JP2001250560A - リチウムイオン二次電池 - Google Patents
リチウムイオン二次電池Info
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- 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
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- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 保護回路を設けなくても過放電を防止でき
るようにする。 【解決手段】 銅箔７とニッケル箔６からなる多層箔に
より負極８を構成する。銅箔７の片側（セパレータ側）
にニッケル箔６を設けるようにし良いが、銅箔７の両側
にニッケル箔６を設けるようにする方がより良い。ま
た、正極活物質としてマンガン系のもの、例えばＬｉＭ
ｎ2Ｏ4を用いる。
るようにする。 【解決手段】 銅箔７とニッケル箔６からなる多層箔に
より負極８を構成する。銅箔７の片側（セパレータ側）
にニッケル箔６を設けるようにし良いが、銅箔７の両側
にニッケル箔６を設けるようにする方がより良い。ま
た、正極活物質としてマンガン系のもの、例えばＬｉＭ
ｎ2Ｏ4を用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン二
次電池に関する。
次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６はリチウムイオン二次電池の一つの
従来例を示す断面図である。図面において、１は正極
で、例えばアルミニウム、チタン或いは白金等の金属箔
により構成され、その両面には正極活物質であるＬｉＣ
ｏＯ2の粒子が塗布されている。２はその塗布層であ
る。この正極１はその両面のＬｉＣｏＯ2塗布層２、２
を含めて約１５０μｍ程度の厚さを有する。
従来例を示す断面図である。図面において、１は正極
で、例えばアルミニウム、チタン或いは白金等の金属箔
により構成され、その両面には正極活物質であるＬｉＣ
ｏＯ2の粒子が塗布されている。２はその塗布層であ
る。この正極１はその両面のＬｉＣｏＯ2塗布層２、２
を含めて約１５０μｍ程度の厚さを有する。
【０００３】３は負極で、例えば銅、ニッケル或いは白
金等の金属箔からなり、その両面にはカーボンが塗布さ
れている。４、４はその塗布されたカーボン層である。
負極３のカーボン層４、４を含めた全体の厚さは約１５
０μｍ程度にされている。５は正負両極１・３間に設け
られたセパレータで、微細な孔が無数に存在するポリプ
ロピレン或いはポリエチレン等の樹脂フィルムからな
り、正極１と負極３との間を電気的に絶縁するが、リチ
ウムイオンＬｉ+は自由に通過することができる。
金等の金属箔からなり、その両面にはカーボンが塗布さ
れている。４、４はその塗布されたカーボン層である。
負極３のカーボン層４、４を含めた全体の厚さは約１５
０μｍ程度にされている。５は正負両極１・３間に設け
られたセパレータで、微細な孔が無数に存在するポリプ
ロピレン或いはポリエチレン等の樹脂フィルムからな
り、正極１と負極３との間を電気的に絶縁するが、リチ
ウムイオンＬｉ+は自由に通過することができる。
【０００４】上述したＬｉＣｏＯ2塗布層２、２のある
正極１と、セパレータ５と、カーボン層４、４のある負
極３は重ねた状態で巻かれてジェリーロールと称される
電池の核となり、電解液に浸されて缶のなかに入れら
れ、正負両極がそれぞれ端子に電気的に接続されて完成
する。電解液は塩（例えばＬｉＰＦ6）と溶媒からな
り、溶媒としてカーボネート系の薬剤、例えばエチレン
カーボネート、ポリピレンカーボネート、メチルエチル
カーボネート或いはジエチルカーボネートが用いられ
る。
正極１と、セパレータ５と、カーボン層４、４のある負
極３は重ねた状態で巻かれてジェリーロールと称される
電池の核となり、電解液に浸されて缶のなかに入れら
れ、正負両極がそれぞれ端子に電気的に接続されて完成
する。電解液は塩（例えばＬｉＰＦ6）と溶媒からな
り、溶媒としてカーボネート系の薬剤、例えばエチレン
カーボネート、ポリピレンカーボネート、メチルエチル
カーボネート或いはジエチルカーボネートが用いられ
る。
【０００５】このリチウムイオン二次電池の動作原理を
説明すると次の通りである。先ず、充電について説明す
ると、充電したときリチウムイオンＬｉ+が正極側から
負極側に侵入する。そして、充電終了時には正極中に存
在していたリチウムイオンＬｉ+の例えば５０％程度が
負極側に行ってその負極の隙間をほとんど埋め尽くす状
態になる。リチウムイオンＬｉ+は−３Ｖの電位を持つ
ため、充電終了時には負極は−３Ｖの電位となり、ま
た、正極はリチウムイオンＬｉ+が抜けるに従って電位
が上昇し、充電終了時には＋１．２Ｖの電位になる。そ
の結果、リチウムイオン二次電池の電圧は４．２Ｖとな
る。
説明すると次の通りである。先ず、充電について説明す
ると、充電したときリチウムイオンＬｉ+が正極側から
負極側に侵入する。そして、充電終了時には正極中に存
在していたリチウムイオンＬｉ+の例えば５０％程度が
負極側に行ってその負極の隙間をほとんど埋め尽くす状
態になる。リチウムイオンＬｉ+は−３Ｖの電位を持つ
ため、充電終了時には負極は−３Ｖの電位となり、ま
た、正極はリチウムイオンＬｉ+が抜けるに従って電位
が上昇し、充電終了時には＋１．２Ｖの電位になる。そ
の結果、リチウムイオン二次電池の電圧は４．２Ｖとな
る。
【０００６】次に、放電、即ち正極と負極との間に負荷
を接続した場合について説明すると、負極中に存在する
リチウムイオンＬｉ+が正極に戻ってくる。それに伴っ
て正極の電位が下がり、負極の電位が上がるので、リチ
ウムイオン二次電池の電池は４．２Ｖから徐々に低下す
る。従って、リチウムイオン二次電池は、リチウムイオ
ンＬｉ+が正極と負極とを行ったり来たりする電池であ
るといえる。即ち、充電すると負極に行き、放電すると
正極に行くのである。そして、軽くて大容量であるとい
う利点を有するので、例えばノートパソコン或いはビデ
オカメラ等の電源の主流になりつつある。
を接続した場合について説明すると、負極中に存在する
リチウムイオンＬｉ+が正極に戻ってくる。それに伴っ
て正極の電位が下がり、負極の電位が上がるので、リチ
ウムイオン二次電池の電池は４．２Ｖから徐々に低下す
る。従って、リチウムイオン二次電池は、リチウムイオ
ンＬｉ+が正極と負極とを行ったり来たりする電池であ
るといえる。即ち、充電すると負極に行き、放電すると
正極に行くのである。そして、軽くて大容量であるとい
う利点を有するので、例えばノートパソコン或いはビデ
オカメラ等の電源の主流になりつつある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のリチ
ウムイオン二次電池には、不正な使用をすると大変危険
であるという欠点があった。即ち、過充電、過電流及び
過放電は好ましくないのである。そのため、従来におい
ては、過充電、過電流及び過放電を防止する保護回路を
装着し、バッテイリーパック化して使用するようにして
いた。
ウムイオン二次電池には、不正な使用をすると大変危険
であるという欠点があった。即ち、過充電、過電流及び
過放電は好ましくないのである。そのため、従来におい
ては、過充電、過電流及び過放電を防止する保護回路を
装着し、バッテイリーパック化して使用するようにして
いた。
【０００８】しかし、保護回路は高価であり、リチウム
イオン二次電池を低価格で提供することが阻まれるとい
う問題があった。そのため、保護回路をなくすための努
力が為されている。そして、正極活物質をコバルト系か
らマンガン系に切り換えることにより過充電保護を不要
にする技術の開発が進められ、また、過電流に対しても
比較的安価な素子（例えばＰＴＣ）を用いることにより
対応が可能になりつつある。
イオン二次電池を低価格で提供することが阻まれるとい
う問題があった。そのため、保護回路をなくすための努
力が為されている。そして、正極活物質をコバルト系か
らマンガン系に切り換えることにより過充電保護を不要
にする技術の開発が進められ、また、過電流に対しても
比較的安価な素子（例えばＰＴＣ）を用いることにより
対応が可能になりつつある。
【０００９】しかしながら、過放電に対して保護回路の
必要性をなくすことについては従来有効の手段がなかっ
た。即ち、上記カーボン４やセパレータ５には上述した
電解液が浸透しており、その電解液に溶媒として用いら
れるカーボネート系薬剤が銅を溶かすことが過放電によ
る銅箔の溶解という問題をもたらし、従来においてはそ
の問題を解決することができなかったのである。本発明
はこのような問題点を解決すべく為されたものであり、
保護回路を設けなくても過放電を防止できるようにする
ことを目的とする。
必要性をなくすことについては従来有効の手段がなかっ
た。即ち、上記カーボン４やセパレータ５には上述した
電解液が浸透しており、その電解液に溶媒として用いら
れるカーボネート系薬剤が銅を溶かすことが過放電によ
る銅箔の溶解という問題をもたらし、従来においてはそ
の問題を解決することができなかったのである。本発明
はこのような問題点を解決すべく為されたものであり、
保護回路を設けなくても過放電を防止できるようにする
ことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１のリチウムイオ
ン二次電池は、銅箔とニッケル箔からなる多層箔により
負極を構成したことを特徴とする。従って、請求項１の
リチウムイオン二次電池によれば、負極を過放電により
溶け出すという性質を有する銅箔のみで構成するのでは
なく、銅箔と過放電により溶け出すということのないニ
ッケル箔により構成したので、過放電により負極が溶け
出す弊害を従来よりも顕著に軽減することができ、延い
ては過放電保護のための保護回路を設ける必要性をなく
すことができる。
ン二次電池は、銅箔とニッケル箔からなる多層箔により
負極を構成したことを特徴とする。従って、請求項１の
リチウムイオン二次電池によれば、負極を過放電により
溶け出すという性質を有する銅箔のみで構成するのでは
なく、銅箔と過放電により溶け出すということのないニ
ッケル箔により構成したので、過放電により負極が溶け
出す弊害を従来よりも顕著に軽減することができ、延い
ては過放電保護のための保護回路を設ける必要性をなく
すことができる。
【００１１】また、負極をニッケルのみで構成するとニ
ッケルの比抵抗が大きいが故に電池の特性（容量）が低
下するという問題があるが、負極をニッケルと比抵抗の
小さな銅により構成するので、電池の特性の劣化（容量
低下）を少なくすることができる。従って、負極に寄生
する抵抗を徒らに高めることなく過放電保護の必要性を
なくすことができる。
ッケルの比抵抗が大きいが故に電池の特性（容量）が低
下するという問題があるが、負極をニッケルと比抵抗の
小さな銅により構成するので、電池の特性の劣化（容量
低下）を少なくすることができる。従って、負極に寄生
する抵抗を徒らに高めることなく過放電保護の必要性を
なくすことができる。
【００１２】請求項２のリチウムイオン二次電池は、請
求項１のリチウムイオン二次電池において、負極を成す
多層膜が銅箔をニッケル箔で挟んだ構造を有することを
特徴とする。従って、請求項２のリチウムイオン二次電
池によれば、銅箔をそれを挟むニッケル箔で保護するこ
とができ、延いては過放電による銅箔の溶け出しをニッ
ケル箔で有効に防止することができる。従って、過放電
保護の必要性をより完全になくすことができる。
求項１のリチウムイオン二次電池において、負極を成す
多層膜が銅箔をニッケル箔で挟んだ構造を有することを
特徴とする。従って、請求項２のリチウムイオン二次電
池によれば、銅箔をそれを挟むニッケル箔で保護するこ
とができ、延いては過放電による銅箔の溶け出しをニッ
ケル箔で有効に防止することができる。従って、過放電
保護の必要性をより完全になくすことができる。
【００１３】請求項３のリチウムイオン二次電池は、請
求項１又は２のリチウムイオン二次電池において、銅箔
の厚みが６μｍ以上で、ニッケル箔の厚みが０．３μｍ
以上であることを特徴とする。従って、請求項３のリチ
ウムイオン二次電池によれば、６μｍの銅箔に０．３μ
ｍのニッケル箔を形成することにより負極側の寄生抵抗
をほとんど高めることなく銅箔の過放電による溶け出し
を抑制することができる。従って、負極に寄生する抵抗
を徒らに高めることなく過放電保護の必要性をなくすこ
とができる。
求項１又は２のリチウムイオン二次電池において、銅箔
の厚みが６μｍ以上で、ニッケル箔の厚みが０．３μｍ
以上であることを特徴とする。従って、請求項３のリチ
ウムイオン二次電池によれば、６μｍの銅箔に０．３μ
ｍのニッケル箔を形成することにより負極側の寄生抵抗
をほとんど高めることなく銅箔の過放電による溶け出し
を抑制することができる。従って、負極に寄生する抵抗
を徒らに高めることなく過放電保護の必要性をなくすこ
とができる。
【００１４】請求項４のリチウムイオン二次電池は、請
求項１、２又は３記載のリチウムイオン二次電池におい
て銅箔及びニッケル箔がメッキにより形成されてなるこ
とを特徴とする。従って、請求項４のリチウムイオン二
次電池によれば、安定した負極を形成することができ
る。即ち、銅箔及びニッケル箔を圧延により形成するこ
とも考えられ得るが、圧延にした場合、銅箔及びニッケ
ル箔の厚さの制御性が悪く、リチウムイオン二次電池の
信頼度が低くなるが、メッキにより銅箔及びニッケル箔
を形成した場合には、厚さの制御性が良くなり、銅箔、
ニッケル箔からなる負極の信頼度を高めることができ
る。
求項１、２又は３記載のリチウムイオン二次電池におい
て銅箔及びニッケル箔がメッキにより形成されてなるこ
とを特徴とする。従って、請求項４のリチウムイオン二
次電池によれば、安定した負極を形成することができ
る。即ち、銅箔及びニッケル箔を圧延により形成するこ
とも考えられ得るが、圧延にした場合、銅箔及びニッケ
ル箔の厚さの制御性が悪く、リチウムイオン二次電池の
信頼度が低くなるが、メッキにより銅箔及びニッケル箔
を形成した場合には、厚さの制御性が良くなり、銅箔、
ニッケル箔からなる負極の信頼度を高めることができ
る。
【００１５】請求項５のリチウムイオン二次電池は、請
求項１、２、３又は４記載のリチウムイオン二次電池に
おいて、正極活物質をマンガン系材料、例えばＬｉＭｎ
2Ｏ4により形成されてなることを特徴とする。従って、
請求項５のリチウムイオン二次電池によれば、正極活物
質をマンガン系材料、例えばＬｉＭｎ2Ｏ4を用いたの
で、充電の安全性を高めることができる。というのは、
ＬｉＭｎ2Ｏ4はリチウムイオンＬｉ+が抜けても比較的
結晶が安定で、例えばＬｉ0.5Ｍｎ2Ｏ4までリチウムイ
オンＬｉ+が抜けた場合でも２４０℃まで安定に存在す
る。従って、ＬｉＣｏＯ2よりは（ＬｉＣｏＯ2は、１８
０℃位で分解する。）酸素を発生させる確率が低く充電
時の安全性を高めることができる。
求項１、２、３又は４記載のリチウムイオン二次電池に
おいて、正極活物質をマンガン系材料、例えばＬｉＭｎ
2Ｏ4により形成されてなることを特徴とする。従って、
請求項５のリチウムイオン二次電池によれば、正極活物
質をマンガン系材料、例えばＬｉＭｎ2Ｏ4を用いたの
で、充電の安全性を高めることができる。というのは、
ＬｉＭｎ2Ｏ4はリチウムイオンＬｉ+が抜けても比較的
結晶が安定で、例えばＬｉ0.5Ｍｎ2Ｏ4までリチウムイ
オンＬｉ+が抜けた場合でも２４０℃まで安定に存在す
る。従って、ＬｉＣｏＯ2よりは（ＬｉＣｏＯ2は、１８
０℃位で分解する。）酸素を発生させる確率が低く充電
時の安全性を高めることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明は、基本的には、銅箔とニ
ッケル箔からなる多層箔により負極を構成したというも
のであり、銅箔のセパレータ側にニッケル箔を積層した
構成にしても良いが、より確実に銅箔の溶け出しを防止
するには、銅箔をニッケル箔によりその両面から挟んだ
構造にするとより確実に過充電による銅箔の溶け出しを
防止することができる。尚、セパレータを無くし、代わ
りにゲル化ポリマーを用いるリチウム電池があるが、本
発明はそのようなタイプのものにも適用することができ
る。
ッケル箔からなる多層箔により負極を構成したというも
のであり、銅箔のセパレータ側にニッケル箔を積層した
構成にしても良いが、より確実に銅箔の溶け出しを防止
するには、銅箔をニッケル箔によりその両面から挟んだ
構造にするとより確実に過充電による銅箔の溶け出しを
防止することができる。尚、セパレータを無くし、代わ
りにゲル化ポリマーを用いるリチウム電池があるが、本
発明はそのようなタイプのものにも適用することができ
る。
【００１７】上記いずれに態様にせよ、負極の銅箔の厚
みは６μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上にすると
良く、ニッケル箔の厚みを０．３μｍ以上が好ましい。
銅箔及びニッケル箔は圧延により形成しても良いが、よ
り信頼度を高める上ではメッキにより形成すると良い。
みは６μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上にすると
良く、ニッケル箔の厚みを０．３μｍ以上が好ましい。
銅箔及びニッケル箔は圧延により形成しても良いが、よ
り信頼度を高める上ではメッキにより形成すると良い。
【００１８】また、正極活物質としてマンガン系材料、
例えばＬｉＭｎ2Ｏ4を用いると、リチウムイオンＬｉ+
が抜けても比較的結晶が安定で、例えばＬｉ0.5Ｍｎ2Ｏ
4までリチウムイオンＬｉ+が抜けた場合でも２４０℃ま
で安定に存在するので、１８０℃位で分解するＬｉＣｏ
Ｏ2よりは酸素を発生させる確率が低く充電時の安全性
を高めることができる。
例えばＬｉＭｎ2Ｏ4を用いると、リチウムイオンＬｉ+
が抜けても比較的結晶が安定で、例えばＬｉ0.5Ｍｎ2Ｏ
4までリチウムイオンＬｉ+が抜けた場合でも２４０℃ま
で安定に存在するので、１８０℃位で分解するＬｉＣｏ
Ｏ2よりは酸素を発生させる確率が低く充電時の安全性
を高めることができる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明を図示実施例に従って詳細に説
明する。図１は本発明リチウムイオン二次電池の一つの
実施例を示す断面図であり、図面において、１は正極
で、例えばアルミニウム、チタン或いは白金等の金属箔
により構成され、その両面には正極活物質であるＬｉＭ
ｎ2Ｏ4の粒子が塗布されている。従来においては正極活
物質としてコバルト系のものが用いられたが、本実施例
においてマンガン系のものを用いるのは、正の抵抗温度
係数を有し、充電の安全性が高めることができるからで
ある。２はその塗布層である。この正極１はその両面の
ＬｉＭｎ2Ｏ4塗布層２、２を含めて約１５０μｍ程度の
厚さを有する。
明する。図１は本発明リチウムイオン二次電池の一つの
実施例を示す断面図であり、図面において、１は正極
で、例えばアルミニウム、チタン或いは白金等の金属箔
により構成され、その両面には正極活物質であるＬｉＭ
ｎ2Ｏ4の粒子が塗布されている。従来においては正極活
物質としてコバルト系のものが用いられたが、本実施例
においてマンガン系のものを用いるのは、正の抵抗温度
係数を有し、充電の安全性が高めることができるからで
ある。２はその塗布層である。この正極１はその両面の
ＬｉＭｎ2Ｏ4塗布層２、２を含めて約１５０μｍ程度の
厚さを有する。
【００２０】８は負極で、銅箔７と、その両面に例えば
メッキにより形成されたニッケル箔６、６からなり、該
負極８の両面にはカーボンが塗布されている。４、４は
その塗布されたカーボン層である。５は正負両極１・３
間に設けられたセパレータで、微細な孔が無数に存在す
るポリプロピレン或いはポリエチレン等の樹脂フィルム
からなり、正極１と負極３との間を電気的に絶縁する
が、リチウムイオンＬｉ+は自由に通過することができ
る。
メッキにより形成されたニッケル箔６、６からなり、該
負極８の両面にはカーボンが塗布されている。４、４は
その塗布されたカーボン層である。５は正負両極１・３
間に設けられたセパレータで、微細な孔が無数に存在す
るポリプロピレン或いはポリエチレン等の樹脂フィルム
からなり、正極１と負極３との間を電気的に絶縁する
が、リチウムイオンＬｉ+は自由に通過することができ
る。
【００２１】上述したＬｉＭｎ2Ｏ4塗布層２、２のある
正極１と、セパレータ５と、カーボン層４、４のある上
記負極８は重ねた状態で巻かれてジェリーロールと称さ
れる電池の核となり、電解液に浸されて缶のなかに入れ
られ、正負両極がそれぞれ端子に電気的に接続されて完
成する。尚、電解液は塩（例えばＬｉＰＦ6）と溶媒か
らなり、溶媒としてカーボネート系の薬剤、例えばエチ
レンカーボネート、ポリピレンカーボネート、メチルエ
チルカーボネート或いはジエチルカーボネートが用いら
れる。
正極１と、セパレータ５と、カーボン層４、４のある上
記負極８は重ねた状態で巻かれてジェリーロールと称さ
れる電池の核となり、電解液に浸されて缶のなかに入れ
られ、正負両極がそれぞれ端子に電気的に接続されて完
成する。尚、電解液は塩（例えばＬｉＰＦ6）と溶媒か
らなり、溶媒としてカーボネート系の薬剤、例えばエチ
レンカーボネート、ポリピレンカーボネート、メチルエ
チルカーボネート或いはジエチルカーボネートが用いら
れる。
【００２２】図２（Ａ）、（Ｂ）は負極８の各別の例を
示すもので、（Ａ）は負極８の銅箔７の両側にニッケル
箔６、６を形成した例を示し、（Ｂ）は銅箔７の片側、
具体的には上記セパレータ側にニッケル箔６を形成した
例を示す。（Ａ）に示す方が（Ｂ）に示す方よりも優れ
た特性を得ることができるが、本発明は（Ｂ）に示す態
様でも実施することができることはデータで明らかにす
る。
示すもので、（Ａ）は負極８の銅箔７の両側にニッケル
箔６、６を形成した例を示し、（Ｂ）は銅箔７の片側、
具体的には上記セパレータ側にニッケル箔６を形成した
例を示す。（Ａ）に示す方が（Ｂ）に示す方よりも優れ
た特性を得ることができるが、本発明は（Ｂ）に示す態
様でも実施することができることはデータで明らかにす
る。
【００２３】図３は過放電特性の評価方法を説明するた
めの参考に供するもので、充放電を繰り返すと容量は減
少し、銅箔を基板として用いた場合には４サイクルで容
量が略０になるのに対してニッケルを基板として用いた
場合には初期容量は小さいものの充放電の繰り返しによ
る容量の低下は相当に少ないことが解る。尚、特性測定
において充放電の電流値はその電池を５時間で使い切る
大きさの値が選ばれている（０．２Ｃ）。
めの参考に供するもので、充放電を繰り返すと容量は減
少し、銅箔を基板として用いた場合には４サイクルで容
量が略０になるのに対してニッケルを基板として用いた
場合には初期容量は小さいものの充放電の繰り返しによ
る容量の低下は相当に少ないことが解る。尚、特性測定
において充放電の電流値はその電池を５時間で使い切る
大きさの値が選ばれている（０．２Ｃ）。
【００２４】そして、その評価にあたり、容量の測定
は、電池電圧を４．２Ｖから１Ｖまで放電させ、再度充
電してその容量を測定するという方法を採る。図４はそ
のような容量測定方法を用いて測定した耐久性について
示す図であり、具体的には、過放電１０回後の容量に対
する初期容量の比（％）を耐久性として各別の例につい
て示したものである。第１の例は、負極を厚さ１０μｍ
の銅箔のみで形成した場合であり、この場合は略０であ
る。第２の例は、負極を厚さ８μｍの銅箔の片側（セパ
レータ側）に厚さ２μｍのニッケル箔を形成した場合
[図２（Ｂ）参照]であり、この場合は第１の例よりも顕
著に耐久性が優れている。
は、電池電圧を４．２Ｖから１Ｖまで放電させ、再度充
電してその容量を測定するという方法を採る。図４はそ
のような容量測定方法を用いて測定した耐久性について
示す図であり、具体的には、過放電１０回後の容量に対
する初期容量の比（％）を耐久性として各別の例につい
て示したものである。第１の例は、負極を厚さ１０μｍ
の銅箔のみで形成した場合であり、この場合は略０であ
る。第２の例は、負極を厚さ８μｍの銅箔の片側（セパ
レータ側）に厚さ２μｍのニッケル箔を形成した場合
[図２（Ｂ）参照]であり、この場合は第１の例よりも顕
著に耐久性が優れている。
【００２５】第３の例は、厚さ８μｍの銅箔の両側に厚
さ１μｍのニッケル箔を形成した場合[図２（Ａ）参照]
であり、この場合は第２の例よりも更に顕著に耐久性が
優れている。即ち、１００％にかなり近い値になってい
る。第４の例は、厚さ６μｍの銅箔の両側に厚さ２μｍ
のニッケル箔を形成した場合であり、この場合は第３の
例よりも更に耐久性が優れている。第５の例は、本発明
の実施例には該当しないが、負極を厚さ１０μｍのみで
形成した場合で、この場合は、更に耐久性が優れてい
る。しかし、ニッケルの比抵抗が大きいので初期容量を
大きくできないという致命的欠点があるので、本発明に
おいては用いないのである。
さ１μｍのニッケル箔を形成した場合[図２（Ａ）参照]
であり、この場合は第２の例よりも更に顕著に耐久性が
優れている。即ち、１００％にかなり近い値になってい
る。第４の例は、厚さ６μｍの銅箔の両側に厚さ２μｍ
のニッケル箔を形成した場合であり、この場合は第３の
例よりも更に耐久性が優れている。第５の例は、本発明
の実施例には該当しないが、負極を厚さ１０μｍのみで
形成した場合で、この場合は、更に耐久性が優れてい
る。しかし、ニッケルの比抵抗が大きいので初期容量を
大きくできないという致命的欠点があるので、本発明に
おいては用いないのである。
【００２６】図５はその初期容量について３つの例を示
す図で、第１の例は、厚さ８μｍの銅箔の両側に厚さ１
μｍのニッケル箔を形成した場合であり、この場合は負
極に寄生する抵抗を小さくできるので、初期容量は非常
に大きい。第２の例は、厚さ６μｍの銅箔の両側に厚さ
２μｍのニッケル箔を形成した場合であり、この場合は
第１の例よりも初期容量が小さくなるが、ほんの少し小
さくなるに過ぎない。第４は負極を厚さ１０μｍのニッ
ケル箔のみで形成した場合を示し、この場合は、初期容
量が極めて小さく、実用性がない。尚、図５では示さな
かったが、ニッケル膜を銅箔の片側（セパレータ側）に
設けた負極の場合は、両側にニッケル箔を設けた場合よ
りも寄生抵抗を小さくできるので、より初期容量を大き
くできることはいうまでもない。尚、本発明の適用によ
り１８ｍｍ径、６５ｍｍ長の大きさの１セル当たり２Ａ
ｈ以上の容量を持つリチウムイオン二次電池を容易に提
供できることが確認されている。
す図で、第１の例は、厚さ８μｍの銅箔の両側に厚さ１
μｍのニッケル箔を形成した場合であり、この場合は負
極に寄生する抵抗を小さくできるので、初期容量は非常
に大きい。第２の例は、厚さ６μｍの銅箔の両側に厚さ
２μｍのニッケル箔を形成した場合であり、この場合は
第１の例よりも初期容量が小さくなるが、ほんの少し小
さくなるに過ぎない。第４は負極を厚さ１０μｍのニッ
ケル箔のみで形成した場合を示し、この場合は、初期容
量が極めて小さく、実用性がない。尚、図５では示さな
かったが、ニッケル膜を銅箔の片側（セパレータ側）に
設けた負極の場合は、両側にニッケル箔を設けた場合よ
りも寄生抵抗を小さくできるので、より初期容量を大き
くできることはいうまでもない。尚、本発明の適用によ
り１８ｍｍ径、６５ｍｍ長の大きさの１セル当たり２Ａ
ｈ以上の容量を持つリチウムイオン二次電池を容易に提
供できることが確認されている。
【００２７】
【発明の効果】請求項１のリチウムイオン二次電池によ
れば、負極が過放電により溶け出すという性質を有する
銅箔のみにより構成されるのではなく、銅箔と、過放電
により溶け出すということのないニッケル箔により構成
したので、過放電により負極が溶け出す弊害を従来より
も顕著に軽減することができ、延いては過放電保護の必
要性をなくすことができる。
れば、負極が過放電により溶け出すという性質を有する
銅箔のみにより構成されるのではなく、銅箔と、過放電
により溶け出すということのないニッケル箔により構成
したので、過放電により負極が溶け出す弊害を従来より
も顕著に軽減することができ、延いては過放電保護の必
要性をなくすことができる。
【００２８】そして、負極をニッケルと比抵抗の小さな
銅により構成するので、電池の特性の劣化を少なくする
ことができる。従って、負極に寄生する抵抗を徒らに高
めることなく過放電保護の必要性をなくすことができ
る。尚、本発明の適用により１セルが２Ａｈ以上の容量
を持つリチウムイオン二次電池を得ることができること
が確認されている。
銅により構成するので、電池の特性の劣化を少なくする
ことができる。従って、負極に寄生する抵抗を徒らに高
めることなく過放電保護の必要性をなくすことができ
る。尚、本発明の適用により１セルが２Ａｈ以上の容量
を持つリチウムイオン二次電池を得ることができること
が確認されている。
【００２９】請求項２のリチウムイオン二次電池によれ
ば、銅箔をそれを挟むニッケル箔で保護することがで
き、延いては過放電による銅箔の溶け出しをニッケル箔
で有効に防止することができる。従って、過放電保護の
必要性をより完全に防止することができる。
ば、銅箔をそれを挟むニッケル箔で保護することがで
き、延いては過放電による銅箔の溶け出しをニッケル箔
で有効に防止することができる。従って、過放電保護の
必要性をより完全に防止することができる。
【００３０】請求項３のリチウムイオン二次電池によれ
ば、６μｍの銅箔に０．３μｍのニッケル箔を形成する
ことにより負極側の寄生抵抗をほとんど高めることなく
銅箔の過放電による溶け出しを抑制することができる。
従って、負極に寄生する抵抗を徒らに高めることなく過
放電保護の必要性をなくすことができる。
ば、６μｍの銅箔に０．３μｍのニッケル箔を形成する
ことにより負極側の寄生抵抗をほとんど高めることなく
銅箔の過放電による溶け出しを抑制することができる。
従って、負極に寄生する抵抗を徒らに高めることなく過
放電保護の必要性をなくすことができる。
【００３１】請求項４のリチウムイオン二次電池によれ
ば、銅箔にニッケル箔をメッキにより形成するので、安
定した負極を形成することができる。具体的には、厚さ
の制御性が良くなり、銅箔、ニッケル箔からなる負極の
信頼度を高めることができる。
ば、銅箔にニッケル箔をメッキにより形成するので、安
定した負極を形成することができる。具体的には、厚さ
の制御性が良くなり、銅箔、ニッケル箔からなる負極の
信頼度を高めることができる。
【００３２】請求項５のリチウムイオン二次電池によれ
ば、正極活物質をマンガン系材料、例えばＬｉＭｎ2Ｏ4
を用いたので、リチウムイオンＬｉ+が抜けても比較的
結晶が安定で、例えばＬｉ0.5Ｍｎ2Ｏ4までリチウムイ
オンＬｉ+が抜けた場合でも２４０℃まで安定に存在す
る。従って、１８０℃位で分解するＬｉＣｏＯ2よりは
酸素を発生させる確率が低く充電時の安全性を高めるこ
とができる。
ば、正極活物質をマンガン系材料、例えばＬｉＭｎ2Ｏ4
を用いたので、リチウムイオンＬｉ+が抜けても比較的
結晶が安定で、例えばＬｉ0.5Ｍｎ2Ｏ4までリチウムイ
オンＬｉ+が抜けた場合でも２４０℃まで安定に存在す
る。従って、１８０℃位で分解するＬｉＣｏＯ2よりは
酸素を発生させる確率が低く充電時の安全性を高めるこ
とができる。
【図１】本発明リチウムイオン二次電池の一つの実施例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）は本発明リチウムイオン二次電
池の負極の各別の例を示す断面図である。
池の負極の各別の例を示す断面図である。
【図３】負極を銅箔で形成した場合とニッケル箔で形成
した場合における充放電の繰り返し（サイクル）による
容量の変化を示す図である。
した場合における充放電の繰り返し（サイクル）による
容量の変化を示す図である。
【図４】各別の負極の例における耐久性（１０回の過放
電後の容量の初期容量に対する比）を示す図である。
電後の容量の初期容量に対する比）を示す図である。
【図５】各別の負極における初期容量を示す図である。
【図６】リチウムイオン二次電池の従来例を示す断面図
である。
である。
２・・・正極活物質層、６・・・ニッケル箔、７・・・
銅箔、８・・・負極。
銅箔、８・・・負極。
フロントページの続き (72)発明者 飯島 朝雄 東京都豊島区南大塚三丁目37番５号 株式 会社ノース内 Ｆターム(参考） 5H017 AA03 AS01 AS10 BB16 CC01 DD03 EE01 EE04 HH03 5H029 AJ02 AJ05 AJ06 AJ12 AJ13 AJ14 AK03 AL06 AM03 AM05 AM07 BJ02 BJ14 CJ24 DJ07 DJ11 EJ01 HJ04 5H050 AA04 AA07 AA12 AA15 AA18 AA19 BA17 CA05 CB07 DA03 DA04 DA06 DA07 FA05 FA18 GA24 HA04
Claims (5)
- 【請求項１】 銅箔とニッケル箔からなる多層箔により
負極を構成したことを特徴とするリチウムイオン二次電
池。 - 【請求項２】 上記多層箔が銅箔をニッケル箔で挟む構
造を有することを特徴とする請求項１記載のリチウムイ
オン二次電池。 - 【請求項３】 銅箔の厚みが６μｍ以上で、ニッケル箔
の厚みが０．３μｍ以上であることを特徴とする請求項
１又は２記載のリチウムイオン二次電池。 - 【請求項４】 銅箔及びニッケル箔をメッキにより形成
してなることを特徴とする請求項１、２又は３記載のリ
チウムイオン二次電池。 - 【請求項５】 正極活物質をマンガン系材料により形成
してなることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載
のリチウムイオン二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000063626A JP2001250560A (ja) | 2000-03-08 | 2000-03-08 | リチウムイオン二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000063626A JP2001250560A (ja) | 2000-03-08 | 2000-03-08 | リチウムイオン二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001250560A true JP2001250560A (ja) | 2001-09-14 |
Family
ID=18583463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000063626A Pending JP2001250560A (ja) | 2000-03-08 | 2000-03-08 | リチウムイオン二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001250560A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100739431B1 (ko) | 2005-06-20 | 2007-07-13 | 엘에스전선 주식회사 | 전기 전도성이 향상된 이차전지 및 전자부품을 전기적으로연결하는 판형 도전체 |
| CN105428660A (zh) * | 2015-12-27 | 2016-03-23 | 广州丰江电池新技术股份有限公司 | 超薄锂离子电池集流体、超薄锂离子电池及其制造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07105952A (ja) * | 1993-10-06 | 1995-04-21 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | リチウム二次電池用集電体およびリチウム二次電池 |
| JPH08306390A (ja) * | 1995-04-28 | 1996-11-22 | Sony Corp | 非水電解液二次電池 |
-
2000
- 2000-03-08 JP JP2000063626A patent/JP2001250560A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07105952A (ja) * | 1993-10-06 | 1995-04-21 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | リチウム二次電池用集電体およびリチウム二次電池 |
| JPH08306390A (ja) * | 1995-04-28 | 1996-11-22 | Sony Corp | 非水電解液二次電池 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100739431B1 (ko) | 2005-06-20 | 2007-07-13 | 엘에스전선 주식회사 | 전기 전도성이 향상된 이차전지 및 전자부품을 전기적으로연결하는 판형 도전체 |
| CN105428660A (zh) * | 2015-12-27 | 2016-03-23 | 广州丰江电池新技术股份有限公司 | 超薄锂离子电池集流体、超薄锂离子电池及其制造方法 |
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