JP2001357881A - ポリマー電解質リチウム二次電池 - Google Patents
ポリマー電解質リチウム二次電池Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電池特性を損なうことなく電池の内圧上昇や
膨張を防止できるとともに、製造コストを低減できるポ
リマー電解質リチウム二次電池を提供する。 【解決手段】 正極端子５に接続する正極２と、負極端
子４に接続する負極１とがポリマー電解質３を介して離
間配置されたポリマー電解質リチウム二次電池であっ
て、正極２の負極１に対向する面以外の特定領域におい
て、ポリマー電解質３による被覆厚さが１０μｍ以下で
あることを特徴とする。
膨張を防止できるとともに、製造コストを低減できるポ
リマー電解質リチウム二次電池を提供する。 【解決手段】 正極端子５に接続する正極２と、負極端
子４に接続する負極１とがポリマー電解質３を介して離
間配置されたポリマー電解質リチウム二次電池であっ
て、正極２の負極１に対向する面以外の特定領域におい
て、ポリマー電解質３による被覆厚さが１０μｍ以下で
あることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はポリマー電解質リチ
ウム二次電池に関し、特に、電池特性を損なうことなく
電池の内圧上昇や膨張を防止できるポリマー電解質リチ
ウム二次電池に関する。
ウム二次電池に関し、特に、電池特性を損なうことなく
電池の内圧上昇や膨張を防止できるポリマー電解質リチ
ウム二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子技術の大きな進歩により、一
般ユーザー向けの携帯機器の小型軽量化が進んでおり、
電池に対しても小型軽量化の要求が高まっている。この
ような要求に応えるものの一つとして、正極と、負極
と、ゲル電解質とから少なくとも構成されるポリマー電
解質リチウム二次電池が知られている。
般ユーザー向けの携帯機器の小型軽量化が進んでおり、
電池に対しても小型軽量化の要求が高まっている。この
ような要求に応えるものの一つとして、正極と、負極
と、ゲル電解質とから少なくとも構成されるポリマー電
解質リチウム二次電池が知られている。
【０００３】正極としてはLiCoO2，LiNiO2，LiMnO2等の
遷移金属酸化物が、負極としては黒鉛等の炭素が知られ
ており、このような物質の組み合わせによって、充放電
特性等の電池特性に優れたポリマー電解質リチウム二次
電池が得られるとされている。
遷移金属酸化物が、負極としては黒鉛等の炭素が知られ
ており、このような物質の組み合わせによって、充放電
特性等の電池特性に優れたポリマー電解質リチウム二次
電池が得られるとされている。
【０００４】しかしながら、黒鉛等の炭素を負極の主要
構成成分とするポリマー電解質リチウム二次電池におい
ては、特に１サイクル目の充電の際に、主として負極の
表面で電解液の分解反応が起こり、水素ガス（Ｈ2）
や、一酸化炭素（ＣＯ），メタン（ＣＨ4），エタン
（Ｃ2Ｈ6）等の炭化水素ガスが発生することがある。そ
して、このようなガスの発生によって、電池の内圧が上
昇し、電池の外装材がフィルムパッケージである場合は
電池が膨張する恐れがある。また、ガスの発生は、内部
インピーダンスの増大等を引き起こして、電池特性を悪
化させることがある。
構成成分とするポリマー電解質リチウム二次電池におい
ては、特に１サイクル目の充電の際に、主として負極の
表面で電解液の分解反応が起こり、水素ガス（Ｈ2）
や、一酸化炭素（ＣＯ），メタン（ＣＨ4），エタン
（Ｃ2Ｈ6）等の炭化水素ガスが発生することがある。そ
して、このようなガスの発生によって、電池の内圧が上
昇し、電池の外装材がフィルムパッケージである場合は
電池が膨張する恐れがある。また、ガスの発生は、内部
インピーダンスの増大等を引き起こして、電池特性を悪
化させることがある。
【０００５】電池の内圧上昇や膨張を防ぐため、１サイ
クル目の充電を開放状態で行った後に発電要素を収容封
止する電池の製造方法や、ゲル電解質等のような固体電
解質系ではガスが逸散しにくいことから、電解質を液状
の状態で充電し、開放状態においてガスを逸散させた後
に固化するポリマー電解質リチウム二次電池の製造方法
が提案されている（特開平１１−２３３１４７号公報参
照）。しかしながら、前記方法においては、ポリマー電
解質リチウム二次電池は、水分の侵入を極端に嫌うこと
から、少なくとも１サイクル目の充電終了までは、開放
状態であって、かつ極力水分が除去された乾燥雰囲気下
に置かれることが必要となっている。
クル目の充電を開放状態で行った後に発電要素を収容封
止する電池の製造方法や、ゲル電解質等のような固体電
解質系ではガスが逸散しにくいことから、電解質を液状
の状態で充電し、開放状態においてガスを逸散させた後
に固化するポリマー電解質リチウム二次電池の製造方法
が提案されている（特開平１１−２３３１４７号公報参
照）。しかしながら、前記方法においては、ポリマー電
解質リチウム二次電池は、水分の侵入を極端に嫌うこと
から、少なくとも１サイクル目の充電終了までは、開放
状態であって、かつ極力水分が除去された乾燥雰囲気下
に置かれることが必要となっている。
【０００６】そして、このような開放状態下におけるポ
リマー電解質リチウム二次電池の配置には、充電用ドラ
イルーム等に対して大きな設備投資が必要であり、さら
には充電中にゲル電解質の溶剤が揮発逸散して電解質の
伝導度が低下するなどの不具合が生じやすいという問題
があった。
リマー電解質リチウム二次電池の配置には、充電用ドラ
イルーム等に対して大きな設備投資が必要であり、さら
には充電中にゲル電解質の溶剤が揮発逸散して電解質の
伝導度が低下するなどの不具合が生じやすいという問題
があった。
【０００７】また、特開平１１―１２６６３２号公報に
は、ガス発生抑制のための特殊な物質を電解質に添加す
る技術が開示されているが、前記公報に提案されている
物質は高価であることから、電池の製造コストが高くな
るという問題があった。
は、ガス発生抑制のための特殊な物質を電解質に添加す
る技術が開示されているが、前記公報に提案されている
物質は高価であることから、電池の製造コストが高くな
るという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述した問
題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池特
性を損なうことなく電池の内圧上昇や膨張を防止できる
とともに、製造コストを低減できるポリマー電解質リチ
ウム二次電池を提供することである。
題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池特
性を損なうことなく電池の内圧上昇や膨張を防止できる
とともに、製造コストを低減できるポリマー電解質リチ
ウム二次電池を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明者らは鋭意検討の結果、特定構造のポリ
マー電解質リチウム二次電池とすることにより、驚くべ
きことに、電池特性を損なうことなく電池の内圧上昇や
膨張を防止できるとともに、製造コストを低減できるこ
とを見出し、本発明に至った。即ち、本発明の技術的構
成およびその作用効果は以下の通りである。ただし、作
用機構については推定を含んであり、その作用機構の正
否は、本発明を制限するものでない。
ために、本発明者らは鋭意検討の結果、特定構造のポリ
マー電解質リチウム二次電池とすることにより、驚くべ
きことに、電池特性を損なうことなく電池の内圧上昇や
膨張を防止できるとともに、製造コストを低減できるこ
とを見出し、本発明に至った。即ち、本発明の技術的構
成およびその作用効果は以下の通りである。ただし、作
用機構については推定を含んであり、その作用機構の正
否は、本発明を制限するものでない。
【００１０】すなわち、本発明は、請求項１に記載した
ように、リチウムと遷移金属との複合酸化物粒子を主要
構成成分とする正極と、炭素粒子を主要構成成分とする
負極とがポリマー電解質を介して離間配置されたポリマ
ー電解質リチウム二次電池であって、前記正極の前記負
極に対向する面以外の特定領域において、前記ポリマー
電解質による被覆厚さが１０μｍ以下であることを特徴
としている。このような構成によれば、充電時に負極の
表面から発生したガスが、正極上の被覆厚さが１０μｍ
以下のポリマー電解質を経由して、正極内に確実に拡散
できる。
ように、リチウムと遷移金属との複合酸化物粒子を主要
構成成分とする正極と、炭素粒子を主要構成成分とする
負極とがポリマー電解質を介して離間配置されたポリマ
ー電解質リチウム二次電池であって、前記正極の前記負
極に対向する面以外の特定領域において、前記ポリマー
電解質による被覆厚さが１０μｍ以下であることを特徴
としている。このような構成によれば、充電時に負極の
表面から発生したガスが、正極上の被覆厚さが１０μｍ
以下のポリマー電解質を経由して、正極内に確実に拡散
できる。
【００１１】また、本発明は、請求項２に記載したよう
に、前記ポリマー電解質リチウム二次電池において、１
サイクル目の充電の後に、リチウム電極を基準とする電
位（Ｌｉ／Ｌｉ+）で４．０Ｖ〜４．３Ｖの電圧を充電
方向に印可する状態で保持されたことを特徴としてい
る。このように、前記構成のポリマー電解質リチウム二
次電池に対して、１サイクル目の充電の後に、４．０Ｖ
以上の電圧を充電方向に印可することによって、負極の
表面から発生し、被覆厚さが１０μｍ以下のポリマー電
解質を透過して正極内に拡散されたガスを確実に非ガス
状物に変換できる。よって、充電時に発生したガスを電
池の外部に逸散させるために、ポリマー電解質リチウム
二次電池をドライルーム等に配置して開放状態とする必
要がないので、ポリマー電解質リチウム二次電池の製造
コストを低減できる。また、４．３Ｖ以下の電圧を充電
方向に印可することによって、電池特性の損失を招くポ
リマー電解質の分解を確実に防止できる。以上により、
電池特性を損なうことなく電池の内圧上昇や膨張を防止
できるとともに、製造コストを低減できるポリマー電解
質リチウム二次電池とすることができる。
に、前記ポリマー電解質リチウム二次電池において、１
サイクル目の充電の後に、リチウム電極を基準とする電
位（Ｌｉ／Ｌｉ+）で４．０Ｖ〜４．３Ｖの電圧を充電
方向に印可する状態で保持されたことを特徴としてい
る。このように、前記構成のポリマー電解質リチウム二
次電池に対して、１サイクル目の充電の後に、４．０Ｖ
以上の電圧を充電方向に印可することによって、負極の
表面から発生し、被覆厚さが１０μｍ以下のポリマー電
解質を透過して正極内に拡散されたガスを確実に非ガス
状物に変換できる。よって、充電時に発生したガスを電
池の外部に逸散させるために、ポリマー電解質リチウム
二次電池をドライルーム等に配置して開放状態とする必
要がないので、ポリマー電解質リチウム二次電池の製造
コストを低減できる。また、４．３Ｖ以下の電圧を充電
方向に印可することによって、電池特性の損失を招くポ
リマー電解質の分解を確実に防止できる。以上により、
電池特性を損なうことなく電池の内圧上昇や膨張を防止
できるとともに、製造コストを低減できるポリマー電解
質リチウム二次電池とすることができる。
【００１２】また、本発明は、請求項３に記載したよう
に、前記ポリマー電解質リチウム二次電池において、前
記正極は、厚さ５０μｍ以上および幅７０ｍｍ以下の略
偏平直方体形状の正極が長手方向に捲回されてなり、前
記特定領域は前記正極の幅方向端面であることを特徴と
している。このような構成によれば、略偏平直方体形状
の正極において、厚さが５０μｍ以上であるので、正極
の幅方向端面の面積を十分に確保できる。よって、正極
板の幅方向端面上にポリマー電解質による被覆厚さが１
０μｍ以下の領域を設けることによって、充電時に負極
の表面から発生したガスを確実に正極内に拡散させて、
非ガス状物に変換する反応を確実に起こすことができ
る。また、略偏平直方体形状の正極板において、幅が７
０ｍｍ以下であるので、正極内に拡散されたガスが非ガ
ス状物に変換する反応を、正極板の幅方向端面の近傍の
みならず、正極内部においても確実に起こすことができ
る。よって、正極の組成を均一にできるので、電池特性
の損失を防止できる。以上により、特に、電池特性を損
なうことなく電池の内圧上昇や膨張を防止できるポリマ
ー電解質リチウム二次電池とすることができる。
に、前記ポリマー電解質リチウム二次電池において、前
記正極は、厚さ５０μｍ以上および幅７０ｍｍ以下の略
偏平直方体形状の正極が長手方向に捲回されてなり、前
記特定領域は前記正極の幅方向端面であることを特徴と
している。このような構成によれば、略偏平直方体形状
の正極において、厚さが５０μｍ以上であるので、正極
の幅方向端面の面積を十分に確保できる。よって、正極
板の幅方向端面上にポリマー電解質による被覆厚さが１
０μｍ以下の領域を設けることによって、充電時に負極
の表面から発生したガスを確実に正極内に拡散させて、
非ガス状物に変換する反応を確実に起こすことができ
る。また、略偏平直方体形状の正極板において、幅が７
０ｍｍ以下であるので、正極内に拡散されたガスが非ガ
ス状物に変換する反応を、正極板の幅方向端面の近傍の
みならず、正極内部においても確実に起こすことができ
る。よって、正極の組成を均一にできるので、電池特性
の損失を防止できる。以上により、特に、電池特性を損
なうことなく電池の内圧上昇や膨張を防止できるポリマ
ー電解質リチウム二次電池とすることができる。
【００１３】また、本発明は、請求項４に記載したよう
に、前記ポリマー電解質リチウム二次電池において、前
記正極の多孔度が３％以上であることを特徴としてい
る。（本明細書中、正極の多孔度とは、ポリマー電解質
によって含浸されていない状態の正極の多孔度をい
う。）このように多孔度が３％以上であることから、正
極内において空間経路が十分確保されているので、充電
時に負極の表面から発生したガスを効率よく正極内に拡
散させることができ、非ガス状物に変換する反応を効率
良く起こすことができる。よって、特に、電池の内圧上
昇や膨張を防止できるポリマー電解質リチウム二次電池
とすることができる。
に、前記ポリマー電解質リチウム二次電池において、前
記正極の多孔度が３％以上であることを特徴としてい
る。（本明細書中、正極の多孔度とは、ポリマー電解質
によって含浸されていない状態の正極の多孔度をい
う。）このように多孔度が３％以上であることから、正
極内において空間経路が十分確保されているので、充電
時に負極の表面から発生したガスを効率よく正極内に拡
散させることができ、非ガス状物に変換する反応を効率
良く起こすことができる。よって、特に、電池の内圧上
昇や膨張を防止できるポリマー電解質リチウム二次電池
とすることができる。
【００１４】また、本発明は、請求項５に記載したよう
に、前記ポリマー電解質リチウム二次電池において、前
記複合酸化物粒子の比表面積が１ｍ2／ｇ以上であり、
前記炭素粒子の比表面積が５ｍ2／ｇ以下であることを
特徴としている。このような構成によれば、正極の主要
構成成分である複合酸化物粒子の比表面積が１ｍ2／ｇ
以上であるので、正極内に拡散されたガスが非ガス状物
に変換する反応を効率良く起こすことができる。また、
負極の主要構成成分である炭素粒子の比表面積を５ｍ2
／ｇ以下とし、炭素と電解質との接触面積を抑えること
によって、ガスの発生絶対量および発生速度を確実に抑
制できる。以上により、特に、電池の内圧上昇や膨張を
防止できるポリマー電解質リチウム二次電池とすること
ができる。
に、前記ポリマー電解質リチウム二次電池において、前
記複合酸化物粒子の比表面積が１ｍ2／ｇ以上であり、
前記炭素粒子の比表面積が５ｍ2／ｇ以下であることを
特徴としている。このような構成によれば、正極の主要
構成成分である複合酸化物粒子の比表面積が１ｍ2／ｇ
以上であるので、正極内に拡散されたガスが非ガス状物
に変換する反応を効率良く起こすことができる。また、
負極の主要構成成分である炭素粒子の比表面積を５ｍ2
／ｇ以下とし、炭素と電解質との接触面積を抑えること
によって、ガスの発生絶対量および発生速度を確実に抑
制できる。以上により、特に、電池の内圧上昇や膨張を
防止できるポリマー電解質リチウム二次電池とすること
ができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施形態を、
図１、図２および図３に基づいて詳細に説明する。図１
に示すように、本発明に係る実施形態のポリマー電解質
リチウム二次電池１００は、発電要素１０が、発電要素
１０に接続する負極端子４と正極端子５とが外部露出す
るように電池用パッケージ２０によって収容封止されて
いる。ここで、発電要素１０は、図２に示すように、正
極端子５に接続する正極２と負極端子４に接続する負極
１とが、セパレータとしても機能するポリマー電解質３
を介して積層された後、捲回されたものである。そし
て、発電要素１０は、図２のＡ−Ａ断面図である図３
（Ａ）と、その拡大図である図３（Ｂ），図３（Ｃ）と
に示すように、正極２の幅方向端面２Ａ，２Ｃにおい
て、ポリマー電解質３による被覆厚さＴ１，Ｔ２が１０
μｍ以下、好ましくは０μｍとなるように構成されてい
る。
図１、図２および図３に基づいて詳細に説明する。図１
に示すように、本発明に係る実施形態のポリマー電解質
リチウム二次電池１００は、発電要素１０が、発電要素
１０に接続する負極端子４と正極端子５とが外部露出す
るように電池用パッケージ２０によって収容封止されて
いる。ここで、発電要素１０は、図２に示すように、正
極端子５に接続する正極２と負極端子４に接続する負極
１とが、セパレータとしても機能するポリマー電解質３
を介して積層された後、捲回されたものである。そし
て、発電要素１０は、図２のＡ−Ａ断面図である図３
（Ａ）と、その拡大図である図３（Ｂ），図３（Ｃ）と
に示すように、正極２の幅方向端面２Ａ，２Ｃにおい
て、ポリマー電解質３による被覆厚さＴ１，Ｔ２が１０
μｍ以下、好ましくは０μｍとなるように構成されてい
る。
【００１６】このような構成のポリマー電解質リチウム
二次電池１００は、１サイクル目の充電の後に、リチウ
ム電極を基準とする電位（Ｌｉ／Ｌｉ+）で４．０Ｖ〜
４．３Ｖ、さらに好ましくは４．１Ｖ〜４．３Ｖの電圧
を充電方向に印可する状態で保持される。保持時間とし
ては、例えば数時間から１０時間が好ましい。４．０Ｖ
以上、好ましくは４．１Ｖ以上の電圧を充電方向に印可
することによって、負極１の表面から発生したガスを、
正極２の幅方向端面２Ａ，２Ｃ上の被覆厚さＴ１，Ｔ２
が１０μｍ以下のポリマー電解質３Ａ，３Ｃを経由し
て、正極２内に確実に拡散させ、さらに非ガス状物に変
換できるので、電池の内圧上昇や膨張を防止できる（図
３（Ｂ），図３（Ｃ）参照）。そのため、充電時に発生
したガスを電池の外部に逸散させるために、ポリマー電
解質リチウム二次電池１００をドライルーム等に配置し
て開放状態とする必要はない。また、４．３Ｖ以下の電
圧を充電方向に印可することによって、電池特性の損失
を招くポリマー電解質３の分解を確実に防止できる。
二次電池１００は、１サイクル目の充電の後に、リチウ
ム電極を基準とする電位（Ｌｉ／Ｌｉ+）で４．０Ｖ〜
４．３Ｖ、さらに好ましくは４．１Ｖ〜４．３Ｖの電圧
を充電方向に印可する状態で保持される。保持時間とし
ては、例えば数時間から１０時間が好ましい。４．０Ｖ
以上、好ましくは４．１Ｖ以上の電圧を充電方向に印可
することによって、負極１の表面から発生したガスを、
正極２の幅方向端面２Ａ，２Ｃ上の被覆厚さＴ１，Ｔ２
が１０μｍ以下のポリマー電解質３Ａ，３Ｃを経由し
て、正極２内に確実に拡散させ、さらに非ガス状物に変
換できるので、電池の内圧上昇や膨張を防止できる（図
３（Ｂ），図３（Ｃ）参照）。そのため、充電時に発生
したガスを電池の外部に逸散させるために、ポリマー電
解質リチウム二次電池１００をドライルーム等に配置し
て開放状態とする必要はない。また、４．３Ｖ以下の電
圧を充電方向に印可することによって、電池特性の損失
を招くポリマー電解質３の分解を確実に防止できる。
【００１７】正極２は、リチウムと遷移金属との複合酸
化物粒子を主要構成成分としており、例えば、ＬｉＣｏ
Ｏ2，ＬｉＮｉＯ2，ＬｉＭｎ2Ｏ4等の活物質粒子を挙げ
ることができる。その他の構成成分としては、ケッチェ
ンブラック等の導電材粉末およびポリフッ化ビニリデン
（ＰＶＤＦ）等の結着剤を挙げることができ、前記複合
酸化物粒子とこれらの構成成分とを適当な溶剤に分散さ
せ、この分散液をアルミニウム箔等の正極集電体に塗工
・乾燥することによって、好適に正極２を作製できる。
アルミニウム箔，アルミニウム合金箔等からなる正極端
子５は、前記正極集電体に対して接続されるのが好まし
い。複合酸化物粒子の比表面積は１ｍ2／ｇ以上である
ことが好ましく、これにより正極２内に拡散されたガス
が非ガス状物に変換する反応を効率良く起こすことがで
きる。
化物粒子を主要構成成分としており、例えば、ＬｉＣｏ
Ｏ2，ＬｉＮｉＯ2，ＬｉＭｎ2Ｏ4等の活物質粒子を挙げ
ることができる。その他の構成成分としては、ケッチェ
ンブラック等の導電材粉末およびポリフッ化ビニリデン
（ＰＶＤＦ）等の結着剤を挙げることができ、前記複合
酸化物粒子とこれらの構成成分とを適当な溶剤に分散さ
せ、この分散液をアルミニウム箔等の正極集電体に塗工
・乾燥することによって、好適に正極２を作製できる。
アルミニウム箔，アルミニウム合金箔等からなる正極端
子５は、前記正極集電体に対して接続されるのが好まし
い。複合酸化物粒子の比表面積は１ｍ2／ｇ以上である
ことが好ましく、これにより正極２内に拡散されたガス
が非ガス状物に変換する反応を効率良く起こすことがで
きる。
【００１８】正極２の多孔度は、上記構成成分の種類，
組成比等を調整することによって、３％以上とするのが
好ましく、これにより、正極２内において空間経路が十
分確保されるので、充電時に負極１の表面から発生した
ガスを効率よく正極２内に拡散させることができ、非ガ
ス状物に変換する反応を効率良く起こすことができる。
また、多孔度が１０％を超えると、細孔の隅々までポリ
マー電解質がいきわたらないため、正極２および負極１
に含浸されるポリマー電解質３の比率が小さくなり、イ
オンの移動が妨げられることによって高率放電特性が低
下しやすい。従って、正極２の多孔度は１０％以下であ
ることが好ましい。
組成比等を調整することによって、３％以上とするのが
好ましく、これにより、正極２内において空間経路が十
分確保されるので、充電時に負極１の表面から発生した
ガスを効率よく正極２内に拡散させることができ、非ガ
ス状物に変換する反応を効率良く起こすことができる。
また、多孔度が１０％を超えると、細孔の隅々までポリ
マー電解質がいきわたらないため、正極２および負極１
に含浸されるポリマー電解質３の比率が小さくなり、イ
オンの移動が妨げられることによって高率放電特性が低
下しやすい。従って、正極２の多孔度は１０％以下であ
ることが好ましい。
【００１９】正極２の形状としては、図２に示すよう
に、厚さＬ１が５０μｍ以上および幅Ｌ２が７０ｍｍ以
下の略偏平直方体形状のものが好ましい。厚さＬ１が５
０μｍ以上であることにより、ポリマー電解質３による
被覆厚さが１０μｍ以下の領域を幅方向端面２Ａ，２Ｃ
上に設ける場合、その面積を十分に確保できる。特に、
幅方向端面２Ａ，２Ｃの全域において、ポリマー電解質
３による被覆厚さＴ１，Ｔ２を１０μｍ以下とするのが
好ましく、充電時に負極１の表面から発生したガスを確
実に正極２内に拡散させて、非ガス状物に変換する反応
を確実に起こすことができる。
に、厚さＬ１が５０μｍ以上および幅Ｌ２が７０ｍｍ以
下の略偏平直方体形状のものが好ましい。厚さＬ１が５
０μｍ以上であることにより、ポリマー電解質３による
被覆厚さが１０μｍ以下の領域を幅方向端面２Ａ，２Ｃ
上に設ける場合、その面積を十分に確保できる。特に、
幅方向端面２Ａ，２Ｃの全域において、ポリマー電解質
３による被覆厚さＴ１，Ｔ２を１０μｍ以下とするのが
好ましく、充電時に負極１の表面から発生したガスを確
実に正極２内に拡散させて、非ガス状物に変換する反応
を確実に起こすことができる。
【００２０】また、幅（Ｌ２）が７０ｍｍ以下であるこ
とによって、正極２内に拡散されたガスが非ガス状物に
変換する反応を、正極２の幅方向端面２Ａ，２Ｃの近傍
のみならず、正極２の内部においても確実に起こすこと
ができる。よって、正極２の組成を均一にできるので、
サイクル性能等の電池特性の損失を防止できる。
とによって、正極２内に拡散されたガスが非ガス状物に
変換する反応を、正極２の幅方向端面２Ａ，２Ｃの近傍
のみならず、正極２の内部においても確実に起こすこと
ができる。よって、正極２の組成を均一にできるので、
サイクル性能等の電池特性の損失を防止できる。
【００２１】負極１は、黒鉛等の炭素粒子を主要構成成
分を、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の結着剤と
共に適当な溶剤に分散させ、この分散液を銅箔等の負極
集電体に塗工・乾燥することによって、好適に作製され
る。銅箔等からなる負極端子４は、前記負極集電体に対
して接続されるのが好ましい。炭素粒子の比表面積は、
５ｍ2／ｇ以下であるのが好ましく、これにより、炭素
と電解質との接触面積を抑えることによって、ガスの発
生絶対量および発生速度を確実に抑制できる。
分を、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の結着剤と
共に適当な溶剤に分散させ、この分散液を銅箔等の負極
集電体に塗工・乾燥することによって、好適に作製され
る。銅箔等からなる負極端子４は、前記負極集電体に対
して接続されるのが好ましい。炭素粒子の比表面積は、
５ｍ2／ｇ以下であるのが好ましく、これにより、炭素
と電解質との接触面積を抑えることによって、ガスの発
生絶対量および発生速度を確実に抑制できる。
【００２２】また、負極１で発生したガスは速やかに正
極側に移行することが望ましいので、負極１の特定領域
においても、ポリマー電解質３による被覆厚さが１０μ
ｍ以下であるのが好ましい。この特定領域としては、幅
方向端面１Ａ，１Ｃが好ましく、前述の正極２と同様の
理由で、負極１の厚さ（Ｌ３）は、５０μｍ以上である
ことが好ましい。
極側に移行することが望ましいので、負極１の特定領域
においても、ポリマー電解質３による被覆厚さが１０μ
ｍ以下であるのが好ましい。この特定領域としては、幅
方向端面１Ａ，１Ｃが好ましく、前述の正極２と同様の
理由で、負極１の厚さ（Ｌ３）は、５０μｍ以上である
ことが好ましい。
【００２３】ポリマー電解質３は、例えば、六フッ化リ
ン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）や四フッ化ホウ酸リチウム
（ＬｉＢＦ4）等のリチウム塩が炭酸エチレンと炭酸ジ
メチルとの混合溶剤に溶解された電解液と、前記電解液
に膨潤可能なＰＶＤＦ等のポリマーとから生成されるゲ
ル電解質とされる。このとき、ポリマー電解質３を構成
するポリマーと電解液の比率は重量比で１／９〜４／６
が適当である。ポリマーの比率が前記範囲をはずれて小
さくなると液が遊離しやすくなり、固体の維持が難しく
なる。またポリマーの比率が前記範囲をはずれて大きく
なると伝導度が低下しやすい。
ン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）や四フッ化ホウ酸リチウム
（ＬｉＢＦ4）等のリチウム塩が炭酸エチレンと炭酸ジ
メチルとの混合溶剤に溶解された電解液と、前記電解液
に膨潤可能なＰＶＤＦ等のポリマーとから生成されるゲ
ル電解質とされる。このとき、ポリマー電解質３を構成
するポリマーと電解液の比率は重量比で１／９〜４／６
が適当である。ポリマーの比率が前記範囲をはずれて小
さくなると液が遊離しやすくなり、固体の維持が難しく
なる。またポリマーの比率が前記範囲をはずれて大きく
なると伝導度が低下しやすい。
【００２４】以上に例示した正極２と負極１とをポリマ
ー電解質３を介して積層することより図２に示す発電要
素１０は作製されるが、この際、軟質なポリマー電解質
３が正極２の幅方向端面２Ａ，２Ｃを１０μｍを超えて
被覆しないように作製されている。
ー電解質３を介して積層することより図２に示す発電要
素１０は作製されるが、この際、軟質なポリマー電解質
３が正極２の幅方向端面２Ａ，２Ｃを１０μｍを超えて
被覆しないように作製されている。
【００２５】また、ポリマー電解質３は、架橋性モノマ
ーと架橋剤とリチウム塩とが適当な溶剤に溶解された粘
稠な電解液を、正極２の幅方向端面２Ａ，２Ｃ上を１０
μｍを超えて被覆しないように、正極２と負極１との間
に塗布し、例えば電子線、紫外線、熱等を照射して架橋
反応を行うことによって形成されてもよい。なお、架橋
反応は、発電要素１０の捲回の前後どちらにおいても実
施可能である。
ーと架橋剤とリチウム塩とが適当な溶剤に溶解された粘
稠な電解液を、正極２の幅方向端面２Ａ，２Ｃ上を１０
μｍを超えて被覆しないように、正極２と負極１との間
に塗布し、例えば電子線、紫外線、熱等を照射して架橋
反応を行うことによって形成されてもよい。なお、架橋
反応は、発電要素１０の捲回の前後どちらにおいても実
施可能である。
【００２６】本発明のポリマー電解質リチウム二次電池
１００は、ポリマー電解質３による被覆厚さが１０μｍ
以下である正極２の領域を、正極２の２Ａ，２Ｃの全域
としたが、前記目的を達成できれば、正極２の幅方向端
面２Ａ，２Ｃ上および長手方向端面２Ｂ，２Ｄ上の一部
領域または全域としてもよい。
１００は、ポリマー電解質３による被覆厚さが１０μｍ
以下である正極２の領域を、正極２の２Ａ，２Ｃの全域
としたが、前記目的を達成できれば、正極２の幅方向端
面２Ａ，２Ｃ上および長手方向端面２Ｂ，２Ｄ上の一部
領域または全域としてもよい。
【００２７】本発明者らは、正極２の幅方向端面２Ａ，
２Ｃおよび長手方向端面２Ｂ，２Ｄの全域において、ポ
リマー電解質３による被覆厚さが１０μｍを超えるポリ
マー電解質リチウム二次電池に対して、１サイクル目の
充電の後に、リチウム電極を基準とする電位（Ｌｉ／Ｌ
ｉ+）で４．１Ｖの電圧を充電方向に印可する状態で１
昼夜保持する実験を行ったが、ポリマー電解質リチウム
二次電池の膨らみは消失しなかった。これは、充電時に
負極で発生したガスの正極への吸収が、本発明の実施形
態に係るポリマー電解質リチウム二次電池１００のよう
に進行しないためであると考えられる。
２Ｃおよび長手方向端面２Ｂ，２Ｄの全域において、ポ
リマー電解質３による被覆厚さが１０μｍを超えるポリ
マー電解質リチウム二次電池に対して、１サイクル目の
充電の後に、リチウム電極を基準とする電位（Ｌｉ／Ｌ
ｉ+）で４．１Ｖの電圧を充電方向に印可する状態で１
昼夜保持する実験を行ったが、ポリマー電解質リチウム
二次電池の膨らみは消失しなかった。これは、充電時に
負極で発生したガスの正極への吸収が、本発明の実施形
態に係るポリマー電解質リチウム二次電池１００のよう
に進行しないためであると考えられる。
【００２８】
【発明の効果】請求項１に係るポリマー電解質リチウム
二次電池によれば、リチウムと遷移金属との複合酸化物
粒子を主要構成成分とする正極と、炭素粒子を主要構成
成分とする負極とがポリマー電解質を介して離間配置さ
れたポリマー電解質リチウム二次電池であって、正極の
負極に対向する面以外の特定領域において、ポリマー電
解質による被覆厚さが１０μｍ以下であるので、充電時
に負極の表面から発生したガスが、正極上の被覆厚さが
１０μｍ以下のポリマー電解質を経由して、正極内に確
実に拡散できるポリマー電解質リチウム二次電池を提供
できる。
二次電池によれば、リチウムと遷移金属との複合酸化物
粒子を主要構成成分とする正極と、炭素粒子を主要構成
成分とする負極とがポリマー電解質を介して離間配置さ
れたポリマー電解質リチウム二次電池であって、正極の
負極に対向する面以外の特定領域において、ポリマー電
解質による被覆厚さが１０μｍ以下であるので、充電時
に負極の表面から発生したガスが、正極上の被覆厚さが
１０μｍ以下のポリマー電解質を経由して、正極内に確
実に拡散できるポリマー電解質リチウム二次電池を提供
できる。
【００２９】請求項２に係るポリマー電解質リチウム二
次電池によれば、前記ポリマー電解質リチウム二次電池
において、１サイクル目の充電の後に、リチウム電極を
基準とする電位（Ｌｉ／Ｌｉ+）で４．０Ｖ〜４．３Ｖ
の電圧を充電方向に印可する状態で保持されるので、電
池特性の損失を招くポリマー電解質の分解を確実に防止
するとともに、負極の表面から発生し、被覆厚さが１０
μｍ以下のポリマー電解質を透過して正極内に拡散され
たガスを確実に非ガス状物に変換できる。よって、電池
特性を損なうことなく電池の内圧上昇や膨張を防止でき
るとともに、製造コストを低減できるポリマー電解質リ
チウム二次電池を提供できる。
次電池によれば、前記ポリマー電解質リチウム二次電池
において、１サイクル目の充電の後に、リチウム電極を
基準とする電位（Ｌｉ／Ｌｉ+）で４．０Ｖ〜４．３Ｖ
の電圧を充電方向に印可する状態で保持されるので、電
池特性の損失を招くポリマー電解質の分解を確実に防止
するとともに、負極の表面から発生し、被覆厚さが１０
μｍ以下のポリマー電解質を透過して正極内に拡散され
たガスを確実に非ガス状物に変換できる。よって、電池
特性を損なうことなく電池の内圧上昇や膨張を防止でき
るとともに、製造コストを低減できるポリマー電解質リ
チウム二次電池を提供できる。
【００３０】請求項３に係るポリマー電解質リチウム二
次電池によれば、正極は、厚さ５０μｍ以上および幅７
０ｍｍ以下の略偏平直方体形状の正極が長手方向に捲回
されてなり、特定領域は正極の幅方向端面であるので、
正極板の幅方向端面上にポリマー電解質による被覆厚さ
が１０μｍ以下の領域を設けることによって、充電時に
負極の表面から発生したガスを確実に正極内に拡散させ
て、非ガス状物に変換する反応を確実に起こすことがで
きるとともに、非ガス状物に変換する反応を、正極板の
幅方向端面の近傍のみならず、正極内部においても確実
に起こすことができるので、正極の組成が均一に保た
れ、電池特性の損失を防止できる。以上により、特に、
電池特性を損なうことなく電池の内圧上昇や膨張を防止
できるポリマー電解質リチウム二次電池を提供できる。
次電池によれば、正極は、厚さ５０μｍ以上および幅７
０ｍｍ以下の略偏平直方体形状の正極が長手方向に捲回
されてなり、特定領域は正極の幅方向端面であるので、
正極板の幅方向端面上にポリマー電解質による被覆厚さ
が１０μｍ以下の領域を設けることによって、充電時に
負極の表面から発生したガスを確実に正極内に拡散させ
て、非ガス状物に変換する反応を確実に起こすことがで
きるとともに、非ガス状物に変換する反応を、正極板の
幅方向端面の近傍のみならず、正極内部においても確実
に起こすことができるので、正極の組成が均一に保た
れ、電池特性の損失を防止できる。以上により、特に、
電池特性を損なうことなく電池の内圧上昇や膨張を防止
できるポリマー電解質リチウム二次電池を提供できる。
【００３１】請求項４に係るポリマー電解質リチウム二
次電池は、正極の多孔度が３％以上であり、正極内にお
いて空間経路が十分確保されているので、充電時に負極
の表面から発生したガスを効率よく正極内に拡散させる
ことができ、非ガス状物に変換する反応を効率良く起こ
すことができる。よって、特に、電池の内圧上昇や膨張
を防止できるポリマー電解質リチウム二次電池を提供で
きる。
次電池は、正極の多孔度が３％以上であり、正極内にお
いて空間経路が十分確保されているので、充電時に負極
の表面から発生したガスを効率よく正極内に拡散させる
ことができ、非ガス状物に変換する反応を効率良く起こ
すことができる。よって、特に、電池の内圧上昇や膨張
を防止できるポリマー電解質リチウム二次電池を提供で
きる。
【００３２】請求項５に係るポリマー電解質リチウム二
次電池は、複合酸化物粒子の比表面積が１ｍ2／ｇ以
上、前記炭素粒子の比表面積が５ｍ2／ｇ以下であるの
で、正極内に拡散されたガスが非ガス状物に変換する反
応を効率良く起こすことができるとともに、炭素と電解
質との接触面積を抑えることによって、ガスの発生絶対
量および発生速度を確実に抑制できる。よって、特に、
電池の内圧上昇や膨張を防止できるポリマー電解質リチ
ウム二次電池を提供できる。
次電池は、複合酸化物粒子の比表面積が１ｍ2／ｇ以
上、前記炭素粒子の比表面積が５ｍ2／ｇ以下であるの
で、正極内に拡散されたガスが非ガス状物に変換する反
応を効率良く起こすことができるとともに、炭素と電解
質との接触面積を抑えることによって、ガスの発生絶対
量および発生速度を確実に抑制できる。よって、特に、
電池の内圧上昇や膨張を防止できるポリマー電解質リチ
ウム二次電池を提供できる。
【図１】本発明に係る実施形態のポリマー電解質リチウ
ム二次電池を示す図である。
ム二次電池を示す図である。
【図２】本発明に係る実施形態のポリマー電解質リチウ
ム二次電池を構成する発電要素の捲回前の状態図であ
る。
ム二次電池を構成する発電要素の捲回前の状態図であ
る。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
１ 負極 ２ 正極 ２Ａ，２Ｃ 幅方向端面 ３ ポリマー電解質 １００ ポリマー電解質リチウム二次電池 Ｔ１，Ｔ２ 被覆厚さ
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H029 AJ12 AJ14 AK03 AL07 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ02 BJ13 BJ14 CJ07 CJ22 DJ09 DJ12 EJ12 HJ04 HJ07 HJ12 HJ18 5H050 AA01 AA15 AA19 CA08 CA09 CB08 DA02 DA04 DA09 EA10 EA24 FA04 FA08 GA09 GA22 HA04 HA07 HA09 HA12 HA18
Claims (5)
- 【請求項１】 リチウムと遷移金属との複合酸化物粒子
を主要構成成分とする正極と、炭素粒子を主要構成成分
とする負極とがポリマー電解質を介して離間配置された
ポリマー電解質リチウム二次電池であって、前記正極の
前記負極に対向する面以外の特定領域において、前記ポ
リマー電解質による被覆厚さが１０μｍ以下であること
を特徴とするポリマー電解質リチウム二次電池。 - 【請求項２】 請求項１に記載のポリマー電解質リチウ
ム二次電池が、１サイクル目の充電の後に、リチウム電
極を基準とする電位（Ｌｉ／Ｌｉ+）で４．０Ｖ〜４．
３Ｖの電圧を充電方向に印可する状態で保持されたこと
を特徴とするポリマー電解質リチウム二次電池。 - 【請求項３】 前記正極は、厚さ５０μｍ以上および幅
７０ｍｍ以下の略偏平直方体形状の正極が長手方向に捲
回されてなり、前記特定領域は前記正極の幅方向端面で
あることを特徴とする請求項１または２に記載のポリマ
ー電解質リチウム二次電池。 - 【請求項４】 前記正極の多孔度が３％以上であること
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のポリマー
電解質リチウム二次電池。 - 【請求項５】 前記複合酸化物粒子の比表面積が１ｍ2
／ｇ以上であり、前記炭素粒子の比表面積が５ｍ2／ｇ
以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに
記載のポリマー電解質リチウム二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000176721A JP2001357881A (ja) | 2000-06-13 | 2000-06-13 | ポリマー電解質リチウム二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000176721A JP2001357881A (ja) | 2000-06-13 | 2000-06-13 | ポリマー電解質リチウム二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001357881A true JP2001357881A (ja) | 2001-12-26 |
Family
ID=18678413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000176721A Pending JP2001357881A (ja) | 2000-06-13 | 2000-06-13 | ポリマー電解質リチウム二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001357881A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008537293A (ja) * | 2005-04-19 | 2008-09-11 | エルジー・ケム・リミテッド | 架橋高分子の導入によって安全性が向上した電極、及びそれを含む電気化学素子 |
| CN105938890A (zh) * | 2015-03-02 | 2016-09-14 | 三星Sdi株式会社 | 可再充电电池 |
-
2000
- 2000-06-13 JP JP2000176721A patent/JP2001357881A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008537293A (ja) * | 2005-04-19 | 2008-09-11 | エルジー・ケム・リミテッド | 架橋高分子の導入によって安全性が向上した電極、及びそれを含む電気化学素子 |
| CN105938890A (zh) * | 2015-03-02 | 2016-09-14 | 三星Sdi株式会社 | 可再充电电池 |
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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: 20051219 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060125 |