JP2002231312A - 非水電解質二次電池 - Google Patents
非水電解質二次電池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
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電極群６の厚さを薄くして極間距離を狭める
と共に、この電極群６の巻回回数を多くして正極板２と
負極板４の対抗面積を広げることにより、高出力化を図
り安全性も高い非水電解質二次電池を提供する。 【解決手段】 正極板２とセパレータ３と負極板４とセ
パレータ５とが順に重なり合った電極群６を２５回以上
巻回された巻回型の発電要素１を備え、正極板２の厚み
が０．１５ｍｍ以下、負極板４の厚みが０．１１ｍｍ以
下、セバレータ３，５の厚みが０．０４５ｍｍ以下、正
極板２とセパレータ３と負極板４とセパレータ５の合計
厚みが０．３ｍｍ以下、負極合剤層の厚みに対する正極
合剤層の厚みの比が１．２以上、２．０以下の範囲とす
る。
と共に、この電極群６の巻回回数を多くして正極板２と
負極板４の対抗面積を広げることにより、高出力化を図
り安全性も高い非水電解質二次電池を提供する。 【解決手段】 正極板２とセパレータ３と負極板４とセ
パレータ５とが順に重なり合った電極群６を２５回以上
巻回された巻回型の発電要素１を備え、正極板２の厚み
が０．１５ｍｍ以下、負極板４の厚みが０．１１ｍｍ以
下、セバレータ３，５の厚みが０．０４５ｍｍ以下、正
極板２とセパレータ３と負極板４とセパレータ５の合計
厚みが０．３ｍｍ以下、負極合剤層の厚みに対する正極
合剤層の厚みの比が１．２以上、２．０以下の範囲とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高出力が要求され
る用途に適した非水電解質二次電池に関する。
る用途に適した非水電解質二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】非水電解質二次電池に用いる長円筒形の
巻回型の発電要素１の構造を図２に示す。この発電要素
１は、帯状の正極板２とセパレータ３と負極板４とセパ
レータ５とが順に重なり合った電極群６を長円筒形に巻
回したものである。正極板２は、コバルト酸リチウムや
マンガン酸リチウム等の正極活物質を含む正極合剤を帯
状の集電体に担持させたものであり、負極板４は、グラ
ファイト等の負極活物質を含む負極合剤を帯状の集電体
に担持させたものである。また、セパレータ３，５は、
微多孔フィルムセパレータ等を用いる。
巻回型の発電要素１の構造を図２に示す。この発電要素
１は、帯状の正極板２とセパレータ３と負極板４とセパ
レータ５とが順に重なり合った電極群６を長円筒形に巻
回したものである。正極板２は、コバルト酸リチウムや
マンガン酸リチウム等の正極活物質を含む正極合剤を帯
状の集電体に担持させたものであり、負極板４は、グラ
ファイト等の負極活物質を含む負極合剤を帯状の集電体
に担持させたものである。また、セパレータ３，５は、
微多孔フィルムセパレータ等を用いる。
【０００３】上記非水電解質二次電池は、高容量密度が
得られる二次電池であるために、比較的低出力の電源を
長時間にわたって供給し続けることが要求される携帯電
話機等の携帯用電子機器の電源として広く利用されるだ
けでなく、電気自動車の電源としても利用できるように
開発が盛んに進められている。そして、従来の非水電解
質二次電池は、正極板２や負極板４の集電体に活物質を
含む合剤を厚く担持させて、この集電体に対する合剤の
割合をできるだけ多くすることによって、より一層の高
容量密度化を図るようにしていたので、正極板２とセパ
レータ３と負極板４とセパレータ５からなる電極群６の
厚さは、０．４ｍｍ前後を超え、発電要素１の巻回数も
十数回程度の少ないものとなっていた。
得られる二次電池であるために、比較的低出力の電源を
長時間にわたって供給し続けることが要求される携帯電
話機等の携帯用電子機器の電源として広く利用されるだ
けでなく、電気自動車の電源としても利用できるように
開発が盛んに進められている。そして、従来の非水電解
質二次電池は、正極板２や負極板４の集電体に活物質を
含む合剤を厚く担持させて、この集電体に対する合剤の
割合をできるだけ多くすることによって、より一層の高
容量密度化を図るようにしていたので、正極板２とセパ
レータ３と負極板４とセパレータ５からなる電極群６の
厚さは、０．４ｍｍ前後を超え、発電要素１の巻回数も
十数回程度の少ないものとなっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、例えばハイ
ブリット電気自動車で用いる二次電池は、高容量密度で
あることに加えて、高出力を有することが要求される。
しかしながら、高出力を得るには、正極板２と負極板４
との極間距離を狭くすると共に、対抗面積もできるだけ
広くする必要がある。このため、高容量密度化だけを図
った従来の非水電解質二次電池をそのまま使用したので
は、十分な高率放電特性や大きな出力特性を得ることが
できないという問題があった。しかも、この従来の非水
電解質二次電池は、電極群６が厚いために、発電要素１
に釘等が刺さると、正極板２と負極板４との間に非常に
大きな短絡電流が流れるので、ジュール熱の発生が局所
的に激しくなり、電池の熱逸走が誘発され易いという問
題もあった。
ブリット電気自動車で用いる二次電池は、高容量密度で
あることに加えて、高出力を有することが要求される。
しかしながら、高出力を得るには、正極板２と負極板４
との極間距離を狭くすると共に、対抗面積もできるだけ
広くする必要がある。このため、高容量密度化だけを図
った従来の非水電解質二次電池をそのまま使用したので
は、十分な高率放電特性や大きな出力特性を得ることが
できないという問題があった。しかも、この従来の非水
電解質二次電池は、電極群６が厚いために、発電要素１
に釘等が刺さると、正極板２と負極板４との間に非常に
大きな短絡電流が流れるので、ジュール熱の発生が局所
的に激しくなり、電池の熱逸走が誘発され易いという問
題もあった。
【０００５】本発明は、かかる事情に対処するためにな
されたものであり、発電要素の電極群の厚さを０．３ｍ
ｍ以下にすると共に、この電極群の巻回数や積層数も２
５回や２５組以上とすることにより、高出力化を図り安
全性も高い非水電解質二次電池を提供することを目的と
している。
されたものであり、発電要素の電極群の厚さを０．３ｍ
ｍ以下にすると共に、この電極群の巻回数や積層数も２
５回や２５組以上とすることにより、高出力化を図り安
全性も高い非水電解質二次電池を提供することを目的と
している。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の非水電解質二
次電池は、正極板および負極板は集電体と合剤層とから
なり、正極板とセパレータと負極板とセパレータとが順
に重なり合った電極群であって、これらを２５回以上巻
回された巻回型の発電要素を備え、正極板厚みが０．１
５ｍｍ以下、負極板厚みが０．１１ｍｍ以下、セバレー
タ厚みが０．０４５ｍｍ以下、正極板とセパレータと負
極板とセパレータとの合計厚みが０．３ｍｍ以下、負極
合剤層の厚みに対する正極合剤層の厚みの比が１．２以
上、２．０以下の範囲にあることを特徴とする。
次電池は、正極板および負極板は集電体と合剤層とから
なり、正極板とセパレータと負極板とセパレータとが順
に重なり合った電極群であって、これらを２５回以上巻
回された巻回型の発電要素を備え、正極板厚みが０．１
５ｍｍ以下、負極板厚みが０．１１ｍｍ以下、セバレー
タ厚みが０．０４５ｍｍ以下、正極板とセパレータと負
極板とセパレータとの合計厚みが０．３ｍｍ以下、負極
合剤層の厚みに対する正極合剤層の厚みの比が１．２以
上、２．０以下の範囲にあることを特徴とする。
【０００７】請求項１の発明によれば、電極群の厚さが
０．３ｍｍ以下であるために、電極間の極間距離を十分
に狭くすることができ、また、この電極群を２５回以上
巻回するために、電極の対抗面積も十分に広くすること
ができるので、高出力を得ることができるようになる。
しかも、負極合剤層の厚み（Ｎ）に対する正極合剤層の
厚み（Ｐ）の比（Ｐ／Ｎ比）を１．２以上、２．０以下
とすることにより、両極の容量バランスを図り、両極活
物質の利用率を高め、高容量でエネルギー密度の大きい
電池を得ることができる。なお、両極の容量バランス
は、合剤層中の活物質含有量にもよるが、電池において
は、単位体積あるいは単位重量当りのエネルギー密度を
大きくするために、合剤層中の活物質含有量を可能な限
り大きくするものであり、非水電解質二次電池において
は、正極及び負極とも合剤層中の活物質含有量は９０ｗ
ｔ％以上のものを使用する。さらに、電極群の厚さが薄
いために、発電要素に釘等が刺さった場合にも、各電極
間に流れる短絡電流が比較的小さくなり、また、電極群
の巻回回数が多いために、このような短絡電流によるジ
ュール熱の発生個所も分散されるので、電池の安全性を
高めることができる。
０．３ｍｍ以下であるために、電極間の極間距離を十分
に狭くすることができ、また、この電極群を２５回以上
巻回するために、電極の対抗面積も十分に広くすること
ができるので、高出力を得ることができるようになる。
しかも、負極合剤層の厚み（Ｎ）に対する正極合剤層の
厚み（Ｐ）の比（Ｐ／Ｎ比）を１．２以上、２．０以下
とすることにより、両極の容量バランスを図り、両極活
物質の利用率を高め、高容量でエネルギー密度の大きい
電池を得ることができる。なお、両極の容量バランス
は、合剤層中の活物質含有量にもよるが、電池において
は、単位体積あるいは単位重量当りのエネルギー密度を
大きくするために、合剤層中の活物質含有量を可能な限
り大きくするものであり、非水電解質二次電池において
は、正極及び負極とも合剤層中の活物質含有量は９０ｗ
ｔ％以上のものを使用する。さらに、電極群の厚さが薄
いために、発電要素に釘等が刺さった場合にも、各電極
間に流れる短絡電流が比較的小さくなり、また、電極群
の巻回回数が多いために、このような短絡電流によるジ
ュール熱の発生個所も分散されるので、電池の安全性を
高めることができる。
【０００８】請求項２の非水電解質二次電池は、正極板
および負極板は集電体と合剤層とからなり、正極板とセ
パレータと負極板とセパレータとが順に重なり合った電
極群であって、これらを５０組以上積層された積層型の
発電要素を備え、正極板厚みが０．１５ｍｍ以下、負極
板厚みが０．１１ｍｍ以下、セバレータ厚みが０．０４
５ｍｍ以下、正極板とセパレータと負極板とセパレータ
との合計厚みが０．３ｍｍ以下、負極合剤層の厚みに対
する正極合剤層の厚みの比が１．２以上、２．０以下の
範囲にあることを特徴とする。
および負極板は集電体と合剤層とからなり、正極板とセ
パレータと負極板とセパレータとが順に重なり合った電
極群であって、これらを５０組以上積層された積層型の
発電要素を備え、正極板厚みが０．１５ｍｍ以下、負極
板厚みが０．１１ｍｍ以下、セバレータ厚みが０．０４
５ｍｍ以下、正極板とセパレータと負極板とセパレータ
との合計厚みが０．３ｍｍ以下、負極合剤層の厚みに対
する正極合剤層の厚みの比が１．２以上、２．０以下の
範囲にあることを特徴とする。
【０００９】請求項２の発明によれば、電極群の厚さが
０．３ｍｍ以下であるために、電極間の極間距離を十分
に狭くすることができ、また、この電極群を５０組以上
積層するために、電極の対抗面積も十分に広くすること
ができるので、高出力を得ることができるようになる。
しかも、負極合剤層の厚み（Ｎ）に対する正極合剤層の
厚み（Ｐ）の比（Ｐ／Ｎ比）を１．２以上、２．０以下
とすることにより、両極の容量バランスをはかり、両極
活物質の利用率を高め、高容量でエネルギー密度の大き
い電池を得ることができる。さらに、電極群の厚さが薄
いために、発電要素に釘等が刺さった場合にも、各電極
間に流れる短絡電流が比較的小さくなり、また、電極群
の積層数が多いために、このような短絡電流によるジュ
ール熱の発生個所も分散されるので、電池の安全性を高
めることができる。
０．３ｍｍ以下であるために、電極間の極間距離を十分
に狭くすることができ、また、この電極群を５０組以上
積層するために、電極の対抗面積も十分に広くすること
ができるので、高出力を得ることができるようになる。
しかも、負極合剤層の厚み（Ｎ）に対する正極合剤層の
厚み（Ｐ）の比（Ｐ／Ｎ比）を１．２以上、２．０以下
とすることにより、両極の容量バランスをはかり、両極
活物質の利用率を高め、高容量でエネルギー密度の大き
い電池を得ることができる。さらに、電極群の厚さが薄
いために、発電要素に釘等が刺さった場合にも、各電極
間に流れる短絡電流が比較的小さくなり、また、電極群
の積層数が多いために、このような短絡電流によるジュ
ール熱の発生個所も分散されるので、電池の安全性を高
めることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
図面を参照して説明する。
【００１１】図１は本発明の一実施形態を示すものであ
って、非水電解質二次電池に用いられる長円筒形の巻回
型の発電要素の構造を示す平面図である。
って、非水電解質二次電池に用いられる長円筒形の巻回
型の発電要素の構造を示す平面図である。
【００１２】本実施形態は、図２に示したものと同様
に、非水電解質二次電池に用いる長円筒形の巻回型の発
電要素１について説明する。この発電要素１は、帯状の
正極板２とセパレータ３と負極板４とセパレータ５とが
順に重なり合った電極群６を長円筒形に巻回したもので
ある。正極板２は、正極活物質に導電補助剤と結着剤と
を添加した正極合剤を帯状の集電体に担持させたもので
ある。正極活物質には、コバルト酸リチウムやマンガン
酸リチウム等のリチウム化合物が用いられる。導電補助
剤は、正極活物質合剤の導電性を高めるための添加剤で
あり、カーボンブラック等が用いられる。結着剤は、正
極活物質合剤のバインダであり、ポリフッ化ビニリデン
等のように非水電解質に溶解し難いものが用いられる。
集電体には、厚さが約０．０２ｍｍのアルミニウム箔等
が用いられる。そして、このように正極活物質に導電補
助剤と結着剤とを添加した正極合剤は、溶剤を加えるこ
とによりペースト状にして、集電体の両面に塗布し乾燥
させることにより担持される。この際、正極合剤は、正
極板２の厚さが０．１５ｍｍ以下となるような厚さに塗
布する。
に、非水電解質二次電池に用いる長円筒形の巻回型の発
電要素１について説明する。この発電要素１は、帯状の
正極板２とセパレータ３と負極板４とセパレータ５とが
順に重なり合った電極群６を長円筒形に巻回したもので
ある。正極板２は、正極活物質に導電補助剤と結着剤と
を添加した正極合剤を帯状の集電体に担持させたもので
ある。正極活物質には、コバルト酸リチウムやマンガン
酸リチウム等のリチウム化合物が用いられる。導電補助
剤は、正極活物質合剤の導電性を高めるための添加剤で
あり、カーボンブラック等が用いられる。結着剤は、正
極活物質合剤のバインダであり、ポリフッ化ビニリデン
等のように非水電解質に溶解し難いものが用いられる。
集電体には、厚さが約０．０２ｍｍのアルミニウム箔等
が用いられる。そして、このように正極活物質に導電補
助剤と結着剤とを添加した正極合剤は、溶剤を加えるこ
とによりペースト状にして、集電体の両面に塗布し乾燥
させることにより担持される。この際、正極合剤は、正
極板２の厚さが０．１５ｍｍ以下となるような厚さに塗
布する。
【００１３】負極板４は、負極活物質に結着剤を添加し
た負極合剤を帯状の集電体に担持させたものである。負
極活物質には、カーボンブラック等の炭素材料が用いら
れるので、導電補助剤は不要となる。結着剤は、正極活
物質合剤に用いたものと同様に、ポリフッ化ビニリデン
等のように非水電解質に溶解し難いものが用いられる。
集電体には、厚さが約０．０１ｍｍの銅箔等が用いられ
る。そして、このように負極活物質に結着剤を添加した
負極合剤は、溶剤を加えることによりペースト状にし
て、この集電体の両面に塗布し乾燥させることにより担
持される。この際、負極合剤も、負極板４の厚さが０．
１１ｍｍ以下となるような厚さに塗布する。
た負極合剤を帯状の集電体に担持させたものである。負
極活物質には、カーボンブラック等の炭素材料が用いら
れるので、導電補助剤は不要となる。結着剤は、正極活
物質合剤に用いたものと同様に、ポリフッ化ビニリデン
等のように非水電解質に溶解し難いものが用いられる。
集電体には、厚さが約０．０１ｍｍの銅箔等が用いられ
る。そして、このように負極活物質に結着剤を添加した
負極合剤は、溶剤を加えることによりペースト状にし
て、この集電体の両面に塗布し乾燥させることにより担
持される。この際、負極合剤も、負極板４の厚さが０．
１１ｍｍ以下となるような厚さに塗布する。
【００１４】セパレータ３，５は、微多孔フィルム等の
シート状のものでもよいし、正極板２や負極板４の表面
に直接形成した膜であってもよい。ただし、このセパレ
ータ３，５の厚さは、０．０３ｍｍ以下のものを用い
る。
シート状のものでもよいし、正極板２や負極板４の表面
に直接形成した膜であってもよい。ただし、このセパレ
ータ３，５の厚さは、０．０３ｍｍ以下のものを用い
る。
【００１５】巻回型の電極群６においては、正極板２と
セパレータ３と負極板４とセパレータ５との合計厚みを
単位厚みとすると、フリーな状態での単位厚みをＡｍ
ｍ、巻回数をＢ回とした場合、巻き芯部分を除いた電極
部分の合計厚みの計算値はＸｍｍ（＝Ａｍｍ×Ｂ）とな
るが、実際には巻回時に必ず弛みが生じるため、実測値
をＹｍｍとすると、１．０＜Ｙ／Ｘ＜１．０８となる。
また、巻回型電極群が電池缶内に収納されるためには、
巻き芯部分の直径をＣｍｍとし、電池缶の内寸をＺｍｍ
とした場合、０．９０＜（２Ｙ＋Ｃ）／Ｚ＜０．９９が
成り立つ必要がある。
セパレータ３と負極板４とセパレータ５との合計厚みを
単位厚みとすると、フリーな状態での単位厚みをＡｍ
ｍ、巻回数をＢ回とした場合、巻き芯部分を除いた電極
部分の合計厚みの計算値はＸｍｍ（＝Ａｍｍ×Ｂ）とな
るが、実際には巻回時に必ず弛みが生じるため、実測値
をＹｍｍとすると、１．０＜Ｙ／Ｘ＜１．０８となる。
また、巻回型電極群が電池缶内に収納されるためには、
巻き芯部分の直径をＣｍｍとし、電池缶の内寸をＺｍｍ
とした場合、０．９０＜（２Ｙ＋Ｃ）／Ｚ＜０．９９が
成り立つ必要がある。
【００１６】上記正極板２とセパレータ３と負極板４と
セパレータ５とを順に重ね合わせた電極群６は、その厚
さが０．３ｍｍ以下とする。そして、この電極群６を長
円筒形に２５回以上巻回することにより、図１に示すよ
うな発電要素１が形成される。この図１では、正極板２
の厚さを０．１３ｍｍ（合剤層０．１１ｍｍ、集電体
０．０２ｍｍ）、負極の厚さを０．０８ｍｍ（合剤層
０．０７ｍｍ、集電体０．０１ｍｍ）、セバレータの厚
さを０．０３ｍｍとした電極群６を用い、この電極群６
が３０回巻回された例を示す。また、最外周の電極群６
を拡大して、この電極群６を構成する正極板２とセパレ
ータ３と負極板４とセパレータ５の厚さが０．２８ｍｍ
となっていることを示している。なお、この発電要素１
の巻回始端や巻回終端では、例えば負極板４とセパレー
タ３，５やこれらのセパレータ３，５だけがさらに余分
に巻回されていてもよい。
セパレータ５とを順に重ね合わせた電極群６は、その厚
さが０．３ｍｍ以下とする。そして、この電極群６を長
円筒形に２５回以上巻回することにより、図１に示すよ
うな発電要素１が形成される。この図１では、正極板２
の厚さを０．１３ｍｍ（合剤層０．１１ｍｍ、集電体
０．０２ｍｍ）、負極の厚さを０．０８ｍｍ（合剤層
０．０７ｍｍ、集電体０．０１ｍｍ）、セバレータの厚
さを０．０３ｍｍとした電極群６を用い、この電極群６
が３０回巻回された例を示す。また、最外周の電極群６
を拡大して、この電極群６を構成する正極板２とセパレ
ータ３と負極板４とセパレータ５の厚さが０．２８ｍｍ
となっていることを示している。なお、この発電要素１
の巻回始端や巻回終端では、例えば負極板４とセパレー
タ３，５やこれらのセパレータ３，５だけがさらに余分
に巻回されていてもよい。
【００１７】上記構成の発電要素１は、長円筒形の電池
容器に収納され、非水電解質が充填されて密閉されるこ
とにより非水電解質二次電池となる。非水電解質は、リ
チウム塩を有機溶媒で溶解したものが用いられる。
容器に収納され、非水電解質が充填されて密閉されるこ
とにより非水電解質二次電池となる。非水電解質は、リ
チウム塩を有機溶媒で溶解したものが用いられる。
【００１８】上記構成の非水電解質二次電池によれば、
０．３ｍｍ以下の薄い電極群６で正極板２と負極板４と
がセパレータ３，５を介して重なり合うので、これら正
極板２の合剤と負極板４の合剤との極間距離を全体に狭
くすることができる。また、これら正極板２とセパレー
タ３と負極板４とセパレータ５とからなる電極群６が２
５回以上巻回されるので、正極板２と負極板４の対抗面
積を広げることができる。従って、この非水電解質二次
電池は、本来の特徴である高容量密度を有すると共に、
十分な高率放電特性や大きな出力特性を得ることができ
るようになる。しかも、本発明の非水電解質二次電池に
おいては、負極合剤層の厚み（Ｎ）に対する正極合剤層
の厚み（Ｐ）の比（Ｐ／Ｎ比）を１．２以上、２．０以
下としているため、両極の容量バランスが最適値に近
く、両極活物質の利用率が高くなり、高容量でエネルギ
ー密度の大きい電池を得ることができる。さらに、この
発電要素１に釘が刺さったとしても、正極板２の正極活
物質合剤や負極板４の負極活物質合剤が薄いために、正
極板２と負極板４の間に流れる短絡電流が比較的小さく
なり、また、この電極群６の巻回回数が多いので、短絡
によるジュール熱の発生個所が各巻回層に分散されるの
で、局所的に異常な高温になって電池が熱逸走を起こす
ようなおそれがなくなり、電池の安全性を向上させるこ
とができる。
０．３ｍｍ以下の薄い電極群６で正極板２と負極板４と
がセパレータ３，５を介して重なり合うので、これら正
極板２の合剤と負極板４の合剤との極間距離を全体に狭
くすることができる。また、これら正極板２とセパレー
タ３と負極板４とセパレータ５とからなる電極群６が２
５回以上巻回されるので、正極板２と負極板４の対抗面
積を広げることができる。従って、この非水電解質二次
電池は、本来の特徴である高容量密度を有すると共に、
十分な高率放電特性や大きな出力特性を得ることができ
るようになる。しかも、本発明の非水電解質二次電池に
おいては、負極合剤層の厚み（Ｎ）に対する正極合剤層
の厚み（Ｐ）の比（Ｐ／Ｎ比）を１．２以上、２．０以
下としているため、両極の容量バランスが最適値に近
く、両極活物質の利用率が高くなり、高容量でエネルギ
ー密度の大きい電池を得ることができる。さらに、この
発電要素１に釘が刺さったとしても、正極板２の正極活
物質合剤や負極板４の負極活物質合剤が薄いために、正
極板２と負極板４の間に流れる短絡電流が比較的小さく
なり、また、この電極群６の巻回回数が多いので、短絡
によるジュール熱の発生個所が各巻回層に分散されるの
で、局所的に異常な高温になって電池が熱逸走を起こす
ようなおそれがなくなり、電池の安全性を向上させるこ
とができる。
【００１９】なお、本実施形態では、長円筒形に巻回し
た発電要素１について説明したが、円筒形等の他の形状
に巻回した発電要素１にも同様に実施することができ
る。また、本実施形態では、巻回型の発電要素１につい
て説明したが、積層型の発電要素１であっても同様に実
施することができる。ただし、巻回型の場合には、電極
群６が巻回中心を挟んでそれぞれ２５層以上ずつにわた
って重なり合うことになるので、積層型の場合には、こ
の電極群６を５０組以上積層する必要がある。
た発電要素１について説明したが、円筒形等の他の形状
に巻回した発電要素１にも同様に実施することができ
る。また、本実施形態では、巻回型の発電要素１につい
て説明したが、積層型の発電要素１であっても同様に実
施することができる。ただし、巻回型の場合には、電極
群６が巻回中心を挟んでそれぞれ２５層以上ずつにわた
って重なり合うことになるので、積層型の場合には、こ
の電極群６を５０組以上積層する必要がある。
【００２０】
【実施例】［実施例１］正極活物質としてコバルト酸リ
チウム（ＬｉＣｏＯ2 ）を使用した。正極は、ＬｉＣｏ
Ｏ2 ９０ｗｔ％と、導電剤としてのアセチレンブラック
５ｗｔ％と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（Ｐ
ＶｄＦ）５ｗｔ％とを混合して正極合剤とし、Ｎ−メチ
ル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に分散させることにより
ペーストを製造し、この正極ペーストを厚さ０．０２ｍ
ｍのアルミニウム集電体に均一に塗布して、１００℃で
乾燥してＮＭＰを蒸発させた後、ロールプレスで圧縮成
型することにより作製した。正極の大きさは、幅７７ｍ
ｍ、長さ３７７０ｍｍとし、正極合剤層の厚さは０．１
２ｍｍとした。
チウム（ＬｉＣｏＯ2 ）を使用した。正極は、ＬｉＣｏ
Ｏ2 ９０ｗｔ％と、導電剤としてのアセチレンブラック
５ｗｔ％と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（Ｐ
ＶｄＦ）５ｗｔ％とを混合して正極合剤とし、Ｎ−メチ
ル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に分散させることにより
ペーストを製造し、この正極ペーストを厚さ０．０２ｍ
ｍのアルミニウム集電体に均一に塗布して、１００℃で
乾燥してＮＭＰを蒸発させた後、ロールプレスで圧縮成
型することにより作製した。正極の大きさは、幅７７ｍ
ｍ、長さ３７７０ｍｍとし、正極合剤層の厚さは０．１
２ｍｍとした。
【００２１】負極活物質としてグラファイトを使用し
た。負極は、グラファイト９３ｗｔ％と、結着剤として
のポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）７ｗｔ％とを混合
して負極合剤とし、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭ
Ｐ）に分散させることによりペーストを製造し、この負
極ペーストを厚さ０．０１ｍｍの銅箔に均一に塗布し
て、１００℃で乾燥してＮＭＰを蒸発させた後、ロール
プレスで圧縮成型することにより作製した。負極の大き
さは、幅７７ｍｍ、長さ３９００ｍｍとし、負極合剤層
の厚さは０．０７ｍｍとした。
た。負極は、グラファイト９３ｗｔ％と、結着剤として
のポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）７ｗｔ％とを混合
して負極合剤とし、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭ
Ｐ）に分散させることによりペーストを製造し、この負
極ペーストを厚さ０．０１ｍｍの銅箔に均一に塗布し
て、１００℃で乾燥してＮＭＰを蒸発させた後、ロール
プレスで圧縮成型することにより作製した。負極の大き
さは、幅７７ｍｍ、長さ３９００ｍｍとし、負極合剤層
の厚さは０．０７ｍｍとした。
【００２２】セパレータとしては、幅８０ｍｍ、厚さ
０．０３ｍｍ程度の微多孔性ポリエチレンフィルムを用
いた。
０．０３ｍｍ程度の微多孔性ポリエチレンフィルムを用
いた。
【００２３】そして、正極リード端子と負極リード端子
がともに巻き始め部となるようにし、正極板２とセパレ
ータ３と負極板４とセパレータ５とをこの順序で交互に
重なり合うようにして厚さが０．２８ｍｍの電極群６と
した。この電極群６をポリエチレンの長方形状の巻芯を
中心とし、その周囲に長円筒形に３０回巻回し、高さ８
０ｍｍ×幅５５．８ｍｍ×厚さ２３．６ｍｍの大きさの
巻回型の発電要素１とした。
がともに巻き始め部となるようにし、正極板２とセパレ
ータ３と負極板４とセパレータ５とをこの順序で交互に
重なり合うようにして厚さが０．２８ｍｍの電極群６と
した。この電極群６をポリエチレンの長方形状の巻芯を
中心とし、その周囲に長円筒形に３０回巻回し、高さ８
０ｍｍ×幅５５．８ｍｍ×厚さ２３．６ｍｍの大きさの
巻回型の発電要素１とした。
【００２４】この発電要素１を、高さ９５ｍｍ、幅６０
ｍｍ、厚さ２６ｍｍのステンレスケース中に挿入して、
長円筒形電池を組み立てた。そして、エチレンカーボネ
ート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とを体
積比率１：１で混合し、１ｍｏｌ／ｌのＬｉＰＦ6 を加
えた電解液を注液した。その後電池を密閉して、公称容
量３．５Ａｈの、本発明の非水電解質二次電池を製作
し、これを電池Ａとした。
ｍｍ、厚さ２６ｍｍのステンレスケース中に挿入して、
長円筒形電池を組み立てた。そして、エチレンカーボネ
ート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とを体
積比率１：１で混合し、１ｍｏｌ／ｌのＬｉＰＦ6 を加
えた電解液を注液した。その後電池を密閉して、公称容
量３．５Ａｈの、本発明の非水電解質二次電池を製作
し、これを電池Ａとした。
【００２５】［比較例１］正極合剤層の厚みを０．１９
ｍｍ、負極合剤層の厚みを０．１１ｍｍとした以外は実
施例１と同様にして、比較例の非水電解質二次電池を製
作し、これを電池Ｂとした。なお、電池Ｂにおいては、
正極板２とセパレータ３と負極板４とセパレータ５とか
ら構成される電極群６の厚さは０．３９ｍｍであり、こ
の電極群６を１９回巻回した発電要素１を使用した。
ｍｍ、負極合剤層の厚みを０．１１ｍｍとした以外は実
施例１と同様にして、比較例の非水電解質二次電池を製
作し、これを電池Ｂとした。なお、電池Ｂにおいては、
正極板２とセパレータ３と負極板４とセパレータ５とか
ら構成される電極群６の厚さは０．３９ｍｍであり、こ
の電極群６を１９回巻回した発電要素１を使用した。
【００２６】そして、本発明の電池Ａおよび比較例の電
池Ｂを完全充電した後、釘刺し試験を行なった結果、比
較例の電池Ｂは、釘刺しの直後に開路電圧が０Ｖまで低
下し、２５秒後に安全弁から電解液が噴出すると共に、
電池容器の表面温度が３９０°Ｃまで上昇した。これに
対して本発明の電池Ａは、釘刺しから開路電圧が０Ｖに
なるまでに３２分間を要し、電池容器の表面温度も最大
が１０９°Ｃであり、電解液の噴出も生じなかった。こ
れにより、実施例の非水電解質二次電池の安全性が高い
ことが確認された。
池Ｂを完全充電した後、釘刺し試験を行なった結果、比
較例の電池Ｂは、釘刺しの直後に開路電圧が０Ｖまで低
下し、２５秒後に安全弁から電解液が噴出すると共に、
電池容器の表面温度が３９０°Ｃまで上昇した。これに
対して本発明の電池Ａは、釘刺しから開路電圧が０Ｖに
なるまでに３２分間を要し、電池容器の表面温度も最大
が１０９°Ｃであり、電解液の噴出も生じなかった。こ
れにより、実施例の非水電解質二次電池の安全性が高い
ことが確認された。
【００２７】［実施例２］負極合剤層の厚み（Ｎ）に対
する正極合剤層の厚み（Ｐ）の比が異なる以外は実施例
１と同様にして、公称容量３．５Ａｈの６種の非水電解
質電池を各５個作製した。次にこれらの電池を、充電１
Ｃ定電流、４．１Ｖ定電圧で合計５時間、放電１Ｃ定電
流、終止電圧２．７５Ｖという条件で１５０サイクルの
充放電を行った。各セルのＰ／Ｎ比、初期容量（Ａｈ）
および放電容量保持率（％）を表１に示した。なお表１
において、初期容量および放電容量保持率は各セルの５
セルの平均値とし、「放電容量保持率」は、初期放電容
量に対する１５０サイクル目の放電容量の比率とした。
する正極合剤層の厚み（Ｐ）の比が異なる以外は実施例
１と同様にして、公称容量３．５Ａｈの６種の非水電解
質電池を各５個作製した。次にこれらの電池を、充電１
Ｃ定電流、４．１Ｖ定電圧で合計５時間、放電１Ｃ定電
流、終止電圧２．７５Ｖという条件で１５０サイクルの
充放電を行った。各セルのＰ／Ｎ比、初期容量（Ａｈ）
および放電容量保持率（％）を表１に示した。なお表１
において、初期容量および放電容量保持率は各セルの５
セルの平均値とし、「放電容量保持率」は、初期放電容
量に対する１５０サイクル目の放電容量の比率とした。
【表１】
【００２８】表１から明らかなように、負極合剤層の厚
み（Ｎ）に対する正極合剤層の厚み（Ｐ）の比（Ｐ／Ｎ
比）が１．２〜２．０の範囲にある電池記号Ｃ２〜Ｃ５
では、良好な寿命特性を示したのに対し、Ｐ／Ｎ比が本
発明の範囲からはずれた電池記号Ｃ１およびＣ６の寿命
特性はＣ２〜Ｃ５に比べて悪かった。
み（Ｎ）に対する正極合剤層の厚み（Ｐ）の比（Ｐ／Ｎ
比）が１．２〜２．０の範囲にある電池記号Ｃ２〜Ｃ５
では、良好な寿命特性を示したのに対し、Ｐ／Ｎ比が本
発明の範囲からはずれた電池記号Ｃ１およびＣ６の寿命
特性はＣ２〜Ｃ５に比べて悪かった。
【００２９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の非水電解質二次電池によれば、電極群が薄く、この電
極群の巻回回数も多いので、優れた高率放電特性や出力
特性を得ることができるようになり、電池の安全性を高
めることもできるようになる。
の非水電解質二次電池によれば、電極群が薄く、この電
極群の巻回回数も多いので、優れた高率放電特性や出力
特性を得ることができるようになり、電池の安全性を高
めることもできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、非水
電解質二次電池に用いられる長円筒形の巻回型の発電要
素の構造を示す平面図である。
電解質二次電池に用いられる長円筒形の巻回型の発電要
素の構造を示す平面図である。
【図２】非水電解質二次電池に用いられる長円筒形の巻
回型の発電要素の構造を示す分解斜視である。
回型の発電要素の構造を示す分解斜視である。
１ 発電要素 ２ 正極板 ３ セパレータ ４ 負極板 ５ セパレータ ６ 電極群
Claims (2)
- 【請求項１】 正極板および負極板は集電体と合剤層と
からなり、正極板とセパレータと負極板とセパレータと
が順に重なり合った電極群であって、これらを２５回以
上巻回された巻回型の発電要素を備え、正極板厚みが
０．１５ｍｍ以下、負極板厚みが０．１１ｍｍ以下、セ
バレータ厚みが０．０４５ｍｍ以下、正極板とセパレー
タと負極板とセパレータとの合計厚みが０．３ｍｍ以
下、負極合剤層の厚みに対する正極合剤層の厚みの比が
１．２以上、２．０以下の範囲にあることを特徴とする
非水電解質二次電池。 - 【請求項２】 正極板および負極板は集電体と合剤層と
からなり、正極板とセパレータと負極板とセパレータと
が順に重なり合った電極群であって、これらを５０組以
上積層された積層型の発電要素を備え、正極板厚みが
０．１５ｍｍ以下、負極板厚みが０．１１ｍｍ以下、セ
バレータ厚みが０．０４５ｍｍ以下、正極板とセパレー
タと負極板とセパレータとの合計厚みが０．３ｍｍ以
下、負極合剤層の厚みに対する正極合剤層の厚みの比が
１．２以上、２．０以下の範囲にあることを特徴とする
非水電解質二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001019462A JP2002231312A (ja) | 2001-01-29 | 2001-01-29 | 非水電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001019462A JP2002231312A (ja) | 2001-01-29 | 2001-01-29 | 非水電解質二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002231312A true JP2002231312A (ja) | 2002-08-16 |
| JP2002231312A5 JP2002231312A5 (ja) | 2008-03-06 |
Family
ID=18885338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001019462A Pending JP2002231312A (ja) | 2001-01-29 | 2001-01-29 | 非水電解質二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002231312A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007103130A (ja) * | 2005-10-03 | 2007-04-19 | Geomatec Co Ltd | 薄膜固体二次電池および薄膜固体二次電池の製造方法 |
| JP2015056241A (ja) * | 2013-09-11 | 2015-03-23 | 日立マクセル株式会社 | 非水二次電池 |
| US9705119B2 (en) | 2014-05-26 | 2017-07-11 | Gs Yuasa International Ltd. | Energy storage device, energy storage apparatus, vehicle, and method for using energy storage device |
| CN110959222A (zh) * | 2017-12-26 | 2020-04-03 | Tdk株式会社 | 非水电解液二次电池 |
| US10964973B2 (en) | 2013-03-15 | 2021-03-30 | 24M Technologies, Inc. | Asymmetric battery having a semi-solid cathode and high energy density anode |
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| JPH08264206A (ja) * | 1995-01-27 | 1996-10-11 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 非水系電池 |
| JPH11185822A (ja) * | 1997-12-19 | 1999-07-09 | Sony Corp | 非水電解液二次電池 |
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| JPH11273708A (ja) * | 1998-03-24 | 1999-10-08 | Sony Corp | 巻回電極電池 |
| JP2000082497A (ja) * | 1999-10-12 | 2000-03-21 | Sony Corp | 非水電解質二次電池 |
-
2001
- 2001-01-29 JP JP2001019462A patent/JP2002231312A/ja active Pending
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| US10964973B2 (en) | 2013-03-15 | 2021-03-30 | 24M Technologies, Inc. | Asymmetric battery having a semi-solid cathode and high energy density anode |
| US11394049B2 (en) | 2013-03-15 | 2022-07-19 | 24M Technologies, Inc. | Asymmetric battery having a semi-solid cathode and high energy density anode |
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