JP2002260663A - 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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- JP2002260663A JP2002260663A JP2001052063A JP2001052063A JP2002260663A JP 2002260663 A JP2002260663 A JP 2002260663A JP 2001052063 A JP2001052063 A JP 2001052063A JP 2001052063 A JP2001052063 A JP 2001052063A JP 2002260663 A JP2002260663 A JP 2002260663A
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- JP
- Japan
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- positive electrode
- negative electrode
- thickness
- cellulose fiber
- secondary battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 正極および負極のうちの少なくとも一方の電
極における非水電解質保持量を増加させることにより、
高容量で、かつ長寿命な非水電解質二次電池を提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 正極活物質を含む正極6と、負極活物質
を含む負極9と、非水電解質とを備える非水電解質二次
電池において、前記正極6及び前記負極9のうち少なく
とも一方の電極はセルロース繊維を含有し、前記セルロ
ース繊維の少なくとも一部は、太さが0.01〜50μ
mで、かつ太さTに対する長さLの比(L/T)が5倍
以上あることを特徴とする。
極における非水電解質保持量を増加させることにより、
高容量で、かつ長寿命な非水電解質二次電池を提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 正極活物質を含む正極6と、負極活物質
を含む負極9と、非水電解質とを備える非水電解質二次
電池において、前記正極6及び前記負極9のうち少なく
とも一方の電極はセルロース繊維を含有し、前記セルロ
ース繊維の少なくとも一部は、太さが0.01〜50μ
mで、かつ太さTに対する長さLの比(L/T)が5倍
以上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、非水電解質二次電
池に関するものである。
池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、VTR、携帯電話、モバイルコン
ピュータ等の各種の電子機器の小型化、軽量化に伴い、
それらの電源となる二次電池の高エネルギー密度化の要
求が高まり、リチウムを負極活物質とする非水溶媒二次
電池の研究が活発に行われている。
ピュータ等の各種の電子機器の小型化、軽量化に伴い、
それらの電源となる二次電池の高エネルギー密度化の要
求が高まり、リチウムを負極活物質とする非水溶媒二次
電池の研究が活発に行われている。
【0003】非水溶媒二次電池は、正極活物質としてリ
チウム複合酸化物を含む正極と、リチウム、リチウム合
金またはリチウムイオンを吸蔵・放出する化合物を含む
負極と、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカ
ーボネート(EC)、エチルメチルカーボネート(EM
C)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカー
ボネート(DEC)、1,2−ジメトキシエタン(DM
E)、γ−ブチロラクトン(γ−BL)、テトラヒドロ
フラン(THF)、2−メチルテトラヒドロフラン(2
−MeTHF)等の非水溶媒中にLiClO4 、LiB
F4 、LiAsF6 、LiPF6 、LiCF3 SO3 、
LiAlCl4 等のリチウム塩(電解質)を溶解した非
水電解液とを具備する。
チウム複合酸化物を含む正極と、リチウム、リチウム合
金またはリチウムイオンを吸蔵・放出する化合物を含む
負極と、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカ
ーボネート(EC)、エチルメチルカーボネート(EM
C)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカー
ボネート(DEC)、1,2−ジメトキシエタン(DM
E)、γ−ブチロラクトン(γ−BL)、テトラヒドロ
フラン(THF)、2−メチルテトラヒドロフラン(2
−MeTHF)等の非水溶媒中にLiClO4 、LiB
F4 、LiAsF6 、LiPF6 、LiCF3 SO3 、
LiAlCl4 等のリチウム塩(電解質)を溶解した非
水電解液とを具備する。
【0004】このような非水溶媒二次電池のうち、正極
活物質としてLiCoO2 またはLiNiO2 を用いる
二次電池は、起電力が約4Vと高く、しかも理論エネル
ギー密度が正極活物質当たりほぼ1kWh/kgという
大きな値を有する。すでに、LiCoO2を正極活物質
として用いた二次電池は、小型・軽量化が進む携帯電話
をはじめとするモバイル機器用電源として実用化されて
いる。
活物質としてLiCoO2 またはLiNiO2 を用いる
二次電池は、起電力が約4Vと高く、しかも理論エネル
ギー密度が正極活物質当たりほぼ1kWh/kgという
大きな値を有する。すでに、LiCoO2を正極活物質
として用いた二次電池は、小型・軽量化が進む携帯電話
をはじめとするモバイル機器用電源として実用化されて
いる。
【0005】しかしながら、前述した非水溶媒二次電池
において、高エネルギー密度を得るために電極を厚くす
ると、初期には高い放電容量が得られるものの、サイク
ル特性がいまだ十分ではなかった。
において、高エネルギー密度を得るために電極を厚くす
ると、初期には高い放電容量が得られるものの、サイク
ル特性がいまだ十分ではなかった。
【0006】ところで、特開平8−306352号公開
公報には、セパレータとして、叩解可能な再生セルロー
ス繊維の叩解原料を10重量%以上使用して抄造された
紙を用いることによって、セパレータの薄型化を図り、
それにより電池容量を向上させることが記載されてい
る。
公報には、セパレータとして、叩解可能な再生セルロー
ス繊維の叩解原料を10重量%以上使用して抄造された
紙を用いることによって、セパレータの薄型化を図り、
それにより電池容量を向上させることが記載されてい
る。
【0007】一方、特開平9−63560号公開公報で
は、セルロース繊維またはセルロース繊維と合成高分子
の複合体に、単離されたセルロース・ミクロフィブリル
が添加されてなるセパレータを用いることによって、セ
パレータの厚さを薄くした際の内部短絡を抑え、活物質
充填量を向上させることが提案されている。
は、セルロース繊維またはセルロース繊維と合成高分子
の複合体に、単離されたセルロース・ミクロフィブリル
が添加されてなるセパレータを用いることによって、セ
パレータの厚さを薄くした際の内部短絡を抑え、活物質
充填量を向上させることが提案されている。
【0008】しかしながら、これら公報に開示されてい
るような紙製のセパレータは、強度が不十分で、厚さを
薄くした際に内部短絡を生じ易く、活物質充填密度を十
分に高くすることが困難であった。
るような紙製のセパレータは、強度が不十分で、厚さを
薄くした際に内部短絡を生じ易く、活物質充填密度を十
分に高くすることが困難であった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、正極および
負極のうちの少なくとも一方の電極における非水電解質
保持量を増加させることにより、高容量で、かつ長寿命
な非水電解質二次電池を提供することを目的とする。
負極のうちの少なくとも一方の電極における非水電解質
保持量を増加させることにより、高容量で、かつ長寿命
な非水電解質二次電池を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に係る非水電解質
二次電池は、正極活物質を含む正極と、負極活物質を含
む負極と、非水電解質とを備える非水電解質二次電池に
おいて、前記正極及び前記負極のうち少なくとも一方の
電極はセルロース繊維を含有し、前記セルロース繊維の
少なくとも一部は、太さが0.01〜50μmで、かつ
太さTに対する長さLの比(L/T)が5倍以上あるこ
とを特徴とするものである。
二次電池は、正極活物質を含む正極と、負極活物質を含
む負極と、非水電解質とを備える非水電解質二次電池に
おいて、前記正極及び前記負極のうち少なくとも一方の
電極はセルロース繊維を含有し、前記セルロース繊維の
少なくとも一部は、太さが0.01〜50μmで、かつ
太さTに対する長さLの比(L/T)が5倍以上あるこ
とを特徴とするものである。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明に係る非水電解質二次電池
は、正極活物質を含む正極と負極活物質を含む負極とを
有する電極群と、非水電解質と、前記電極群および前記
非水電解質が収納される容器とを備える。前記正極及び
前記負極のうち少なくとも一方の電極はセルロース繊維
を含有し、前記セルロース繊維の少なくとも一部は、太
さが0.01〜50μmで、かつ太さTに対する長さL
の比(L/T)が5倍以上ある。
は、正極活物質を含む正極と負極活物質を含む負極とを
有する電極群と、非水電解質と、前記電極群および前記
非水電解質が収納される容器とを備える。前記正極及び
前記負極のうち少なくとも一方の電極はセルロース繊維
を含有し、前記セルロース繊維の少なくとも一部は、太
さが0.01〜50μmで、かつ太さTに対する長さL
の比(L/T)が5倍以上ある。
【0012】また、本発明に係る非水電解質二次電池に
おいては、前記正極および前記負極の間にセパレータを
介在させることができる。
おいては、前記正極および前記負極の間にセパレータを
介在させることができる。
【0013】以下、正極、負極、セパレータ、非水電解
質および容器について説明する。
質および容器について説明する。
【0014】1)正極 この正極は、正極活物質と、セルロース繊維とを含有す
ることが望ましい。
ることが望ましい。
【0015】正極活物質としては、種々の酸化物、例え
ば二酸化マンガン、リチウムマンガン複合酸化物、リチ
ウム含有ニッケル酸化物、リチウム含有コバルト酸化
物、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物、リチウム含
有鉄酸化物、リチウムを含むバナジウム酸化物や、二硫
化チタン、二硫化モリブデンなどのカルコゲン化合物な
どを挙げることができる。中でも、リチウム含有コバル
ト酸化物(例えば、LiCoO2 )、リチウム含有ニッ
ケルコバルト酸化物(例えば、LiNi0.8 Co 0.2 O
2 )、リチウムマンガン複合酸化物(例えば、LiMn
2 O4 、LiMnO2 )を用いると、高電圧が得られる
ために好ましい。
ば二酸化マンガン、リチウムマンガン複合酸化物、リチ
ウム含有ニッケル酸化物、リチウム含有コバルト酸化
物、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物、リチウム含
有鉄酸化物、リチウムを含むバナジウム酸化物や、二硫
化チタン、二硫化モリブデンなどのカルコゲン化合物な
どを挙げることができる。中でも、リチウム含有コバル
ト酸化物(例えば、LiCoO2 )、リチウム含有ニッ
ケルコバルト酸化物(例えば、LiNi0.8 Co 0.2 O
2 )、リチウムマンガン複合酸化物(例えば、LiMn
2 O4 、LiMnO2 )を用いると、高電圧が得られる
ために好ましい。
【0016】前記セルロース繊維の少なくとも一部は、
太さが0.01〜50μmで、かつ太さTに対する長さ
Lの比(L/T)が5倍以上ある。
太さが0.01〜50μmで、かつ太さTに対する長さ
Lの比(L/T)が5倍以上ある。
【0017】少なくとも一部のセルロース繊維の太さを
前記範囲に規定するのは、次のような理由によるもので
ある。セルロース繊維は、セルロース繊維同士の水素結
合により重合しており、液状非水電解質に接触したとき
に水素結合が弱まってセルロース繊維自体が膨潤するた
め、電極中の液状非水電解質含浸量を増加させることが
可能となる。特に、γ−ブチロラクトンのような極性の
高い非水溶媒を含む液状非水電解質に対するセルロース
繊維の液保持性は、極めて優れている。セルロース繊維
の太さを0.01μm未満にすると、セルロース繊維に
含まれる水素結合数が不足して正極と非水電解質との親
和性が低下するため、二次電池のサイクル寿命を向上す
ることが困難になる。一方、セルロース繊維の太さが5
0μmを超えると、正極内におけるセルロース繊維の体
積占有率が大きくなるため、正極の充填密度が低下して
しまう。より好ましい太さは、0.1μm以上、1μm
以下である。
前記範囲に規定するのは、次のような理由によるもので
ある。セルロース繊維は、セルロース繊維同士の水素結
合により重合しており、液状非水電解質に接触したとき
に水素結合が弱まってセルロース繊維自体が膨潤するた
め、電極中の液状非水電解質含浸量を増加させることが
可能となる。特に、γ−ブチロラクトンのような極性の
高い非水溶媒を含む液状非水電解質に対するセルロース
繊維の液保持性は、極めて優れている。セルロース繊維
の太さを0.01μm未満にすると、セルロース繊維に
含まれる水素結合数が不足して正極と非水電解質との親
和性が低下するため、二次電池のサイクル寿命を向上す
ることが困難になる。一方、セルロース繊維の太さが5
0μmを超えると、正極内におけるセルロース繊維の体
積占有率が大きくなるため、正極の充填密度が低下して
しまう。より好ましい太さは、0.1μm以上、1μm
以下である。
【0018】太さが0.01〜50μmであるセルロー
ス繊維の太さTに対する長さLの比(L/T)を5倍以
上にするのは、L/Tを5倍未満にすると、形状が粒状
に近くなることから活物質に対してセルロース繊維が点
散するような分散状態になって活物質との接触面積が不
足すると共に、セルロース繊維に含まれる水素結合数が
少なくなるため、正極の液状非水電解質に対する濡れ性
を高くすることが困難になり、充放電サイクル寿命特性
を向上することができなくなる。また、L/Tが100
倍を超えると、セルロース繊維同士の相互作用が強まっ
て繊維の絡まった状態となりやすく、セルロース繊維を
均一に分散させることが困難になり、正極の液状非水電
解質に対する濡れ性に不均一な分布を生じる可能性があ
ることから、L/Tは5倍以上、100倍以下にするこ
とが望ましい。さらに好ましい範囲は、10〜50倍で
ある。
ス繊維の太さTに対する長さLの比(L/T)を5倍以
上にするのは、L/Tを5倍未満にすると、形状が粒状
に近くなることから活物質に対してセルロース繊維が点
散するような分散状態になって活物質との接触面積が不
足すると共に、セルロース繊維に含まれる水素結合数が
少なくなるため、正極の液状非水電解質に対する濡れ性
を高くすることが困難になり、充放電サイクル寿命特性
を向上することができなくなる。また、L/Tが100
倍を超えると、セルロース繊維同士の相互作用が強まっ
て繊維の絡まった状態となりやすく、セルロース繊維を
均一に分散させることが困難になり、正極の液状非水電
解質に対する濡れ性に不均一な分布を生じる可能性があ
ることから、L/Tは5倍以上、100倍以下にするこ
とが望ましい。さらに好ましい範囲は、10〜50倍で
ある。
【0019】太さが0.01〜50μmで、かつL/T
が5倍以上ある繊維のセルロース繊維全体に対する存在
比率は、50体積%〜100体積%の範囲内にすること
が好ましい。存在比率を50体積%未満にすると、正極
の液状非水電解質に対する濡れ性を十分に高くすること
が困難になって長寿命を得られなくなる恐れがある。存
在比率のさらに好ましい範囲は、80体積%〜100体
積%である。
が5倍以上ある繊維のセルロース繊維全体に対する存在
比率は、50体積%〜100体積%の範囲内にすること
が好ましい。存在比率を50体積%未満にすると、正極
の液状非水電解質に対する濡れ性を十分に高くすること
が困難になって長寿命を得られなくなる恐れがある。存
在比率のさらに好ましい範囲は、80体積%〜100体
積%である。
【0020】太さが0.01〜50μmで、かつL/T
が5倍以上あるセルロース繊維の長さは、0.1〜50
0μmの範囲内にすることが好ましい。これは次のよう
な理由によるものである。長さを0.1μm未満にする
と、セルロース繊維に含まれる水素結合が不足し、また
繊維同士の絡み合いが少なくなるため、充放電サイクル
寿命特性を十分に向上させることが困難になる恐れがあ
る。一方、長さが500μmを超えると、正極内のセル
ロース繊維の占有体積が増加して正極の充填密度が大幅
に低下する可能性がある。また、後述する方法で正極を
作製した際に、均一な正極を得ることが困難となる。太
さが0.01〜50μmで、かつL/Tが5倍以上ある
セルロース繊維の長さのより好ましい範囲は0.5μm
以上、100μm以下であり、さらに好ましい範囲は1
μm以上、20μm以下である。
が5倍以上あるセルロース繊維の長さは、0.1〜50
0μmの範囲内にすることが好ましい。これは次のよう
な理由によるものである。長さを0.1μm未満にする
と、セルロース繊維に含まれる水素結合が不足し、また
繊維同士の絡み合いが少なくなるため、充放電サイクル
寿命特性を十分に向上させることが困難になる恐れがあ
る。一方、長さが500μmを超えると、正極内のセル
ロース繊維の占有体積が増加して正極の充填密度が大幅
に低下する可能性がある。また、後述する方法で正極を
作製した際に、均一な正極を得ることが困難となる。太
さが0.01〜50μmで、かつL/Tが5倍以上ある
セルロース繊維の長さのより好ましい範囲は0.5μm
以上、100μm以下であり、さらに好ましい範囲は1
μm以上、20μm以下である。
【0021】前記太さが0.01〜50μmで、かつL
/Tが5倍以上ある繊維を含むセルロース繊維は、例え
ば、以下に説明する方法で得られる。
/Tが5倍以上ある繊維を含むセルロース繊維は、例え
ば、以下に説明する方法で得られる。
【0022】まず、針葉樹の仮導管、広葉樹の導管およ
び真繊維、靱皮繊維(マニラ麻など)、種毛織維(コッ
トン・リンターなど)、その他の植物繊維(藁、エスパ
ルト、ラミー、大麻、ジュート、ケナフなど)、低酸浴
紡糸による再生セルロース繊維、アミン、オキサイド系
等による溶剤紡糸レーヨン等の再生セルロース繊維のよ
うな原料を蒸解させてパルプを得る。このパルプを叩解
することによりパルプ繊維内部のフィブリル化および外
部フィブリル化を生じさせ、柔軟化を図る。ひきつづ
き、真空乾燥機で乾燥させた後、裁断機、粉砕機、カッ
ターミル等で粉砕することにより目的とするセルロース
繊維を得る。なお、パルプの原料には、植物繊維もしく
は再生セルロース繊維を単独で使用しても良いが、植物
繊維と再生セルロース繊維の混合物を使用することもで
きる。また、叩解の程度を示すCSF値は500ml以
下であることが好ましい。
び真繊維、靱皮繊維(マニラ麻など)、種毛織維(コッ
トン・リンターなど)、その他の植物繊維(藁、エスパ
ルト、ラミー、大麻、ジュート、ケナフなど)、低酸浴
紡糸による再生セルロース繊維、アミン、オキサイド系
等による溶剤紡糸レーヨン等の再生セルロース繊維のよ
うな原料を蒸解させてパルプを得る。このパルプを叩解
することによりパルプ繊維内部のフィブリル化および外
部フィブリル化を生じさせ、柔軟化を図る。ひきつづ
き、真空乾燥機で乾燥させた後、裁断機、粉砕機、カッ
ターミル等で粉砕することにより目的とするセルロース
繊維を得る。なお、パルプの原料には、植物繊維もしく
は再生セルロース繊維を単独で使用しても良いが、植物
繊維と再生セルロース繊維の混合物を使用することもで
きる。また、叩解の程度を示すCSF値は500ml以
下であることが好ましい。
【0023】正極中のセルロース繊維の含有量は、前記
正極活物質を100重量部とした際に0.1〜5重量部
の範囲内にすることが好ましい。これは次のような理由
によるものである。セルロース繊維の含有量を0.1重
量部未満にすると、正極と液状非水電解質との親和性が
低下して長寿命を得られなくなる恐れがある。一方、セ
ルロース繊維の含有量が5重量部を超えると、相対的に
正極の活物質充填密度が低下して高エネルギー密度を得
ることが困難となる可能性がある。また、セルロース繊
維の含有量が5重量部を超えると、セルロース繊維の膨
潤により正極に保持される非水電解液量が増加するもの
の、充放電反応においてリチウムイオンの移動に寄与す
る、正負極間に存在すべき自由度の高い電解液が見かけ
上減少するため、正負極間の抵抗が増加する可能性があ
る。さらに好ましい範囲は、0.5重量部以上、2重量
部以下である。
正極活物質を100重量部とした際に0.1〜5重量部
の範囲内にすることが好ましい。これは次のような理由
によるものである。セルロース繊維の含有量を0.1重
量部未満にすると、正極と液状非水電解質との親和性が
低下して長寿命を得られなくなる恐れがある。一方、セ
ルロース繊維の含有量が5重量部を超えると、相対的に
正極の活物質充填密度が低下して高エネルギー密度を得
ることが困難となる可能性がある。また、セルロース繊
維の含有量が5重量部を超えると、セルロース繊維の膨
潤により正極に保持される非水電解液量が増加するもの
の、充放電反応においてリチウムイオンの移動に寄与す
る、正負極間に存在すべき自由度の高い電解液が見かけ
上減少するため、正負極間の抵抗が増加する可能性があ
る。さらに好ましい範囲は、0.5重量部以上、2重量
部以下である。
【0024】この正極は、例えば、正極活物質、前記セ
ルロース繊維、導電剤および結着剤を適当な溶媒に懸濁
させ、得られた合剤スラリーを集電体である基板の片面
もしくは両面に塗布し、乾燥して薄板状にしたものを、
所望する大きさに裁断することにより作製される。ある
いは、正極活物質および前記セルロース繊維を導電剤お
よび結着剤とともに成形したペレット、または正極活物
質および前記セルロース繊維を導電材および結着剤とと
もに混練、シート化したものを集電体に貼着して前記正
極を作製しても良い。
ルロース繊維、導電剤および結着剤を適当な溶媒に懸濁
させ、得られた合剤スラリーを集電体である基板の片面
もしくは両面に塗布し、乾燥して薄板状にしたものを、
所望する大きさに裁断することにより作製される。ある
いは、正極活物質および前記セルロース繊維を導電剤お
よび結着剤とともに成形したペレット、または正極活物
質および前記セルロース繊維を導電材および結着剤とと
もに混練、シート化したものを集電体に貼着して前記正
極を作製しても良い。
【0025】前記導電剤としては、例えばアセチレンブ
ラック、カーボンブラック、黒鉛等をあげることができ
る。
ラック、カーボンブラック、黒鉛等をあげることができ
る。
【0026】前記結着剤としては、例えば、ポリフッ化
ビニリデン(PVdF)、フッ化ビニリデン−6フッ化
プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオ
ロエチレン−6フッ化プロピレン三元共重合体、フッ化
ビニリデン−ペンタフルオロプロピレン共重合体、フッ
化ビニリデン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、
テトラフルオロエチレン−フッ化ビニリデン共重合体、
テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニル
エーテル(PFA)−フッ化ビニリデン三元共重合体、
テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン
(FEP)−フッ化ビニリデン三元共重合体、テトラフ
ルオロエチレン−エチレン−フッ化ビニリデン三元共重
合体、クロロトリフルオロエチレン−フッ化ビニリデン
共重合体、クロロトリフルオロエチレン−エチレン−フ
ッ化ビニリデン三元共重合体、フッ化ビニル−フッ化ビ
ニリデン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重
合体(EPDM)、スチレン−ブタジエンゴム(SB
R)等を用いることができる。
ビニリデン(PVdF)、フッ化ビニリデン−6フッ化
プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオ
ロエチレン−6フッ化プロピレン三元共重合体、フッ化
ビニリデン−ペンタフルオロプロピレン共重合体、フッ
化ビニリデン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、
テトラフルオロエチレン−フッ化ビニリデン共重合体、
テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニル
エーテル(PFA)−フッ化ビニリデン三元共重合体、
テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン
(FEP)−フッ化ビニリデン三元共重合体、テトラフ
ルオロエチレン−エチレン−フッ化ビニリデン三元共重
合体、クロロトリフルオロエチレン−フッ化ビニリデン
共重合体、クロロトリフルオロエチレン−エチレン−フ
ッ化ビニリデン三元共重合体、フッ化ビニル−フッ化ビ
ニリデン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重
合体(EPDM)、スチレン−ブタジエンゴム(SB
R)等を用いることができる。
【0027】前記正極活物質、導電剤、セルロース繊維
および結着剤の配合割合は、正極活物質80〜95重量
%、導電剤3〜20重量%、セルロース繊維0.1〜5
重量%、結着剤2〜10重量%の範囲であることが好ま
しい。特に、前記正極活物質は正極を作製した状態で、
片面のみの塗布量として100〜300g/m2 の範囲
にすることが好ましい。より好ましくは片面のみの塗布
量として200〜290g/m2 の範囲である。
および結着剤の配合割合は、正極活物質80〜95重量
%、導電剤3〜20重量%、セルロース繊維0.1〜5
重量%、結着剤2〜10重量%の範囲であることが好ま
しい。特に、前記正極活物質は正極を作製した状態で、
片面のみの塗布量として100〜300g/m2 の範囲
にすることが好ましい。より好ましくは片面のみの塗布
量として200〜290g/m2 の範囲である。
【0028】前記集電体としては、例えばアルミニウム
箔、ステンレス箔、チタン箔等を用いることができる
が、引っ張り強度、電気化学的な安定性および捲回時の
柔軟性等を考慮するとアルミニウム箔がもっとも好まし
い。このときの箔の厚さとしては、10μm以上30μ
m以下であることが好ましい。厚さが10μm未満であ
ると、電極としての強度が得られないばかりか、充放電
反応に伴う活物質の膨張・収納に対して歪が緩和できな
くなり、正極が切断される恐れがある。一方、厚さが3
0μmを越えると、活物質の充填量が減少するばかり
か、正極の柔軟性が損なわれ、内部短絡を生じ易くな
る。
箔、ステンレス箔、チタン箔等を用いることができる
が、引っ張り強度、電気化学的な安定性および捲回時の
柔軟性等を考慮するとアルミニウム箔がもっとも好まし
い。このときの箔の厚さとしては、10μm以上30μ
m以下であることが好ましい。厚さが10μm未満であ
ると、電極としての強度が得られないばかりか、充放電
反応に伴う活物質の膨張・収納に対して歪が緩和できな
くなり、正極が切断される恐れがある。一方、厚さが3
0μmを越えると、活物質の充填量が減少するばかり
か、正極の柔軟性が損なわれ、内部短絡を生じ易くな
る。
【0029】前記正極活物質は、電極作製時における基
板との密着性、電気化学特性を鑑みて、平均径D50が
2〜20μmの範囲であることが好ましい。また、前記
正極活物質の比表面積は、正極の活物質充填密度および
充放電効率を向上させ、かつ非水電解質の分解反応を抑
制する観点から、0.5〜2m2 /gであることが好ま
しい。
板との密着性、電気化学特性を鑑みて、平均径D50が
2〜20μmの範囲であることが好ましい。また、前記
正極活物質の比表面積は、正極の活物質充填密度および
充放電効率を向上させ、かつ非水電解質の分解反応を抑
制する観点から、0.5〜2m2 /gであることが好ま
しい。
【0030】2)負極 この負極は、負極活物質およびセルロース繊維を含有す
ることが望ましい。
ることが望ましい。
【0031】負極活物質としては、例えば、リチウムイ
オンを吸蔵・放出する化合物を挙げることができる。
オンを吸蔵・放出する化合物を挙げることができる。
【0032】前記リチウムイオンを吸蔵・放出する化合
物としては、例えば、リチウムイオンをドープすること
が可能なポリアセタール、ポリアセチレン、ポリピロー
ル等の導電性高分子、リチウムイオンをドープすること
が可能な有機物焼結体からなる炭素材等をあげることが
できる。
物としては、例えば、リチウムイオンをドープすること
が可能なポリアセタール、ポリアセチレン、ポリピロー
ル等の導電性高分子、リチウムイオンをドープすること
が可能な有機物焼結体からなる炭素材等をあげることが
できる。
【0033】前記炭素材には、様々な種類のものを使用
することができる。例えば、黒鉛系炭素、黒鉛結晶部と
非晶部が混在したような炭素、結晶層の積層に規則性の
ない乱層構造をとる炭素材などを挙げることができる。
することができる。例えば、黒鉛系炭素、黒鉛結晶部と
非晶部が混在したような炭素、結晶層の積層に規則性の
ない乱層構造をとる炭素材などを挙げることができる。
【0034】前記セルロース繊維の少なくとも一部は、
太さが0.01〜50μmで、かつ太さTに対する長さ
Lの比(L/T)が5倍以上ある。
太さが0.01〜50μmで、かつ太さTに対する長さ
Lの比(L/T)が5倍以上ある。
【0035】少なくとも一部のセルロース繊維の太さを
前記範囲に規定するのは、次のような理由によるもので
ある。セルロース繊維の太さを0.01μm未満にする
と、セルロース繊維に含まれる水素結合数が不足して負
極と非水電解質との親和性が低下するため、二次電池の
サイクル寿命を向上することが困難になる。一方、セル
ロース繊維の太さが50μmを超えると、負極内におけ
るセルロース繊維の体積占有率が大きくなるため、負極
の充填密度が低下してしまう。より好ましい太さは、
0.1μm以上、1μm以下である。
前記範囲に規定するのは、次のような理由によるもので
ある。セルロース繊維の太さを0.01μm未満にする
と、セルロース繊維に含まれる水素結合数が不足して負
極と非水電解質との親和性が低下するため、二次電池の
サイクル寿命を向上することが困難になる。一方、セル
ロース繊維の太さが50μmを超えると、負極内におけ
るセルロース繊維の体積占有率が大きくなるため、負極
の充填密度が低下してしまう。より好ましい太さは、
0.1μm以上、1μm以下である。
【0036】太さが0.01〜50μmであるセルロー
ス繊維の太さTに対する長さLの比(L/T)を5倍以
上にするのは、L/Tを5倍未満にすると、形状が粒状
に近くなることから活物質に対してセルロース繊維が点
散するような分散状態になって活物質との接触面積が不
足すると共に、セルロース繊維に含まれる水素結合数が
少なくなるため、負極の液状非水電解質に対する濡れ性
を高くすることが困難になり、充放電サイクル寿命特性
を向上することができなくなる。また、L/Tが100
倍を超えると、セルロース繊維同士の相互作用が強まっ
て繊維の絡まった状態となりやすく、セルロース繊維を
均一に分散させることが困難になり、負極の液状非水電
解質に対する濡れ性に不均一な分布を生じる可能性があ
ることから、L/Tは5倍以上、100倍以下にするこ
とが望ましい。さらに好ましい範囲は、10〜50倍で
ある。
ス繊維の太さTに対する長さLの比(L/T)を5倍以
上にするのは、L/Tを5倍未満にすると、形状が粒状
に近くなることから活物質に対してセルロース繊維が点
散するような分散状態になって活物質との接触面積が不
足すると共に、セルロース繊維に含まれる水素結合数が
少なくなるため、負極の液状非水電解質に対する濡れ性
を高くすることが困難になり、充放電サイクル寿命特性
を向上することができなくなる。また、L/Tが100
倍を超えると、セルロース繊維同士の相互作用が強まっ
て繊維の絡まった状態となりやすく、セルロース繊維を
均一に分散させることが困難になり、負極の液状非水電
解質に対する濡れ性に不均一な分布を生じる可能性があ
ることから、L/Tは5倍以上、100倍以下にするこ
とが望ましい。さらに好ましい範囲は、10〜50倍で
ある。
【0037】太さが0.01〜50μmで、かつL/T
が5倍以上ある繊維のセルロース繊維全体に対する存在
比率は、50体積%〜100体積%の範囲内にすること
が好ましい。存在比率を50体積%未満にすると、負極
の液状非水電解質に対する濡れ性を十分に高くすること
が困難になって長寿命を得られなくなる恐れがある。存
在比率のさらに好ましい範囲は、80体積%〜100体
積%である。
が5倍以上ある繊維のセルロース繊維全体に対する存在
比率は、50体積%〜100体積%の範囲内にすること
が好ましい。存在比率を50体積%未満にすると、負極
の液状非水電解質に対する濡れ性を十分に高くすること
が困難になって長寿命を得られなくなる恐れがある。存
在比率のさらに好ましい範囲は、80体積%〜100体
積%である。
【0038】太さが0.01〜50μmで、かつL/T
が5倍以上あるセルロース繊維の長さは、0.1〜50
0μmの範囲内にすることが好ましい。これは次のよう
な理由によるものである。長さを0.1μm未満にする
と、セルロース繊維に含まれる水素結合が不足し、また
繊維同士の絡み合いが少なくなるため、充放電サイクル
寿命特性を十分に向上させることが困難になる恐れがあ
る。一方、長さが500μmを超えると、負極内のセル
ロース繊維の占有体積が増加して負極の充填密度が大幅
に低下する可能性がある。また、後述する方法で負極を
作製した際に、均一な負極を得ることが困難となる。太
さが0.01〜50μmで、かつL/Tが5倍以上ある
セルロース繊維の長さのより好ましい範囲は0.5μm
以上、100μm以下であり、さらに好ましい範囲は1
μm以上、20μm以下である。
が5倍以上あるセルロース繊維の長さは、0.1〜50
0μmの範囲内にすることが好ましい。これは次のよう
な理由によるものである。長さを0.1μm未満にする
と、セルロース繊維に含まれる水素結合が不足し、また
繊維同士の絡み合いが少なくなるため、充放電サイクル
寿命特性を十分に向上させることが困難になる恐れがあ
る。一方、長さが500μmを超えると、負極内のセル
ロース繊維の占有体積が増加して負極の充填密度が大幅
に低下する可能性がある。また、後述する方法で負極を
作製した際に、均一な負極を得ることが困難となる。太
さが0.01〜50μmで、かつL/Tが5倍以上ある
セルロース繊維の長さのより好ましい範囲は0.5μm
以上、100μm以下であり、さらに好ましい範囲は1
μm以上、20μm以下である。
【0039】前記太さが0.01〜50μmで、かつL
/Tが5倍以上ある繊維を含むセルロース繊維は、前述
した正極で説明したのと同様な方法により得ることが可
能である。
/Tが5倍以上ある繊維を含むセルロース繊維は、前述
した正極で説明したのと同様な方法により得ることが可
能である。
【0040】負極中のセルロース繊維の含有量は、前記
負極活物質を100重量部とした際に0.1〜5重量部
の範囲内にすることが好ましい。これは次のような理由
によるものである。セルロース繊維の含有量を0.1重
量部未満にすると、負極と液状非水電解質との親和性が
低下して長寿命を得られなくなる恐れがある。一方、セ
ルロース繊維の含有量が5重量部を超えると、相対的に
負極の活物質充填密度が低下して高エネルギー密度を得
ることが困難となる可能性がある。また、セルロース繊
維の含有量が5重量部を超えると、セルロース繊維の膨
潤により負極に保持される非水電解液量が増加するもの
の、充放電反応においてリチウムイオンの移動に寄与す
る、正負極間に存在すべき自由度の高い電解液が見かけ
上減少するため、正負極間の抵抗が増加する可能性があ
る。さらに好ましい範囲は、0.5重量部以上、2重量
部以下である。
負極活物質を100重量部とした際に0.1〜5重量部
の範囲内にすることが好ましい。これは次のような理由
によるものである。セルロース繊維の含有量を0.1重
量部未満にすると、負極と液状非水電解質との親和性が
低下して長寿命を得られなくなる恐れがある。一方、セ
ルロース繊維の含有量が5重量部を超えると、相対的に
負極の活物質充填密度が低下して高エネルギー密度を得
ることが困難となる可能性がある。また、セルロース繊
維の含有量が5重量部を超えると、セルロース繊維の膨
潤により負極に保持される非水電解液量が増加するもの
の、充放電反応においてリチウムイオンの移動に寄与す
る、正負極間に存在すべき自由度の高い電解液が見かけ
上減少するため、正負極間の抵抗が増加する可能性があ
る。さらに好ましい範囲は、0.5重量部以上、2重量
部以下である。
【0041】前記炭素材を含む負極は、具体的には次の
ような方法により作製される。前記炭素材、セルロース
繊維および結着剤を適当な溶媒に懸濁し、この合剤スラ
リーを集電体の片面もしくは両面に塗布し、乾燥して薄
板状にしたものを、所望する大きさに裁断して前記負極
を作製する。あるいは、炭素材およびセルロース繊維を
結着剤とともに成形したペレット、または炭素材および
セルロース繊維を結着剤とともに混練、シート化したも
のを集電体に貼着することにより前記負極を作製しても
良い。
ような方法により作製される。前記炭素材、セルロース
繊維および結着剤を適当な溶媒に懸濁し、この合剤スラ
リーを集電体の片面もしくは両面に塗布し、乾燥して薄
板状にしたものを、所望する大きさに裁断して前記負極
を作製する。あるいは、炭素材およびセルロース繊維を
結着剤とともに成形したペレット、または炭素材および
セルロース繊維を結着剤とともに混練、シート化したも
のを集電体に貼着することにより前記負極を作製しても
良い。
【0042】前記結着剤としては、前述した正極で説明
したのと同様なものを挙げることができる。
したのと同様なものを挙げることができる。
【0043】前記負極材料、セルロース繊維、結着剤の
配合割合は、負極材料80〜98重量%、セルロース繊
維0.1〜5重量%、結着剤2〜20重量%の範囲であ
ることが好ましい。特に、前記炭素材は負極を作製した
状態で、片面のみの塗布量として50〜200g/m2
の範囲にすることが好ましい。
配合割合は、負極材料80〜98重量%、セルロース繊
維0.1〜5重量%、結着剤2〜20重量%の範囲であ
ることが好ましい。特に、前記炭素材は負極を作製した
状態で、片面のみの塗布量として50〜200g/m2
の範囲にすることが好ましい。
【0044】前記集電体としては、例えば銅箔、ニッケ
ル箔等を用いることができるが、銅箔がもっとも好まし
い。箔からなる集電体は、引っ張り強度及び電気化学的
な安定性を向上することができるばかりか、捲回時の柔
軟性を高くすることができる。前記集電体の厚さは、8
μm以上、20μm以下であることが好ましい。厚さが
8μm未満であると、電極としての強度が得られなくな
る恐れがあるばかりか、充放電反応に伴う活物質の膨張
・収縮に対する歪を緩和できなくなって電極が破断する
恐れがある。一方、厚さが20μmを越えると、活物質
の充填量が減少する恐れがあるばかりか、電極の柔軟性
が損なわれて内部短絡を生じ易くなる。
ル箔等を用いることができるが、銅箔がもっとも好まし
い。箔からなる集電体は、引っ張り強度及び電気化学的
な安定性を向上することができるばかりか、捲回時の柔
軟性を高くすることができる。前記集電体の厚さは、8
μm以上、20μm以下であることが好ましい。厚さが
8μm未満であると、電極としての強度が得られなくな
る恐れがあるばかりか、充放電反応に伴う活物質の膨張
・収縮に対する歪を緩和できなくなって電極が破断する
恐れがある。一方、厚さが20μmを越えると、活物質
の充填量が減少する恐れがあるばかりか、電極の柔軟性
が損なわれて内部短絡を生じ易くなる。
【0045】3)セパレータ このセパレータは、多孔質シートから形成される。
【0046】前記多孔質シートとしては、例えば、多孔
質フィルム、もしくは不織布を用いることができる。前
記多孔質シートは、例えば、ポリオレフィン及びセルロ
ースから選ばれる少なくとも1種類の材料からなること
が好ましい。前記ポリオレフィンとしては、例えば、ポ
リエチレン、ポリプロピレンを挙げることができる。中
でも、ポリエチレンか、あるいはポリプロピレン、また
は両者からなる多孔質フィルムは、二次電池の安全性を
向上できるため、好ましい。
質フィルム、もしくは不織布を用いることができる。前
記多孔質シートは、例えば、ポリオレフィン及びセルロ
ースから選ばれる少なくとも1種類の材料からなること
が好ましい。前記ポリオレフィンとしては、例えば、ポ
リエチレン、ポリプロピレンを挙げることができる。中
でも、ポリエチレンか、あるいはポリプロピレン、また
は両者からなる多孔質フィルムは、二次電池の安全性を
向上できるため、好ましい。
【0047】4)非水電解質 前記非水電解質には、液状またはゲル状の形態を有する
ものを使用することができる。中でも、液状非水電解質
が好ましい。液状非水電解質を用いることによって、イ
オン伝導度を高くすることができる。
ものを使用することができる。中でも、液状非水電解質
が好ましい。液状非水電解質を用いることによって、イ
オン伝導度を高くすることができる。
【0048】液状非水電解質は、例えば、非水溶媒にリ
チウム塩を溶解させることにより調製される。
チウム塩を溶解させることにより調製される。
【0049】一方、ゲル状非水電解質は、例えば、非水
溶媒とリチウム塩とポリマーとを混合することにより調
製されたペーストを成膜した後、乾燥させ、得られた薄
膜を正極及び負極の間に介在させて電極群を作製し、こ
の電極群に液状非水電解質を含浸させた後、減圧下で前
記薄膜を可塑化させることにより得られる。前記ポリマ
ーは、熱可塑性を有することが好ましい。かかるポリマ
ーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVd
F)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリエチレン
オキサイド(PEO)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポ
リアクリレート(PMMA)及びポリビニリデンフルオ
ライドヘキサフルオロプロピレン(PVdF−HFP)
から選ばれる少なくとも1種類を用いることができる。
溶媒とリチウム塩とポリマーとを混合することにより調
製されたペーストを成膜した後、乾燥させ、得られた薄
膜を正極及び負極の間に介在させて電極群を作製し、こ
の電極群に液状非水電解質を含浸させた後、減圧下で前
記薄膜を可塑化させることにより得られる。前記ポリマ
ーは、熱可塑性を有することが好ましい。かかるポリマ
ーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVd
F)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリエチレン
オキサイド(PEO)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポ
リアクリレート(PMMA)及びポリビニリデンフルオ
ライドヘキサフルオロプロピレン(PVdF−HFP)
から選ばれる少なくとも1種類を用いることができる。
【0050】非水電解質に含まれる非水溶媒としては、
例えば、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカ
ーボネート(EC)、エチルメチルカーボネート(EM
C)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカー
ボネート(DEC)、1,2−ジメトキシエタン(DM
E)、ジエトキシエタン(DEE)、γ−ブチロラクト
ン(γ−BL)、テトラヒドロフラン(THF)、2−
メチルテトラヒドロフラン(2−MeTHF)、1,3
−ジオキソラン、1,3−ジメトキシプロパン、ビニレ
ンカーボネート(VC)等を挙げることができる。前記
非水溶媒には、前述した種類の中から選ばれる1種また
は2種以上の混合溶媒を使用することができる。
例えば、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカ
ーボネート(EC)、エチルメチルカーボネート(EM
C)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカー
ボネート(DEC)、1,2−ジメトキシエタン(DM
E)、ジエトキシエタン(DEE)、γ−ブチロラクト
ン(γ−BL)、テトラヒドロフラン(THF)、2−
メチルテトラヒドロフラン(2−MeTHF)、1,3
−ジオキソラン、1,3−ジメトキシプロパン、ビニレ
ンカーボネート(VC)等を挙げることができる。前記
非水溶媒には、前述した種類の中から選ばれる1種また
は2種以上の混合溶媒を使用することができる。
【0051】前記非水溶媒の中でも、エチレンカーボネ
ート(EC)とγ−ブチロラクトン(γ−BL)からな
る非水溶媒a、エチレンカーボネート(EC)とγ−ブ
チロラクトン(γ−BL)とビニレンカーボネート(V
C)からなる非水溶媒b、エチレンカーボネート(E
C)とγ−ブチロラクトン(γ−BL)とプロピレンカ
ーボネート(PC)からなる非水溶媒c、エチレンカー
ボネート(EC)とγ−ブチロラクトン(γ−BL)と
プロピレンカーボネート(PC)とビニレンカーボネー
ト(VC)からなる非水溶媒dが好ましい。特に、前記
非水溶媒b、前記非水溶媒dがより好ましい。また、前
述した非水溶媒a〜非水溶媒dにおいては、γ−ブチロ
ラクトンの体積比率を30体積%以上、90体積%以下
の範囲内にすることが好ましい。
ート(EC)とγ−ブチロラクトン(γ−BL)からな
る非水溶媒a、エチレンカーボネート(EC)とγ−ブ
チロラクトン(γ−BL)とビニレンカーボネート(V
C)からなる非水溶媒b、エチレンカーボネート(E
C)とγ−ブチロラクトン(γ−BL)とプロピレンカ
ーボネート(PC)からなる非水溶媒c、エチレンカー
ボネート(EC)とγ−ブチロラクトン(γ−BL)と
プロピレンカーボネート(PC)とビニレンカーボネー
ト(VC)からなる非水溶媒dが好ましい。特に、前記
非水溶媒b、前記非水溶媒dがより好ましい。また、前
述した非水溶媒a〜非水溶媒dにおいては、γ−ブチロ
ラクトンの体積比率を30体積%以上、90体積%以下
の範囲内にすることが好ましい。
【0052】前記リチウム塩(電解質)としては、例え
ば、過塩素酸リチウム(LiClO 4 )、ホウフッ化リ
チウム(LiBF4 )、六フッ化砒素リチウム(LiA
sF 6 )、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6 )、ト
リフルオロメタスルホン酸リチウム(LiCF3 SO
3 )、四塩化アルミニウムリチウム(LiAlCl4 )
などを挙げることができる。前記リチウム塩には、前述
した種類の中から選ばれる1種または2種以上を用いる
ことができる。中でも、ホウフッ化リチウム(LiBF
4 )は、初充電時におけるガス発生を抑制できるため、
好ましい。
ば、過塩素酸リチウム(LiClO 4 )、ホウフッ化リ
チウム(LiBF4 )、六フッ化砒素リチウム(LiA
sF 6 )、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6 )、ト
リフルオロメタスルホン酸リチウム(LiCF3 SO
3 )、四塩化アルミニウムリチウム(LiAlCl4 )
などを挙げることができる。前記リチウム塩には、前述
した種類の中から選ばれる1種または2種以上を用いる
ことができる。中でも、ホウフッ化リチウム(LiBF
4 )は、初充電時におけるガス発生を抑制できるため、
好ましい。
【0053】前記リチウム塩の前記非水溶媒に対する溶
解量は、1〜3モル/Lにすることが好ましい。より好
ましくは2〜2.5モル/Lの範囲である。
解量は、1〜3モル/Lにすることが好ましい。より好
ましくは2〜2.5モル/Lの範囲である。
【0054】5)容器 容器の形状は、例えば、有底円筒形、有底角筒形、袋
状、カップ状等にすることができる。
状、カップ状等にすることができる。
【0055】前記容器は、例えば、樹脂、樹脂層を含む
シート、金属板、金属フィルム等から形成することがで
きる。
シート、金属板、金属フィルム等から形成することがで
きる。
【0056】前記樹脂としては、例えば、ポリエチレン
やポリプロピレンのようなポリオレフィンなどを挙げる
ことができる。
やポリプロピレンのようなポリオレフィンなどを挙げる
ことができる。
【0057】前記シートに含まれる樹脂層は、例えば、
ポリエチレン、ポリプロピレン等から形成することがで
きる。前記シートとしては、金属層と、前記金属層の両
面に配置された保護層とが一体化されたシートを用いる
ことが望ましい。前記金属層は、水分を遮断する役割を
なす。前記金属層は、例えば、アルミニウム、ステンレ
ス、鉄、銅、ニッケル等を挙げることができる。中で
も、軽量で、水分を遮断する機能が高いアルミニウムが
好ましい。前記金属層は、1種類の金属から形成しても
良いが、2種類以上の金属層を一体化させたものから形
成しても良い。前記2つの保護層のうち、外部と接する
保護層は前記金属層の損傷を防止する役割をなす。この
外部保護層は、1種類の樹脂層、もしくは2種類以上の
樹脂層から形成される。一方、内部保護層は、前記金属
層が非水電解液により腐食されるのを防止する役割を担
う。この内部保護層は、1種類の樹脂層、もしくは2種
類以上の樹脂層から形成される。また、かかる内部保護
層の表面に熱可塑性樹脂を配することができる。
ポリエチレン、ポリプロピレン等から形成することがで
きる。前記シートとしては、金属層と、前記金属層の両
面に配置された保護層とが一体化されたシートを用いる
ことが望ましい。前記金属層は、水分を遮断する役割を
なす。前記金属層は、例えば、アルミニウム、ステンレ
ス、鉄、銅、ニッケル等を挙げることができる。中で
も、軽量で、水分を遮断する機能が高いアルミニウムが
好ましい。前記金属層は、1種類の金属から形成しても
良いが、2種類以上の金属層を一体化させたものから形
成しても良い。前記2つの保護層のうち、外部と接する
保護層は前記金属層の損傷を防止する役割をなす。この
外部保護層は、1種類の樹脂層、もしくは2種類以上の
樹脂層から形成される。一方、内部保護層は、前記金属
層が非水電解液により腐食されるのを防止する役割を担
う。この内部保護層は、1種類の樹脂層、もしくは2種
類以上の樹脂層から形成される。また、かかる内部保護
層の表面に熱可塑性樹脂を配することができる。
【0058】前記金属板及び前記金属フィルムは、例え
ば、鉄、ステンレス、アルミニウムから形成することが
できる。
ば、鉄、ステンレス、アルミニウムから形成することが
できる。
【0059】本発明に係る非水電解質二次電池において
は、エネルギー密度を高くした際の充放電サイクル寿命
特性の低下を抑制する観点から、下記(1)式〜(3)
式を満足することが望ましい。
は、エネルギー密度を高くした際の充放電サイクル寿命
特性の低下を抑制する観点から、下記(1)式〜(3)
式を満足することが望ましい。
【0060】 0.36≦T/n≦0.6 (1) 7≦tc/ts≦20 (2) 6≦ta/ts≦16 (3) 但し、前記(1)式において、前記Tは電池厚さで、
0.5mm以上、6mm以下であり、前記nは、前記正
極、前記負極及び前記セパレータが電池厚さ方向に沿っ
て積層されている領域において前記正極、前記セパレー
タ、前記負極及び前記セパレータを1組とした際の積層
数を示す。前記(2)式及び前記(3)式において、前
記tcは前記正極の厚さ(μm)、前記taは前記負極
の厚さ(μm)、前記tsは前記セパレータの厚さ(μ
m)を示す。また、前記tcは120≦tc≦200を
満たすことが好ましく、前記taは100≦ta≦16
0を満足することが好ましく、また、前記tsは8≦t
s≦30を満足することが望ましい。さらに、前記tc
及び前記taは、1≦tc/ta≦1.3を満足するこ
とが望ましい。
0.5mm以上、6mm以下であり、前記nは、前記正
極、前記負極及び前記セパレータが電池厚さ方向に沿っ
て積層されている領域において前記正極、前記セパレー
タ、前記負極及び前記セパレータを1組とした際の積層
数を示す。前記(2)式及び前記(3)式において、前
記tcは前記正極の厚さ(μm)、前記taは前記負極
の厚さ(μm)、前記tsは前記セパレータの厚さ(μ
m)を示す。また、前記tcは120≦tc≦200を
満たすことが好ましく、前記taは100≦ta≦16
0を満足することが好ましく、また、前記tsは8≦t
s≦30を満足することが望ましい。さらに、前記tc
及び前記taは、1≦tc/ta≦1.3を満足するこ
とが望ましい。
【0061】本発明に係る非水電解質二次電池の一例で
ある薄型リチウムイオン二次電池を図1及び図2を参照
して詳細に説明する。
ある薄型リチウムイオン二次電池を図1及び図2を参照
して詳細に説明する。
【0062】図1は、本発明に係わる非水電解質二次電
池の一例である薄型リチウムイオン二次電池を示す断面
図、図2は図1のA部を示す拡大断面図である。
池の一例である薄型リチウムイオン二次電池を示す断面
図、図2は図1のA部を示す拡大断面図である。
【0063】図1に示すように、容器1内には、電極群
2が収納されている。前記電極群2は、正極、セパレー
タおよび負極からなる積層物が偏平形状に捲回された構
造を有する。前記積層物は、図2に示すように、(図の
下側から)セパレータ3、正極層4と正極集電体5と正
極層4を備えた正極6、セパレータ3、負極層7と負極
集電体8と負極層7を備えた負極9、セパレータ3、正
極層4と正極集電体5と正極層4を備えた正極6、セパ
レータ3、負極層7と負極集電体8を備えた負極9がこ
の順番に積層されたものからなる。前記電極群2は、最
外層に前記負極集電体8が位置している。帯状の正極リ
ード10は、一端が前記電極群2の前記正極集電体5に
接続され、かつ他端が前記容器1から延出されている。
一方、帯状の負極リード11は、一端が前記電極群2の
前記負極集電体8に接続され、かつ他端が前記容器1か
ら延出されている。
2が収納されている。前記電極群2は、正極、セパレー
タおよび負極からなる積層物が偏平形状に捲回された構
造を有する。前記積層物は、図2に示すように、(図の
下側から)セパレータ3、正極層4と正極集電体5と正
極層4を備えた正極6、セパレータ3、負極層7と負極
集電体8と負極層7を備えた負極9、セパレータ3、正
極層4と正極集電体5と正極層4を備えた正極6、セパ
レータ3、負極層7と負極集電体8を備えた負極9がこ
の順番に積層されたものからなる。前記電極群2は、最
外層に前記負極集電体8が位置している。帯状の正極リ
ード10は、一端が前記電極群2の前記正極集電体5に
接続され、かつ他端が前記容器1から延出されている。
一方、帯状の負極リード11は、一端が前記電極群2の
前記負極集電体8に接続され、かつ他端が前記容器1か
ら延出されている。
【0064】なお、前述した図1、図2においては、正
極と負極がセパレータを介在させて扁平形状に捲回され
た電極群を用いたが、正極と負極をセパレータを介して
折り畳むことにより得られる電極群や、正極と負極をセ
パレータを介在させて積層した電極群などを使用しても
良い。
極と負極がセパレータを介在させて扁平形状に捲回され
た電極群を用いたが、正極と負極をセパレータを介して
折り畳むことにより得られる電極群や、正極と負極をセ
パレータを介在させて積層した電極群などを使用しても
良い。
【0065】以上詳述した本発明に係る非水電解質二次
電池によれば、正極及び負極のうち少なくとも一方の電
極はセルロース繊維を含有し、前記セルロース繊維の少
なくとも一部は、太さが0.01〜50μmで、かつ太
さTに対する長さLの比(L/T)が5倍以上ある。
電池によれば、正極及び負極のうち少なくとも一方の電
極はセルロース繊維を含有し、前記セルロース繊維の少
なくとも一部は、太さが0.01〜50μmで、かつ太
さTに対する長さLの比(L/T)が5倍以上ある。
【0066】このようなセルロース繊維は、繊維同士の
絡み合いにより電極内に三次元網目状に分散され、活物
質との接触面積を増加させることができると共に、水素
結合数が多くすることができるため、電極と液状非水電
解質との親和性を高くすることができる。その結果、正
極及び負極のうち少なくとも一方の電極の非水電解質保
持量を高くすることができるため、二次電池の充放電サ
イクル特性を向上することができる。
絡み合いにより電極内に三次元網目状に分散され、活物
質との接触面積を増加させることができると共に、水素
結合数が多くすることができるため、電極と液状非水電
解質との親和性を高くすることができる。その結果、正
極及び負極のうち少なくとも一方の電極の非水電解質保
持量を高くすることができるため、二次電池の充放電サ
イクル特性を向上することができる。
【0067】特に、LiCoO2、LiNiO2およびL
iMn2O4よりなる群から選択される少なくとも1種類
からなる正極活物質を含む正極と、リチウムイオンを吸
蔵・放出する炭素材を含む負極とを備えた非水電解質二
次電池において、体積エネルギー密度が300Wh/L
以上で、かつ重量エネルギー密度が150Wh/kg以
上である高エネルギー密度にするには、電極、特に放電
容量を規制する電極の活物質をより多く充填する必要が
ある。その結果、電極の厚さが厚くなるため、電極の液
状非水電解質の浸透性が低下して活物質の利用率が減少
し、サイクル特性が低下するという問題点を生じる。
iMn2O4よりなる群から選択される少なくとも1種類
からなる正極活物質を含む正極と、リチウムイオンを吸
蔵・放出する炭素材を含む負極とを備えた非水電解質二
次電池において、体積エネルギー密度が300Wh/L
以上で、かつ重量エネルギー密度が150Wh/kg以
上である高エネルギー密度にするには、電極、特に放電
容量を規制する電極の活物質をより多く充填する必要が
ある。その結果、電極の厚さが厚くなるため、電極の液
状非水電解質の浸透性が低下して活物質の利用率が減少
し、サイクル特性が低下するという問題点を生じる。
【0068】本願発明のように、正極及び負極のうち少
なくとも一方の電極に、太さが0.01〜50μmで、
かつ太さに対する長さの比(L/T)が5倍以上ある繊
維を含むセルロース繊維を含有させることによって、電
極の液状非水電解質の含浸性を高くすることができるた
め、電極の非水電解質保持量を多くすることができる。
従って、電極深さ方向の活物質の利用率を向上させるこ
とができるため、高容量で、かつサイクル特性に優れる
非水電解質二次電池を実現することができる。
なくとも一方の電極に、太さが0.01〜50μmで、
かつ太さに対する長さの比(L/T)が5倍以上ある繊
維を含むセルロース繊維を含有させることによって、電
極の液状非水電解質の含浸性を高くすることができるた
め、電極の非水電解質保持量を多くすることができる。
従って、電極深さ方向の活物質の利用率を向上させるこ
とができるため、高容量で、かつサイクル特性に優れる
非水電解質二次電池を実現することができる。
【0069】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を詳細に説明
する。
する。
【0070】(実施例1) <正極の作製>叩解処理が施されているセルロース繊維
の粉末を用意した。このセルロース繊維粉末は、太さが
0.1〜1μmで、長さが2〜10μmで、太さTに対
する長さLの比(L/T)が20倍(平均値の小数点一
桁を四捨五入)の繊維状粒子を含むものであった。ま
た、この繊維状粒子のセルロース繊維粉末全体に対する
存在比率は、82体積%であった。
の粉末を用意した。このセルロース繊維粉末は、太さが
0.1〜1μmで、長さが2〜10μmで、太さTに対
する長さLの比(L/T)が20倍(平均値の小数点一
桁を四捨五入)の繊維状粒子を含むものであった。ま
た、この繊維状粒子のセルロース繊維粉末全体に対する
存在比率は、82体積%であった。
【0071】なお、セルロース繊維の長さ、太さおよび
存在比率は、以下に説明する方法で測定する。
存在比率は、以下に説明する方法で測定する。
【0072】1)セルロース繊維の長さ及び太さ 叩解処理が施されたセルロース繊維の粉末を走査型電子
顕微鏡を用いて任意の視野において5000倍で写真を
撮影する。この写真上の縦10cm×横10cm(実範
囲縦20μm×横20μm)の範囲において長さ及び太
さを測定する。
顕微鏡を用いて任意の視野において5000倍で写真を
撮影する。この写真上の縦10cm×横10cm(実範
囲縦20μm×横20μm)の範囲において長さ及び太
さを測定する。
【0073】2)存在比率 乾式あるいは湿式の粒度分布測定装置により粒度分布を
測定することにより、本発明範囲内の繊維の存在比率を
測定する。
測定することにより、本発明範囲内の繊維の存在比率を
測定する。
【0074】次いで、LiCoO2 粉末を100重量
部、アセチレンブラック5重量部および前記セルロース
繊維の粉末1重量部をボールミルで1時間混合した後、
ポリフッ化ビニリデンが4重量%溶解されたN−メチル
−2−ピロリドン溶液を加え、さらに混合することによ
り合剤スラリーを調製した。この合剤スラリーを厚さ1
5μmのアルミニウム箔に塗布し、乾燥した後、加熱ロ
ールプレスすることにより、正極を得た。
部、アセチレンブラック5重量部および前記セルロース
繊維の粉末1重量部をボールミルで1時間混合した後、
ポリフッ化ビニリデンが4重量%溶解されたN−メチル
−2−ピロリドン溶液を加え、さらに混合することによ
り合剤スラリーを調製した。この合剤スラリーを厚さ1
5μmのアルミニウム箔に塗布し、乾燥した後、加熱ロ
ールプレスすることにより、正極を得た。
【0075】<負極の作製>メソフェーズピッチ系炭素
繊維をアルゴンガス雰囲気下で3000℃にて黒鉛化
し、さらに2400℃の塩素ガス雰囲気下で熱処理して
黒鉛化炭素粉末を合成した。続いて、前記黒鉛化炭素粉
末100重量部と、セルロース繊維粉末1重量部と、ポ
リフッ化ビニリデン5重量%が溶解されているN−メチ
ル−2−ピロリドン溶液とを混合することにより、合剤
スラリーを調製した。この合剤スラリーを厚さ12μm
の銅箔に塗布し、乾燥した後、加熱ロールプレスするこ
とにより、負極を得た。
繊維をアルゴンガス雰囲気下で3000℃にて黒鉛化
し、さらに2400℃の塩素ガス雰囲気下で熱処理して
黒鉛化炭素粉末を合成した。続いて、前記黒鉛化炭素粉
末100重量部と、セルロース繊維粉末1重量部と、ポ
リフッ化ビニリデン5重量%が溶解されているN−メチ
ル−2−ピロリドン溶液とを混合することにより、合剤
スラリーを調製した。この合剤スラリーを厚さ12μm
の銅箔に塗布し、乾燥した後、加熱ロールプレスするこ
とにより、負極を得た。
【0076】<液状非水電解質(非水電解液)の調製>
エチレンカーボネートとγ−ブチロラクトンが体積比率
1:3で混合された混合非水溶媒にLiBF4 を2モル
/L溶解することにより、液状非水電解質を得た。
エチレンカーボネートとγ−ブチロラクトンが体積比率
1:3で混合された混合非水溶媒にLiBF4 を2モル
/L溶解することにより、液状非水電解質を得た。
【0077】<電池の組立て>あらかじめ正極の集電タ
ブとして厚さ100μm、長さ70mmのアルミニウム
リボンが所定の位置に超音波溶接され、かつ短絡防止の
ためのポリイミド製保護テープが溶接部位に貼付された
前記正極、ポリプロピレン製微多孔フィルムからなるセ
パレータ、およびあらかじめ負極の集電タブとして厚さ
100μm、長さ70mmの銅リボンが所定の位置に超
音波溶接され、かつ短絡防止のためのポリイミド製保護
テープが溶接部位に貼付された前記負極をそれぞれこの
順序で積層した後、扁平状に捲回し、90℃で30秒間
加熱プレスして電極群を作製した。
ブとして厚さ100μm、長さ70mmのアルミニウム
リボンが所定の位置に超音波溶接され、かつ短絡防止の
ためのポリイミド製保護テープが溶接部位に貼付された
前記正極、ポリプロピレン製微多孔フィルムからなるセ
パレータ、およびあらかじめ負極の集電タブとして厚さ
100μm、長さ70mmの銅リボンが所定の位置に超
音波溶接され、かつ短絡防止のためのポリイミド製保護
テープが溶接部位に貼付された前記負極をそれぞれこの
順序で積層した後、扁平状に捲回し、90℃で30秒間
加熱プレスして電極群を作製した。
【0078】一方、アルミニウム箔の両面をポリプロピ
レンで覆った厚さ0.1mmのラミネートフィルムにカ
ップ成型を施すことにより形成した容器を外装材として
用意した。
レンで覆った厚さ0.1mmのラミネートフィルムにカ
ップ成型を施すことにより形成した容器を外装材として
用意した。
【0079】前記電極群および前記電解液を前記容器内
に収納し、ヒートシールを施すことにより薄型非水電解
質二次電池(363562サイズ)を組み立てた。注液
工程から密封工程までは、Ar雰囲気下で露点−80℃
以下に制御されたグローブボックス内にて行った。
に収納し、ヒートシールを施すことにより薄型非水電解
質二次電池(363562サイズ)を組み立てた。注液
工程から密封工程までは、Ar雰囲気下で露点−80℃
以下に制御されたグローブボックス内にて行った。
【0080】組み立てられた二次電池について以下に説
明する方法で電池特性を評価し、その結果を下記表2に
示す。
明する方法で電池特性を評価し、その結果を下記表2に
示す。
【0081】1)定格容量 組み立てられた二次電池に、20℃で4.2Vまで14
0mA(0.2CmA相当)の定電流で、さらに4.2
Vに到達した後は定電圧で合計12時間の初充電を施し
た。3Vまで140mAの定電流で放電したときの放電
容量を測定し、0.2C放電における定格容量とし、そ
の結果を下記表2に示す。
0mA(0.2CmA相当)の定電流で、さらに4.2
Vに到達した後は定電圧で合計12時間の初充電を施し
た。3Vまで140mAの定電流で放電したときの放電
容量を測定し、0.2C放電における定格容量とし、そ
の結果を下記表2に示す。
【0082】2)平均作動電圧・体積エネルギー密度・
重量エネルギー密度 前述した定格容量試験の際の0.2C放電における平均
作動電圧を放電曲線の積分値から求め、その結果を下記
表2に示すと共に、0.2C放電時のエネルギー密度を
算出した。体積エネルギー密度は、正極・負極の集電タ
ブを除いた電池最大寸法(電池最大寸法は、厚さT×幅
35mm×高さ62mmで算出される)から求めた。一
方、重量エネルギー密度は、集電タブを含む電池重量か
ら求めた。体積エネルギー密度及び重量エネルギー密度
の結果を下記表2に示す。
重量エネルギー密度 前述した定格容量試験の際の0.2C放電における平均
作動電圧を放電曲線の積分値から求め、その結果を下記
表2に示すと共に、0.2C放電時のエネルギー密度を
算出した。体積エネルギー密度は、正極・負極の集電タ
ブを除いた電池最大寸法(電池最大寸法は、厚さT×幅
35mm×高さ62mmで算出される)から求めた。一
方、重量エネルギー密度は、集電タブを含む電池重量か
ら求めた。体積エネルギー密度及び重量エネルギー密度
の結果を下記表2に示す。
【0083】3)1C放電容量 充電を4.2Vまで定電流140mAで行った後、さら
に4.2Vの定電圧でトータル12時間行い、次いで3
Vまで1C(700mA)の定電流で放電したときの放
電容量を測定し、1C放電における容量とし、その結果
を下記表2に示す。
に4.2Vの定電圧でトータル12時間行い、次いで3
Vまで1C(700mA)の定電流で放電したときの放
電容量を測定し、1C放電における容量とし、その結果
を下記表2に示す。
【0084】4)サイクル寿命 充電を4.2Vまで1C(700mA)の定電流で行
い、さらに4.2Vに到達した後は定電圧で合計3時間
行い、放電は1C(700mA)の定電流で3Vまで行
う充放電サイクル試験を行い、放電容量が1サイクル目
の放電容量の80%に到達した際のサイクル数を測定
し、その結果を下記表2に示す。
い、さらに4.2Vに到達した後は定電圧で合計3時間
行い、放電は1C(700mA)の定電流で3Vまで行
う充放電サイクル試験を行い、放電容量が1サイクル目
の放電容量の80%に到達した際のサイクル数を測定
し、その結果を下記表2に示す。
【0085】(実施例2) <正極の作製>下記表1に示す長さ、太さおよび(L/
T)を有する繊維状粒子を下記表1に示す存在比率で含
むセルロース繊維粉末を用いること以外は、前述した実
施例1で説明したのと同様にして正極を作製した。
T)を有する繊維状粒子を下記表1に示す存在比率で含
むセルロース繊維粉末を用いること以外は、前述した実
施例1で説明したのと同様にして正極を作製した。
【0086】<負極の作製>前述した実施例1で説明し
たのと同様な黒鉛化炭素粉末100重量部と、ポリフッ
化ビニリデン5重量%が溶解されているN−メチル−2
−ピロリドン溶液とを混合することにより、合剤スラリ
ーを調製した。この合剤スラリーを厚さ12μmの銅箔
に塗布し、乾燥した後、加熱ロールプレスすることによ
り、セルロース繊維無添加の負極を得た。
たのと同様な黒鉛化炭素粉末100重量部と、ポリフッ
化ビニリデン5重量%が溶解されているN−メチル−2
−ピロリドン溶液とを混合することにより、合剤スラリ
ーを調製した。この合剤スラリーを厚さ12μmの銅箔
に塗布し、乾燥した後、加熱ロールプレスすることによ
り、セルロース繊維無添加の負極を得た。
【0087】このような正極及び負極を使用すること以
外は、前述した実施例1と同様にして薄型非水電解質二
次電池を組立てた。
外は、前述した実施例1と同様にして薄型非水電解質二
次電池を組立てた。
【0088】得られた薄型非水電解質二次電池につい
て、前述した実施例1で説明したのと同様にして電池特
性の評価を行い、その結果を下記表2に示す。
て、前述した実施例1で説明したのと同様にして電池特
性の評価を行い、その結果を下記表2に示す。
【0089】(実施例3、4)下記表1に示す長さ、太
さおよび(L/T)を有する繊維状粒子を下記表1に示
す存在比率で含むセルロース繊維粉末を用意した。
さおよび(L/T)を有する繊維状粒子を下記表1に示
す存在比率で含むセルロース繊維粉末を用意した。
【0090】正極に含有されるセルロース繊維粉末を上
記のものに変更すること以外は、前述した実施例2で説
明したのと同様な構成の薄型非水電解質二次電池を製造
した。
記のものに変更すること以外は、前述した実施例2で説
明したのと同様な構成の薄型非水電解質二次電池を製造
した。
【0091】得られた薄型非水電解質二次電池につい
て、前述した実施例1で説明したのと同様にして電池特
性の評価を行い、その結果を下記表2に示す。
て、前述した実施例1で説明したのと同様にして電池特
性の評価を行い、その結果を下記表2に示す。
【0092】(実施例5) <正極の作製>LiCoO2 粉末を100重量部および
アセチレンブラック5重量部をボールミルで1時間混合
した後、ポリフッ化ビニリデンが4重量%溶解されたN
−メチル−2−ピロリドン溶液を加え、さらに混合する
ことにより合剤スラリーを調製した。この合剤スラリー
を厚さ15μmのアルミニウム箔に塗布し、乾燥した
後、加熱ロールプレスすることにより、セルロース繊維
無添加の正極を得た。
アセチレンブラック5重量部をボールミルで1時間混合
した後、ポリフッ化ビニリデンが4重量%溶解されたN
−メチル−2−ピロリドン溶液を加え、さらに混合する
ことにより合剤スラリーを調製した。この合剤スラリー
を厚さ15μmのアルミニウム箔に塗布し、乾燥した
後、加熱ロールプレスすることにより、セルロース繊維
無添加の正極を得た。
【0093】<負極の作製>下記表1に示す長さ、太さ
および(L/T)を有する繊維状粒子を下記表1に示す
存在比率で含むセルロース繊維粉末を用いること以外
は、前述した実施例1で説明したのと同様にして負極を
作製した。
および(L/T)を有する繊維状粒子を下記表1に示す
存在比率で含むセルロース繊維粉末を用いること以外
は、前述した実施例1で説明したのと同様にして負極を
作製した。
【0094】このような正極及び負極を使用すること以
外は、前述した実施例1と同様にして薄型非水電解質二
次電池を組立てた。
外は、前述した実施例1と同様にして薄型非水電解質二
次電池を組立てた。
【0095】得られた薄型非水電解質二次電池につい
て、前述した実施例1で説明したのと同様にして電池特
性の評価を行い、その結果を下記表2に示す。
て、前述した実施例1で説明したのと同様にして電池特
性の評価を行い、その結果を下記表2に示す。
【0096】(実施例6〜8)下記表1に示す長さ、太
さおよび(L/T)を有する繊維状粒子を下記表1に示
す存在比率で含むセルロース繊維粉末を用意した。
さおよび(L/T)を有する繊維状粒子を下記表1に示
す存在比率で含むセルロース繊維粉末を用意した。
【0097】負極に含有されるセルロース繊維粉末を上
記のものに変更すること以外は、前述した実施例5で説
明したのと同様な構成の薄型非水電解質二次電池を製造
した。
記のものに変更すること以外は、前述した実施例5で説
明したのと同様な構成の薄型非水電解質二次電池を製造
した。
【0098】得られた薄型非水電解質二次電池につい
て、前述した実施例1で説明したのと同様にして電池特
性の評価を行い、その結果を下記表2に示す。
て、前述した実施例1で説明したのと同様にして電池特
性の評価を行い、その結果を下記表2に示す。
【0099】(実施例9)正極のセルロース繊維粉末中
の繊維状粒子の存在比率を83体積%にし、また正極に
おけるセルロース配合量を10重量部にし、負極のセル
ロース繊維粉末中の繊維状粒子の存在比率を85体積%
にし、かつ負極におけるセルロース配合量を10重量部
にすること以外は、前述した実施例1で説明したのと同
様な構成の薄型非水電解質二次電池を製造した。
の繊維状粒子の存在比率を83体積%にし、また正極に
おけるセルロース配合量を10重量部にし、負極のセル
ロース繊維粉末中の繊維状粒子の存在比率を85体積%
にし、かつ負極におけるセルロース配合量を10重量部
にすること以外は、前述した実施例1で説明したのと同
様な構成の薄型非水電解質二次電池を製造した。
【0100】得られた薄型非水電解質二次電池につい
て、前述した実施例1で説明したのと同様にして電池特
性の評価を行い、その結果を下記表2に示す。
て、前述した実施例1で説明したのと同様にして電池特
性の評価を行い、その結果を下記表2に示す。
【0101】(比較例1)正極及び負極の双方の電極に
セルロース繊維を含有させないこと以外は、前述した実
施例1と同様にして薄型非水電解質二次電池を製造し
た。
セルロース繊維を含有させないこと以外は、前述した実
施例1と同様にして薄型非水電解質二次電池を製造し
た。
【0102】得られた薄型非水電解質二次電池につい
て、前述した実施例1で説明したのと同様にして電池特
性の評価を行い、その結果を下記表2に示す。
て、前述した実施例1で説明したのと同様にして電池特
性の評価を行い、その結果を下記表2に示す。
【0103】(比較例2) <正極の作製>LiCoO2 粉末を100重量部、アセ
チレンブラック5重量部および平均粒径が1μmの粒状
カルボキシメチルセルロース(CMC)粉末1重量部を
ボールミルで1時間混合した後、ポリフッ化ビニリデン
が4重量%溶解されたN−メチル−2−ピロリドン溶液
を加え、さらに混合したところ、スラリー状にすること
ができなかった。
チレンブラック5重量部および平均粒径が1μmの粒状
カルボキシメチルセルロース(CMC)粉末1重量部を
ボールミルで1時間混合した後、ポリフッ化ビニリデン
が4重量%溶解されたN−メチル−2−ピロリドン溶液
を加え、さらに混合したところ、スラリー状にすること
ができなかった。
【0104】(比較例3) <正極の作製>LiCoO2 粉末を100重量部および
アセチレンブラック5重量部をボールミルで1時間混合
した後、ポリフッ化ビニリデンが4重量%溶解されたN
−メチル−2−ピロリドン溶液を加え、さらに混合する
ことにより合剤スラリーを調製した。この合剤スラリー
を厚さ15μmのアルミニウム箔に塗布し、乾燥した
後、加熱ロールプレスすることにより、正極を得た。
アセチレンブラック5重量部をボールミルで1時間混合
した後、ポリフッ化ビニリデンが4重量%溶解されたN
−メチル−2−ピロリドン溶液を加え、さらに混合する
ことにより合剤スラリーを調製した。この合剤スラリー
を厚さ15μmのアルミニウム箔に塗布し、乾燥した
後、加熱ロールプレスすることにより、正極を得た。
【0105】<負極の作製>実施例1で説明したのと同
様な種類の黒鉛化炭素粉末100重量部と、平均粒径が
1μmの粒状カルボキシメチルセルロース(CMC)粉
末1重量部と、ポリフッ化ビニリデン5重量%が溶解さ
れているN−メチル−2−ピロリドン溶液とを混合する
ことにより、合剤スラリーを調製した。この合剤スラリ
ーを厚さ12μmの銅箔に塗布し、乾燥した後、加熱ロ
ールプレスすることにより、負極を得た。
様な種類の黒鉛化炭素粉末100重量部と、平均粒径が
1μmの粒状カルボキシメチルセルロース(CMC)粉
末1重量部と、ポリフッ化ビニリデン5重量%が溶解さ
れているN−メチル−2−ピロリドン溶液とを混合する
ことにより、合剤スラリーを調製した。この合剤スラリ
ーを厚さ12μmの銅箔に塗布し、乾燥した後、加熱ロ
ールプレスすることにより、負極を得た。
【0106】このような正極及び負極を用いること以外
は、前述した実施例1で説明したのと同様にして薄型非
水電解質二次電池を製造した。
は、前述した実施例1で説明したのと同様にして薄型非
水電解質二次電池を製造した。
【0107】得られた薄型非水電解質二次電池につい
て、前述した実施例1で説明したのと同様にして電池特
性の評価を行い、その結果を下記表2に示す。
て、前述した実施例1で説明したのと同様にして電池特
性の評価を行い、その結果を下記表2に示す。
【0108】
【表1】
【0109】
【表2】
【0110】表1および表2から明らかなように、正極
及び負極のうち少なくとも一方の電極に、太さが0.0
1〜50μmで、かつ太さに対する長さの比(L/T)
が5倍以上ある繊維を含むセルロース繊維を含有させた
実施例1〜9の二次電池は、体積エネルギー密度を30
0Wh/L以上にし、かつ重量エネルギー密度を150
Wh/kg以上にした際にも、優れたサイクル特性を得
られることがわかる。
及び負極のうち少なくとも一方の電極に、太さが0.0
1〜50μmで、かつ太さに対する長さの比(L/T)
が5倍以上ある繊維を含むセルロース繊維を含有させた
実施例1〜9の二次電池は、体積エネルギー密度を30
0Wh/L以上にし、かつ重量エネルギー密度を150
Wh/kg以上にした際にも、優れたサイクル特性を得
られることがわかる。
【0111】これに対し、正極及び負極双方の電極にセ
ルロース繊維が含まれていない比較例1と、セルロース
繊維の代わりに粒状のCMCを含む負極を備えた比較例
3の二次電池は、実施例1〜9に比べてサイクル寿命が
短いことがわかる。また、比較例2から、CMCを用い
ると、正極を作製できないことがわかる。
ルロース繊維が含まれていない比較例1と、セルロース
繊維の代わりに粒状のCMCを含む負極を備えた比較例
3の二次電池は、実施例1〜9に比べてサイクル寿命が
短いことがわかる。また、比較例2から、CMCを用い
ると、正極を作製できないことがわかる。
【0112】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
体積エネルギー密度を300Wh/L以上にし、かつ重
量エネルギー密度を150Wh/kg以上にした際に
も、放電電圧が高く、大電流充放電特性に優れ、かつサ
イクル特性に優れる非水電解質二次電池を提供すること
ができる。
体積エネルギー密度を300Wh/L以上にし、かつ重
量エネルギー密度を150Wh/kg以上にした際に
も、放電電圧が高く、大電流充放電特性に優れ、かつサ
イクル特性に優れる非水電解質二次電池を提供すること
ができる。
【図1】本発明に係わる非水電解質二次電池の一例であ
る薄型リチウムイオン二次電池を示す断面図。
る薄型リチウムイオン二次電池を示す断面図。
【図2】図1のA部を示す拡大断面図。
1…容器、 2…電極群、 3…セパレータ、 4…正極層、 5…正極集電体、 6…正極、 7…負極層、 8…負極集電体、 9…負極、 10…正極端子、 11…負極端子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 麻子 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 志村 奈緒 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 門馬 旬 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 長谷部 裕之 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Fターム(参考) 5H029 AJ03 AJ05 AK02 AK03 AK05 AL06 AL07 AL16 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ04 BJ14 DJ08 DJ15 EJ12 HJ01 HJ04 5H050 AA07 AA08 BA17 CA02 CA07 CA08 CA09 CA11 CB07 CB08 CB20 DA09 EA23 EA24 FA16 HA01 HA04
Claims (7)
- 【請求項1】 正極活物質を含む正極と、負極活物質を
含む負極と、非水電解質とを備える非水電解質二次電池
において、 前記正極及び前記負極のうち少なくとも一方の電極はセ
ルロース繊維を含有し、前記セルロース繊維の少なくと
も一部は、太さが0.01〜50μmで、かつ太さTに
対する長さLの比(L/T)が5倍以上あることを特徴
とする非水電解質二次電池。 - 【請求項2】 前記太さが0.01〜50μmで、かつ
太さTに対する長さLの比(L/T)が5倍以上あるセ
ルロース繊維のセルロース繊維全体に対する存在比率
は、50体積%〜100体積%の範囲内であることを特
徴とする請求項1記載の非水電解質二次電池。 - 【請求項3】 前記太さが0.01〜50μmで、かつ
太さTに対する長さLの比(L/T)が5倍以上あるセ
ルロース繊維の長さは、0.1〜500μmの範囲内で
あることを特徴とする請求項1または2記載の非水電解
質二次電池。 - 【請求項4】 前記正極中の前記セルロース繊維の含有
量は、前記正極活物質を100重量部とした際に0.1
〜5重量部の範囲内であることを特徴とする請求項1記
載の非水電解質二次電池。 - 【請求項5】 前記負極中の前記セルロース繊維の含有
量は、前記負極活物質を100重量部とした際に0.1
〜5重量部の範囲内であることを特徴とする請求項1ま
たは4記載の非水電解質二次電池。 - 【請求項6】 前記非水電解質は、液状もしくはゲル状
の形態を有することを特徴とする請求項1〜5いずれか
1項記載の非水電解質二次電池。 - 【請求項7】 前記非水電解質は、エチレンカーボネー
トおよびγ−ブチロラクトンを含むことを特徴とする請
求項1〜6いずれか1項記載の非水電解質二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001052063A JP2002260663A (ja) | 2001-02-27 | 2001-02-27 | 非水電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001052063A JP2002260663A (ja) | 2001-02-27 | 2001-02-27 | 非水電解質二次電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002260663A true JP2002260663A (ja) | 2002-09-13 |
Family
ID=18912750
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001052063A Pending JP2002260663A (ja) | 2001-02-27 | 2001-02-27 | 非水電解質二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002260663A (ja) |
Cited By (12)
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-
2001
- 2001-02-27 JP JP2001052063A patent/JP2002260663A/ja active Pending
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