JP2003051340A

JP2003051340A - リチウム二次電池

Info

Publication number: JP2003051340A
Application number: JP2001238662A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hara; 賢二原; Katsunori Suzuki; 克典鈴木; Kensuke Hironaka; 健介弘中
Original assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2001-08-07
Filing date: 2001-08-07
Publication date: 2003-02-21

Abstract

(57)【要約】【課題】電池容量のバラツキが小さく長寿命なリチウ
ム二次電池を提供する。【解決手段】円筒型リチウムイオン二次電池は、マン
ガン酸リチウムを含有する正極合剤層をアルミニウム箔
上に形成した正極と、非晶質炭素を含有する負極合剤層
を電解銅箔上に形成した負極とを備えている。負極集電
体に単位面積当たりの重量のバラツキが２％以下、かつ
負極合剤層をプレスするときの伸び率が５％以下の電解
銅箔を用いた。負極集電体の厚さのバラツキが抑制さ
れ、電解銅箔の歪みが小さく微小短絡の発生が防止され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウム二次電池
に係り、特に、リチウム複合酸化物を含有した正極と、
充放電によりリチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な
炭素材を含有した負極合剤層を負極集電体上に形成した
負極と、前記リチウムイオンの移動を許容する有機電解
液とを備えたリチウム二次電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】リチウム二次電池は、高エネルギー密度
であるメリットを活かして、主にＶＴＲカメラやノート
パソコン、携帯電話等のポータブル機器の電源に使用さ
れている。この電池の内部構造は通常以下に示されるよ
うな捲回式にされる。電極は正負極共に活物質が金属箔
に塗着された帯状であり、セパレータを挟んで正負極が
直接接触しないように断面が渦巻き状に捲回され、捲回
群を形成してる。そして、電池容器となる円筒状の缶に
捲回群が収容され、電解液注液後、封口されている。

【０００３】一般的な円筒型リチウム二次電池の寸法
は、１８６５０型と呼ばれる、直径が１８ｍｍ、高さが
６５ｍｍとなっており、小形民生用リチウム二次電池と
して広く普及している。１８６５０型のリチウム二次電
池の正極活物質には、高容量、長寿命を特徴とするコバ
ルト酸リチウムが主として用いられており、電池容量
は、約１．３Ａｈ〜１．７Ａｈ、出力は約１０Ｗ程度で
ある。

【０００４】一方、自動車産業界においては環境問題に
対応すべく、排出ガスのない、動力源を完全に電池のみ
にした電気自動車（ＥＶ）と、内燃機関エンジンと電池
との両方を動力源とするハイブリッド（電気）自動車
（ＨＥＶ）の開発が加速され、一部実用化の段階にきて
いる。

【０００５】ＥＶ用等の電源となる電池には当然高容
量、高出力が得られる特性が要求され、この要求にマッ
チした電池としてリチウム二次電池が注目されている。
高容量、高出力な電池を得るために、電極ディメンジョ
ンの工夫がなされている。

【０００６】リチウム二次電池の負極集電体には、引張
強度が大きく、かつ伸びにくく、電極作製時のプレス工
程での耐ストレス性に優れ、表裏でほぼ同じ表面粗さで
あることから、負極合剤層の密着強度もほぼ等しい負極
を作製することができる圧延銅箔が多く採用されてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＥＶ用
等の大型のリチウム二次電池は、大電流で充電、放電が
繰り返され、かつ高容量、高出力を確保するために、正
極及び負極を薄くして対向面積を大きくしたり、負極合
剤層のかさ密度を大きくして導電ネットワークをより強
固にして抵抗を小さくする必要がある。そのため、正極
及び負極は長く、捲回回数の多い。圧延銅箔の厚さが薄
くなるほど圧延回数が増大し、圧延方向の厚さのバラツ
キが大きくなると共に圧延銅箔の歪みも大きくなるの
で、電池容器への収容が困難になったり、電池容量にバ
ラツキが生じたり、電極反応が不均一となって早期寿命
に至ったり、電流の集中により発熱して電池の安全性を
損ねる畏れがある。従って、均一かつ平滑な電極を作製
することが重要である。

【０００８】また、負極は合剤（スラリ）を塗布した後
プレスすることで、一定体積により多くの活物質を含有
させて負極合剤層のかさ密度を大きくして高容量化した
り、負極内の導電ネットワークをより強固にして高出力
化、長寿命化を図れるが、同時にプレス工程で延伸され
る。負極の伸びが大きくなると負極の幅方向にうねりを
生じ、特に捲回工程でしわができたり、対向する正負極
がずれる等の不具合を生ずる。

【０００９】更に、充放電を繰り返すと負極合剤層が膨
張・収縮を繰り返すため、負極集電体の表面粗さの違い
により負極集電体と負極合剤層との密着強度が不均一で
あったり、プレス時の負極集電体の延性と負極合剤層の
延性との差があると、負極集電体と負極合剤層との界面
で剥離を生じ、早期寿命に至る。特に、過充電になった
場合、負極合剤層の膨張が増大するため、負極集電体と
負極合剤層との界面で剥離のみならず、負極集電体が破
断して電池の安全性を低下させることもある。また、複
数個の電池を接続して用いるときでは、個々電池の容量
のバラツキが大きいと個々電池への負荷に偏りが生じ、
寿命を縮めることとなる。なお、歪みの小さい箔として
電解銅箔が挙げられるが、圧延銅箔に比べ引張強度が小
さく、耐ストレス性に劣る。

【００１０】本発明は、上記事案に鑑み、電池容量のバ
ラツキが小さく長寿命な電池を提供することを課題とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、リチウム複合酸化物を含有した正極と、
充放電によりリチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な
炭素材を含有した負極合剤層を負極集電体上に形成した
負極と、前記リチウムイオンの移動を許容する有機電解
液とを備えたリチウム二次電池において、前記負極集電
体は、単位面積当たりの重量バラツキが２％以下かつ前
記負極合剤層を所定かさ密度にプレスしたときの伸びが
プレス前の５％以下の電解銅箔であることを特徴とす
る。

【００１２】本発明では、負極集電体に単位面積当たり
の重量バラツキが２％以下の電解銅箔を用いたので、負
極集電体の厚さのバラツキを抑制でき、電極反応を均一
にできると共に、負極合剤層を所定かさ密度にプレスし
たときの伸びがプレス前の５％以下の電解銅箔を用いた
ので、所定かさ密度にプレスしたときの歪みが小さく微
笑短絡の発生を防止し、電池容量のバラツキが小さく長
寿命の電池とすることができる。

【００１３】この場合において、負極集電体の厚さを７
μｍ乃至２５μｍ、かつ表面粗さＲ _Ｚを２．０μｍ以下
とすることが好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明をＨ
ＥＶ用の円筒型リチウムイオン二次電池に適用した実施
の形態について説明する。

【００１５】（正極）活物質のリチウム複合酸化物とし
てのマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）粉末と、導
電材として鱗片状黒鉛（平均粒径：２０μｍ）と、アセ
チレンブラックと、結着剤としてポリフッ化ビニリデン
とを８０：８：２：１０（重量％）で混合し、これに分
散溶媒のＮ−メチル−２−ピロリドンを添加、混練して
スラリを得た。このスラリを厚さ２０μｍの正極集電体
のアルミニウム箔の両面に塗布し、乾燥させて、表面温
度１２０゜Ｃに設定したロールプレス機を用いてプレス
して正極合剤層を形成し、裁断して幅３００ｍｍ、所定
長さ、正極合剤層（活物質塗布部）の厚さ（集電体の厚
さは含まない。）が２６０μｍの正極を得た。このとき
正極の長手方向の一側に幅５０ｍｍの未塗布部を残し未
塗布部に切り欠きを入れた。切り欠き残部はリード片と
した。隣り合うリード片は、２０ｍｍ間隔で設けた。ま
たリード片の幅は１０ｍｍとした。正極合剤層のかさ密
度は２．６５ｇ／ｃｍ^３とした。

【００１６】（負極）活物質の炭素材としての非晶質炭
素である呉羽化学工業株式会社製カーボトロンＰ粉末９
２重量部に、結着剤としてポリフッ化ビニリデン８重量
部を添加し負極合剤とし、これに分散溶媒のＮ−メチル
−２−ピロリドンを添加、混練してスラリを得た。この
スラリを単位面積当たりの重量バラツキが２％以下で、
所定厚さの電解銅箔（負極集電体）の両面に塗布し、乾
燥させて、表面温度１２０゜Ｃに設定したロールプレス
機を用いて所定圧でプレスして負極合剤層を形成し、裁
断して幅３０５ｍｍ、所定長さ、所定かさ密度、負極合
剤層（活物質塗布部）が所定厚さ（集電体の厚さは含ま
ない。）の負極を得た。このとき負極の長手方向の一側
に幅５０ｍｍの未塗布部を残した。その後、未塗布部に
正極と同様に切り欠きを入れた。切り欠き残部はリード
片とした。隣り合うリード片は、２０ｍｍ間隔で設け
た。またリード片の幅は１０ｍｍとした。

【００１７】この電解銅箔に所定かさ密度の負極合剤層
を形成するために、負極表面をプレスしたときの電解銅
箔の長手方向の伸びｓが、プレス前の電解銅箔の長手方
向の長さＬの５％以下（ｓ≦０．０５Ｌ）のものを用い
た。長さＬに対する伸びｓの割合（以下、伸び率とい
う。）は、プレス前後の電解銅箔の長手方向の長さＬ、
Ｌ＋ｓを測定し、ｓ／Ｌ×１００（％）で算出した。プ
レス前後で、それぞれ電解銅箔の両端に長さが分かるよ
うに印を付けて、印と印との間の長さをステンレス鋼尺
で測定し、長さＬ、Ｌ＋ｓを求めた。

【００１８】また、正極及び負極への活物質仕込量は、
セパレータを介して対向する単位面積あたりで、正極の
充電終止電位４．５Ｖ（Ｌｉ／Ｌｉ＋基準）までの充電
可能容量と負極の終止電圧０Ｖ（Ｌｉ／Ｌｉ＋基準）ま
での充電可能容量とが同じになるようにした。ちなみ
に、正極活物質ではマンガン酸リチウムの単位活物質重
量あたりの充電可能容量は１０５ｍＡｈ／ｇであり、負
極活物質の充電可能容量は４５０ｍＡｈ／ｇであった。

【００１９】（電池の作製）上記作製した正極と負極が
直接接触しないように厚さ４０μｍのポリエチレン製セ
パレータを介して捲回した。このとき、図１に示すよう
に、正極及び負極のリード片９が、それぞれ捲回群６の
互いに反対側の両端面に位置するようにした。正極、負
極及びセパレータの長さを調整し、捲回群６の外径を６
５±０．１ｍｍとした。また、正極と負極とを捲回した
ときに、捲回最内周では捲回方向に正極が負極からはみ
出すことがなく、また、最外周でも捲回方向に正極が負
極からはみ出すことがないように、負極の長さは正極の
長さよりも１８ｃｍ長くした。捲回方向に垂直の方向に
おいても正極合剤層が負極合剤層からはみ出すことがな
いように、負極合剤層の幅を、正極合剤層の幅よりも５
ｍｍ長くした。

【００２０】正極から導出されているリード片９を変形
させ、その全てを、軸芯１１のほぼ延長線上にある極柱
（正極外部端子１）周囲から一体に張り出している鍔部
７周面付近に集合、接触させた後、リード片９と鍔部７
周面とを超音波溶接してリード片９を鍔部７周面に接続
し固定した。また、負極外部端子１’と負極から導出さ
れているリード片９との接続操作も、正極外部端子１と
正極から導出されているリード片９との接続操作と同様
に行った。

【００２１】その後、正極外部端子１及び負極外部端子
１’の鍔部７周面全周に絶縁被覆８を施した。この絶縁
被覆８は、捲回群６外周面全周にも及ぼした。絶縁被覆
８には、基材がポリイミドで、その片面にヘキサメタア
クリレートからなる粘着剤を塗布した粘着テープを用い
た。この粘着テープを鍔部７周面から捲回群６外周面に
亘って何重にも巻いて絶縁被覆８とした。捲回群６の最
大径部が絶縁被覆８存在部となるように巻き数を調整
し、該最大径をステンレス製の電池容器５の内径よりも
僅かに小さくして、捲回群６を電池容器５内に挿入す
る。電池容器５の外径は６７ｍｍ、内径は６６ｍｍであ
る。

【００２２】そして、アルミナ製で円盤状電池蓋４裏面
と当接する部分の厚さ２ｍｍ、内径１６ｍｍ、外径２５
ｍｍの第２のセラミックワッシャ３’を、先端が正極外
部端子１を構成する極柱、先端が負極外部端子１’を構
成する極柱にそれぞれ嵌め込んだ。また、アルミナ製で
厚さ２ｍｍ、内径１６ｍｍ、外径２８ｍｍの平板状の第
１のセラミックワッシャ３を電池蓋４に載置し、正極外
部端子１、負極外部端子１’をそれぞれ第１のセラミッ
クワッシャ３に通した。その後、電池蓋４周端面を電池
容器５開口部に嵌合し、双方の接触部全域をレーザ溶接
した。このとき、正極外部端子１、負極外部端子１’
は、電池蓋４の中心に形成された穴を貫通して電池蓋４
外部に突出している。そして、第１のセラミックワッシ
ャ３、金属製ナット２底面よりも平滑な金属ワッシャ１
４を、この順に正極外部端子１、負極外部端子１’にそ
れぞれ嵌め込んだ。なお、電池蓋４には電池の内圧上昇
に応じて開裂する開裂弁１０が設けられている。開裂弁
１０の開裂圧は、１．３×１０^６〜１．８×１０^６Ｐａ
とした。

【００２３】次いで、ナット２を正極外部端子１、負極
外部端子１’にそれぞれ螺着し、第２のセラミックワッ
シャ３’、第１のセラミックワッシャ３、金属ワッシャ
１４を介して電池蓋４を鍔部７とナット２の間で締め付
けにより固定した。このときの締め付けトルク値は７Ｎ
・ｍとした。なお、締め付け作業が終了するまで金属ワ
ッシャ１４は回転しなかった。この状態で、電池蓋４裏
面と鍔部７の間に介在させたゴム（ＥＰＤＭ）製Ｏリン
グ１６の圧縮により電池容器５内部の発電要素は外気か
ら遮断される。

【００２４】その後、電池蓋４に設けた注液口１５から
有機電解液を所定量電池容器５内に注入し、その後注液
口１５を封止することにより円筒型リチウムイオン二次
電池２０を完成させた。

【００２５】有機電解液には、エチレンカーボネートと
ジメチルカーボネートとジエチルカーボネートの体積比
１：１：１の混合溶液中へ６フッ化リン酸リチウム（Ｌ
ｉＰＦ_６）を１モル／リットル溶解したものを用いた。
なお、円筒型リチウムイオン電池２０には、電池容器５
の内圧の上昇に応じて電流を遮断する電流遮断機構は設
けられていない。

【００２６】

【実施例】次に、上述した本実施形態に従って作製した
実施例の円筒型リチウムイオン二次電池２０について説
明する。比較のために作製した比較例の電池についても
併記する。

【００２７】（実施例１）下表１に示すように、実施例
１では、負極集電体に平均厚さ１０μｍ（８９ｇ／
ｍ^２）、単位面積当たりの重量のバラツキが１．０％の
電解銅箔（例えば古河サーキットフォイル（株）製ＷＳ
箔）を用いた。線圧３．９×１０^５Ｎ／ｍ、ベント圧
３．０×１０^６Ｐａで負極表面をプレスして、負極合剤
層の厚さ６０μｍ、かさ密度１．００ｇ／ｃｍ^３の負極
を得た。本実施例の電池３個の容量（Ａ・ｈ）のバラツ
キは１％であった。

【００２８】

【表１】

【００２９】（実施例２）表１に示すように、実施例２
では、負極集電体に、単位面積当たりの重量のバラツキ
が２．０％の電解銅箔を用いて、実施例１と同様に電池
を作製した。本実施例の電池３個の容量（Ａ・ｈ）のバ
ラツキは３％であった。

【００３０】（比較例１、２）表１に示すように、比較
例１、２では、負極集電体に、単位面積当たりの重量の
バラツキがそれぞれ３．０、４．０％の電解銅箔を用い
て、実施例１と同様に電池を作製した。本比較例の電池
３個の容量（Ａ・ｈ）のバラツキはそれぞれ８、１２％
であった。

【００３１】（実施例３）下表２に示すように、実施例
３では、負極集電体に表面粗さＲ_Ｚ（表面の十点平均粗
度）＝１．５μｍ、厚さ７μｍの電解銅箔を用いた。線
圧５．９×１０^５Ｎ／ｍ、ベント圧３．０×１０^６Ｐａ
で負極表面をプレスして、負極合剤層の厚さ５５μｍ、
かさ密度１．０５ｇ／ｃｍ^３、伸び率４．８％の負極を
用いて電池を作製した。なお、後述する不具合（短絡）
の発生率を調べるために捲回群を複数個作製した（以下
の実施例及び比較例についても同じ。）。

【００３２】

【表２】

【００３３】（実施例４〜７）表２に示すように、実施
例４〜実施例７では、負極集電体に、厚さがそれぞれ１
０、１５、２０、２５μｍ、伸び率がそれぞれ３．５、
２．５、２．２、２．０％の電解銅箔を用いた以外は実
施例３と同様に電池を作製した。

【００３４】（比較例３）表２に示すように、比較例３
では、負極集電体に、厚さが６μｍ、伸び率が６．０％
の電解銅箔を用いた以外は実施例３と同様に電池を作製
した。

【００３５】（実施例８）下表３に示すように、実施例
８では、負極集電体に表面粗さＲ_Ｚが０．８μｍ、平均
厚さ１０μｍの電解銅箔を用いた。線圧３．９×１０^５
Ｎ／ｍ、ベント圧３．０×１０^６Ｐａで負極表面をプレ
スして、負極合剤層の厚さ６０μｍ、かさ密度１．００
ｇ／ｃｍ^３の負極を得た。電析条件を変えて、電解銅箔
の表面粗さＲ_Ｚを変化させた。電解銅箔の表面粗さは、
ＪＩＳＣ６５１１１０項に準拠して測定した。な
お、この負極は後述するピーリング試験にも供するため
複数個作製した（以下の実施例、比較例についても同
じ。）。

【００３６】

【表３】

【００３７】（実施例９〜１１）表３に示すように、実
施例９〜実施例１１では、負極集電体に表面粗さＲ
_Ｚが、それぞれ１．２、１．５、２．０μｍの電解銅箔
を用いた以外は実施例８と同様に電池を作製した。

【００３８】（比較例４）表３に示すように、比較例４
では、負極集電体に表面粗さＲ_Ｚが、２．５μｍの電解
銅箔を用いた以外は実施例８と同様に電池を作製した。

【００３９】（試験・評価）次に、以上のように作製し
た実施例及び比較例の各負極、捲回群及び電池につい
て、下記要領にて負極のピーリング試験、捲回群の不具
合（短絡）の発生率の算出及び電池の寿命を判定するサ
イクル寿命試験を行った。

【００４０】＜ピーリング試験＞実施例８〜実施例１１
及び比較例４では、各負極の負極合剤層と電解銅箔とが
接する界面の密着強度を測定するために、１８０°ピー
リング試験も実施した。

【００４１】＜短絡発生率算出＞実施例３〜実施例１１
及び比較例３、４では、正極及び負極の捲回組立後に、
捲回群の抵抗を交流抵抗計で測定し、セパレータの短絡
の発生率を調べた。

【００４２】＜サイクル寿命試験＞作製した各電池を、
室温で充電した後放電し、放電容量を測定した。充電条
件は、４．２Ｖ定電圧、制限電流８０Ａ、３．５時間と
した。放電条件は、２０Ａ定電流、終止電圧２．５Ｖと
した。その後、作製した電池を５０゜Ｃに設定した恒温
槽内で、上記同様の充放電を繰り返し、初期容量の７０
％に至った時点を寿命と判断した。

【００４３】下表４〜表６にサイクル寿命試験の試験結
果を、下表５、表６に短絡発生率算出結果を、下表６に
ピーリング試験の試験結果を示す。

【００４４】

【表４】

【００４５】

【表５】

【００４６】

【表６】

【００４７】表４に示すように、負極集電体の重量のバ
ラツキが２％を超える比較例１、２の電池は、電池容量
のバラツキが８％以上となり、この電池を直列に接続し
た組電池では、早期に寿命に至っている。原因を調査し
た結果、最も容量の小さい電池の容量が著しく低下して
おり、その結果組電池が寿命に至っていた。個々電池の
容量のバラツキが大きい場合、容量の小さい電池に負荷
がかかり、例えば過放電、過充電状態となり、容量が著
しく低下したものと考えられる。また、この結果は、組
電池の安全性及び信頼性を損ねている。

【００４８】一方、負極集電体の重量のバラツキを２％
以下に抑えた実施例１〜実施例３の電池は、電池容量の
バラツキは３％以下で、この電池を直列に接続した組電
池では、４５０サイクル以上のサイクル寿命特性を示し
た。従って、負極集電体に重量のバラツキが２％以下の
電解銅箔を用いることで、サイクル寿命特性に優れた電
池を実現することができる。例えば電気自動車用の大型
電池のように、接続する電池の個数が多数となる場合
は、更に個々電池の容量のバラツキを抑えることで良好
なサイクル寿命特性を維持することが可能である。

【００４９】また、表５に示すように、プレス工程後の
負極の長手方向の伸び率が５％を越えた比較例３の捲回
群では、負極の歪みが非常に大きくなり、捲回後の捲回
群の外径にバラツキが生ずる。捲回組立後に捲回群を交
流抵抗計で測定すると、捲回群の抵抗は低く、正極のう
ねりにより負極との対向がずれ、セパレータでの絶縁が
十分に行えていない。また、捲回時のテンションを大き
くせざるを得なく、その結果巻き締りが起こり、捲回群
がたけのこ状に変形したり、電極表面の凹凸の影響を鋭
敏に受けてセパレータの貫通短絡が多発し、電池のサイ
クル寿命試験では早期に寿命に至っている。

【００５０】一方、プレス工程後の負極の長手方向の伸
び率が５％以下の負極を用いた実施例３〜７の捲回群の
抵抗は５０ＭΩ以上の値を示し、セパレータにより絶縁
されていることが確認でき、電池も４５０サイクル以上
のサイクル寿命特性を示した。従って、負極集電体に重
量のバラツキが２％以下、厚さが７μｍ〜２５μｍ、表
面粗さＲ_Ｚが１．５μｍ、伸び率が５％以下の電解銅箔
を用いることで、サイクル寿命特性に優れた電池を実現
することができる。

【００５１】更に、表６に示すように、負極集電体の表
面粗さＲ_Ｚが大きくなると負極集電体と負極合剤層との
接触面積が減少し、その結果負極集電体と負極合剤層と
の界面の密着強度が小さくなってサイクル特性が低下し
ていることから、上記早期寿命の要因が示唆される。従
って、負極集電体に重量のバラツキが２％以下、厚さが
１０μｍ、表面粗さＲ_Ｚが２．０μｍ以下の電解銅箔を
用いることで、サイクル寿命特性に優れた電池を実現す
ることができる。

【００５２】本実施例の電池では、必要な負極合剤のか
さ密度を得るプレス応力に耐え得る負極集電体を用いる
ことで、負極の長手方向の伸び率を５％以下に抑制で
き、歪みが小さくかつ合剤のかさ密度の大きい負極を得
ることができる。従って、圧延銅箔に比べ引張り強度や
耐ストレス性に劣る電解銅箔を用いても容量のバラツキ
が小さく長寿命の電池を得ることができる。このように
高出力化及び高率放電特性に優れたリチウム二次電池
は、特に、電気自動車及びハイブリッド電気自動車の電
源等に適している。

【００５３】なお、上記実施形態では、電気自動車用電
源等に用いられる大型の二次電池について例示したが、
電池の用途や大きさ及び電池容量に限定されるものでな
いことはいうまでもない。また、有底筒状容器（缶）に
電池上蓋がカシメによって封口されている構造の円筒型
リチウムイオン電池にも本発明の適用が可能である。し
かしながら、電気自動車には比較的高容量、高出力の電
池が要求されるので、本発明を適用した上記実施形態の
電池の搭載が特に好ましい。

【００５４】また、上記実施形態では、電流遮断機構を
備えない円筒型リチウムイオン二次電池について例示し
たが、本発明は電流遮断機構を備えた電池に適用するよ
うにしてもよい。このようにすれば、車両衝突事故等の
異常時に電気系の電流遮断機構が作動しなくても機械系
の開裂弁１０が作動するので、車載電池のより高い安全
性が確保される。

【００５５】更に、上記実施形態では、絶縁被覆８に、
基材がポリイミドで、その片面にヘキサメタアクリレー
トからなる粘着剤を塗布した粘着テープを用いたが、こ
れに限定されるものではなく、例えば、基材がポリプロ
ピレンやポリエチレン等のポリオレフィンで、その片面
又は両面にヘキサメタアクリレートやブチルアクリレー
ト等のアクリル系粘着剤を塗布した粘着テープや、粘着
剤を塗布しないポリオレフィンやポリイミドからなるテ
ープ等を好適に使用することができる。

【００５６】また、上記実施形態では、リチウムイオン
電池用の正極にマンガン酸リチウム、負極に非晶質炭
素、電解液にエチレンカーボネートとジメチルカーボネ
ートとジエチルカーボネートの体積比１：１：１の混合
液中へ６フッ化リン酸リチウムを１モル／リットル溶解
したものを用いたが、本発明の電池の製造方法には特に
制限はなく、また、負極活物質、非水電解液も通常用い
られているいずれのものも使用可能である。電気自動車
用途向け高容量、高出力の電池で、かつ安全性を確実に
確保するためには、正極活物質としてリチウム・コバル
ト複合酸化物やリチウム・ニッケル複合酸化物を用いる
よりも、リチウムマンガン複酸化物であるマンガン酸リ
チウムを用いることがより望ましい。また、導電補助材
としてアセチレンブラックを例示したが、他の導電補助
材を使用するようにしてもよく、また、導電補助材を使
用しなくてもよい。

【００５７】更に、上記実施形態ではポリフッ化ビニリ
デンを結着剤として使用したが、リチウムイオン電池用
極板活物質結着剤としては、テフロン（登録商標）、ポ
リエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴ
ム、ニトリルゴム、スチレン／ブタジエンゴム、多硫化
ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各
種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ
化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレン
等の重合体及びこれらの混合体等を用いることができ
る。しかしながら、上述したようにフッ素樹脂を用いる
ことが好ましい。

【００５８】また更に、上記実施形態に示した以外のリ
チウム二次電池用正極活物質としては、リチウムを挿入
・脱離可能な材料であり、予め十分な量のリチウムを挿
入したリチウムマンガン複酸化物が好ましく、スピネル
構造を有したマンガン酸リチウムや、結晶中のマンガン
やリチウムの一部をそれら以外の元素で置換又はドープ
した材料を使用するようにしてもよい。

【００５９】また、上記実施形態に示した以外のリチウ
ムイオン電池用負極活物質には、例えば、天然黒鉛や、
人造の各種黒鉛材、コークスなどの炭素質材料等がある
が、これらを使用するようにしてもよく、その粒子形状
においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状等、特に本発
明が制限されるものではない。

【００６０】更にまた、電解液としては、一般的なリチ
ウム塩を電解質とし、これを有機溶媒に溶解した電解液
を使用してもよく、リチウム塩や有機溶媒にも特に制限
されるものではない。例えば、電解質としては、ＬｉＣ
ｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、Ｌｉ
Ｂ（Ｃ_６Ｈ_５）_４、ＣＨ_３ＳＯ_３Ｌｉ、ＣＦ_３ＳＯ_３Ｌ
ｉ等やこれらの混合物を用いることができる。

【００６１】また、上記実施形態以外の非水電解液有機
溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカー
ボネート、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエト
キシエタン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラ
ン、１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオ
キソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスル
ホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル等又はこれ
ら２種類以上の混合溶媒を用いることができ、更に、混
合配合比についても限定されるものではない。

【００６２】そして、上記実施形態では、種々の寸法等
について例示したが、本発明はこれらに限定されるもの
ではなく、上述した特許請求の範囲において種々の態様
を採ることができる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
負極集電体に単位面積当たりの重量バラツキが２％以下
の電解銅箔を用いたので、負極集電体の厚さのバラツキ
を抑制でき、電極反応を均一にできると共に、負極合剤
層を所定かさ密度にプレスしたときの伸びがプレス前の
５％以下の電解銅箔を用いたので、所定かさ密度にプレ
スしたときの歪みが小さく微笑短絡の発生を防止し、電
池容量のバラツキが小さく長寿命の電池とすることがで
きる、という効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用可能な実施形態の円筒型リチウム
イオン二次電池の断面図である。

【符号の説明】

Ｐ正極Ｎ負極２０円筒型リチウムイオン二次電池（リチウム二次電
池）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者弘中健介東京都中央区日本橋本町二丁目８番７号新神戸電機株式会社内Ｆターム(参考） 5H017 AA03 AS10 CC01 DD01 EE01 HH01 HH03 5H029 AJ01 AJ12 AJ14 AK03 AL06 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ14 DJ07 DJ14 EJ01 HJ01 HJ03 HJ04 5H050 AA07 AA08 AA15 AA19 BA17 CA09 CB07 DA03 DA07 FA05 FA11 HA00 HA01 HA03 HA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リチウム複合酸化物を含有した正極と、
充放電によりリチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な
炭素材を含有した負極合剤層を負極集電体上に形成した
負極と、前記リチウムイオンの移動を許容する有機電解
液とを備えたリチウム二次電池において、前記負極集電
体は、単位面積当たりの重量バラツキが２％以下かつ前
記負極合剤層を所定かさ密度にプレスしたときの伸びが
プレス前の５％以下の電解銅箔であることを特徴とする
リチウム二次電池。
【請求項２】前記負極集電体は、厚さが７μｍ乃至２
５μｍ、かつ表面粗さＲ_Ｚが２．０μｍ以下であること
を特徴とする請求項１に記載のリチウム二次電池。