JP2003017122A - Nonaqueous secondary cell - Google Patents

Nonaqueous secondary cell

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JP2003017122A
JP2003017122A JP2001202400A JP2001202400A JP2003017122A JP 2003017122 A JP2003017122 A JP 2003017122A JP 2001202400 A JP2001202400 A JP 2001202400A JP 2001202400 A JP2001202400 A JP 2001202400A JP 2003017122 A JP2003017122 A JP 2003017122A
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polymer
electrolyte
positive electrode
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Tomotaka Hashimoto
知孝 橋本
Masataka Yamashita
正隆 山下
Tomoko Shimoyamada
倫子 下山田
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Asahi Kasei Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous lithium ion secondary cell having good discharging rate property, cycle property, and leakage resistant property. SOLUTION: For the secondary cell housing cell elements, composed of rechargeable positive electrode and negative electrode facing each other interposing a separator, and electrolyte liquid in a cell case, the space in the cell case not occupied by the cell elements, is filled with a polymer of which, the volume fulfils the formula; 0.2<=(Wp×SWp)/(We-ρs×Vcal)<=1.0, where, Wp represents mass of the polymer, SWp represents swelling degree of the polymer, We represents total mass of electrolyte liquid poured into the cell, ρs represents specific gravity of the electrolyte liquid, Vcal represents total cubic volume of pores in the positive electrode, the negative electrode and the separator.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、漏液耐性に優れた
非水系二次電池に関し、特にリチウムイオン二次電池に
関するものである。 【0002】 【従来の技術】近年、電子携帯機器の発達に伴ない、そ
の駆動源となる電池の発達には著しいものがある。その
中でもリチウムイオン二次電池は高いエネルギー密度を
有することから特に注目を集めている。現在、一般的に
知られているリチウムイオン二次電池は、正極活物質に
はコバルト、ニッケル、マンガン等の遷移金属を含むリ
チウム複合酸化物を、負極活物質には黒鉛を含む炭素素
材、アモルファス合金、アモルファス金属酸化物などの
可逆的にリチウム吸蔵放出が可能な物質を用い、電解液
としてプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート
などの非プロトン性有機溶剤とLiPF6 、LiBF4
及びLiClO4 等の電解質が用いられ、正負極間をリ
チウムイオンが移動する事によって充放電を行う機構を
有している。両極に使用される活物質はエネルギー密度
が高いため電池の小型化、軽量化が可能となる。このた
めリチウムイオン二次電池は、小型化、軽量化が望まれ
るカメラ一体型VTRあるいは携帯電話等の携帯機器に
多く使用されるようになってきている。 【0003】特に最近は、リチウムイオン二次電池の外
装体をステンレス、アルミニウムといった金属缶から、
アルミニウム等の金属箔の層とポリマーシートの層を接
着剤にて接合したラミネートフィルムへと変更し、従来
の電池よりも質量を軽く、厚さを薄くしたシート型形状
の電池が開発されている。ラミネートフィルムは金属缶
に比べ強度が低い上、また袋状にした際の接合部がラミ
ネートフィルム同士、或いは樹脂を介しての熱融着で封
止するものが一般的であり、金属缶における溶接による
接合に比べ強度が低く、電池製造時或いは製品化後の扱
いにより外装体が破損し、電解液が漏液する事態の対策
は十分に行なう必要がある。そのため可塑剤を含んだゲ
ル状の固体電解質を正負極間に配置した固体電解質電池
などが検討されている。 【0004】しかし、固体電解質に多量の可塑剤を加え
るとイオン伝導性は向上するものの、機械的強度を維持
することが困難となるため、衝撃や僅かな変形でも内部
短絡が発生する恐れがある。結果的に固体電解質の機械
的強度を確保するために可塑剤の量を限定し、イオン導
電性が十分な固体電解質が得られず、従来の液系電池に
比べイオン伝導性が低く、得られた電池のレート特性や
サイクル特性が不十分なものとなっているのが現状であ
る。また電池製造において固体電解質を電極間に設ける
ためには電極或いはセパレータ表面に可塑剤を含んだ固
体電解質を塗布するか、フィルム状に成形した固体電解
質の膜を電極間に挿入する必要がある。このため従来の
液系電池に比べ新たな設備導入や生産工程の増加が必要
となり、製造コストを引き上げる問題もある。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の事情に
鑑みてなされたものであって、十分な漏液耐性と良好な
電池特性を有し、更に製造が容易でコストが安い非水電
解液二次電池とその製造方法を提供するものである。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明者等は上記の問題
を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、前記の固体
電解質を用いなくとも、正極と負極がセパレータを介し
て対向する電池素子と電池外装体の間に電解液を吸収・
膨潤できるポリマーを適量添加することで余分な電解液
を固定し、漏液耐性を向上させることができることを見
出した。電池容器内における電解液の必要な量は、理論
的には正極、負極、セパレータが飽和状態まで吸収する
量、すなわち正極、負極、セパレータ内の空隙量を合わ
せた量であって、ちょうどその量だけあれば電池性能を
充分に発揮することができる計算になる。しかし、一般
に、電池に電解液を注液する方法は外装体内部に電池素
子を入れ、正極、負極に電流を導通できるリード部を設
けた後で外装体内部に電解液を注入し、その後に注液を
行なった部分を封口して密閉状態にするという方法であ
る。この注液方法では注液した電解液の一部は電池外装
体と電池素子との間にたまるため、通常は上記の必要量
に比べ、過剰な量の電解液を注液するのが実状である。 【0007】本研究者らは漏液について詳しく検討した
結果、電池素子と外装体の間に存在する電解液が漏液の
主たる原因となることが明らかとなった。そこで本発明
では正極、負極がセパレータを介して対向する電池素子
を除く外装体内部に電解液を吸収・膨潤できるポリマー
を適量添加し、電池素子と外装体の間に存在する漏液の
主原因となる過剰の電解液をポリマーで固定化すること
で、漏液耐性を向上できるに至った。本発明では電池素
子内部の正極、負極、セパレータの構造を変えることな
く漏液耐性を向上できることから、従来の液系電池と等
しいイオン伝導度を維持でき、良好な性能の電池を得る
ことができる。 【0008】本発明で電池素子と外装体の間に存在する
電解液をポリマーに吸収・膨潤させて固定するにあた
り、添加するポリマーの質量とポリマーの膨潤度が下記
の式(1)で示される関係にある時に電池性能と漏液耐
性のいずれにも優れた性能を有するものとなる。 0.2≦(Wp×SWp)/(We−ρs×Vcal )≦1.0・・・(1) Wp:ポリマーの質量 SWp:ポリマーの膨潤度 We:電池に注入する全電解液質量 ρs:電解液の比重 Vcal :正極,負極およびセパレータ内の空隙量の総容
積(計算値) ここで、SWpはポリマーの膨潤度であり下記の式によ
り示される。SWp=ポリマーに吸収された電解液質量
/電解液に浸せき前のポリマー質量膨潤度の測定は室温
状態(25℃)一定にした条件下でポリマーを電解液に
浸して3日間保持した後に質量測定を行ない算出する。 【0009】またVcal は正極・負極・セパレータ内の
空隙の量(計算値)であり、正極・負極・セパレータを
構成する各々の材料の真比重と実測した比重との差、及
びそれらが占有する容積から計算される。ここで(Wp
×SWp)はポリマーが吸収可能な電解液の質量を表
し、一方、(We−ρs×Vcal )は電池素子以外に存
在する電解液の質量を表す。(1)式の(Wp×SW
p)/(We−ρs×Vcal )の値が0.2未満の場
合、ポリマーによる電解液の吸収量が少なく漏液に対し
て十分な効果が得られず、(Wp×SWp)/(We−
ρs×Vcal )が1.0を超える場合は、正極・負極・
セパレータの空隙内に存在する電解液をもポリマーが吸
収するため、サイクル特性などの電池性能が低下する。
特に好ましくは式(1)の(Wp×SWp)/(We−
ρs×Vcal )の値が0.3以上0.8以下の値である
ことが漏液耐性及び電池性能の上で望ましい。 【0010】また、ポリマーの膨潤度は特に定めるもの
ではないが、1未満の場合は電池素子と外装体の間に存
在する過剰な電解液をポリマーの膨潤により吸収しきる
には多量のポリマーを電池内に加える必要が生じ、電池
の体積当たりのエネルギーが低下してしまうため実質的
に困難である。膨潤度が1以上で漏液耐性の向上が認め
られるが、好ましくは4以上の場合、少量の添加量で漏
液耐性を付与できるため電池の体積当たりのエネルギー
密度を低下させずにすむ。よって本発明は充放電可能な
正極、負極がセパレータを介して対向する電池素子と電
解液とが電池外装体に収納されてなる二次電池であっ
て、電池素子を除く電池外装体内部空間に下記の式を満
たす量のポリマーを含有することを特徴とする非水系二
次電池である。 0.2≦(Wp×SWp)/(We−ρs×Vcal )≦1.0・・・(1) Wp:ポリマーの質量 SWp:ポリマーの膨潤度 We:電池に注入する全電解液量 ρs:電解液の比重 Vcal :正極,負極およびセパレータ内の空隙量の総容
積 【0011】 【発明の実施の形態】本発明で用いられるポリマーは特
に限定されるものではないが、電解液に用いられる溶媒
は極性が高いものが一般的であることから、ポリマーも
極性が高いものの中から選ばれることが好ましい。 【0012】極性の高いポリマーとしては、(a)ポリ
アクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル等の不飽和
カルボン酸エステルポリマー、ポリアクリル酸、ポリメ
タクリル酸等の不飽和カルボン酸ポリマー、ポリ酢酸ビ
ニル、ポリビニルアルコール等のビニルポリマー、ポリ
フッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系樹
脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニリデンシアニド等
のシアノ基含有ポリマー、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビ
ニリデン等のハロゲン含有ポリマー等の付加重合により
得られるポリマー、(b)ポリウレタン、ポリウレア、
ポリカーボネート等の重付加によるポリマー、(c)ポ
リエステル、ポリアミド、ポリイミド等の重縮合による
ポリマーなどがある。これらのポリマーの中では特にエ
チレン性不飽和カルボン酸エステル、またはエチレン性
不飽和カルボン酸を70wt%以上含むモノマー類を重
合して得られるポリマーが良好な電解液膨潤性能を有す
る上、ポリマーの生産性及び重合反応を制御する点でも
好ましい。 【0013】エチレン性不飽和カルボン酸エステルは下
記に示される化合物の中から選ばれる。1.アクリル酸エステル アクリル酸メチル、アクリル
酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸イソプロピ
ル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、ア
クリル酸n−アミル、アクリル酸イソアミル、アクリル
酸n−ヘキシル、アクリル酸2−エチルヘキシルなど。2.メタクリル酸エステル メタクリル酸メチル、メタ
クリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸
イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸
イソブチル、メタクリル酸n−アミル、メタクリル酸イ
ソアミル、メタクリル酸n−ヘキシル、メタクリル酸2
−エチルヘキシルなど。 【0014】3.クロトン酸エステル クロトン酸メチ
ル、クロトン酸エチル、クロトン酸プロピル、クロトン
酸ブチル、クロトン酸イソブチル、クロトン酸n−アミ
ル、クロトン酸イソアミル、クロトン酸n−ヘキシル、
クロトン酸2−エチルヘキシルなど。4.その他 メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタ
クリル酸ジエチルアミノエチルなどのアミノ基含有メタ
クリル酸エステル、メトキシポリエチレングリコールモ
ノメタクリレートなどアルコキシ基含有メタクリル酸エ
ステルなど。 【0015】また、エチレン性不飽和カルボン酸の具体
例としてはアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸など
のエチレン性不飽和モノカルボン酸モノマー類、マレイ
ン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、グルタコ
ン酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸などの
不飽和ジカルボン酸モノマーやその酸無水物などがあ
る。これらの中でもアクリル酸、メタクリル酸などの不
飽和モノカルボン酸が好ましい。これらポリマーは架橋
構造を有することで電解液による溶解を防ぐことができ
る。ポリマーの架橋構造は、モノマーと共に架橋成分を
加え重合させることで得られる。架橋成分とは重合中、
重合後に自己架橋構造を与える官能基を有しているモノ
マーをいう。また、ポリマーの分子量は10000〜5
000000、好ましくは100000〜100000
0の範囲である。分子量が低過ぎる場合は電解液に溶解
し易く、分子量が高過ぎる場合は粘度が高過ぎて取り扱
いが困難となる。 【0016】本発明に用いられる電解液のリチウム塩の
具体例としては、LiPF6 、LiBF4 、LiAsF
6 、LiClO4 、LiSbF6 、LiI、LiBr、
LiCl、LiAlCl4 、LiHF2 、LiSCN、
CF3 SO3 Li、C4 3SO3 Li、(CF3 SO
2 2 NLi、(C2 5 SO2 2 NLi、(CF 3
SO2 3 CLi、(C4 9 SO2 2 NLi、或い
はこれらの混合物などがある。 【0017】また、該電解液に用いる溶媒は下記の通り
である。プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネー
ト、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、メ
チルエチルカーボネート、ジメチルカーボネートなどの
有機カーボネート、ガンマブチロラクトン、プロピオラ
クトン、酪酸エチル、酪酸ブチル、酪酸プロピル、プロ
ピオン酸エチル、プロピオン酸ブチルなど脂肪族有機エ
ステル、ジグライム、テトラヒドロフラン、ジエチルエ
ーテル、シリコンオイルなどの有機エーテル、ピリジ
ン、トリエチルアミンなどの有機アミン、アセトニトリ
ル、プロピオニトリルなどの有機ニトリルの単体または
混合物を少なくとも一部含有するものである。これらの
中でもプロピレンカーボネート、エチレンカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネー
ト、ジメチルカーボネートなどの極性の高い有機カーボ
ネート系が電池性能の面で好ましい。 【0018】本発明においてポリマーは、任意の形で電
池素子と外装体との間に入れることができる。例えばポ
リマーの薄膜或いは薄片を作製し、電池素子と外装体と
の間に挿入したり、外装体内部、電池素子に塗布などを
行ない直接接着させる方法もある。二次電池の電池形態
は特に限定されず、円筒型、角形、薄角型、カード型、
コイン型、シート型などいかなる形態にも適用可能であ
る。また捲回構造、積層型構造、つづら折り構造などの
いかなる構造の電池素子にも適用できる。本発明の正極
活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・
放出可能な公知のもの全てが使用することが出来るが、
中でもリチウムを含んだ材料が好ましい。例えば、一般
式LiX Y Z 2 (Mは、遷移金属元素のCo、N
i、Fe、Mn、Cr、V、Ti、Cuの中から選ばれ
た少なくとも1種類の金属、Nは、Al、In、Sn、
Bの中から選ばれた少なくとも1種の金属、0<X≦
1.1、0.5<Y≦1.0、Z≦0.1)を有するリ
チウム酸複合金属酸化物が好ましく、更には一般式Li
X CoY Z 2 ( Nは、Al、In、Sn、Bの中か
ら選ばれた少なくとも1種の金属、0<X≦1.1、
0.5<Y≦1.0、Z≦0.1)であるコバルト酸リ
チウム類がより好ましい。 【0019】前記正極活物質には導電剤として公知のも
の、例えば活性炭、各種コークス、カーボンブラック等
の非黒鉛炭素質材料や黒鉛が添加されるが、特定の正極
活物質に特定の導電剤を特定量配合したものを正極とし
て用いると、室温充放電サイクル特性の容量維持率も高
くすることができる。即ち、平均粒径が1〜25μmの
リチウム酸複合金属酸化物の100質量部と、該複合金
属酸化物の平均粒径に対するその平均粒径の比が0.2
〜40である黒鉛粉末(好ましくは、アスペクト比(最
小投影面積/最大投影面積)が0.2以下のもの)の2
〜10質量部と、該複合金属酸化物の平均粒径に対する
その平均粒径の比が0.001〜0.03である非黒鉛
炭素質粉末の0.5〜5質量部との混合物か、または平
均粒径が1〜25μmのリチウム酸複合金属酸化物の1
00質量部と、平均粒径が3μm以下の黒鉛粉末(好ま
しくは、粉砕後に黒鉛化処理もしくは熱処理を施したも
の)の2〜10質量部との混合物を正極として用いる
と、室温充放電サイクル特性の容量維持率の高い非水系
二次電池を得ることができる。 【0020】正極塗工液は前記正極活物質、導電剤、結
着剤を溶解できる溶剤を混合して得られる。塗工液の固
形分濃度は特に限定するものではないが、通常30質量
%〜80質量%、好ましくは40質量%〜70質量%で
ある。正極塗工液は、前記正極活物質、導電剤、結着剤
を分散媒に分散させることで得られる。塗工液の固形分
濃度は、特に限定されるものではないが、通常30質量
%〜80質量%、好ましくは40質量%〜70質量%で
ある。正極塗工液の塗布方法としては、ダイコーター、
リバースロールコーター、コンマバーコーター等任意の
塗工装置を用いて集電体に塗布することができる。正極
の集電体としてはAl、Cu、Ni、ステンレススチー
ルなどの8〜100μm程度の厚みの金属製箔或いは網
等が用いられるが、特にAl製の金属製箔或いは網等を
用いることが好ましい。 【0021】正極の結着剤としてはポリフッ化ビニリデ
ン、テフロン(登録商標)、フッ素ゴム、ポリエチレ
ン、ニトリルゴム、ポリブタジエン、ブチルゴム、スチ
レン/ブタジエンゴム、スチレンブタジエン共重合体、
多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロー
スなどのポリマーを用いることができる。また、これら
のポリマーはラテックスとして塗工液に加えることも可
能である。あるいは、アクリロニトリル、フッ化ビニ
ル、クロロプレン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラ
フルオロエチレン、トリフルオロモノクロルエチレン、
無水マレイン酸のうち1種類或いは2種類以上とフッ化
ビニリデンとの共重合体などを用いることもできる。特
に好ましい結着剤としてはポリフッ化ビニリデン、テフ
ロン、またはフッ素ゴムがあげられる。 【0022】次に本発明の負極活物質としては炭素材
料、アモルファス合金、アモルファス金属酸化物、アモ
ルファス金属窒化物などのリチウムを吸蔵・放出できる
材料を用いることができるが、特に炭素材料が好まし
い。ここで炭素材料とは、炭素を主たる成分とする材料
を指し、黒鉛及び黒鉛質材料、コークス、黒鉛とコーク
スのハイブリッド材料、黒鉛化または炭素化した炭素繊
維、カーボンブラック、アセチレンブラック、黒鉛化ま
たは炭素化したメソマイクロカーボンビーズ、カーボン
ウィスカー、炭素化した難黒鉛化炭素、樹脂の焼成体な
どが上げられる。負極の集電体としてはCu、Ni、ス
テンレススチールなどの6〜100μm程度の厚みの金
属製箔或いは網等が用いられる。 【0023】負極の結着剤としてはポリフッ化ビニリデ
ン、テフロン、フッ素ゴム、ポリエチレン、ニトリルゴ
ム、ポリブタジエン、ブチルゴム、スチレン/ブタジエ
ンゴム、スチレンブタジエンラテックス、多硫化ゴム、
ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、及び上記
各種組成のラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニ
ル、クロロプレン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラ
フルオロエチレン、トリフルオロモノクロルエチレン、
無水マレイン酸のうち1種類或いは2種類以上とフッ化
ビニリデンとの共重合体などが用いられる。特に好まし
い結着剤としてはスチレン/ブタジエンゴム、スチレン
ブタジエンラテックス、ポリフッ化ビニリデン、無水マ
レイン酸のうち1種類或いは2種類以上とフッ化ビニリ
デンとの共重合体があげられる。これらの材料を電極と
して用いる加工方法は、前記正極電極の場合と同様の方
法が利用可能である。 【0024】また、正極と負極の短絡防止のために正極
と負極の間にセパレータを設けることができる。このセ
パレータの例としては、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、セルロースなどの材料の多孔性シート、不織布が用
いられる。本発明において、二次電池の電池形態は特に
限定されず、円筒型、角形、薄角型、カード型、コイン
型、シート型などいかなる形態にも適用可能である。ま
た捲回構造、積層型構造、つづら折り構造などのいかな
る構造の電極にも適用できる。 【0025】以下、実施例により本発明をさらに詳しく
説明する。 【実施例】(実施例1)正極活物質として水酸化リチウ
ム、水酸化コバルトを混合後、大気中800℃の温度で
8時間加熱してLiCoO2 を合成した。このLiCo
2 100質量部に対して、導電剤として平均粒径3μ
mのグラファイト2.5質量部と平均粒径0.04μm
の非黒鉛炭素質粉末2.5質量部を混ぜ合わせてコンパ
ウンドとした。このコンパウンド100質量部に対し
て、結着剤としてポリフッ化ビニリデンポリマー(呉羽
化学工業製、KFポリマー#1100)4質量部を、N
−メチル−2−ピロリドンと共に加え、分散した後、固
形分65質量%の正極塗工液を得た。この塗工液を厚さ
15μmのアルミニウム箔の両面に塗付量が260±3
g/m2 となるように塗工乾燥後、ロールプレス機にて
活物質かさ密度が2.9±0.3g/cm3 となるよう
プレスを行なった。 【0026】一方、負極活物質として天然黒鉛:BF−
15SP(株式会社中越黒鉛工業所製)100質量部に
対して、スチレン50wt%、ブタジエン50wt%の
組成で重合したポリマーを含むラテックスを固形分とし
て2質量部、カルボキシメチルセルロースを1.5質量
部の割合で混合し、分散媒を水として、固形分濃度40
質量%の負極塗工液とした。これを厚さ12μmの銅箔
の両面に塗付量が93±3g/m2 となるように塗工乾
燥後、ロールプレス機にて活物質かさ密度が1.3±
0.3g/cm3 となるようプレスを行なった。以上の
ように作製した正極と負極の幅を50mm、長さを25
cmに切断したものにそれぞれタブを溶接した後、厚さ
25μmのポリエチレン製微多孔膜のセパレータを介し
て直径約19mmの円筒状捲芯で捲回し、コイルを作製
した。このコイルを80℃に加熱したホットプレス機で
3000Nの荷重で60秒間加圧成形して偏平状にし
た。 【0027】外装体内に添加するポリマーとして、アク
リロニトリルとアクリル酸メチルの混合比9:1の共重
合体による厚さが50μmの薄膜を作製した。続いて、
およそ深さ3.2mm、幅35mm、高さ55mmの内
部寸法のカップ形状の凹凸部を有する袋状のアルミニウ
ム箔とポリマーシートを接合した外装体(ラミネートフ
ィルム)にコイルを挿入した。この際に後工程で添加す
る電解液量を考慮して、アクリロニトリルとアクリル酸
メチルの共重合体を、式(1)の(Wp×SWp)/
(We−ρs×Vcal )の値が0.5となる質量分だけ
切り出して、コイルと共に外装体とコイルの偏平状の面
の間の位置に挿入した。この袋状に成形した袋状ラミネ
ートフィルム内部にLiBF4 を1.5mol/lの濃
度で溶解したエチレンカーボネート、ガンマブチロラク
トンの体積比で1:1の電解液を約2.6g入れ、80
00Paまで減圧しながら袋状ラミネートフィルムを封
口して図1に示すような電池を作製した。電池に加えた
アクリロニトリルとアクリル酸メチルの共重合体の膨潤
度は6.2であった。 【0028】この電池を20℃一定の恒温槽中で1サイ
クル目に0.5C定電流後4.2V定電位(正極・負極
間電位)で8時間充電した後、0.5C定電流で3.0
Vの電位まで放電して充放電特性を評価した。ここで
1.0Cとはフル充電状態の電気量を1時間で放電でき
る電流値であり、この電池の1.0Cは700mAに相
当する。漏液耐性の評価として1回目の充放電後、電池
のラミネートフィルムのコーナー部2ヶ所に約3mm×
3mmの穴を空けたのち、この電池を金属容器に入れ遠
心分離器で2000rpmの回転速度で30分回転処理
した前後の質量減少は0.013gと非常に僅かな量で
あった。この結果から、漏液耐性が非常に良好であるこ
とがわかった。 【0029】また同様に作製した電池で1回目の充放電
後、20℃一定の恒温槽中で1.0C、4.2Vで定電
流定電圧方式で3時間充電した後、1.0Cで3.0V
まで放電するサイクルを100回繰り返した。この時、
次の式で示される100サイクル時点でのサイクル特性
は90.5%と良好な結果であった。 100サイクル時点でのサイクル特性(%)=[(10
0サイクル目の放電量)/(2サイクル目の放電量)]
×100 【0030】(実施例2,3)実施例1におけるアクリ
ロニトリルとアクリル酸メチルの共重合体の薄膜を、式
(1)の(Wp×SWp)/(We−ρs×Vcal )の
値が、表1に記載の値となるように切り出して、コイル
と共に外装体とコイルの偏平状の面の間の位置に挿入し
た以外は実施例1と同様に電池を作製、評価を行なっ
た。得られた電池は表1に示すようにいずれも良好な漏
液耐性とサイクル特性を示した。 (実施例4〜6)実施例1におけるアクリロニトリルと
アクリル酸メチルの共重合体の代わりに、アクリル酸エ
チルとメタクリル酸の混合比9:1の共重合体による厚
さが50μmの薄膜を作製し、式(1)の(Wp×SW
p)/(We−ρs×Vcal )の値が表1に記載の値と
なるように切り出して、コイルと共に外装体とコイルの
偏平状の面の間の位置に挿入した以外は実施例1と同様
に電池を作製、評価を行なった。得られた電池は表1に
示すようにいずれも良好な漏液耐性とサイクル特性を示
した。電池に加えたアクリル酸エチルとメタクリル酸の
共重合体の膨潤度は11.4であった。 【0031】(実施例7〜9)実施例1におけるアクリ
ロニトリルとアクリル酸メチルの共重合体の代わりに、
フッ化ビニリデンと六フッ化プロピレンの混合比8:2
の共重合体による厚さが50μmの薄膜を作製し、式
(1)の(Wp×SWp)/(We−ρs×Vcal )の
値が表1に記載の値となるように切り出して、コイルと
共に外装体とコイルの偏平状の面の間の位置に挿入した
以外は実施例1と同様に電池を作製、評価を行なった。
得られた電池は表1に示すようにいずれも良好な漏液耐
性とサイクル特性を示した。電池に加えたフッ化ビニリ
デンと六フッ化プロピレンの共重合体の膨潤度は1.5
4であった。 【0032】(比較例1)実施例1において外装体にコ
イルを挿入する際にいずれのポリマーも加えず、電池を
作製した以外は実施例1と同様に電池を作製、評価を行
なった。得られた電池はサイクル性が90.4%と良好
であるものの、漏液試験では0.498gの質量減少が
認められ、漏液耐性が大きく劣ることが確認された。 (比較例2,3)実施例1におけるアクリロニトリルと
アクリル酸メチルの共重合体の薄膜を、式(1)の(W
p×SWp)/(We−ρs×Vcal )の値が表1に記
載の値となるように切り出して、コイルと共に外装体と
コイルの偏平状の面の間の位置に挿入した以外は実施例
1と同様に電池を作製、評価を行なった。得られた電池
は表1に示すように漏液耐性またはサイクル特性が低下
することを示した。 【0033】(比較例4,5)実施例1におけるアクリ
ロニトリルとアクリル酸メチルの共重合体の代わりに、
アクリル酸エチルとメタクリル酸の混合比9:1の共重
合体による厚さが50μmの薄膜を作製し、式(1)の
(Wp×SWp)/(We−ρs×Vcal )の値が表1
に記載の値となるように切り出して、コイルと共に外装
体とコイルの偏平状の面の間の位置に挿入した以外は実
施例1と同様に電池を作製、評価を行なった。得られた
電池は表1に示すように漏液耐性またはサイクル特性が
低下することを示した。 (比較例6,7)実施例1におけるアクリロニトリルと
アクリル酸メチルの共重合体の代わりに、フッ化ビニリ
デンと六フッ化プロピレンの混合比8:2の共重合体に
よる厚さが50μmの薄膜を作製し、式(1)の(Wp
×SWp)/(We−ρs×Vcal )の値が表1に記載
の値となるように切り出して、コイルと共に外装体とコ
イルの偏平状の面の間の位置に挿入した以外は実施例1
と同様に電池を作製、評価を行なった。得られた電池は
表1に示すように漏液耐性またはサイクル特性が低下す
ることを示した。 【0034】 【表1】【0035】 【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電池外
装体内部に上記の式を満たす量のポリマーを添加するこ
とにより良好な漏液耐性とサイクル性を兼ね備えた非水
電解液二次電池を実現できる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
Non-aqueous secondary batteries, especially lithium ion secondary batteries
It is about. [0002] 2. Description of the Related Art In recent years, with the development of electronic portable devices,
There is a remarkable progress in the development of a battery that can be a driving source for a battery. That
Among them, lithium ion secondary batteries have high energy density
It has attracted particular attention because of its presence. Currently, generally
Known lithium ion secondary batteries are used as positive electrode active materials.
Contains transition metals such as cobalt, nickel, and manganese.
Titanium composite oxide and carbon dioxide containing graphite as the negative electrode active material
Materials, amorphous alloys, amorphous metal oxides, etc.
Using a material that can reversibly store and release lithium,
As propylene carbonate, ethylene carbonate
Aprotic organic solvent such as LiPF6, LiBFFour
And LiClOFourElectrolyte between the positive and negative electrodes.
A mechanism to charge and discharge by moving the lithium ions
Have. The active material used for both poles is energy density
, The size and weight of the battery can be reduced. others
Lithium ion secondary batteries are expected to be smaller and lighter
Camera-integrated VTRs or mobile devices such as mobile phones
It is increasingly used. [0003] In particular, recently, a lithium ion secondary battery
From the metal cans such as stainless steel and aluminum,
Connect a layer of metal foil such as aluminum to a layer of polymer sheet.
Changed to a laminated film bonded with adhesive,
Sheet type with lighter weight and thinner than the battery
Batteries have been developed. Laminated film is metal can
The strength is lower than that of
Sealed by heat-sealing with each other or through resin
Are generally stopped by welding in metal cans.
Low strength compared to bonding, handling during battery manufacturing or after commercialization
Countermeasures for situations where the exterior body is damaged due to damage and the electrolyte leaks
Needs to be done enough. Therefore, plastics containing plasticizer
Solid electrolyte battery with a solid electrolyte between the positive and negative electrodes
Are being studied. [0004] However, a large amount of plasticizer is added to the solid electrolyte.
Improves ionic conductivity, but maintains mechanical strength
Because it is difficult to
Short circuit may occur. The resulting solid electrolyte machine
The amount of plasticizer is limited in order to secure
As a solid electrolyte with sufficient electrical conductivity was not obtained,
The ion conductivity is low compared to the rate characteristics and
At present, cycle characteristics are inadequate.
You. Also, a solid electrolyte is provided between the electrodes in battery production.
For this purpose, a plasticizer containing
Solid electrolyte coated with body electrolyte or formed into a film
A quality membrane must be inserted between the electrodes. For this reason
Needs to introduce new equipment and increase production processes compared to liquid batteries
Therefore, there is also a problem of increasing the manufacturing cost. [0005] SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is based on the above circumstances.
It has been made in view of the
Non-aqueous battery with battery characteristics, easy to manufacture and low cost
Disclosed liquid secondary battery and method for manufacturing the same. [0006] Means for Solving the Problems The present inventors have solved the above problems.
We worked diligently to solve the problem. As a result, the solid
Even without using an electrolyte, the positive electrode and the negative electrode
To absorb the electrolyte between the facing battery element and battery exterior.
By adding an appropriate amount of swellable polymer, extra electrolyte
To improve the liquid leakage resistance.
Issued. The required amount of electrolyte in the battery container
In general, the positive electrode, negative electrode and separator absorb up to saturation
Amount, i.e., the amount of voids in the positive electrode, negative electrode, and separator.
Battery performance.
It is a calculation that can be fully demonstrated. But general
The method of injecting the electrolyte into the battery is as follows.
And a lead that can conduct current to the positive and negative electrodes.
After the injection, inject the electrolyte into the exterior,
This is a method of sealing the part that has been
You. In this injection method, part of the injected electrolyte solution is
Normally, the above required amount
In reality, an excessive amount of electrolyte is injected as compared with the above. [0007] The present investigators studied the leakage in detail.
As a result, the electrolyte existing between the battery element and the package
It was found to be the main cause. Therefore, the present invention
In the battery element, the positive and negative electrodes face each other with a separator
Polymer that can absorb and swell the electrolyte inside the exterior body except for
Of the liquid leaking between the battery element and the package.
Immobilization of excess electrolyte, which is the main cause, with polymer
Thus, the liquid leakage resistance can be improved. In the present invention, the battery element
Do not change the structure of the positive electrode, negative electrode,
Can improve liquid leakage resistance and can be used with conventional liquid batteries.
Maintain good ionic conductivity and obtain batteries with good performance
be able to. In the present invention, the battery exists between the battery element and the outer package.
To fix the electrolyte by absorbing and swelling it in the polymer
The mass of the polymer to be added and the degree of swelling of the polymer are as follows:
When the relationship is expressed by the equation (1), the battery performance and leakage resistance
It has excellent performance in both properties.   0.2 ≦ (Wp × SWp) / (We−ρs × Vcal) ≦ 1.0 (1) Wp: mass of polymer SWp: Swelling degree of polymer We: total electrolyte solution mass injected into the battery ρs: specific gravity of electrolyte Vcal: Total volume of voids in positive electrode, negative electrode and separator
Product (calculated value) Here, SWp is the degree of swelling of the polymer and is expressed by the following equation.
Is shown. SWp = mass of electrolyte absorbed by polymer
/ Measurement of polymer swelling before immersion in electrolyte at room temperature
The polymer is converted to the electrolyte under the condition (25 ° C)
After immersion and holding for 3 days, the mass is measured and calculated. Vcal is the positive electrode, the negative electrode, and the
It is the amount of void (calculated value).
The difference between the true specific gravity of each constituent material and the measured specific gravity, and
And the volume they occupy. Here (Wp
× SWp) indicates the mass of the electrolyte that can be absorbed by the polymer.
On the other hand, (We-ρs × Vcal) exists outside the battery element.
Indicates the mass of the existing electrolyte. (Wp × SW) in equation (1)
p) / (We-ρs × Vcal) is less than 0.2
The amount of electrolyte absorbed by the polymer is small,
And no sufficient effect was obtained, and (Wp × SWp) / (We−
ρs × Vcal) exceeds 1.0, the positive electrode, the negative electrode,
The polymer absorbs the electrolyte present in the voids of the separator.
As a result, battery performance such as cycle characteristics deteriorates.
Particularly preferably, (Wp × SWp) / (We-
ρs × Vcal) is a value of 0.3 or more and 0.8 or less.
This is desirable in terms of leakage resistance and battery performance. [0010] The degree of swelling of the polymer is not particularly specified.
However, if it is less than 1, there is no space between the battery element and the package.
Absorbs excess electrolyte present by polymer swelling
Requires the addition of a large amount of polymer into the battery.
Energy per unit volume is reduced
Difficult. Improved swelling resistance with swelling degree of 1 or more
However, if the number is 4 or more, leakage is likely to occur with a small amount of addition.
Energy per unit volume of battery due to liquid resistance
It is not necessary to reduce the density. Therefore, the present invention can be charged and discharged.
The positive electrode and the negative electrode are
Solution is a secondary battery that is housed in a battery
And fill the space inside the battery exterior body excluding the battery element with the following formula.
Non-aqueous system characterized by containing an amount of polymer
Next battery.   0.2 ≦ (Wp × SWp) / (We−ρs × Vcal) ≦ 1.0 (1) Wp: mass of polymer SWp: Swelling degree of polymer We: total amount of electrolyte injected into the battery ρs: specific gravity of electrolyte Vcal: Total volume of voids in positive electrode, negative electrode and separator
product [0011] BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The polymer used in the present invention is
Although not limited to, the solvent used for the electrolytic solution
Is generally highly polar, so polymers
It is preferable to select from those having high polarity. As the highly polar polymer, (a) poly
Unsaturation such as methyl acrylate and polymethyl methacrylate
Carboxylic acid ester polymer, polyacrylic acid, polymer
Unsaturated carboxylic acid polymers such as tacrylic acid, polyvinyl acetate
Vinyl polymers such as vinyl and polyvinyl alcohol, poly
Fluorine trees such as vinyl fluoride and polyvinylidene fluoride
Fats, polyacrylonitrile, polyvinylidene cyanide, etc.
Cyano group-containing polymer, polyvinyl chloride, polyvinyl chloride
By addition polymerization of halogen-containing polymers such as nilidene
The resulting polymer, (b) polyurethane, polyurea,
Polymers by polyaddition of polycarbonate, etc.
By polycondensation of ester, polyamide, polyimide, etc.
Polymers. Among these polymers,
Tylene unsaturated carboxylic acid ester or ethylenic
Monomers containing at least 70% by weight of unsaturated carboxylic acid
Polymer obtained has good electrolyte swelling performance
In addition to controlling polymer productivity and polymerization reaction
preferable. The ethylenically unsaturated carboxylic acid ester is
Selected from the compounds shown in the above description.1. Acrylic ester   Methyl acrylate, acrylic
Ethyl acrylate, propyl acrylate, isopropyl acrylate
, N-butyl acrylate, isobutyl acrylate,
N-Amyl acrylate, isoamyl acrylate, acrylic
N-hexyl acid, 2-ethylhexyl acrylate, and the like.2. Methacrylate   Methyl methacrylate, meth
Ethyl acrylate, propyl methacrylate, methacrylic acid
Isopropyl, n-butyl methacrylate, methacrylic acid
Isobutyl, n-amyl methacrylate, i-methacrylate
Soamyl, n-hexyl methacrylate, methacrylic acid 2
-Ethylhexyl and the like. [0014]3. Crotonic acid ester  Methyl crotonic acid
, Ethyl crotonate, propyl crotonate, croton
Butyl, isobutyl crotonate, n-amicrotonate
Isoamyl crotonate, n-hexyl crotonate,
2-ethylhexyl crotonate and the like.4. Other   Dimethylaminoethyl methacrylate, meth
Amino group-containing meta such as diethylaminoethyl acrylate
Crylate ester, methoxypolyethylene glycol
Methacrylic acid containing alkoxy group such as nomethacrylate
Steal and so on. Further, specific examples of the ethylenically unsaturated carboxylic acid
Examples are acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, etc.
Of ethylenically unsaturated monocarboxylic acid monomers, male
Acid, fumaric acid, citraconic acid, mesaconic acid, glutaco
Acid, itaconic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, etc.
Unsaturated dicarboxylic acid monomers and acid anhydrides
You. Among them, acrylic acid, methacrylic acid, etc.
Saturated monocarboxylic acids are preferred. These polymers are crosslinked
Having a structure prevents dissolution by the electrolyte
You. The cross-linked structure of the polymer has a cross-linking component
It is obtained by adding and polymerizing. During polymerization, the crosslinking component
Monomers having a functional group that gives a self-crosslinking structure after polymerization
Say ma. The molecular weight of the polymer is 10,000 to 5
000000, preferably 100000-100000
It is in the range of 0. Dissolves in electrolyte if molecular weight is too low
If the molecular weight is too high, the viscosity is too high.
Is difficult. The lithium salt of the electrolytic solution used in the present invention
As a specific example, LiPF6, LiBFFour, LiAsF
6, LiClOFour, LiSbF6, LiI, LiBr,
LiCl, LiAlClFour, LiHFTwo, LiSCN,
CFThreeSOThreeLi, CFourFThreeSOThreeLi, (CFThreeSO
Two)TwoNLi, (CTwoFFiveSOTwo)TwoNLi, (CF Three
SOTwo)ThreeCLi, (CFourF9SOTwo)TwoNLi, or
Are mixtures thereof. The solvent used for the electrolyte is as follows:
It is. Propylene carbonate, butylene carbonate
G, ethylene carbonate, diethyl carbonate,
Such as tyl ethyl carbonate and dimethyl carbonate
Organic carbonate, gamma-butyrolactone, propiola
Cuton, ethyl butyrate, butyl butyrate, propyl butyrate, professional
Aliphatic organic solvents such as ethyl pionate and butyl propionate
Stele, diglyme, tetrahydrofuran, diethyl ether
Organic ethers such as silicone oil
, Organic amines such as triethylamine, acetonitrile
Organic nitriles such as toluene and propionitrile, or
It contains at least a part of the mixture. these
Among them, propylene carbonate, ethylene carbonate
G, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate
, Organic solvents with high polarity such as dimethyl carbonate
Nate type is preferred in terms of battery performance. In the present invention, the polymer may be used in any form.
It can be inserted between the pond element and the exterior body. For example,
Make a thin film or flake of the rimer, and
Between the battery and the inside of the package,
There is also a method of performing direct bonding. Battery form of secondary battery
Is not particularly limited, cylindrical, square, thin square, card type,
It can be applied to any form such as coin type and sheet type.
You. In addition, winding structure, laminated structure,
It can be applied to battery elements of any structure. The positive electrode of the present invention
As the active material, occludes lithium ions electrochemically
Any known releasable can be used,
Above all, a material containing lithium is preferable. For example, general
Formula LiXMYNZOTwo(M is the transition metal element Co, N
selected from i, Fe, Mn, Cr, V, Ti, Cu
And at least one metal, N is Al, In, Sn,
At least one metal selected from B, 0 <X ≦
1.1, 0.5 <Y ≦ 1.0, Z ≦ 0.1)
Titanate composite metal oxides are preferred, and furthermore, the general formula Li
XCoYNZOTwo(Is N among Al, In, Sn, B?
At least one metal selected from the group consisting of 0 <X ≦ 1.1,
0.5 <Y ≦ 1.0, Z ≦ 0.1)
Tiums are more preferred. The above-mentioned positive electrode active material may be any of those known as conductive agents.
For example, activated carbon, various cokes, carbon black, etc.
Of non-graphitic carbonaceous materials and graphite
A material in which a specific conductive agent is mixed with a specific amount in an active material is used as a positive electrode.
At room temperature, the capacity retention of the room-temperature charge-discharge cycle characteristics is also high.
Can be done. That is, the average particle size is 1 to 25 μm.
100 parts by mass of a lithium acid composite metal oxide and the composite gold
The ratio of the average particle diameter to the average particle diameter of the group oxide is 0.2
Graphite powder having an aspect ratio (most preferable)
(Small projected area / maximum projected area) of 0.2 or less) 2
-10 parts by mass, relative to the average particle size of the composite metal oxide
Non-graphite whose average particle size ratio is 0.001 to 0.03
A mixture with 0.5 to 5 parts by mass of carbonaceous powder, or
1 of lithium acid composite metal oxide having an average particle size of 1 to 25 μm
00 parts by mass and a graphite powder having an average particle size of 3 μm or less (preferably
Or, after the pulverization,
) Is used as a positive electrode.
And non-aqueous system with high capacity retention rate at room temperature charge / discharge cycle characteristics
A secondary battery can be obtained. The positive electrode coating solution contains the positive electrode active material, the conductive agent,
It is obtained by mixing a solvent capable of dissolving the adhesive. Coating liquid solid
The concentration of the form is not particularly limited, but usually 30 mass
% To 80% by mass, preferably 40% to 70% by mass.
is there. The positive electrode coating liquid contains the positive electrode active material, the conductive agent, the binder,
Is dispersed in a dispersion medium. Coating liquid solids
The concentration is not particularly limited, but is usually 30 mass
% To 80% by mass, preferably 40% to 70% by mass.
is there. As a coating method of the positive electrode coating liquid, a die coater,
Reverse roll coater, comma bar coater, etc.
It can be applied to the current collector using a coating device. Positive electrode
Al, Cu, Ni, stainless steel
Metal foil or net with a thickness of about 8 to 100 μm
Etc. are used. In particular, metal foil or net made of Al
Preferably, it is used. The binder for the positive electrode is polyvinylidene fluoride
, Teflon (registered trademark), fluoro rubber, polyethylene
Rubber, nitrile rubber, polybutadiene, butyl rubber, steel
Len / butadiene rubber, styrene-butadiene copolymer,
Polysulfide rubber, nitrocellulose, cyanoethyl cellulose
A polymer such as water can be used. Also these
Polymer can be added to coating fluid as latex
Noh. Alternatively, acrylonitrile, vinyl fluoride
Chloroprene, hexafluoropropylene, tetra
Fluoroethylene, trifluoromonochloroethylene,
Fluoride with one or more of maleic anhydride
A copolymer with vinylidene can also be used. Special
Polyvinylidene fluoride, Tef
Ron, or fluorine rubber. Next, a carbon material is used as the negative electrode active material of the present invention.
Material, amorphous alloy, amorphous metal oxide, amo
Can absorb and release lithium such as rufus metal nitride
Materials can be used, but carbon materials are particularly preferred.
No. Here, the carbon material is a material mainly composed of carbon.
Refers to graphite and graphitic materials, coke, graphite and coke
Hybrid material, graphitized or carbonized carbon fiber
Fiber, carbon black, acetylene black, graphitized
Or carbonized meso-micro carbon beads, carbon
Whisker, carbonized non-graphitizable carbon, fired resin
Can be raised. Cu, Ni, silver
6 ~ 100μm thick gold such as stainless steel
A metal foil or a net is used. As the binder for the negative electrode, polyvinylidene fluoride
, Teflon, fluoro rubber, polyethylene, nitrile
Rubber, polybutadiene, butyl rubber, styrene / butadiene
Rubber, styrene butadiene latex, polysulfide rubber,
Nitrocellulose, cyanoethylcellulose, and the above
Latex of various compositions, acrylonitrile, vinyl fluoride
Chloroprene, hexafluoropropylene, tetra
Fluoroethylene, trifluoromonochloroethylene,
Fluoride with one or more of maleic anhydride
A copolymer with vinylidene or the like is used. Especially preferred
Styrene / butadiene rubber, styrene
Butadiene latex, polyvinylidene fluoride, anhydrous
One or more of maleic acid and vinylidene fluoride
And a copolymer with den. These materials are used as electrodes
The processing method used is the same as for the positive electrode.
Law is available. In order to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode,
A separator can be provided between the anode and the negative electrode. This section
Examples of parators include polyethylene and polypropylene.
For porous sheets and non-woven fabrics of materials such as cellulose and cellulose
You can. In the present invention, the battery form of the secondary battery is particularly
Not limited, cylindrical type, square type, thin square type, card type, coin
It can be applied to any form such as a mold and a sheet mold. Ma
Such as rolled, laminated, and folded structures
It can also be applied to an electrode having a different structure. Now, the present invention will be described in further detail with reference to Examples.
explain. EXAMPLES (Example 1) Lithium hydroxide as a positive electrode active material
And cobalt hydroxide, mixed at 800 ℃ in air
Heat for 8 hours to produce LiCoOTwoWas synthesized. This LiCo
OTwoFor 100 parts by mass, a conductive agent having an average particle size of 3 μm
2.5 parts by mass of graphite having an average particle size of 0.04 μm
2.5 parts by weight of non-graphite carbonaceous powder of
Undone. For 100 parts by weight of this compound
And polyvinylidene fluoride polymer (Kureha)
4 parts by mass of KF polymer # 1100 (manufactured by Chemical Industry)
-Methyl-2-pyrrolidone, and after dispersion,
A positive electrode coating liquid having a shape fraction of 65% by mass was obtained. Thick this coating liquid
A coating amount of 260 ± 3 on both sides of a 15 μm aluminum foil
g / mTwoAfter coating and drying so that it becomes
The active material has a bulk density of 2.9 ± 0.3 g / cmThreeSo that
Pressed. On the other hand, natural graphite: BF-
15SP (manufactured by Chuetsu Graphite Industry Co., Ltd.) 100 parts by mass
On the other hand, 50 wt% of styrene and 50 wt% of butadiene
Latex containing polymer polymerized by composition
2 parts by weight, 1.5 parts by weight of carboxymethyl cellulose
Parts, and the dispersion medium is water, and the solid content concentration is 40.
% By mass of the negative electrode coating liquid. This is a 12μm thick copper foil
Coating amount on both sides of 93 ± 3g / mTwoCoated dry to become
After drying, the bulk density of the active material is 1.3 ± with a roll press.
0.3g / cmThreePressing was performed so that More than
The width of the positive electrode and the negative electrode manufactured as described above was 50 mm and the length was 25.
After welding each tab to the one cut to cm, thickness
Through a 25 μm polyethylene microporous membrane separator
To make a coil with a cylindrical core with a diameter of about 19 mm
did. With a hot press machine that heated this coil to 80 ° C
Press forming with a load of 3000N for 60 seconds to make it flat
Was. As a polymer to be added to the exterior body,
Copolymer of rilonitrile and methyl acrylate at a mixing ratio of 9: 1
A thin film having a thickness of 50 μm by the coalescence was produced. continue,
Approximately 3.2mm deep, 35mm wide and 55mm high
Bag-shaped aluminum with a cup-shaped uneven part with different dimensions
(Laminate foil)
Coil). In this case, add
Acrylonitrile and acrylic acid
The copolymer of methyl is represented by the formula (1) (Wp × SWp) /
(We-ρs × Vcal) only for the mass at which the value becomes 0.5
Cut out the flat surface of the exterior body and coil together with the coil
Inserted between the positions. This bag-shaped lamine molded into a bag
LiBF inside the heat filmFourTo 1.5 mol / l
Ethylene carbonate, gamma butyrolact
About 2.6 g of a 1: 1 electrolyte solution in a volume ratio of
Seal the bag-like laminated film while reducing the pressure to 00Pa.
The battery as shown in FIG. 1 was manufactured. Added to batteries
Swelling of copolymer of acrylonitrile and methyl acrylate
The degree was 6.2. This battery was placed in a thermostat at 20 ° C. for one cycle.
4.2V constant potential (positive / negative) after 0.5C constant current
After charging for 8 hours at 3.0 C with a constant current of 0.5 C.
The battery was discharged to a potential of V, and charge and discharge characteristics were evaluated. here
1.0C means that electricity in a fully charged state can be discharged in one hour
1.0 C of this battery is equivalent to 700 mA.
Hit. After the first charge / discharge, the battery
Approximately 3mm × at two corners of the laminated film
After making a 3mm hole, place this battery in a metal container and
Rotation processing at 2000 rpm for 30 minutes with a core separator
The mass loss before and after was very small amount of 0.013g
there were. From this result, it is confirmed that the liquid leakage resistance is very good.
I understood. A first charge / discharge operation was performed on a battery manufactured in the same manner.
Afterwards, constant current at 1.0 C and 4.2 V in a constant temperature bath at 20 ° C.
After charging for 3 hours by the constant voltage method, 3.0 V at 1.0 C
The cycle of discharging until 100 times was repeated 100 times. At this time,
Cycle characteristics at 100 cycles indicated by the following equation
Was 90.5%, which was a good result. Cycle characteristics at 100 cycles (%) = [(10
(0th cycle discharge amount) / (2nd cycle discharge amount)]
× 100 (Embodiments 2 and 3)
A thin film of a copolymer of lonitrile and methyl acrylate is represented by the formula
(1) (Wp × SWp) / (We−ρs × Vcal)
Cut out the value so that it becomes the value shown in Table 1, and coil
Together with the coil at the position between the flat body and the coil.
A battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except for
Was. As shown in Table 1, all of the obtained batteries had good leakage.
It showed liquid resistance and cycle characteristics. (Examples 4 to 6) With acrylonitrile in Example 1
Instead of the methyl acrylate copolymer,
Thickness due to copolymer of chill and methacrylic acid at a mixing ratio of 9: 1
A thin film having a thickness of 50 μm was prepared, and (Wp × SW)
p) / (We-ρs × Vcal) is equal to the value shown in Table 1.
So that the outer body and coil
Same as Example 1 except that it is inserted between the flat surfaces
A battery was prepared and evaluated. The batteries obtained are listed in Table 1.
As shown, all of them show good liquid leakage resistance and cycle characteristics.
did. Ethyl acrylate and methacrylic acid added to the battery
The degree of swelling of the copolymer was 11.4. (Embodiments 7 to 9)
Instead of a copolymer of lonitrile and methyl acrylate,
Mixing ratio of vinylidene fluoride and propylene hexafluoride of 8: 2
A thin film having a thickness of 50 μm was prepared from the copolymer
(1) (Wp × SWp) / (We−ρs × Vcal)
Cut out the value so that it becomes the value shown in Table 1, and
Both were inserted in the position between the outer surface and the flat surface of the coil
Except for the above, a battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1.
As shown in Table 1, all of the obtained batteries had good resistance to liquid leakage.
Properties and cycle characteristics. Vinylilium fluoride added to batteries
The swelling degree of the copolymer of den and hexafluoropropylene is 1.5
It was 4. (Comparative Example 1)
Do not add any polymer when inserting the
A battery was fabricated and evaluated in the same manner as in Example 1 except for the fabrication.
became. The obtained battery has good cyclability of 90.4%.
However, in the liquid leakage test, the mass loss of 0.498 g
It was confirmed that the liquid leakage resistance was significantly inferior. (Comparative Examples 2 and 3) Acrylonitrile in Example 1
A thin film of a copolymer of methyl acrylate was formed by coating (W) of the formula (1).
The value of (p × SWp) / (We−ρs × Vcal) is shown in Table 1.
Cut out to the value of
Example except that it was inserted between the flat surfaces of the coil
A battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1. Battery obtained
Indicates a decrease in liquid leakage resistance or cycle characteristics as shown in Table 1.
I showed you. (Comparative Examples 4 and 5)
Instead of a copolymer of lonitrile and methyl acrylate,
A mixture of ethyl acrylate and methacrylic acid at a mixing ratio of 9: 1
A thin film having a thickness of 50 μm is formed by the unification, and
Table 1 shows the value of (Wp × SWp) / (We−ρs × Vcal).
And cut out to the value described in
Other than inserted between the body and the flat surface of the coil.
A battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1. Got
Batteries have leakage resistance or cycle characteristics as shown in Table 1.
It was shown to decrease. (Comparative Examples 6 and 7) Acrylonitrile in Example 1
Instead of methyl acrylate copolymer,
To a copolymer of propylene and hexafluorofluoride in a mixing ratio of 8: 2
A thin film having a thickness of 50 μm according to formula (1)
× SWp) / (We-ρs × Vcal) are shown in Table 1.
And cut it together with the coil to the exterior body.
Example 1 except that it was inserted at a position between the flat surfaces of the
A battery was prepared and evaluated in the same manner as described above. The resulting battery is
As shown in Table 1, the resistance to liquid leakage or cycle characteristics is reduced.
It was shown that. [0034] [Table 1][0035] As described above, according to the present invention, the battery
Add the amount of polymer that satisfies the above formula inside the package.
Non-water with better liquid leakage resistance and cycleability
An electrolyte secondary battery can be realized.

【図面の簡単な説明】 【図1】カップ形状の凹凸部を有するラミネートフィル
ムに正極/負極のコイルを挿入し、電解液を入れ減圧下
封口して作製した電池を示す図である。 【符号の説明】 1 電池 2 ラミネートフィルム 3 正極タブ 4 負極タブ
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a battery produced by inserting a positive / negative coil into a laminated film having a cup-shaped uneven portion, filling an electrolyte and closing the container under reduced pressure. [Description of Signs] 1 Battery 2 Laminated film 3 Positive electrode tab 4 Negative electrode tab

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下山田 倫子 神奈川県川崎市川崎区夜光1丁目3番1号 旭化成株式会社内 Fターム(参考) 5H029 AJ14 AJ15 AK03 AL07 AL08 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ04 DJ01 DJ02 DJ03 DJ06 HJ00 HJ01 HJ07    ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (72) Inventor Tomoko Shimoyamada             1-3-1 Night Light, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa               Asahi Kasei Corporation F term (reference) 5H029 AJ14 AJ15 AK03 AL07 AL08                       AM03 AM04 AM05 AM07 AM16                       BJ04 DJ01 DJ02 DJ03 DJ06                       HJ00 HJ01 HJ07

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 充放電可能な正極、負極がセパレータを
介して対向する電池素子と電解液とが電池外装体に収納
されてなる二次電池であって、電池素子を除く電池外装
体内部空間に下記の式(1)を満たす量のポリマーを含
有することを特徴とする非水系二次電池。 0.2≦(Wp×SWp)/(We−ρs×Vcal )≦1.0・・・(1) Wp:ポリマーの質量 SWp:ポリマーの膨潤度 We:電池に注入する全電解液質量 ρs:電解液の比重 Vcal :正極,負極およびセパレータ内の空隙量の総容
Claims: 1. A secondary battery in which a battery element and an electrolyte, which are capable of charging and discharging a positive electrode and a negative electrode facing each other with a separator interposed therebetween, are housed in a battery outer package. A non-aqueous secondary battery, characterized in that the internal space of the battery exterior except for the polymer contains an amount of a polymer satisfying the following formula (1). 0.2 ≦ (Wp × SWp) / (We−ρs × Vcal) ≦ 1.0 (1) Wp: mass of polymer SWp: degree of swelling of polymer We: mass of total electrolyte solution injected into battery ρs: Specific gravity of electrolyte Vcal: Total volume of voids in positive electrode, negative electrode and separator
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