JP2002008730A - リチウム二次電池 - Google Patents
リチウム二次電池Info
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- 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】 充放電を繰り返して正負極が膨潤しても電極
間の電解液の不足が補われ、電池性能の低下を抑制して
放電容量を改善することのできるリチウム二次電池を提
供する。 【解決手段】 リチウムと遷移金属との複合酸化物を用
いた正極１と、リチウムをドープ、脱ドープできる炭素
材料として黒鉛を含む負極２と、該正極と該負極の間に
配設したセパレータ３と、非水電解液とからなるリチウ
ム二次電池において、前記セパレータの基材上の前記負
極と対面する側に電解液を保持する２０ミクロン以下の
薄層を形成し、好ましくは、その電解液保持層の内部に
アルミナ、シリカ等の無機物粒子を分散させる。
間の電解液の不足が補われ、電池性能の低下を抑制して
放電容量を改善することのできるリチウム二次電池を提
供する。 【解決手段】 リチウムと遷移金属との複合酸化物を用
いた正極１と、リチウムをドープ、脱ドープできる炭素
材料として黒鉛を含む負極２と、該正極と該負極の間に
配設したセパレータ３と、非水電解液とからなるリチウ
ム二次電池において、前記セパレータの基材上の前記負
極と対面する側に電解液を保持する２０ミクロン以下の
薄層を形成し、好ましくは、その電解液保持層の内部に
アルミナ、シリカ等の無機物粒子を分散させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はリチウム二次電池
に関するもので、より具体的にはリチウムと遷移金属と
の複合酸化物を用いた正極と、リチウムをドープ、脱ド
ープできる炭素材料として黒鉛を含む負極と、該正極と
該負極の間に配設したセパレータと、非水電解液とから
なるリチウム二次電池に関するものである。
に関するもので、より具体的にはリチウムと遷移金属と
の複合酸化物を用いた正極と、リチウムをドープ、脱ド
ープできる炭素材料として黒鉛を含む負極と、該正極と
該負極の間に配設したセパレータと、非水電解液とから
なるリチウム二次電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種のリチウム二次電池は、放電容量
が大きく、高電圧、高エネルギー密度であることから携
帯電話、パソコンなどの電源として幅広く使用されてい
る。最近では特にこの種の電池を使用する機器ついて、
消費電力の増大や使用時間の延長を求める声が強く、こ
れらの性能向上を目指して研究開発が盛んに行われてい
る。
が大きく、高電圧、高エネルギー密度であることから携
帯電話、パソコンなどの電源として幅広く使用されてい
る。最近では特にこの種の電池を使用する機器ついて、
消費電力の増大や使用時間の延長を求める声が強く、こ
れらの性能向上を目指して研究開発が盛んに行われてい
る。
【０００３】リチウムイオン二次電池の電池容量を向上
させる手段の一つとして、セパレータを薄くすることに
よって正極活物質および負極活物質の量を増やすことが
検討されている。
させる手段の一つとして、セパレータを薄くすることに
よって正極活物質および負極活物質の量を増やすことが
検討されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、セパレータを
薄くするとその機械的強度が低下し、製造工程中で破断
や電極間の短絡を起こしやすいといった問題が生じる。
また、リチウム二次電池の充放電を繰り返すと、正負極
が膨潤して電極間の電解液が不足し、それが原因で電池
特性を劣化させていると考えられる。より具体的には、
リチウム二次電池が充放電を繰り返すと、毛細管現象な
どにより電解液の電極内空孔部への含浸および結着剤へ
の膨潤が進行する。これによって、電極間に本来存在す
べき電解液が不足気味となり、リチウムイオンのドー
プ、脱ドープがスムーズに行われなくなり、電極表面に
不導体膜などの形成が促進され電池性能が低下すると推
測される。
薄くするとその機械的強度が低下し、製造工程中で破断
や電極間の短絡を起こしやすいといった問題が生じる。
また、リチウム二次電池の充放電を繰り返すと、正負極
が膨潤して電極間の電解液が不足し、それが原因で電池
特性を劣化させていると考えられる。より具体的には、
リチウム二次電池が充放電を繰り返すと、毛細管現象な
どにより電解液の電極内空孔部への含浸および結着剤へ
の膨潤が進行する。これによって、電極間に本来存在す
べき電解液が不足気味となり、リチウムイオンのドー
プ、脱ドープがスムーズに行われなくなり、電極表面に
不導体膜などの形成が促進され電池性能が低下すると推
測される。
【０００５】また、放電容量の改善のために黒鉛を主体
とした負極活物質の合剤密度を高め、これによって負極
自体を薄くし、電池内に充填される活物質の量を全体と
して増大させることが試みられている。
とした負極活物質の合剤密度を高め、これによって負極
自体を薄くし、電池内に充填される活物質の量を全体と
して増大させることが試みられている。
【０００６】しかしながら、負極活物質の合剤密度を高
めて活物質の全体量を増大させると、低率放電時の容量
は向上するものの、高率放電時に容量が大きく低下する
といった問題が生じていた。
めて活物質の全体量を増大させると、低率放電時の容量
は向上するものの、高率放電時に容量が大きく低下する
といった問題が生じていた。
【０００７】本発明は上記のような問題点に鑑みてなさ
れたもので、その目的は充放電を繰り返すことによって
正負極が膨潤しても電極間の電解液の不足が補われ、電
池性能の低下を抑制して放電容量を改善することのでき
るリチウム二次電池を提供するにある。
れたもので、その目的は充放電を繰り返すことによって
正負極が膨潤しても電極間の電解液の不足が補われ、電
池性能の低下を抑制して放電容量を改善することのでき
るリチウム二次電池を提供するにある。
【０００８】また、本発明の他の目的は、負極活物質の
合剤密度を高めても、高率放電時における容量を改善す
ることができるリチウム二次電池を提供するにある。
合剤密度を高めても、高率放電時における容量を改善す
ることができるリチウム二次電池を提供するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明はリチウムと遷移金属との複合酸化物を用い
た正極と、リチウムをドープ、脱ドープできる炭素材料
として黒鉛を含む負極と、該正極と該負極の間に配設し
たセパレータと、非水電解液とからなるリチウム二次電
池において、前記セパレータの基材上に電解液を保持す
る薄層を形成してなるのである。
め、本発明はリチウムと遷移金属との複合酸化物を用い
た正極と、リチウムをドープ、脱ドープできる炭素材料
として黒鉛を含む負極と、該正極と該負極の間に配設し
たセパレータと、非水電解液とからなるリチウム二次電
池において、前記セパレータの基材上に電解液を保持す
る薄層を形成してなるのである。
【００１０】上記のような構成により、電池の充放電の
繰り返しにより正負極が膨潤しても、その間のセーパレ
ータ上の薄層には電解液が保持されているので、電解液
が不足することなく、電池性能が電解液不足によって低
下することがなくサイクル容量維持率が向上する。ま
た、電解液保持層の存在によってセパレータの機械的強
度は増す。
繰り返しにより正負極が膨潤しても、その間のセーパレ
ータ上の薄層には電解液が保持されているので、電解液
が不足することなく、電池性能が電解液不足によって低
下することがなくサイクル容量維持率が向上する。ま
た、電解液保持層の存在によってセパレータの機械的強
度は増す。
【００１１】また、好ましくは、前記セパレータの電解
液保持層の厚さを２０ミクロン以下とすることで、セパ
レータを必要以上に肉厚にすることなく、電池内に充填
される活物質量を実質上低減させることはない。また、
正負極間の間隔が増すことによるインピーダンスの上昇
を抑えることができる。
液保持層の厚さを２０ミクロン以下とすることで、セパ
レータを必要以上に肉厚にすることなく、電池内に充填
される活物質量を実質上低減させることはない。また、
正負極間の間隔が増すことによるインピーダンスの上昇
を抑えることができる。
【００１２】また、好ましくは、前記セパレータの電解
液保持層の内部に、アルミナ、シリカ等の無機物粒子を
分散させることである。これにより前記薄層内に空孔を
形成しイオン伝導率を高め、上記インピーダンスの上昇
を阻止することができる。
液保持層の内部に、アルミナ、シリカ等の無機物粒子を
分散させることである。これにより前記薄層内に空孔を
形成しイオン伝導率を高め、上記インピーダンスの上昇
を阻止することができる。
【００１３】また、好ましくは、前記セパレータの電解
液保持層を、負極に接する面側のみに形成し、負極とし
て合剤密度が１.５〜１.８ｇ／ｃｍ３の負極を用いるこ
とである。
液保持層を、負極に接する面側のみに形成し、負極とし
て合剤密度が１.５〜１.８ｇ／ｃｍ３の負極を用いるこ
とである。
【００１４】これにより、従来は負極の合剤密度を高め
て負極の合剤容量を増大させ、電池容量を向上させよう
とすると、高率放電時に容量が大きく低下していたが、
本発明ではこのような容量低下を防ぐことができる。
て負極の合剤容量を増大させ、電池容量を向上させよう
とすると、高率放電時に容量が大きく低下していたが、
本発明ではこのような容量低下を防ぐことができる。
【００１５】
【発明の実施の態様】以下に本発明のリチウム二次電池
について、本発明の実施態様を示す図１の縦断面図を参
照にして説明する。図１は巻回式非水電解液二次電池を
示し、電極は正極板（正極シート）１と負極板（負極シ
ート）とがセパレータ３を介して渦巻状に巻回されてい
る。
について、本発明の実施態様を示す図１の縦断面図を参
照にして説明する。図１は巻回式非水電解液二次電池を
示し、電極は正極板（正極シート）１と負極板（負極シ
ート）とがセパレータ３を介して渦巻状に巻回されてい
る。
【００１６】以下のように本発明の実施例１に係る電池
を作製した。正極板の作製は当たっては、正極活物質の
ＬｉＣｏＯ２と導電材のカーボン粉末と結着剤のポリフ
ッ化ビニリデン（以下「ＰＶＤＦ」と称す）を重量比で
１００：２.５：５の割合で混合し、Ｎ−メチルピロリ
ドン（以下「ＮＭＰ」と称す）とでペースト状に混錬し
たものを厚さ２０ミクロンのアルミニウム箔の両面に塗
着し、乾燥、圧延し、所定の大きさに切断して帯状正極
シートを作製した。このシートの一部をシートの長手方
向に対して垂直に合剤を掻き取り、アルミニウム製正極
リード板５を集電体上にスポット溶接して取り付けた。
を作製した。正極板の作製は当たっては、正極活物質の
ＬｉＣｏＯ２と導電材のカーボン粉末と結着剤のポリフ
ッ化ビニリデン（以下「ＰＶＤＦ」と称す）を重量比で
１００：２.５：５の割合で混合し、Ｎ−メチルピロリ
ドン（以下「ＮＭＰ」と称す）とでペースト状に混錬し
たものを厚さ２０ミクロンのアルミニウム箔の両面に塗
着し、乾燥、圧延し、所定の大きさに切断して帯状正極
シートを作製した。このシートの一部をシートの長手方
向に対して垂直に合剤を掻き取り、アルミニウム製正極
リード板５を集電体上にスポット溶接して取り付けた。
【００１７】また、負極板（負極シート）２の作製に当
たっては、炭素質粉末と結着剤のＣＭＣ及び結着補助剤
としてラテックスディスパジョンを重量比で１００：
２.５：１の割合で水とで混錬したもの銅箔の両面に塗
着し、乾燥、圧延、切断し、帯状負極シートを作製し
た。負極の合剤密度は１.６ｇ／ｃｍ３とした。このシ
ートの一部をシートの長手方向に対して垂直に合剤を掻
き取り、ニッケル製負極リード板を集電体上にスポット
溶接して取り付けた。ここでの炭素粉末は黒鉛のみを用
いたが、合剤密度が１.５〜１.８ｇ／ｃｍ３程度に上が
る炭素質材料であれば他のものでもよいし、黒鉛系材料
と他の炭素質材料との混合系でもかまわない。
たっては、炭素質粉末と結着剤のＣＭＣ及び結着補助剤
としてラテックスディスパジョンを重量比で１００：
２.５：１の割合で水とで混錬したもの銅箔の両面に塗
着し、乾燥、圧延、切断し、帯状負極シートを作製し
た。負極の合剤密度は１.６ｇ／ｃｍ３とした。このシ
ートの一部をシートの長手方向に対して垂直に合剤を掻
き取り、ニッケル製負極リード板を集電体上にスポット
溶接して取り付けた。ここでの炭素粉末は黒鉛のみを用
いたが、合剤密度が１.５〜１.８ｇ／ｃｍ３程度に上が
る炭素質材料であれば他のものでもよいし、黒鉛系材料
と他の炭素質材料との混合系でもかまわない。
【００１８】セパレータ３の基材としてはポリエチレン
製のシートを用い、その上に電解液保持層を形成した。
この電解液保持層の形成にあたっては、エチレングリコ
ールアクリレートとエチレングリコールエチルエーテル
アクリレートとを重量比で２：３になるよう混合し溶剤
と光重合開始剤を調合し、硬化剤を作製した。これをポ
リエチレン製セパレータ基材の上に乾燥後の厚さが５ミ
クロンになるように塗布し紫外線を照射して電解液保持
層を作製した。
製のシートを用い、その上に電解液保持層を形成した。
この電解液保持層の形成にあたっては、エチレングリコ
ールアクリレートとエチレングリコールエチルエーテル
アクリレートとを重量比で２：３になるよう混合し溶剤
と光重合開始剤を調合し、硬化剤を作製した。これをポ
リエチレン製セパレータ基材の上に乾燥後の厚さが５ミ
クロンになるように塗布し紫外線を照射して電解液保持
層を作製した。
【００１９】保持剤として特に実施例１に限定するもの
ではないが、ポリアクリロニトリル系、ポリアルキレン
オキシド系、ポリエーテル系樹脂などが上げられる。
ではないが、ポリアクリロニトリル系、ポリアルキレン
オキシド系、ポリエーテル系樹脂などが上げられる。
【００２０】上記の正極シート１と負極シート２をセパ
レータ３の電解液保持層が負極面に接するように積層
し、これらを渦巻状に巻回し、図１に示すようにケース
４内に収納した。正極リード５はポリプロピレン製の絶
縁ガスケット８を介してケース上端に固定されたステン
レス製封口板６にスポット溶接した。アルミニウム製の
正極キャップ兼正極端子７は組立て前に予め封口板６に
スポット溶接しておいた。渦巻状に巻回した電極群の底
面にポリプロピレン製の絶縁底板１２を配置し、負極リ
ード1０は負極端子を兼ねたケース４の円形底面の中心
位置にスポット溶接した。また電池に異常が起きて、電
池内圧が上昇した場合に内部のガスを外部へ放出する安
全弁９を正極端子７と封口板６の間に設けた。電解液
（２.３ｍｌ）を注入した後、溶接により封口してリチ
ウム非水電解液二次電池を構成した。完成した電池のサ
イズは単３形（１４.５φｍｍ×５０ｍｍ）とした。
レータ３の電解液保持層が負極面に接するように積層
し、これらを渦巻状に巻回し、図１に示すようにケース
４内に収納した。正極リード５はポリプロピレン製の絶
縁ガスケット８を介してケース上端に固定されたステン
レス製封口板６にスポット溶接した。アルミニウム製の
正極キャップ兼正極端子７は組立て前に予め封口板６に
スポット溶接しておいた。渦巻状に巻回した電極群の底
面にポリプロピレン製の絶縁底板１２を配置し、負極リ
ード1０は負極端子を兼ねたケース４の円形底面の中心
位置にスポット溶接した。また電池に異常が起きて、電
池内圧が上昇した場合に内部のガスを外部へ放出する安
全弁９を正極端子７と封口板６の間に設けた。電解液
（２.３ｍｌ）を注入した後、溶接により封口してリチ
ウム非水電解液二次電池を構成した。完成した電池のサ
イズは単３形（１４.５φｍｍ×５０ｍｍ）とした。
【００２１】上記実施例１において正極活物質としてＬ
ｉＣｏＯ２を示したが、本発明ではニッケル酸リチウ
ム、マンガン酸リチウム等でも同様の効果が望める。ま
た正極結着剤としてＰＶＤＦを例に挙げているが、特に
これらに限定されるものでなく、正極、負極の結着剤若
しくは結着補助剤であるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロ
エチレン）ディスパージョン、ポリアクリル酸、ポリビ
ニルアルコール、ＳＢＲラテックス、ＥＰＤＭ、フッ素
ゴムディスパージョン、ポリブタジエン、ポリエチレン
オキサイドなどを用いて混合系で使用しても同様な結果
が得られると考えられる。
ｉＣｏＯ２を示したが、本発明ではニッケル酸リチウ
ム、マンガン酸リチウム等でも同様の効果が望める。ま
た正極結着剤としてＰＶＤＦを例に挙げているが、特に
これらに限定されるものでなく、正極、負極の結着剤若
しくは結着補助剤であるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロ
エチレン）ディスパージョン、ポリアクリル酸、ポリビ
ニルアルコール、ＳＢＲラテックス、ＥＰＤＭ、フッ素
ゴムディスパージョン、ポリブタジエン、ポリエチレン
オキサイドなどを用いて混合系で使用しても同様な結果
が得られると考えられる。
【００２２】本発明の電池の特性を調べるために、上記
実施例１の電池以外に以下の構成に係る種々の電池を作
製した。
実施例１の電池以外に以下の構成に係る種々の電池を作
製した。
【００２３】＜比較例１＞セパレータとして電解液保持
層が無いポリエチレン製の多孔質セパレータ基材のみを
使用する以外は実施例１と同様な電池を作製した。
層が無いポリエチレン製の多孔質セパレータ基材のみを
使用する以外は実施例１と同様な電池を作製した。
【００２４】＜実施例２＞セパレータの電解液保持層の
乾燥後の厚さが２ミクロンである以外は実施例１と同様
な電池を作製した。
乾燥後の厚さが２ミクロンである以外は実施例１と同様
な電池を作製した。
【００２５】＜実施例３＞セパレータの電解液保持層の
乾燥後の厚さが１０ミクロンである以外は実施例１と同
様な電池を作製した。
乾燥後の厚さが１０ミクロンである以外は実施例１と同
様な電池を作製した。
【００２６】＜実施例４＞セパレータの電解液保持層の
乾燥後の厚さが２０ミクロンである以外は実施例１と同
様な電池を作製した。
乾燥後の厚さが２０ミクロンである以外は実施例１と同
様な電池を作製した。
【００２７】＜比較例２＞セパレータの電解液保持層の
乾燥後の厚さが３０ミクロンである以外は実施例１と同
様な電池を作製した。
乾燥後の厚さが３０ミクロンである以外は実施例１と同
様な電池を作製した。
【００２８】＜実施例５＞実施例１の硬化液に１重量％
のアルミナ粒子を均一に分散させたアルミナ入硬化剤を
セパレータ基材に２ミクロン塗布した以外は実施例１と
同様な電池を作製した。
のアルミナ粒子を均一に分散させたアルミナ入硬化剤を
セパレータ基材に２ミクロン塗布した以外は実施例１と
同様な電池を作製した。
【００２９】＜実施例６＞実施例１の硬化液に１重量％
のアルミナ粒子を均一に分散させたアルミナ入硬化剤を
セパレータ基材に１０ミクロン塗布した以外は実施例１
と同様な電池を作製した。
のアルミナ粒子を均一に分散させたアルミナ入硬化剤を
セパレータ基材に１０ミクロン塗布した以外は実施例１
と同様な電池を作製した。
【００３０】＜実施例７＞実施例１の硬化液に１重量％
のアルミナ粒子を均一に分散させたアルミナ入硬化剤を
セパレータ基材に２０ミクロン塗布した以外は実施例１
と同様な電池を作製した。
のアルミナ粒子を均一に分散させたアルミナ入硬化剤を
セパレータ基材に２０ミクロン塗布した以外は実施例１
と同様な電池を作製した。
【００３１】＜比較例３＞実施例１の硬化液に１重量％
のアルミナ粒子を均一に分散させたアルミナ入硬化剤を
セパレータ基材に３０ミクロン塗布した以外は実施例１
と同様な電池を作製した。
のアルミナ粒子を均一に分散させたアルミナ入硬化剤を
セパレータ基材に３０ミクロン塗布した以外は実施例１
と同様な電池を作製した。
【００３２】各仕様の電池を作製した後、それぞれ、第
一サイクルの充電は充電電流５００ｍＡの定電流定電圧
で４.２Ｖ、３ｈｒで充電し、次に放電電流５００ｍＡ
の定電流で電池電圧が３.０Ｖまで放電し、放電容量
｛Ｄ１（ｍＡｈ）｝を得た。さらに同様に充電した後、
放電電流１０００ｍＡの定電流で電池電圧が３.０Ｖま
で放電し、放電容量｛Ｄ２（ｍＡｈ）｝を得た。その
後、第一サイクルと同じ充放電条件で、５００サイクル
させた後、第５００サイクル目の放電容量｛Ｄ５００
（ｍＡｈ）｝を調べ、その容量維持率を得た。更に高率
放電容量も調べた。その充放電結果を表１に示す。
一サイクルの充電は充電電流５００ｍＡの定電流定電圧
で４.２Ｖ、３ｈｒで充電し、次に放電電流５００ｍＡ
の定電流で電池電圧が３.０Ｖまで放電し、放電容量
｛Ｄ１（ｍＡｈ）｝を得た。さらに同様に充電した後、
放電電流１０００ｍＡの定電流で電池電圧が３.０Ｖま
で放電し、放電容量｛Ｄ２（ｍＡｈ）｝を得た。その
後、第一サイクルと同じ充放電条件で、５００サイクル
させた後、第５００サイクル目の放電容量｛Ｄ５００
（ｍＡｈ）｝を調べ、その容量維持率を得た。更に高率
放電容量も調べた。その充放電結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】表１に示した結果から、電解液保持層を有
するセパレータを用いた実施例においては、いずれも５
００サイクル後に放電容量維持率に改善が見られた。ま
た特に、サイクルが進んだ５００サイクル後の高率放電
特性は比較例と比べて大きな改善が見られた。
するセパレータを用いた実施例においては、いずれも５
００サイクル後に放電容量維持率に改善が見られた。ま
た特に、サイクルが進んだ５００サイクル後の高率放電
特性は比較例と比べて大きな改善が見られた。
【００３５】また、電解液保持層の厚さは２ミクロンか
ら２０ミクロンの範囲において好適な結果を示した。こ
の電解液保持層の厚さが２０ミクロンを超えると高率放
電特性において実施例のものより顕著に低下することが
わかった。尚、電解液保持層の厚さとしてはその製作技
術上２ミクロン以下のものを形成するのが困難である
が、これより薄層のものであっても本発明の効果を奏す
ることが期待できる。
ら２０ミクロンの範囲において好適な結果を示した。こ
の電解液保持層の厚さが２０ミクロンを超えると高率放
電特性において実施例のものより顕著に低下することが
わかった。尚、電解液保持層の厚さとしてはその製作技
術上２ミクロン以下のものを形成するのが困難である
が、これより薄層のものであっても本発明の効果を奏す
ることが期待できる。
【００３６】また、アルミナ粒子を補液層に分散させた
実施例５〜７において、実施例１〜４と比較して高率放
電特性、サイクル容量維持率共に改善され良好な結果を
得ることができた。
実施例５〜７において、実施例１〜４と比較して高率放
電特性、サイクル容量維持率共に改善され良好な結果を
得ることができた。
【００３７】次に、上記実施例１では電解液保持層をセ
パレータの負極と接触する側のみに形成したので、この
効果を確認するために電解液保持層をセパレータ基材の
正極側のみと正極、負極両面に対して配置した比較例の
電池を作製した。
パレータの負極と接触する側のみに形成したので、この
効果を確認するために電解液保持層をセパレータ基材の
正極側のみと正極、負極両面に対して配置した比較例の
電池を作製した。
【００３８】＜比較例４＞セパレータの電解液保持層を
正極面のみに接するように巻回すること以外は実施例１
と同様な電池を作製した。
正極面のみに接するように巻回すること以外は実施例１
と同様な電池を作製した。
【００３９】＜比較例６＞セパレータの電解液保持層を
正極面に２.５ミクロン、負極面に２.５ミクロンずつ両
面で５ミクロンの保持層を設けたセパレータを形成し、
このセパレータを用いて巻回すること以外は実施例１と
同様な電池を作製した。
正極面に２.５ミクロン、負極面に２.５ミクロンずつ両
面で５ミクロンの保持層を設けたセパレータを形成し、
このセパレータを用いて巻回すること以外は実施例１と
同様な電池を作製した。
【００４０】＜比較例７＞セパレータの電解液保持層を
正極面に５ミクロン、負極面に５ミクロンずつ両面で１
０ミクロンの保持層を設けたセパレータを形成し、この
セパレータを用いて巻回すること以外は実施例１と同様
な電池を作製した。その結果を表２に示す。
正極面に５ミクロン、負極面に５ミクロンずつ両面で１
０ミクロンの保持層を設けたセパレータを形成し、この
セパレータを用いて巻回すること以外は実施例１と同様
な電池を作製した。その結果を表２に示す。
【００４１】
【表２】
【００４２】表２に示す結果から、セパレータの電解液
保持層を正極側のみに配置して巻回した場合には、実施
例１のようなサイクル維持特性の改善は見られなかっ
た。更にセパレータの両面に電解液保持層を形成して巻
回したところ、負極面のみに形成した実施例１〜４のよ
うなサイクル維持特性の改善は見られなかった。以上の
結果からセパレータの電解液保持層は負極側のみ形成す
ることが好ましい。
保持層を正極側のみに配置して巻回した場合には、実施
例１のようなサイクル維持特性の改善は見られなかっ
た。更にセパレータの両面に電解液保持層を形成して巻
回したところ、負極面のみに形成した実施例１〜４のよ
うなサイクル維持特性の改善は見られなかった。以上の
結果からセパレータの電解液保持層は負極側のみ形成す
ることが好ましい。
【００４３】次に実施例１の電池と同様な構造で電解液
保持層がある電池と電解液保持層が無い２種類の電池構
成において、負極の合剤密度を１.４〜１.９まで種々に
変化させた電池を作製し、前記同様にそれぞれの電池の
サイクル維持特性を調べた。その結果を表３に示す。
保持層がある電池と電解液保持層が無い２種類の電池構
成において、負極の合剤密度を１.４〜１.９まで種々に
変化させた電池を作製し、前記同様にそれぞれの電池の
サイクル維持特性を調べた。その結果を表３に示す。
【００４４】
【表３】
【００４５】表３の結果から、電解液保持層を形成した
セパレータを用いると負極合剤の密度を１.５〜１.８ｇ
／ｃｍ３まで高くしても、高率放電特性、サイクル容量
維持率が維持され電池容量を向上させることが可能であ
る。
セパレータを用いると負極合剤の密度を１.５〜１.８ｇ
／ｃｍ３まで高くしても、高率放電特性、サイクル容量
維持率が維持され電池容量を向上させることが可能であ
る。
【００４６】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、電池の充
放電の繰り返しにより正負極が膨潤しても、その間のセ
ーパレータ上の薄層には電解液が保持されているので、
電解液が不足することなく、電池性能が電解液不足によ
って低下することがなくサイクル容量維持率が向上す
る。また、電解液保持層の存在によってセパレータの機
械的強度は増す。
放電の繰り返しにより正負極が膨潤しても、その間のセ
ーパレータ上の薄層には電解液が保持されているので、
電解液が不足することなく、電池性能が電解液不足によ
って低下することがなくサイクル容量維持率が向上す
る。また、電解液保持層の存在によってセパレータの機
械的強度は増す。
【００４７】また、前記セパレータの電解液保持層の厚
さを２０ミクロン以下とした場合には、セパレータを必
要以上に肉厚にすることなく、電池内に充填される活物
質量を実質上低減させることはない。また、正負極間の
間隔が増すことによるインピーダンスの上昇を抑えるこ
とができる。
さを２０ミクロン以下とした場合には、セパレータを必
要以上に肉厚にすることなく、電池内に充填される活物
質量を実質上低減させることはない。また、正負極間の
間隔が増すことによるインピーダンスの上昇を抑えるこ
とができる。
【００４８】また、前記セパレータの電解液保持層の内
部に、アルミナ、シリカ等の無機物粒子を分散させた場
合には、これにより前記薄層内に空孔を形成しイオン伝
導率を高め、上記インピーダンスの上昇を阻止すること
ができる。
部に、アルミナ、シリカ等の無機物粒子を分散させた場
合には、これにより前記薄層内に空孔を形成しイオン伝
導率を高め、上記インピーダンスの上昇を阻止すること
ができる。
【００４９】また、前記セパレータの電解液保持層を、
負極側に面する側のみに形成し、また負極として合剤密
度が１.５〜１.８ｇ／ｃｍ３の負極を用いた場合には、
高率放電時の容量を顕著に向上させることができる。
負極側に面する側のみに形成し、また負極として合剤密
度が１.５〜１.８ｇ／ｃｍ３の負極を用いた場合には、
高率放電時の容量を顕著に向上させることができる。
【図１】本発明の実施例に係わる電池を示す縦断面図で
ある。
ある。
１ 正極板（正極シート） ２ 負極板（負極シート） ３ セパレータ ４ 負極端子（ケース） ５ 正極リード ６ 封口板 ７ 正極端子 ８ 絶縁ガスケット ９ 安全弁 １０ 負極リード １１ 絶縁底板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 吉郎 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 Ｆターム(参考） 5H021 AA06 CC04 EE06 EE22 EE27 HH03 HH05 HH10 5H029 AJ03 AJ05 AK03 AL06 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ14 DJ04 EJ05 EJ12 HJ08 HJ12 5H050 AA07 AA08 BA17 CA08 CB07 EA24 HA04 HA08
Claims (7)
- 【請求項１】 リチウムと遷移金属との複合酸化物を用
いた正極と、リチウムをドープ、脱ドープできる炭素材
料として黒鉛を含む負極と、該正極と該負極の間に配設
したセパレータと、非水電解液とからなるリチウム二次
電池において、前記セパレータの基材上に電解液を保持
する薄層を形成してなることを特徴とするリチウム二次
電池。 - 【請求項２】 前記セパレータの前記電解液保持層の厚
さを２０ミクロン以下としてなることを特徴とする請求
項１記載のリチウム二次電池。 - 【請求項３】 前記セパレータの前記電解液保持層の内
部に、アルミナ、シリカ等の無機物粒子を分散させてな
ることを特徴とする請求項１または２記載のリチウム二
次電池。 - 【請求項４】 前記セパレータの前記電解液保持層を、
前記負極に接する面側のみに形成してなることを特徴と
する請求項１乃至３の何れか１項に記載のリチウム二次
電池。 - 【請求項５】 前記負極として合剤密度が１.５〜１.８
ｇ／ｃｍ３の負極を用いたことを特徴とする請求項１乃
至４の何れか１項に記載のリチウム二次電池。 - 【請求項６】 前記電解液保持層が保持剤としてポリア
クリロニトリル系、ポリアルキレンオキシド系、ポリエ
ーテル系樹脂を使用してなることを特徴とする請求項１
乃至５の何れか１項に記載のリチウム二次電池。 - 【請求項７】 前記保持剤がエチレングリコールアクリ
レートとエチレングリコールエチルエーテルアクリレー
トとの混合物からなることを特徴とする請求項６記載の
リチウム二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000193322A JP2002008730A (ja) | 2000-06-27 | 2000-06-27 | リチウム二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000193322A JP2002008730A (ja) | 2000-06-27 | 2000-06-27 | リチウム二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002008730A true JP2002008730A (ja) | 2002-01-11 |
Family
ID=18692335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000193322A Pending JP2002008730A (ja) | 2000-06-27 | 2000-06-27 | リチウム二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002008730A (ja) |
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-
2000
- 2000-06-27 JP JP2000193322A patent/JP2002008730A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
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