以下
の携帯機器用小型二次電池とは異なり、大容量かつ大型
のものが必要となる。また、これらのシステムでは、複
数の二次電池を直列に積層し、電池を例えば50〜400Vの
組電池として用いるのが普通であり、ほとんどの場合、
鉛蓄電池を積層して、用いていた。

【０００３】一方、携帯機器用小型二次電池の分野で
は、小型化かつ高容量化のニーズに応えるべく、ニッケ
ル水素電池、リチウム二次電池等の新型電池の開発が進
んでおり、180Wh/l以上の体積エネルギー密度を有する
電池が市販されている。特に、リチウムイオン電池は、
350Wh/lを超える高い体積エネルギー密度を発揮する可
能性を有すること、安全性、サイクル特性など信頼性の
点で、金属リチウムを負極に用いたリチウム二次電池に
比べて優れていることなどの理由により、その市場は飛
躍的に増大している。

【０００４】このような技術的な成果を背景として、蓄
電システム用大型電池の分野においても、高エネルギー
密度電池として、リチウムイオン電池の実用化に向けて
の研究開発が、リチウム電池電力貯蔵技術研究組合（LI
BES）などにより、精力的に進められている。

【０００５】これらの大型リチウムイオン電池において
は、エネルギー容量が100〜400Wh程度、体積エネルギー
密度が200〜300Wh/l程度と携帯機器用小型二次電池と同
等のレベルに達している。その形状は、直径50〜70mm程
度、長さ250〜450mm程度の円筒型、厚さ35〜50mmの角型
或いは長円型などの扁平角柱形が代表的なものである。

【０００６】また、薄型のリチウム二次電池に関して
は、薄型の外装に例えば金属と樹脂をラミネートした厚
さ1mm以下のフィルムを収納したフィルム電池（特開平5
-159757号公報、特開平7-57788号公報など）、厚さ2〜1
5mm程度の小型角型電池(特開平8-195204号公報、特開平
8-138727号公報、特開平9-213286号公報など)が知られ
ている。これらは、いずれも、携帯機器の小型・薄型化
に対応することを目的としており、例えば、携帯用パソ
コン底面に収納できる厚さ数mmでJIS A4サイズ程度の面
積を有する薄型電池も開示されている(特開平5-283105
号公報)が、そのエネルギー容量は10Wh以下あり、蓄電
システム用二次電池としては容量が小さすぎる。

【０００７】一方、特開昭57-208079号公報および特開
昭63-24555号公報には、可撓性に優れ、充放電サイクル
時にリチウムが樹枝状に析出するおそれのない材料とし
て、黒鉛の使用が提案されている。すなわち、天然黒
鉛、人造黒鉛、酸処理により不純物を低減した黒鉛、メ
ソカーボンマイクロビーズ、黒鉛化炭素繊維などの黒鉛
系材料は、独特の層構造を有しており、層間化合物を形
成するという特異な性質を有するので、この性質を利用
して、二次電池用電極材料として実用化されている。さ
らに、結晶性の低い材料に関しても、例えば、特開昭63
-24555号公報には、炭化水素を気相で熱分解して得られ
る乱層構造と選択配向性とを有する種々の炭素材料が電
解液の分解が少ない材料として提案されている。

【０００８】しかしながら、結晶性の低い炭素材料を負
極として使用する場合には、リチウムイオンの吸蔵・放
出に伴う電位の変化が大きくなるので、電池として利用
できる容量が小さくなり、高容量電池の作製は困難であ
る。

【０００９】また、リチウムイオン二次電池では、初期
充電時に負極表面において、電解液の溶媒が分解して、
負極材料に被膜が形成されるとともに、分解ガスが発生
する。この副反応の量は、負極に用いられている材料の
比表面積に比例して起こることがわかっている。従っ
て、黒鉛系材料として、比表面積が5m²/gを超える天然
黒鉛或いは人造黒鉛が負極活物質に使用される場合、お
よび黒鉛系材料と比表面積50m²/g以上のアセチレンブラ
ック、ケッチェンブラックなどの導電材とが負極に用い
られる場合には、初期充電時に電解液の溶媒が黒鉛系材
料および導電材の表面で分解し、多量のガスが発生し
て、初期の充放電効率が低下する。従来の携帯機器用小
型電池は、円筒型、角型などの金属容器内に収納されて
いるため、ガスが多量に発生しても、その電極にかかる
圧力により、ガスが電極間から押し出されていた。ま
た、電池容器の変形も、非常に小さかった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、前記のよう
な扁平形状の電池では、電池の厚さを薄くするに従い、
電池の厚さに対する電池の表裏面の面積が大きくなり、
電池内に収納される電極面を押さえ込む力が弱くなる。
特に、蓄電システムに用いられる大型リチウム二次電池
（エネルギー容量30Wh以上）として扁平形状の電池を作
製する場合は、その傾向が強く、例えば、エネルギー容
量100Wh級、厚さ6mmのリチウムイオン電池においては、
電池表裏面の大きさは600cm²（片面）となり、厚さに比
べて非常に大きくなる。

【００１１】したがって、従来の比表面積が5m²/gを超
える天然黒鉛或いは人造黒鉛を負極活物質に用いて作製
した電池、或いは黒鉛系材料と比表面積が50m²/g以上の
アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどの導電材
とを負極に用いて作製した電池では、初期充電時の溶媒
の分解による多量のガス発生が起こった場合に、電池の
膨れを押え込むことが全くできない。従って、発生した
ガスは、電極間に溜まり、電池の膨れ、電極の不均一な
反応などを引き起こす。この様な理由で、扁平形状の大
型リチウム二次電池を作製した場合には、電池の厚さを
設計より厚くせざるを得ない、或いは電池の内部抵抗お
よび容量がばらつくなどの点が、解決すべき問題として
残されている。

【００１２】従って、本発明は、30Wh以上の大容量且つ
180Wh/l以上の高体積エネルギー密度を有しており、放
熱特性に優れた安全性の高い非水系二次電池を提供する
ことを主な目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の様な
技術の現状に留意しつつ、研究を進めた結果、特定の構
成を備えた非水系二次電池により、上記目的を達成する
ことに成功した。

【００１４】すなわち、本発明は、下記の非水系二次電
池を提供する。１．正極、負極およびリチウム塩を含む非水系電解質を
備えた扁平形状の非水系二次電池において、エネルギー
容量が30Wh以上かつ体積エネルギー密度が180Wh/l以上
であり、前記負極が比表面積5m²/g以下の黒鉛材料であ
る活物質、負極合剤重量の1％未満の導電材および結着
剤からなることを特徴とする非水系二次電池。２．負極が、黒鉛材料重量の1％以下の導電材を含む上
記項１に記載の非水系二次電池。３．前記非水系二次電池の表裏面の形状が、矩形である
上記項１に記載の非水系二次電池。４．前記非水系二次電池が、厚さ12mm未満である上記項
１〜３のいずれかに記載の非水系二次電池。５．前記非水系二次電池の電池容器の板厚が、0.2〜1mm
である上記項１〜４のいずれかに記載の非水系二次電
池。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明による非水系二次電
池の一実施形態を示す図面を参照しつつ、本発明をさら
に詳細に説明する。

【００１６】図１は、本発明の一実施形態による扁平な
矩形（ノート型）の蓄電システム用非水系二次電池の平
面図および側面図を示しており、図２は、図１に示す電
池の内部に収納される電極積層体の構成を示す側面図で
ある。

【００１７】図１および図２に示す様に、本実施形態の
非水系二次電池は、上蓋１および底容器２からなる電池
ケース（電池容器）と、該電池ケースの中に収納されて
いる複数の正極１０１ａ、負極１０１ｂ、１０１ｃ、お
よびセパレータ１０４からなる電極積層体とを備えてい
る。本実施形態のような扁平型非水系二次電池の場合、
正極１０１ａ、負極１０１ｂ（又は積層体の両外側に配
置された負極１０１ｃ）は、例えば、図２に示すよう
に、セパレータ１０４を介して交互に配置されて積層さ
れるが、本発明は、この配置に特に限定されず、積層数
等は、必要とされる容量等に応じて種々の変更が可能で
ある。

【００１８】各正極１０１ａの正極集電体１０５ａは、
正極端子３に電気的に接続され、同様に、各負極１０１
ｂ、１０１ｃの負極集電体１０５ｂは、負極端子４に電
気的に接続されている。正極端子３及び負極端子４は、
電池ケースすなわち上蓋１と絶縁された状態で取り付け
られている。上蓋１及び底容器２は、図１中の拡大図に
示したＡ点で全周にわたり上蓋を溶かし込み、溶接され
ている。上蓋１には、電解液の注液口５が開けられてお
り、電解液注液後、アルミニウム-変成ポリプロピレン
ラミネートフィルム6を用いて、封口される。アルミニ
ウム-変成ポリプロピレンラミネートフィルム6は電池内
部の内圧が上昇したときに解放するための安全弁を兼ね
備える事ができる。図１及び図２に示す非水系二次電池
の形状は、例えば縦300mm×横210mm×厚さ6mmであり、
正極１０１ａにLiMn₂O₄、負極１０１ｂ、１０１ｃに炭
素材料を用いるリチウム二次電池は、例えば、蓄電シス
テムに用いることができる。

【００１９】正極１０１ａに用いられる正極活物質とし
ては、リチウム系の正極材料であれば、特に限定されな
い。高電圧かつ高容量の電池を得るためには、リチウム
複合コバルト酸化物、リチウム複合ニッケル酸化物、リ
チウム複合マンガン酸化物、或いはこれらの混合物、さ
らにはこれら複合酸化物に異種金属元素を一種以上添加
した材料などが、より好ましい。また、特に安全性を重
視する場合には、熱分解温度が高いマンガン系酸化物が
好ましい。この様なマンガン酸化物としては、LiMn₂O₄
により代表されるリチウム複合マンガン酸化物、この様
なリチウム複合マンガン酸化物に異種金属元素を一種以
上添加した材料、さらにはリチウム、酸素等を量論比よ
りも過剰にしたLi_1+xMn_2-x-yO_4+yが挙げられる。

【００２０】負極１０１ｂ、１０１ｃに用いられる負極
活物質として使用する黒鉛材料は、BET法による比表面
積が通常5m²/g以下、好ましくは3m²/g以下、より好まし
くは１m²/g以下である。この値が5m²/gを超える場合に
は、初期充電時に負極表面で電解液の分解により多量の
ガスが発生して、初期の充放電効率が低下するととも
に、電池の膨れ、発生ガスが電極間に溜まることによる
電極の不均一反応などが起こる。その結果、電池のサイ
クル寿命が著しく低下する。

【００２１】上記の黒鉛材料は、常法に従って、ピッチ
類、ポリマー類などの製造原料を非酸化性雰囲気中で20
00〜3000℃程度の温度で焼成することにより、得ること
ができる。具体的な黒鉛材料としては、メソフェーズピ
ッチ系黒鉛繊維、黒鉛化メソカーボンマイクロビーズ
（以下黒鉛化MCMB）等がある。黒鉛化MCMBは、その形状
が球状であることから、高密度の電極をし易く、好適で
ある。

【００２２】また、負極には、必要に応じて導電材を配
合することができる。導電材としては、アセチレンブラ
ック、ケッチェンブラックなどが挙げられるが、特に限
定されるものではない。これら、導電材の配合量は、黒
鉛材料重量を基準として、1％以下であり、好ましくは
0.5％以下であり、より好ましくは0.1％以下である。導
電材の使用量を1％以下とする理由は、上記負極活物質
の比表面積が大きすぎる場合と同様の問題が生ずるから
である。

【００２３】セパレータ１０４の構成は、特に限定され
るものではないが、単層又は複層のセパレータを用いる
ことができる。複層のセパレータにおいては、少なくと
も1枚は不織布を用いることが好ましく、この場合には
サイクル特性が向上する。また、セパレータ１０４の材
質も、特に限定されるものではないが、例えばポリエチ
レン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン；ポリアミ
ド、クラフト紙、ガラスなど等が挙げられる。これらの
中では、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが、コス
ト、含水量などの観点から好ましい。また、セパレータ
１０４としてポリエチレンまたはポリプロピレンを用い
る場合には、セパレータの目付量は、好ましくは5〜30g
/m²であり、より好ましくは5〜20g/m²であり、さらに好
ましくは8〜20g/m²である。セパレータの目付量が30g/m
²を超える場合には、セパレータが厚くなりすぎたり、
また気孔率が低下し、電池の内部抵抗が高くなるので、
好ましくない。これに対し、セパレータの目付量が5g/m
²未満の場合には、実用的な強度が得られないので、や
はり好ましくない。

【００２４】本実施形態の非水系二次電池における電解
質としては、正極材料、負極材料、充電電圧等の使用条
件により、公知のリチウム塩を含む非水系電解質を選択
して使用することができる。電解質として、より具体的
にはLiPF₆、LiBF₄、LiClO₄等のリチウム塩を、プロピレ
ンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカー
ボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボ
ネート、ジメトキシエタン、γ-ブチロラクトン、酢酸
メチル、蟻酸メチル、或いはこれら２種以上の混合溶媒
等の有機溶媒に溶解したもの等が例示される。また、電
解液の濃度は特に限定されるものではないが、一般的に
0.5〜2mol/l程度が実用的である。電解液は、当然のこ
とながら、水分が100ppm以下のものを用いることが好ま
しい。なお、本明細書で使用する「非水系電解質」とい
う用語は、非水系電解液ないし有機電解液のみならず、
さらにゲル状および固体の電解質も含む。

【００２５】本発明の非水系二次電池は、電池内の圧力
が好ましくは大気圧未満であり、より好ましくは650tor
r以下、特に好ましくは550torr以下である。この圧力
は、使用するセパレータ、電解液の種類、電池缶の素
材、厚み、電池の形状など総合的に考慮して決定され
る。電池内圧力が大気圧以上の場合には、電池を設計厚
みより大きくしなければならないか、あるいは、厚みの
バラツキが大きくなり、電池の内部抵抗および容量がば
らつく原因となる。

【００２６】上記のように構成された非水系二次電池
は、大容量且つ高エネルギー密度を有するので、家庭用
蓄電システム（夜間電力貯蔵、コジェネレーション、太
陽光発電等）、電気自動車等の蓄電システム等に用いる
ことができる。この場合、エネルギー容量は、好ましく
は30Wh以上、より好ましくは50Wh以上であり、且つエネ
ルギー密度は、好ましくは180Wh/l以上、より好ましく
は200Wh/l以上である。電池のエネルギー容量が30Wh未
満の場合、或いは体積エネルギー密度が180Wh/l未満の
場合には、蓄電システムに用いるには容量が小さすぎる
ので、充分なシステム容量を得るために電池の直並列数
を増やす必要があること、また、コンパクトな設計が困
難となることなどの理由により、蓄電システム用電池と
しては好ましくない。

【００２７】一般に、従来の蓄電システム用の大型リチ
ウム二次電池（エネルギー容量30Wh以上）においては、
高エネルギー密度が得られるものの、その電池設計思想
が携帯機器用小型電池の設計思想の延長上にあることか
ら、直径又は厚さが携帯機器用小型電池の３倍以上の円
筒型、角型等の電池形状とされている。この場合には、
充放電時の電池の内部抵抗によるジュール発熱、或いは
リチウムイオンの出入りによる活物質のエントロピー変
化に起因して、電池が内部発熱し易く、電池内部に熱が
蓄積されやすい。このため、電池内部と電池表面付近と
の温度差が大きく、これに伴って内部抵抗が異なる。そ
の結果、充電量および電圧のバラツキを生じ易い。ま
た、この種の電池は、複数個を組電池にして用いるた
め、システム内での電池の設置位置によっても、蓄熱状
況が異なって各電池間のバラツキが生じ、組電池全体の
正確な制御が困難になる。更には、高率充放電時等に放
熱が不十分であるため、電池温度が上昇し、電池にとっ
て好ましくない状態におかれることから、電解液の分解
等よる寿命の低下、更には電池の熱暴走の誘起など信頼
性、特に安全性に問題が残されていた。

【００２８】本発明の扁平形状の非水系二次電池によれ
ば、放熱面積が大きくなり、放熱特性が向上するので、
上記のような問題も解決することができる。すなわち、
扁平形状を有する本発明の非水系二次電池では、その厚
さは好ましくは12mm未満、より好ましくは10mm未満、さ
らに好ましくは8mm未満である。厚さの下限について
は、電極の充填率、電池サイズ（薄くなれば同容量を得
るためには面積が大きくなる）を考慮して、2mm以上が
実用的である。電池の厚さが12mm以上となる場合には、
電池内部の発熱を充分に外部に放熱することが難しくな
るか、或いは電池内部と電池表面付近での温度差が大き
くなり、内部抵抗が異なるので、電池内での充電量およ
び電圧のバラツキが大きくなる。なお、具体的な厚さ
は、電池容量、エネルギー密度に応じて適宜決定される
が、所望の放熱特性が得られる最大厚さで設計すること
が、好ましい。

【００２９】また、本発明による非水系二次電池の形状
としては、例えば、扁平形状の表裏面が角形、円形、長
円形等の種々の形状とすることができる。表裏面が角形
である場合には、矩形が最も一般的であるが、三角形、
六角形等の多角形とすることもできる。或いは、肉厚の
薄い円筒(茶筒状)等の筒形にすることもできる。筒形の
場合は、筒の肉厚がここでいう厚さとなる。製造の容易
性の観点からは、電池の扁平形状の表裏面が矩形であ
り、図１に示すようなノート型の形状であることが好ま
しい。

【００３０】電池ケースとなる上蓋１及び底容器２に用
いられる材質は、電池の用途、形状などに応じて適宜選
択され、特に限定されるものではない。材質としては、
鉄、普通鋼、ステンレス鋼、アルミニウム等が一般的で
あり、実用的である。さらに、鉄系材料にニッケルメッ
キを施した材料の使用できる。電池ケースの厚さは、電
池の用途、形状或いは電池ケースの材質に応じて適宜決
定され、特に限定されるものではない。電池製造に必要
な強度を考慮すれば、表面積の80％以上の部分の厚さ
（電池容器を構成する一番面積が広い部分の厚さ）が好
ましくは0.2mm以上であり、より好ましくは0.3mm以上で
ある。また、同部分の厚さは、1mm以下であることが好
ましく、より好ましくは0.7mm以下である。この厚さが1
mmを超えると、電極面を押さえ込む力は大きくなるが、
電池の内容積が減少して充分な容量が得られないこと、
或いは、重量が重くなることなどから望ましくない。

【００３１】上記のように、非水系二次電池の厚さを12
mm未満に設計することにより、例えば、該電池が30Wh以
上の大容量で且つ180Wh/l以上の高エネルギー密度を有
する場合に、高率充放電時等においても、電池温度の上
昇が小さく、優れた放熱特性を達成することができる。
従って、内部発熱による電池の蓄熱が低減され、結果と
して電池の熱暴走をも抑止することが可能となり、信頼
性、安全性に優れた非水系二次電池を提供することがで
きる。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の実施例を示し、本発明をさら
に具体的に説明する。

【００３３】実施例１（１）Li_1.07Mn_1.93O₄100重量部、アセチレンブラック3
重量部およびポリビニリデンジフロライド(PVDF)7重量
部をN-メチルピロリドン(NMP)100重量部と混合し、正極
合剤スラリーを得た。該スラリーを集電体となる厚さ20
μmのアルミニウム箔の両面に塗布し、乾燥した後、プ
レスを行い、正極を得た。

【００３４】図２および図３(a)は、正極の説明図であ
る。本実施例において、正極１０１aの塗布面積(W1×W
2)は、262.5×192mm²であり、20μmの集電体１０５aの
両面に正極合剤が110μmの厚さで塗布されている。その
結果、電極厚さｔは240μmとなっている。また、電極の
短辺側には電極が塗布されていない耳部分があり、直径
3mmの穴が開けられている。

【００３５】（２）一方、比表面積0.8m²/gの黒鉛化メ
ソカーボンマイクロビーズ（MCMB、大阪ガスケミカル
（株）製、品番“25-28”）100重量部およびPVDF10重量
部とNMP90重量部と混合し、負極合剤スラリーを得た。
該スラリーを集電体となる厚さ14μmの銅箔の両面に塗
布し、乾燥した後、プレスを行い、負極を得た。

【００３６】図２および図３(b)において、負極１０１
ｂ又は１０１ｃの塗布面積(W1×W2)は、267×195mm²で
あり、14μmの集電体１０５ｂの両面に負極合剤が90μm
の厚さで塗布されている。その結果、電極厚さｔは194
μmとなっている。また、電極の短辺側には電極が塗布
されていない耳部分があり、直径3mmの穴が開けられて
いる。さらに、同様の手法で片面だけに負極合剤を塗布
し、それ以外は同様の方法で厚さ104μmの片面電極を作
製した。片面電極は、下記の電極積層体において外側に
配置される（図３中１０１ｃ）。

【００３７】（３）次いで、図２に示す様に、上記
（１）および（２）で得られた正極９枚と負極１０枚
（この内の２枚は、片面電極）をセパレータ１０４a
（ポリプロピレン不織布:ニッポン高度紙工業、“MP105
0”、目付10g/m²）とセパレータ１０４ｂ（ポリエチレ
ン製微孔膜；旭化成工業、“HIPORE6022”、目付13.3g/
m²）とを張り合わせたセパレータ１０４(図３（ｃ）を
も参照)を介して交互に積層し、さらに、容器との絶縁
のために外側の負極板１０１ｃの更に外側にセパレータ
１０４ｂを配置し、電極積層体を作製した。なお、張り
合わせたセパレータ１０４は、セパレータ１０４ｂが正
極側に、セパレータ１０４aが負極側になるように配置
した。

【００３８】（４）一方、図１に示す様に、底容器２
は、0.5mmのSUS304製薄板を深さ5mmに絞って作製し、上
蓋１も厚さ0.5mmのSUS304製薄板で作製した。

【００３９】次いで、図４および図５に示す様に、上蓋
１にアルミニウム製の正極端子３及び銅製の負極端子４
（頭部直径6mm、M3のねじ部）を取り付けた。正極端子
３及び負極端子３は、ポリプロピレン製ガスケットで上
蓋１と絶縁した。

【００４０】（５）次に、上記（３）で作製した電極積
層体の各正極集電部（アルミニウム箔部）１０６ａの穴
を正極端子３に入れ、各負極集電部（銅箔部）１０６ｂ
の穴を負極端子４に入れ、それぞれをアルミニウム製お
よび銅製のボルトで接続した。接続された電極積層体を
絶縁テープで固定し、図１の角部Ａを全周に亘りレーザ
ー溶接した。その後、電解液としてエチレンカーボネー
ト、ジメチルカーボネートおよびメチルエチルカーボネ
ートを6：7：7の体積比で混合した溶媒にLiPF₆を1mol/l
の濃度で溶解した溶液を、注液口５（直径6mm）から注
液した。次いで、直径12mmに打ち抜いた厚さ0.08mmのア
ルミニウム箔-変性ポリプロピレンラミネートフィルム
からなる封口フィルム６を、300torrの減圧下で温度250
〜350℃で熱融着することにより、電解液注液孔５を封
口した。

【００４１】（６）次いで、得られた５個の電池を、5A
の電流で4.2Vまで充電し、その後4.2Vの定電圧を印可す
る定電流定電圧充電を8時間行った後、続いて5Aの定電
流で3.2Vまで放電するという条件下で３回の充放電サイ
クルを行った。１回目の充放電効率は94.0〜94.2％、３
回目の放電容量は27.0〜27.2Ahであった。

【００４２】また、これら5個の電池の厚みを図５に示
すＴ1〜Ｔ5の５点で測定したところ、すべての電池で6.
14〜6.18mmの範囲内にあった。また、1KHzの交流を用い
て内部抵抗を測定したところ、4〜5mΩであった。

【００４３】比較例１正極は、20μmの集電体１０５ａの両面に113μmの厚さ
で正極合剤を塗布し、電極厚さｔを245μmとした以外は
実施例１と同様にして、作製した。

【００４４】また、負極は、比表面積9.2m²/gの人造黒
鉛（“KS-25”、ロンザジャパン）100重量部およびPVDF
12重量部とNMP120重量部とを混合して得た負極合剤スラ
リーを用いて、実施例１の（２）と同様にして、作製し
た。負極は、14μmの集電体１０５ｂの両面に88μmの厚
さで負極合剤を塗布してなり、電極厚さｔは189μmであ
った。また、実施例１の（２）と同様の手法で、厚さ10
2μmの片面電極を作製した。

【００４５】その他は、実施例の（３）〜（５）と同様
にして、電池を作製した。

【００４６】得られた５個の電池を用いて、実施例１の
（６）と同様の条件下で３回充放電を行った。1回目の
充放電効率は、80.0〜82.9％と実施例１に比べて大きく
低下した。また、３回目の放電容量は、20.4〜23.4Ahと
大きくばらついた。

【００４７】また、そのうち1個の電池の厚さは、T1=6.
9mm、T2=6.8mm、T3=6.6mm、T4=6.6mm、T5=6.７mmと各点
間で大きくばらついており、設計厚さ6.00mmに比べて10
％以上厚くなっていた。さらに、他の４個の電池につい
ても、厚さは6.6〜7.0mmとばらついており、内部抵抗っ
も11〜15mΩと大きくばらついていた。

【００４８】比較例２正極は、20μmの集電体１０５ａの両面に107μmの厚さ
で正極合剤を塗布し、電極厚さｔが234μmとした以外は
実施例１と同様にして、作製した。

【００４９】また、負極は、比表面積0.8m²/gの黒鉛化
メソカーボンマイクロビーズ（MCMB、大阪ガスケミカル
（株）製、品番“25-28”）100重量部、比表面積65m²/g
のアセチレンブラック(“デンカブラック”、75％プレ
ス品、電気化学工業（株）製)3.5重量部およびPVDF12重
量部とNMP120重量部とを混合し、得られた負極合剤スラ
リーを用いて製造した。

【００５０】実施例１の（２）と同様に作製した負極
は、14μmの集電体１０５ｂの両面に90μmの厚さで負極
合剤を塗布してなり、電極厚さｔは194μmであった。ま
た、実施例１の（２）と同様の手法で、厚さ107μmの片
面電極を作製した。

【００５１】得られた５個の電池を用いて、実施例１の
（６）と同様の条件下で３回充放電を行った。1回目の
充放電効率は、86.0〜87.1％と実施例１に比べ大きく低
下した。また、３回目の放電容量は、20.1〜24.5Ahと大
きくばらついていた。

【００５２】そのうち1個の電池の厚さは、T1=7.0mm、T
2=6.9mm、T3=6.6mm、T4=6.７mm、T5=6.７mmと各点で大
きくばらついており、設計厚さ6.00mmに比べて10％以上
厚くなっていた。更に、他の４個の電池についても、厚
さは6.6〜7.2mmとばらついており、内部抵抗も9〜14ｍ
Ωと大きくばらついていた。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、扁平形状の電池、特
に、大容量且つ高体積エネルギー密度を有する扁平形状
の電池において、厚み精度が高く、内部抵抗および容量
のバラツキが少ない非水系二次電池が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による蓄電システム用非水系二次電池の
一実施態様を示す平面図および側面図である。

【図２】図１に示す電池の内部に収納される電極積層体
の構成を示す側面図である。

【図３】本発明による非水系二次電池の実施例に用いた
正極、負極およびセパレータの説明図である。

【図４】本発明による非水系二次電池の実施例における
負極端子および正極端子と集電体との接続状況を示す側
面図である。

【図５】本発明による非水系二次電池の実施例における
電池の厚さ測定点の説明図である。

【符号の説明】

１上蓋２底容器３正極端子４負極端子５注液口６封口フィルム１０１ａ正極(両面) １０１ｂ負極(両面) １０１ｃ負極(片面) １０４、１０４ａ、１０４ｂセパレータ１０５ａ正極集電体１０５ｂ負極集電体１０６ａ正極集電部１０６ｂ負極集電部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者矢田静邦大阪府大阪市中央区平野町４丁目１−２株式会社関西新技術研究所内Ｆターム(参考） 5H011 AA02 AA03 AA13 CC06 CC10 DD03 FF03 GG09 HH02 HH13 JJ25 JJ27 KK01 5H029 AJ03 AJ12 AK03 AL07 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ04 BJ12 DJ02 DJ08 DJ16 EJ01 EJ04 HJ04 HJ16 HJ19 5H050 AA08 AA15 BA17 CA08 CA09 CB08 DA03 DA10 DA11 EA10 FA02 FA17 HA01 HA04 HA07 HA08 HA19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極、負極およびリチウム塩を含む非水系
電解質を備えた扁平形状の非水系二次電池において、エネルギー容量が30Wh以上かつ体積エネルギー密度が18
0Wh/l以上であり、前記負極が比表面積5m²/g以下の黒鉛材料である活物質
および結着剤からなることを特徴とする非水系二次電
池。
【請求項２】負極が、黒鉛材料重量の1％以下の導電材
を含む請求項１に記載の非水系二次電池。
【請求項３】前記非水系二次電池の表裏面の形状が、矩
形である請求項１に記載の非水系二次電池。
【請求項４】前記非水系二次電池が、厚さ12mm未満であ
る請求項１〜３のいずれかに記載の非水系二次電池。
【請求項５】前記非水系二次電池の電池容器の板厚が、
0.2〜1mmである請求項１〜４のいずれかに記載の非水系
二次電池。