JP2003178805A - 非水電解液二次電池 - Google Patents
非水電解液二次電池Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
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Abstract
池の温度上昇が少なく、その上、製造工程において巻回
電極体の挿入不良が発生しにくく生産性が高い非水電解
液二次電池を提供する。 【解決手段】 帯状の銅箔の両面に活物質を塗布し成形
した負極の集電に用いるニッケル製負極リード12が電
池缶5に溶接されてなる非水電解液二次電池において、
電池容量と前記負極リード12の断面積の比を1.6A
h/mm2〜7.9Ah/mm2とする。
Description
池に関し、特に負極集電に用いる負極リードの改良に関
するものである。
の高性能化、小型化、ポータブル化が進み、これらの電
子機器に使用される高エネルギー密度の二次電池の要求
が強まっている。
しては、ニッケル・カドミウム電池や鉛電池などが挙げ
られるが、これらの電池では、放電電位が低く、エネル
ギー密度の高い電池を得るという点ではまだ不十分であ
る。
しくは炭素材料のようなリチウムイオンをドープ及び脱
ドープすることが可能な物質を負極として用い、また正
極にリチウムコバルト複合酸化物などのリチウム複合酸
化物を使用する非水電解液二次電池の研究・開発が行わ
れている。この電池は、電池電圧が高く、高エネルギー
密度を有し、自己放電も少なく、かつサイクル特性に優
れている。
ば、帯状のアルミニウムの正極集電体の両面に正極活物
質を塗布して形成された正極と、帯状の銅の負極集電体
の両面に負極活物質を塗布して形成された負極とを、絶
縁体を介して巻回して巻回電極体とし、この巻回電極体
を上下に絶縁板を設置した状態で電池缶に収納した後、
電池蓋にて電池缶を密閉してなる円筒型非水電解液二次
電池が知られている。
の集電を行うために、負極集電体に溶接されたニッケル
製負極リードにて、負極と電池缶とが電気的に導通する
ようになっている。また、正極の集電を行うために、正
極集電体に溶接されたアルミニウム製正極リードにて、
正極と電池蓋とが電気的に導通するようになっている。
なお、負極リードに、負極集電体と同じである銅を用い
ずに、ニッケルを用いるのは、負極集電体への溶接が容
易である、取扱いが容易である等の理由による。
池では、外部ショート等により大電流が流れると集電部
が発熱し、電池温度が上昇するという問題がある。前記
温度上昇は、特に負極リードからの発熱の影響が大き
い。なぜなら、負極リードは、他の集電部、例えば、負
極集電体に用いられる銅や、正極集電体及び正極リード
に用いられるアルミニウム等よりも、電気抵抗が大き
く、発熱しやすいからである。
断面積に反比例するので、負極リードの幅が広ければ広
いほど、又は負極リードの厚みが厚ければ厚いほど、負
極リードの発熱量は小さくなる。そのため、外部ショー
ト等により大電流が流れたときの電池温度の上昇を抑え
るためには、負極リードの断面積を大きくすればよい。
しかし、負極リードの断面積が大きすぎると、すなわ
ち、負極リードの幅が広すぎたり、負極リードの厚みが
厚すぎたりすると、電池の製造工程において、巻回電極
体を電池缶に挿入する際に、負極リードが電池缶に引っ
かかり、巻回電極体の挿入不良が発生しやすいという問
題がある。
たものであり、外部ショート等が生じて大電流が流れて
も電池の温度上昇が少なく、その上、製造工程において
巻回電極体の挿入不良が発生しにくく生産性が高い非水
電解液二次電池を提供することを目的とする。
めに、本発明者は、非水電解液二次電池について、電池
容量、負極リードの断面積、外部ショート発生時の電池
の温度上昇、及び巻回電極体の挿入不良等の関係につい
て実験を重ねて検討した結果、本発明を成すに至った。
は、帯状のアルミニウム箔の両面に活物質合剤を塗布し
成型した帯状の正極と、帯状の銅箔の両面に活物質合剤
を塗布し成型した帯状の負極とをセパレーターを介して
積層もしくは巻回してなる電極体と、前記電極体を収納
させた電池容器と非水電解液とを備え、前記帯状の負極
にニッケル製の負極リードが溶接され、かつ、前記ニッ
ケル製の負極リードが電池容器に溶接されてなる非水電
解液二次電池において、電池容量と前記負極リードの断
面積の比が1.6Ah/mm2〜7.9Ah/mm2で
あることを特徴とする。
圧2.75V、2.5時間率として測定する。
ート等が生じて大電流が流れても、あまり電池の温度が
上昇することがない。その上、製造工程において、巻回
電極体の挿入不良が発生しにくい。
な実施例について、図面を参照しながら説明する。
した。まず、正極2を次のように作製した。まず、炭酸
リチウムと炭酸コバルトをLi/Co(モル比)=1に
なるように混合し、空気中で900℃、5時間焼成し
た。この材料についてX線回折測定を行った結果、JC
PDSカードのLiCoO2と良く一致していた。そし
て、このLiCoO295重量部と炭酸リチウム5重量
部とを混合して正極活物質とした。そして、この正極活
物質を91重量部、電導材としてグラファイトKS−1
5を6重量部、及び結着剤としてポリフッ化ビニリデン
(PVDF)を3重量部を混合し正極合剤を作製して、
これをN−メチル2ピロリドンに分散させてスラリー状
にした。そして、正極集電体として帯状アルミニウム箔
を用い、この正極集電体11の両面に、正極合剤(スラ
リー)を均一に塗布し、乾燥させた後、ロールプレス機
で圧縮成型し、帯状の正極2を作製した。
活物質には、出発材料に石油ピッチを用い、これに酸素
を含む官能基を10%〜20%導入(いわゆる酸素架
橋)した後、不活性ガス気流中1000℃で焼成して得
られたガラス状炭素に近い性質を持つ難黒鉛炭素材料粉
末を用いた。この材料について、X線回折測定を行った
結果、(002)面の面間隔は0.376nmで、ま
た、真比重は1.58であった。このようにして得られ
た炭素材料90重量部と、結着剤としてポリフッ化ビニ
リデン(PVDF)10重量部とを混合して負極合剤を
作製し、この負極合剤をN−メチル2ピロリドンに分散
させてスラリー状にした。負極集電体として帯状銅箔を
用い、この負極集電体10の両面に、負極合剤(スラリ
ー)を均一に塗布し、乾燥させた後、ローラープレス機
で圧縮成型し、帯状の負極1を作製した。そして、この
負極1の端部に、集電をとるための厚さ0.1mm、幅
4mmのニッケル製の負極リード12を溶接した。
を、厚さ25μmの微多孔性ポリプロピレンフィルムよ
りなるセパレーター3を介して積層し、多数回巻回する
ことにより巻回電極体を作製した。なお、巻回は、セパ
レーターの端部をまずセンターピン14に巻き取り、こ
れを中心に多数回巻回した。
缶5に、電池缶5の底部に絶縁板4を挿入した上で、前
記巻回電極体を収納した。このとき、負極1の集電をと
るために、負極1の端部に取り付けられたニッケル製の
負極リード12を電池缶5に溶接した。また、正極2の
集電をとるために、正極2の端部にアルミニウム製の正
極リード13の一端を取り付け、前記正極リード13の
他の一端を、巻回電極体と電池蓋7との間に配設される
安全弁装置8に溶接した。
り込みを入れたもので、電池内圧が一定以上になると、
切り込み部が開裂し、内圧を開放するとともに、正極リ
ード13と電池蓋7との間の接続が切れ、電流を遮断す
るものである。
ネートとジエチルカーボネートとの等容量混合溶媒中に
LiPF6を1モル/lの割合で溶解した非水電解液を
注入して、巻回電極体に含浸させた。
素子9(PTC素子)と電池蓋7とを、電池缶5に蓋を
するように、この順に重ねた後、アフファルトを塗布し
た絶縁封口ガスケット6を介して電池缶5をかしめて、
これらを固定して、直径18mm、高さ65mmの円筒
型非水電解液二次電池を作製した。
上昇したときに電流が流れるのを抑制するための素子で
ある。すなわち、周囲温度の上昇により熱せられて、あ
る臨界温度(例えば、120℃前後)に達すると、急激
に電気抵抗が増大(例えば、10万倍以上)して、電流
値を抑制するものである。
の負極リードを用いて、直径26mm、高さ65mmの
円筒型非水電解液二次電池を、実施例1と同様に作製し
た。
の負極リードを用いて、直径26mm、高さ65mmの
円筒型非水電解液二次電池を、実施例1と同様に作製し
た。
ル製の負極リードを用いて、直径18mm、高さ65m
mの円筒型非水電解液二次電池を、実施例1と同様に作
製した。
の負極リードを用いて、直径26mm、高さ65mmの
円筒型非水電解液二次電池を、実施例1と同様に作製し
た。
の負極リードを用いて、直径18mm、高さ65mmの
円筒型非水電解液二次電池を、実施例1と同様に作製し
た。
の負極リードを用いて、直径26mm、高さ65mmの
円筒型非水電解液二次電池を、実施例1と同様に作製し
た。
水電解液二次電池を100本ずつ作製して、製造工程に
おいて巻回電極体の挿入不良が生じた電池の数を調べ
た。
完成した電池の中から、各実施例及び各比較例につい
て、それぞれ10本ずつ抽出して、電池容量を測定し
た。なお、電池容量の測定は、直径18mm,高さ65
mmの電池である実施例1,比較例1,比較例3の電池
については、充電電圧4.20V,充電電流1000m
A,充電時間2.5hで充電し、放電電流500mA,
終止電圧2.75Vで放電して測定した。また、直径2
6mm,高さ65mmの電池である実施例2,実施例
3,比較例2,比較例4の電池については、充電電圧
4.20V,充電電流2000mA,充電時間2.5h
で充電し、放電電流1000mA,終止電圧2.75V
で放電して測定した。
ート試験を行い、外部ショート時の電池の最高温度を調
べた。
の非水電解液二次電池は、巻回電極体の挿入不良が生じ
ることがない。そして、外部ショートが生じても電池の
温度上昇が少なく、最も温度が上昇した実施例2の非水
電解液二次電池であっても85℃までしか上昇していな
い。
のように電池容量と負極リードの断面積の比を規定する
ことにより、外部ショート等が生じて大電流が流れて
も、あまり電池の温度が上昇することがない非水電解液
二次電池であって、その上、製造工程において巻回電極
体の挿入不良が発生しにくく生産性が高い非水電解液二
次電池を提供することができる。
例を示す概略断面図である。
板、 5 電池缶、6 絶縁封口ガスケット、 7 電
池蓋、 8 安全弁装置、 9 感熱電池遮断素子、
10 負極集電体、 11 正極集電体、 12 負極
リード、 13 正極リード
Claims (3)
- 【請求項1】 帯状のアルミニウム箔の両面に活物質合
剤を塗布し成型した帯状の正極と、 帯状の銅箔の両面に活物質合剤を塗布し成型した帯状の
負極とをセパレーターを介して積層もしくは巻回してな
る電極体と、前記電極体を収納させた電池容器と非水電
解液とを備え、 前記帯状の負極にニッケル製の負極リードが溶接され、
かつ、前記ニッケル製の負極リードが電池容器に溶接さ
れてなる非水電解液二次電池において、 電池容量と前記負極リードの断面積の比が1.6Ah/
mm2〜7.9Ah/mm2であることを特徴とする非
水電解液二次電池。 - 【請求項2】 前記正極が、リチウムを含む複合酸化物
を活物質として用い、 前記負極が、石油ピッチに酸素を含む官能基を導入した
後、不活性ガス気流中で焼成させて得られたガラス状に
炭素近い性質を持つ難黒鉛化性炭素材料を活物質として
用いたことを特徴とする請求項1記載の非水電解液二次
電池。 - 【請求項3】 前記正極が、正極の端部に金属製の正極
リードの一端を取り付け、前記正極リードの他の一端
を、前記巻回電極体と電池蓋との間に配設される安全弁
装置に溶接されてなることを特徴とする請求項1記載の
非水電解液二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002321703A JP4007162B2 (ja) | 2002-11-05 | 2002-11-05 | 非水電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002321703A JP4007162B2 (ja) | 2002-11-05 | 2002-11-05 | 非水電解液二次電池 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06366094A Division JP3438301B2 (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 非水電解液二次電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003178805A true JP2003178805A (ja) | 2003-06-27 |
JP4007162B2 JP4007162B2 (ja) | 2007-11-14 |
Family
ID=19197608
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002321703A Expired - Fee Related JP4007162B2 (ja) | 2002-11-05 | 2002-11-05 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4007162B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023217251A1 (zh) * | 2022-05-12 | 2023-11-16 | 比亚迪股份有限公司 | 电池、电池包和车辆 |
-
2002
- 2002-11-05 JP JP2002321703A patent/JP4007162B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2023217251A1 (zh) * | 2022-05-12 | 2023-11-16 | 比亚迪股份有限公司 | 电池、电池包和车辆 |
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