JP2003197178A - 二次電池 - Google Patents
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- JP2003197178A JP2003197178A JP2001391313A JP2001391313A JP2003197178A JP 2003197178 A JP2003197178 A JP 2003197178A JP 2001391313 A JP2001391313 A JP 2001391313A JP 2001391313 A JP2001391313 A JP 2001391313A JP 2003197178 A JP2003197178 A JP 2003197178A
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- 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
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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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 短絡を生じたとしても、熱暴走を防止するこ
とができる二次電池を提供する。 【解決手段】 上記正極１３を構成する電極基板１５と
電極合材１６との間に、導電性遮断層１０１を介装させ
ることで、電極１３、１４間に短絡があった場合でも、
極板の導電性機能を遮断する。
とができる二次電池を提供する。 【解決手段】 上記正極１３を構成する電極基板１５と
電極合材１６との間に、導電性遮断層１０１を介装させ
ることで、電極１３、１４間に短絡があった場合でも、
極板の導電性機能を遮断する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、充放電を繰り返し
行うことができる二次電池に関する。
行うことができる二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】充放電を繰り返し行うことができる二次
電池は、近年、各種の分野で広範囲にわたって利用され
ている。例えば、小型タイプであれば、携帯電話やビデ
オカメラ等の携帯用電子機器の電源として利用され、大
型タイプであれば、電気自動車の電源や家庭用の蓄電装
置等として利用され始めている。このような二次電池に
おいては、従来のＰｂ二次電池やＮｉ−Ｃｄ二次電池に
代わって、現在、軽量化および小型化の容易なＬｉ二次
電池のような非水電解質二次電池の開発が進められてい
る。一般的な、非水電解質二次電池の概略構造を図６に
示す。
電池は、近年、各種の分野で広範囲にわたって利用され
ている。例えば、小型タイプであれば、携帯電話やビデ
オカメラ等の携帯用電子機器の電源として利用され、大
型タイプであれば、電気自動車の電源や家庭用の蓄電装
置等として利用され始めている。このような二次電池に
おいては、従来のＰｂ二次電池やＮｉ−Ｃｄ二次電池に
代わって、現在、軽量化および小型化の容易なＬｉ二次
電池のような非水電解質二次電池の開発が進められてい
る。一般的な、非水電解質二次電池の概略構造を図６に
示す。
【０００３】図４に示すように、大型の非水電解質二次
電池１０は、有機材料からなる電解液１１を貯蔵する容
器１２の内部に、正極１３、負極１４及び両極を隔離す
るセパレータＳが前記電解液１１に浸漬するようにして
配設されている。なお、図２中符号１３ａは正極端子、
１４ａは負極端子、１２ａは安全弁を各々図示する。
電池１０は、有機材料からなる電解液１１を貯蔵する容
器１２の内部に、正極１３、負極１４及び両極を隔離す
るセパレータＳが前記電解液１１に浸漬するようにして
配設されている。なお、図２中符号１３ａは正極端子、
１４ａは負極端子、１２ａは安全弁を各々図示する。
【０００４】上記正極１３は、電池構成模式図である図
５に示すように、電極基板１５と電極合材１６とから構
成されており、上記電極合材１６は活物質（例えばＬｉ
Ｍｎ２ Ｏ４ ）１７と導電材（アセチレンブラック）１
８と結着剤（ポリフッ化ビニリデン：ＰＶｄＦ）１９と
から構成されている。一方の上記負極１４は電極基板２
１と電極合材２２とから構成されており、上記電極合材
２２は活物質（黒鉛）２３と結着剤（ＰＶｄＦ）２４と
から構成されている。
５に示すように、電極基板１５と電極合材１６とから構
成されており、上記電極合材１６は活物質（例えばＬｉ
Ｍｎ２ Ｏ４ ）１７と導電材（アセチレンブラック）１
８と結着剤（ポリフッ化ビニリデン：ＰＶｄＦ）１９と
から構成されている。一方の上記負極１４は電極基板２
１と電極合材２２とから構成されており、上記電極合材
２２は活物質（黒鉛）２３と結着剤（ＰＶｄＦ）２４と
から構成されている。
【０００５】図６はその集電状態を示し、複数の正極１
３及び負極１４の上端部で正極端子１３ａ及び負極端子
１４ａに連結されている。
３及び負極１４の上端部で正極端子１３ａ及び負極端子
１４ａに連結されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したような二次電
池１０において、正極１３と負極１４とが短絡した場
合、電池容量が数Ｗｈ程度の小型においては、短絡箇所
に回り込む短絡電流が比較的小さい（数十Ａ程度）為、
電池温度の上昇が小さく、シャットダウン機能を有する
セパレータ等を利用することにより、電池の安全性確保
が可能であった。しかしながら、電池容量が数十〜数百
Ｗｈの大型電池の場合には、短絡箇所に回り込む短絡電
流が非常に大きく（数百〜数千Ａ）、電池温度の急激な
上昇が起こり、さらにこの温度上昇が電極と電解液との
発熱反応を加速するという、いわゆる熱暴走現象を生じ
させてしまい、電池の発火を防止出来ないという虞があ
った。
池１０において、正極１３と負極１４とが短絡した場
合、電池容量が数Ｗｈ程度の小型においては、短絡箇所
に回り込む短絡電流が比較的小さい（数十Ａ程度）為、
電池温度の上昇が小さく、シャットダウン機能を有する
セパレータ等を利用することにより、電池の安全性確保
が可能であった。しかしながら、電池容量が数十〜数百
Ｗｈの大型電池の場合には、短絡箇所に回り込む短絡電
流が非常に大きく（数百〜数千Ａ）、電池温度の急激な
上昇が起こり、さらにこの温度上昇が電極と電解液との
発熱反応を加速するという、いわゆる熱暴走現象を生じ
させてしまい、電池の発火を防止出来ないという虞があ
った。
【０００７】このようなことから、本発明は、電池容量
が数十Ｗｈ以上の大型電池において短絡を生じたとして
も、熱暴走を防止することができる二次電池を提供する
ことを目的とする。
が数十Ｗｈ以上の大型電池において短絡を生じたとして
も、熱暴走を防止することができる二次電池を提供する
ことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
第１の発明は、内部に電解液を貯蔵する容器内に配設さ
れ、複数の電極群を並列接続して構成された正極と負極
とからなる電極を備えた二次電池において、上記電極内
部に設置された導電性を遮断する導電性遮断材を配合し
てなることを特徴とする二次電池にある。
第１の発明は、内部に電解液を貯蔵する容器内に配設さ
れ、複数の電極群を並列接続して構成された正極と負極
とからなる電極を備えた二次電池において、上記電極内
部に設置された導電性を遮断する導電性遮断材を配合し
てなることを特徴とする二次電池にある。
【０００９】第２の発明は、内部に電解液を貯蔵する容
器内に配設され、複数の電極群を並列接続して構成され
た正極と負極とからなる電極を備えた二次電池におい
て、上記導電性遮断材がＰＴＣ素子であることを特徴と
する二次電池にある。
器内に配設され、複数の電極群を並列接続して構成され
た正極と負極とからなる電極を備えた二次電池におい
て、上記導電性遮断材がＰＴＣ素子であることを特徴と
する二次電池にある。
【００１０】第３の発明は、内部に電解液を貯蔵する容
器内に配設され、複数の電極群を並列接続して構成され
た正極と負極とからなる電極を備えた二次電池におい
て、上記電極の少なくともいずれか一方が、電極基板と
電極活物質と導電性結着剤を含む電極合材とからなり、
上記電極合材が正の抵抗温度係数を有することを特徴と
する二次電池にあるにある。
器内に配設され、複数の電極群を並列接続して構成され
た正極と負極とからなる電極を備えた二次電池におい
て、上記電極の少なくともいずれか一方が、電極基板と
電極活物質と導電性結着剤を含む電極合材とからなり、
上記電極合材が正の抵抗温度係数を有することを特徴と
する二次電池にあるにある。
【００１１】第４の発明は、第３の発明において、上記
電極合材に導電性遮断材が配合されていることを特徴と
する二次電池にある。
電極合材に導電性遮断材が配合されていることを特徴と
する二次電池にある。
【００１２】第５の発明は、第１乃至４のいずれか１の
発明において、上記正極が、リチウム含有複合酸化物の
粉末が少なくとも含まれて板状若しくはシート状に成形
されてなることを特徴とする二次電池にある。
発明において、上記正極が、リチウム含有複合酸化物の
粉末が少なくとも含まれて板状若しくはシート状に成形
されてなることを特徴とする二次電池にある。
【００１３】第６の発明は、第１乃至４のいずれか１の
発明において、上記負極が、炭素材料の粉末が少なくと
も含まれて板状若しくはシート状に成形されてなること
を特徴とする二次電池にある。
発明において、上記負極が、炭素材料の粉末が少なくと
も含まれて板状若しくはシート状に成形されてなること
を特徴とする二次電池にある。
【００１４】第７の発明は、第３乃至６のいずれか１の
発明において、上記導電性結着剤がエラストマー物質と
熱可塑性物質との共重合体組成物であることを特徴とす
る二次電池にある。
発明において、上記導電性結着剤がエラストマー物質と
熱可塑性物質との共重合体組成物であることを特徴とす
る二次電池にある。
【００１５】第８の発明は、第３乃至６のいずれか１の
発明において、上記導電性結着剤がエラストマー物質と
熱可塑性物質との混合物であることを特徴とする二次電
池にある。
発明において、上記導電性結着剤がエラストマー物質と
熱可塑性物質との混合物であることを特徴とする二次電
池にある。
【００１６】第９の発明は、第７又は８の発明におい
て、上記エラストマー物質が天然ゴム、合成イソプレン
ゴム、エチレン−プロピレンゴム、スチレン−ブタジエ
ンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、アクリロニトリ
ル−ブタジエン−スチレン共重合体、フッ素ゴムのいず
れか一種又はこれらの混合物であることを特徴とする二
次電池にある。
て、上記エラストマー物質が天然ゴム、合成イソプレン
ゴム、エチレン−プロピレンゴム、スチレン−ブタジエ
ンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、アクリロニトリ
ル−ブタジエン−スチレン共重合体、フッ素ゴムのいず
れか一種又はこれらの混合物であることを特徴とする二
次電池にある。
【００１７】第１０の発明は、第７又は８の発明におい
て、上記熱可塑性物質がポリオレフィン類、ハロゲン化
ビニル又はビニリデン重合体、ポリエステル類、ポリア
ミド類、ポリスチレン、メタクリル樹脂、ポリカーボネ
ートであることを特徴とする二次電池にある。
て、上記熱可塑性物質がポリオレフィン類、ハロゲン化
ビニル又はビニリデン重合体、ポリエステル類、ポリア
ミド類、ポリスチレン、メタクリル樹脂、ポリカーボネ
ートであることを特徴とする二次電池にある。
【００１８】第１１の発明は、第７又は８の発明におい
て、上記エラストマー物質と熱可塑性物質との配合が
４：９６〜４０：６０であり、導電材の添加量が２０〜
３０重量％であることを特徴とする二次電池にある。
て、上記エラストマー物質と熱可塑性物質との配合が
４：９６〜４０：６０であり、導電材の添加量が２０〜
３０重量％であることを特徴とする二次電池にある。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明による二次電池の実施の形
態を図面を用いて説明するが、本発明はこれらの実施の
形態に限定されるものではない。
態を図面を用いて説明するが、本発明はこれらの実施の
形態に限定されるものではない。
【００２０】［第１の実施の形態］本実施の形態にかか
る二次電池を図１を用いて説明する。図１は、二次電池
の概略構成を表す概略図である。
る二次電池を図１を用いて説明する。図１は、二次電池
の概略構成を表す概略図である。
【００２１】図１に示すように、有機材料からなる電解
液１１を貯蔵する例えばアルミニウム製の容器１２の内
部には、正極１３および負極１４が前記電解液１１に浸
漬するようにして配設されている。本実施の形態では、
その模式図を示す図２に示すように、上記正極１３を構
成する電極基板１５の集電部に導電性遮断材（例えばＰ
ＴＣ素子：Positive Temperature Coefficient＝正の温
度係数を有するサーミスタ、以下「ＰＴＣ素子」とい
う）１０１が配置されている。なお、上記電極合材１６
を構成するは活物質（例えばＬｉＭｎ２ Ｏ４ ）１７と
導電材（アセチレンブラック）１８と結着剤（ポリフッ
化ビニリデン：ＰＶｄＦ）１９は従来と同様のものを使
用することができる。
液１１を貯蔵する例えばアルミニウム製の容器１２の内
部には、正極１３および負極１４が前記電解液１１に浸
漬するようにして配設されている。本実施の形態では、
その模式図を示す図２に示すように、上記正極１３を構
成する電極基板１５の集電部に導電性遮断材（例えばＰ
ＴＣ素子：Positive Temperature Coefficient＝正の温
度係数を有するサーミスタ、以下「ＰＴＣ素子」とい
う）１０１が配置されている。なお、上記電極合材１６
を構成するは活物質（例えばＬｉＭｎ２ Ｏ４ ）１７と
導電材（アセチレンブラック）１８と結着剤（ポリフッ
化ビニリデン：ＰＶｄＦ）１９は従来と同様のものを使
用することができる。
【００２２】一方、上記負極１４を構成する電極基板２
１との集電部に導電性遮断材（例えばＰＴＣ素子）１０
２が配置されている。なお、上記電極合材２２を構成す
るは活物質（黒鉛）２３と結着剤（ＰＶｄＦ）２４は従
来と同様のものを使用することができる。
１との集電部に導電性遮断材（例えばＰＴＣ素子）１０
２が配置されている。なお、上記電極合材２２を構成す
るは活物質（黒鉛）２３と結着剤（ＰＶｄＦ）２４は従
来と同様のものを使用することができる。
【００２３】上記ＰＴＣ素子１０１，１０２を設置する
ことで、電極１３、１４間に短絡があった場合でも、極
板の導電機能を遮断することで、大電流の発生が防止さ
れ、結果として二次電池の発熱が防止される。
ことで、電極１３、１４間に短絡があった場合でも、極
板の導電機能を遮断することで、大電流の発生が防止さ
れ、結果として二次電池の発熱が防止される。
【００２４】ここでは、上記ＰＴＣ素子１０１、１０２
を用いているが、これ以外に、加熱時の溶解又は揮発等
の作用により、導電性が低下するようなものであればい
ずれのものを用いてもよい。
を用いているが、これ以外に、加熱時の溶解又は揮発等
の作用により、導電性が低下するようなものであればい
ずれのものを用いてもよい。
【００２５】上記正極としては、従来の二次電池用の正
極であれば特に限定されるものではないが、例えばリチ
ウム含有複合酸化物の粉末が少なくとも含まれて板状若
しくはシート状に成形されてなる。上記負極としては、
従来の二次電池用の負極であれば特に限定されるもので
はないが、例えば炭素材料の粉末が少なくとも含まれて
板状若しくはシート状に成形されてなる。
極であれば特に限定されるものではないが、例えばリチ
ウム含有複合酸化物の粉末が少なくとも含まれて板状若
しくはシート状に成形されてなる。上記負極としては、
従来の二次電池用の負極であれば特に限定されるもので
はないが、例えば炭素材料の粉末が少なくとも含まれて
板状若しくはシート状に成形されてなる。
【００２６】このような二次電池１０において、何らか
の原因で、正極１３と負極１４とが短絡してしまうと、
電流が回り込んで集中的に流れてしまう。このとき、電
極の内部温度が急激に上昇するので、この急激な温度上
昇（電流量の増加）に伴って、前記ＰＴＣ素子１０１，
１０２の電気抵抗が上述した作用により増大し、基板１
５と集電部との導通が遮断される。このため、集中的に
流れる前記電流が非常に小さくなるので、温度上昇が抑
制され、熱暴走が防止される。
の原因で、正極１３と負極１４とが短絡してしまうと、
電流が回り込んで集中的に流れてしまう。このとき、電
極の内部温度が急激に上昇するので、この急激な温度上
昇（電流量の増加）に伴って、前記ＰＴＣ素子１０１，
１０２の電気抵抗が上述した作用により増大し、基板１
５と集電部との導通が遮断される。このため、集中的に
流れる前記電流が非常に小さくなるので、温度上昇が抑
制され、熱暴走が防止される。
【００２７】したがって、本実施の形態の二次電池１０
によれば、内部短絡を生じたとしても、熱暴走を防止す
ることができる。
によれば、内部短絡を生じたとしても、熱暴走を防止す
ることができる。
【００２８】［第２の実施の形態］本実施の形態の二次
電池の概略図を図３に示す。図３に示すように、本実施
の形態の正極１３は電極合材１６を構成する活物質（例
えばＬｉＭｎ２ Ｏ４ ）１７と導電材（アセチレンブラ
ック）１８と結着剤（ポリフッ化ビニリデン：ＰＶｄ
Ｆ）１９の内部に導電性遮断材（ＰＴＣ素子）１０３を
分散させている。上記導電性遮断材１０３を分散を分散
させることで、何らかの原因で、正極１３と負極１４と
が短絡してしまうと、電流が回り込んで集中的に流れて
しまうが、電極の内部温度が急激に上昇するので、この
急激な温度上昇（電流量の増加）に伴って、前記ＰＴＣ
素子１０３の電気抵抗が上述した作用により増大し、基
板１５と集電部との導通が遮断される。このため、集中
的に流れる前記電流が非常に小さくなるので、温度上昇
が抑制され、熱暴走が防止される。
電池の概略図を図３に示す。図３に示すように、本実施
の形態の正極１３は電極合材１６を構成する活物質（例
えばＬｉＭｎ２ Ｏ４ ）１７と導電材（アセチレンブラ
ック）１８と結着剤（ポリフッ化ビニリデン：ＰＶｄ
Ｆ）１９の内部に導電性遮断材（ＰＴＣ素子）１０３を
分散させている。上記導電性遮断材１０３を分散を分散
させることで、何らかの原因で、正極１３と負極１４と
が短絡してしまうと、電流が回り込んで集中的に流れて
しまうが、電極の内部温度が急激に上昇するので、この
急激な温度上昇（電流量の増加）に伴って、前記ＰＴＣ
素子１０３の電気抵抗が上述した作用により増大し、基
板１５と集電部との導通が遮断される。このため、集中
的に流れる前記電流が非常に小さくなるので、温度上昇
が抑制され、熱暴走が防止される。
【００２９】上記導電性結着剤としては、例えばエラス
トマー物質と熱可塑性物質との共重合体組成物又はエラ
ストマー物質と熱可塑性物質との混合物であることが好
ましい。
トマー物質と熱可塑性物質との共重合体組成物又はエラ
ストマー物質と熱可塑性物質との混合物であることが好
ましい。
【００３０】上記エラストマー物質としては、例えば天
然ゴム、合成イソプレンゴム、エチレン−プロピレンゴ
ム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ブチ
ルゴム、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重
合体、フッ素ゴム（例えばフッ化ビニリデン−ヘキサフ
ルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−
フルオロビニルエーテル共重合体等）のいずれか一種又
はこれらの混合物であることが好ましい。
然ゴム、合成イソプレンゴム、エチレン−プロピレンゴ
ム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ブチ
ルゴム、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重
合体、フッ素ゴム（例えばフッ化ビニリデン−ヘキサフ
ルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−
フルオロビニルエーテル共重合体等）のいずれか一種又
はこれらの混合物であることが好ましい。
【００３１】また、上記エラストマー物質としては、例
えばポリオレフィン類（ポリエチレン，ポリプロピレ
ン）、ハロゲン化ビニル又はビニリデン重合体（例えば
ポリ塩化ビニル，ポリフッ化ビニリデン等）、ポリエス
テル類（例えばポリエチレンテレフタラート等）、ポリ
アミド類、ポリスチレン、メタクリル樹脂、ポリカーボ
ネートであることが好ましい。
えばポリオレフィン類（ポリエチレン，ポリプロピレ
ン）、ハロゲン化ビニル又はビニリデン重合体（例えば
ポリ塩化ビニル，ポリフッ化ビニリデン等）、ポリエス
テル類（例えばポリエチレンテレフタラート等）、ポリ
アミド類、ポリスチレン、メタクリル樹脂、ポリカーボ
ネートであることが好ましい。
【００３２】また、上記エラストマー物質と熱可塑性物
質との配合割合は、４：９６〜４０：６０とすることが
好ましい。これは、上記配合範囲外であると良好な遮断
機能を発揮することができないからである。また、導電
材の添加量は２０〜３０重量％とすることが好ましい。
質との配合割合は、４：９６〜４０：６０とすることが
好ましい。これは、上記配合範囲外であると良好な遮断
機能を発揮することができないからである。また、導電
材の添加量は２０〜３０重量％とすることが好ましい。
【００３３】
【実施例】以下、本発明の効果を示す実施例について説
明する。なお、比較例として従来構造の大型の二次電池
を作製した。
明する。なお、比較例として従来構造の大型の二次電池
を作製した。
【００３４】（比較例１）図３に示すような大型リチウ
ム二次電池を作製し、ＰＴＣ素子等の導電性遮断材の適
用が電池の安全性に与える影響について調査した。ま
ず、正極活物質としてマンガン酸リチウム８０重量部、
導電材としてアセチレンブラック１０重量部、結着剤と
してＰＶｄＦ１０重量部を混合し、この混合物にN-メチ
ルピロリドン１００重量部を加え、ホモミキサーで充分
混合してスラリーとした。その後、１００ｍｍ×７０ｍ
ｍ、厚さ２０μｍのＡｌ基板上に、ドクターブレード法
によってこのスラリーを塗工し、空気中で予備乾燥し、
ロールプレスにて圧縮成型した後、真空中で加熱乾燥す
ることにより、正極を得た。
ム二次電池を作製し、ＰＴＣ素子等の導電性遮断材の適
用が電池の安全性に与える影響について調査した。ま
ず、正極活物質としてマンガン酸リチウム８０重量部、
導電材としてアセチレンブラック１０重量部、結着剤と
してＰＶｄＦ１０重量部を混合し、この混合物にN-メチ
ルピロリドン１００重量部を加え、ホモミキサーで充分
混合してスラリーとした。その後、１００ｍｍ×７０ｍ
ｍ、厚さ２０μｍのＡｌ基板上に、ドクターブレード法
によってこのスラリーを塗工し、空気中で予備乾燥し、
ロールプレスにて圧縮成型した後、真空中で加熱乾燥す
ることにより、正極を得た。
【００３５】次に、天然黒鉛粉末９０重量部、結着剤と
してポリフッ化ビニリデン１０重量部を混合し、更にこ
の混合物に溶媒としてN-メチルピロリドン２００重量部
を加え、ホモミキサーで充分混合してスラリーとした。
その後、１００ｍｍ×７０ｍｍ、厚さ１０μｍの銅基板
上に、ドクターブレード法によりスラリーを塗工し、空
気中で予備乾燥し、ロールプレスで圧縮成型した後、真
空中で加熱乾燥することにより、負極を得た。
してポリフッ化ビニリデン１０重量部を混合し、更にこ
の混合物に溶媒としてN-メチルピロリドン２００重量部
を加え、ホモミキサーで充分混合してスラリーとした。
その後、１００ｍｍ×７０ｍｍ、厚さ１０μｍの銅基板
上に、ドクターブレード法によりスラリーを塗工し、空
気中で予備乾燥し、ロールプレスで圧縮成型した後、真
空中で加熱乾燥することにより、負極を得た。
【００３６】上記の様にして作成した正極及び負極各５
０枚を、ドライルーム中で積層した後、正極及び負極の
集電タブ部をそれぞれ超音波溶接し、図４に示すような
大型リチウム二次電池を作製した。非水電解質にはエチ
レンカーボネート：ジメチルカーボネート＝１：２（モ
ル比）の混合溶媒に電解質としてＬｉＰＦ6 を１モル／
リットルの濃度で溶解したものを用いた。
０枚を、ドライルーム中で積層した後、正極及び負極の
集電タブ部をそれぞれ超音波溶接し、図４に示すような
大型リチウム二次電池を作製した。非水電解質にはエチ
レンカーボネート：ジメチルカーボネート＝１：２（モ
ル比）の混合溶媒に電解質としてＬｉＰＦ6 を１モル／
リットルの濃度で溶解したものを用いた。
【００３７】［安全性試験］上記の様にして作製した大
型リチウムをＣ／３レートにて４．２〜３．１Ｖの間で
数サイクルの充放電を行って電池容量を確認した後、満
充電状態で充放電を停止させ、リチウム電池の安全性試
験として最も一般的な釘刺し試験により電池安全性を評
価した。釘刺し試験の方法としては、直径８ｍｍの鋼鉄
製釘を中央部に貫通させて、電池の外観変化及び温度変
化を観察した。
型リチウムをＣ／３レートにて４．２〜３．１Ｖの間で
数サイクルの充放電を行って電池容量を確認した後、満
充電状態で充放電を停止させ、リチウム電池の安全性試
験として最も一般的な釘刺し試験により電池安全性を評
価した。釘刺し試験の方法としては、直径８ｍｍの鋼鉄
製釘を中央部に貫通させて、電池の外観変化及び温度変
化を観察した。
【００３８】（実施例１）正極の集電部に図１の様にＰ
ＴＣ素子１０１を設置した以外は、比較例１と同様にし
て安全性試験を行った。
ＴＣ素子１０１を設置した以外は、比較例１と同様にし
て安全性試験を行った。
【００３９】（比較例２）正極合材の組成を、マンガン
酸リチウム７０重量部、導電性結着剤３０重量部とし、
導電性結着剤の組成を、導電材としてアセチレンブラッ
ク２０重量部、エラストマーとしてエチレンープロピレ
ンゴム１．６重量部、熱可塑性物質としてポリプロピレ
ン７８．４重量部とした以外は比較例１と同様にして安
全性試験を行った。
酸リチウム７０重量部、導電性結着剤３０重量部とし、
導電性結着剤の組成を、導電材としてアセチレンブラッ
ク２０重量部、エラストマーとしてエチレンープロピレ
ンゴム１．６重量部、熱可塑性物質としてポリプロピレ
ン７８．４重量部とした以外は比較例１と同様にして安
全性試験を行った。
【００４０】（実施例２）導電性結着剤の組成を、導電
材としてアセチレンブラック２０重量部、エラストマー
としてエチレンープロピレンゴム３．２重量部、熱可塑
性物質としてポリプロピレン７６．８重量部とした以外
は実施例２と同様にして安全性試験を行った。
材としてアセチレンブラック２０重量部、エラストマー
としてエチレンープロピレンゴム３．２重量部、熱可塑
性物質としてポリプロピレン７６．８重量部とした以外
は実施例２と同様にして安全性試験を行った。
【００４１】（実施例３）導電性結着剤の組成を、導電
材としてアセチレンブラック２０重量部、エラストマー
としてエチレンープロピレンゴム８．０重量部、熱可塑
性物質としてポリプロピレン７２．０重量部とした以外
は実施例２と同様にして安全性試験を行った。
材としてアセチレンブラック２０重量部、エラストマー
としてエチレンープロピレンゴム８．０重量部、熱可塑
性物質としてポリプロピレン７２．０重量部とした以外
は実施例２と同様にして安全性試験を行った。
【００４２】（実施例４）導電性結着剤の組成を、導電
材としてアセチレンブラック２０重量部、エラストマー
としてエチレンープロピレンゴム１６．０重量部、熱可
塑性物質としてポリプロピレン６４．０重量部とした以
外は実施例２と同様にして安全性試験を行った。
材としてアセチレンブラック２０重量部、エラストマー
としてエチレンープロピレンゴム１６．０重量部、熱可
塑性物質としてポリプロピレン６４．０重量部とした以
外は実施例２と同様にして安全性試験を行った。
【００４３】（実施例５）導電性結着剤の組成を、導電
材としてアセチレンブラック２０重量部、エラストマー
としてエチレンープロピレンゴム３２．０重量部、熱可
塑性物質としてポリプロピレン４８．０重量部とした以
外は実施例２と同様にして安全性試験を行った。
材としてアセチレンブラック２０重量部、エラストマー
としてエチレンープロピレンゴム３２．０重量部、熱可
塑性物質としてポリプロピレン４８．０重量部とした以
外は実施例２と同様にして安全性試験を行った。
【００４４】（比較例３）導電性結着剤の組成を、導電
材としてアセチレンブラック２０重量部、エラストマー
としてエチレンープロピレンゴム６４．０重量部、熱可
塑性物質としてポリプロピレン１６．０重量部とした以
外は実施例２と同様にして安全性試験を行った。
材としてアセチレンブラック２０重量部、エラストマー
としてエチレンープロピレンゴム６４．０重量部、熱可
塑性物質としてポリプロピレン１６．０重量部とした以
外は実施例２と同様にして安全性試験を行った。
【００４５】（比較例４）導電性結着剤の組成を、導電
材としてアセチレンブラック１０重量部、エラストマー
としてエチレンープロピレンゴム１８．０重量部、熱可
塑性物質としてポリプロピレン７２．０重量部とした以
外は実施例２と同様にして安全性試験を行った。
材としてアセチレンブラック１０重量部、エラストマー
としてエチレンープロピレンゴム１８．０重量部、熱可
塑性物質としてポリプロピレン７２．０重量部とした以
外は実施例２と同様にして安全性試験を行った。
【００４６】（実施例６）導電性結着剤の組成を、導電
材としてアセチレンブラック３０重量部、エラストマー
としてエチレンープロピレンゴム１４．０重量部、熱可
塑性物質としてポリプロピレン７６．０重量部とした以
外は実施例２と同様にして安全性試験を行った。
材としてアセチレンブラック３０重量部、エラストマー
としてエチレンープロピレンゴム１４．０重量部、熱可
塑性物質としてポリプロピレン７６．０重量部とした以
外は実施例２と同様にして安全性試験を行った。
【００４７】（比較例５）導電性結着剤の組成を、導電
材としてアセチレンブラック４０重量部、エラストマー
としてエチレンープロピレンゴム１２．０重量部、熱可
塑性物質としてポリプロピレン４８．０重量部とした以
外は実施例２と同様にして安全性試験を行った。
材としてアセチレンブラック４０重量部、エラストマー
としてエチレンープロピレンゴム１２．０重量部、熱可
塑性物質としてポリプロピレン４８．０重量部とした以
外は実施例２と同様にして安全性試験を行った。
【００４８】（比較例６）正極合材の組成を、マンガン
酸リチウム８０重量部、導電性結着剤２０重量部とした
以外は実施例２と同様にして安全性試験を行った。
酸リチウム８０重量部、導電性結着剤２０重量部とした
以外は実施例２と同様にして安全性試験を行った。
【００４９】（実施例７）正極合材の組成を、マンガン
酸リチウム６０重量部、導電性結着剤４０重量部とした
以外は実施例２と同様にして安全性試験を行った。
酸リチウム６０重量部、導電性結着剤４０重量部とした
以外は実施例２と同様にして安全性試験を行った。
【００５０】（実施例８）正極合材の組成を、マンガン
酸リチウム５０重量部、導電性結着剤５０重量部とした
以外は実施例２と同様にして安全性試験を行った。
酸リチウム５０重量部、導電性結着剤５０重量部とした
以外は実施例２と同様にして安全性試験を行った。
【００５１】（実施例９）負極合材の組成を、天然黒鉛
７０重量部、導電性結着剤３０重量部とし、導電性結着
剤の組成を、導電材としてアセチレンブラック２０重量
部、エラストマーとしてエチレンープロピレンゴム１６
重量部、熱可塑性物質としてポリプロピレン６４重量部
とした以外は、比較例１と同様にして安全性試験を行っ
た。
７０重量部、導電性結着剤３０重量部とし、導電性結着
剤の組成を、導電材としてアセチレンブラック２０重量
部、エラストマーとしてエチレンープロピレンゴム１６
重量部、熱可塑性物質としてポリプロピレン６４重量部
とした以外は、比較例１と同様にして安全性試験を行っ
た。
【００５２】以上の実施例及び比較例の結果を「表１」
に示す。
に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】上記実施例に示すように、本発明のように
導電性遮断材を設けることで、安全性試験の結果が良好
であるので、電池容量が数十Ｗｈ以上の大型電池におい
て短絡を生じたとしても、熱暴走を防止することができ
ることになる。また、導電性結着剤、導電材又はエラス
トマー物質を所定の範囲内とすることで、安全性試験の
結果が良好であり、熱暴走を防止することが判明した。
導電性遮断材を設けることで、安全性試験の結果が良好
であるので、電池容量が数十Ｗｈ以上の大型電池におい
て短絡を生じたとしても、熱暴走を防止することができ
ることになる。また、導電性結着剤、導電材又はエラス
トマー物質を所定の範囲内とすることで、安全性試験の
結果が良好であり、熱暴走を防止することが判明した。
【００５５】
【発明の効果】以上、実施の形態と共に説明したよう
に、第１の発明は、内部に電解液を貯蔵する容器内に配
設され、複数の正極と負極を並列接続して構成された二
次電池において、上記電極集電部に導電性を遮断する導
電性遮断材を設けたので、何らかの原因で、正極と負極
とが短絡した場合でも、短絡電流による導電性遮断材の
温度上昇に伴って、集電部の導電を遮断するので、短絡
を生じたとしても、電池の熱暴走を防止することができ
る。
に、第１の発明は、内部に電解液を貯蔵する容器内に配
設され、複数の正極と負極を並列接続して構成された二
次電池において、上記電極集電部に導電性を遮断する導
電性遮断材を設けたので、何らかの原因で、正極と負極
とが短絡した場合でも、短絡電流による導電性遮断材の
温度上昇に伴って、集電部の導電を遮断するので、短絡
を生じたとしても、電池の熱暴走を防止することができ
る。
【００５６】第２の発明は、内部に電解液を貯蔵する容
器内に配設され、複数の正極と負極を並列接続して構成
された二次電池において、上記電極が電極基板と電極活
物質を含む電極合材とからなり、上記電極基板の集電部
に、ＰＴＣ素子を設けたので、正極と負極とが短絡した
場合でも、基板と電極合材との導通がＰＴＣ素子により
遮断されるので、電池の熱暴走を防止することができ
る。
器内に配設され、複数の正極と負極を並列接続して構成
された二次電池において、上記電極が電極基板と電極活
物質を含む電極合材とからなり、上記電極基板の集電部
に、ＰＴＣ素子を設けたので、正極と負極とが短絡した
場合でも、基板と電極合材との導通がＰＴＣ素子により
遮断されるので、電池の熱暴走を防止することができ
る。
【００５７】第３の発明は、内部に電解液を貯蔵する容
器内に配設され、正極と負極とからなる電極を備えた二
次電池において、上記電極が電極基板と電極活物質を含
む電極合材とからなり、上記電極合材中に、正の温度抵
抗係数を有する導電性結着剤を配合してなるので、正極
と負極とが短絡した場合でも、電極合材内部の導通が遮
断されるので、熱暴走を防止することができる。
器内に配設され、正極と負極とからなる電極を備えた二
次電池において、上記電極が電極基板と電極活物質を含
む電極合材とからなり、上記電極合材中に、正の温度抵
抗係数を有する導電性結着剤を配合してなるので、正極
と負極とが短絡した場合でも、電極合材内部の導通が遮
断されるので、熱暴走を防止することができる。
【図１】第１の実施の形態にかかる二次電池の模式図で
ある。
ある。
【図２】第１の実施の形態にかかる二次電池の構成図で
ある。
ある。
【図３】第２の実施の形態にかかる二次電池の構成図で
ある。
ある。
【図４】一般的な二次電池の概略図である。
【図５】一般的な二次電池の構成図である。
【図６】一般的な二次電池の模式図である。
１０ 二次電池
１１ 電解液
１２ 容器
１３ 正極
１４ 負極
１５ 電極基板
１６ 電極合材
１７ 活物質
１８ 導電材
１９ 結着剤
２１ 電極基板
２２ 電極合材
２３ 活物質
２４ 結着剤
１０１、１０２ 導電性遮断材
１０３ 導電性遮断材
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｚ
(72)発明者 田島 英彦
長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工
業株式会社長崎造船所内
Ｆターム(参考） 5H022 AA09 EE06 KK01
5H029 AJ12 AK03 AL07 AM05 BJ06
BJ12 BJ27 CJ06 EJ04 EJ12
EJ13 HJ01 HJ02
5H050 AA15 BA17 CA09 CB08 DA04
DA10 DA11 EA10 EA23 FA02
GA08 HA01 HA02 HA17
Claims (11)
- 【請求項１】 内部に電解液を貯蔵する容器内に配設さ
れ、複数の電極群を並列接続して構成された正極と負極
とからなる電極を備えた二次電池において、 上記複数の電極の集電部にそれぞれ導電性を遮断する導
電性遮断材が配設されてなることを特徴とする二次電
池。 - 【請求項２】 請求項１において、 上記導電性遮断材がＰＴＣ素子あることを特徴とする二
次電池。 - 【請求項３】 内部に電解液を貯蔵する容器内に配設さ
れ、正極と負極とからなる電極を備えた二次電池におい
て、 上記正極と負極の少なくともいずれか一方が、電極基板
と電極活物質と導電性結着剤を含む電極合材とからな
り、 上記電極合材が、正の抵抗温度係数を有することを特徴
とする二次電池。 - 【請求項４】 請求項３において、 上記電極合材に導電性遮断材が配合されていることを特
徴とする二次電池。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１において、 上記正極が、リチウム含有複合酸化物の粉末が少なくと
も含まれて板状若しくはシート状に成形されてなること
を特徴とする二次電池。 - 【請求項６】 請求項１乃至４のいずれか１において、 上記負極が、炭素材料の粉末が少なくとも含まれて板状
若しくはシート状に成形されてなることを特徴とする二
次電池。 - 【請求項７】 請求項３乃至６のいずれか１において、 上記導電性結着剤が、エラストマー物質と熱可塑性物質
との共重合体組成物であることを特徴とする二次電池。 - 【請求項８】 請求項３乃至６のいずれか１において、 上記導電性結着剤が、エラストマー物質と熱可塑性物質
との混合物であることを特徴とする二次電池。 - 【請求項９】 請求項７又は８において、 上記エラストマー物質が、天然ゴム、合成イソプレンゴ
ム、エチレン−プロピレンゴム、スチレン−ブタジエン
ゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、アクリロニトリル
−ブタジエン−スチレン共重合体、フッ素ゴムのいずれ
か一種又はこれらの混合物であることを特徴とする二次
電池。 - 【請求項１０】 請求項７又は８において、 上記熱可塑性物質が、ポリオレフィン類、ハロゲン化ビ
ニル又はビニリデン重合体、ポリエステル類、ポリアミ
ド類、ポリスチレン、メタクリル樹脂、ポリカーボネー
トであることを特徴とする二次電池。 - 【請求項１１】 請求項７又は８において、 上記エラストマー物質と熱可塑性物質との配合が４：９
６〜４０：６０であり、導電材の添加量が２０〜３０重
量％であることを特徴とする二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001391313A JP2003197178A (ja) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | 二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001391313A JP2003197178A (ja) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | 二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003197178A true JP2003197178A (ja) | 2003-07-11 |
Family
ID=27598940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001391313A Withdrawn JP2003197178A (ja) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | 二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003197178A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006128049A (ja) * | 2004-11-01 | 2006-05-18 | Toshiba Corp | 蓄電用電子部品 |
| JP2006286285A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
| CN103081176A (zh) * | 2010-07-22 | 2013-05-01 | 加拿大巴斯姆有限公司 | 电化学电池单元的集流端子 |
| US8877361B2 (en) | 2009-09-01 | 2014-11-04 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| US8940420B2 (en) | 2011-09-29 | 2015-01-27 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| US9012050B2 (en) | 2011-07-26 | 2015-04-21 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| US9054371B2 (en) | 2011-11-17 | 2015-06-09 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| US9246140B2 (en) | 2009-07-09 | 2016-01-26 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery with a cap assembly having a first tab located outside of the case |
| US9478774B2 (en) | 2010-12-02 | 2016-10-25 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| US9490469B2 (en) | 2013-11-20 | 2016-11-08 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery having fuse |
| US9634299B2 (en) | 2011-09-06 | 2017-04-25 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| JP2019139982A (ja) * | 2018-02-13 | 2019-08-22 | 株式会社豊田中央研究所 | 蓄電デバイス |
| CN114464871A (zh) * | 2020-11-09 | 2022-05-10 | 大众汽车股份公司 | 电池单元 |
-
2001
- 2001-12-25 JP JP2001391313A patent/JP2003197178A/ja not_active Withdrawn
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006128049A (ja) * | 2004-11-01 | 2006-05-18 | Toshiba Corp | 蓄電用電子部品 |
| JP2006286285A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
| US9246140B2 (en) | 2009-07-09 | 2016-01-26 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery with a cap assembly having a first tab located outside of the case |
| US8877361B2 (en) | 2009-09-01 | 2014-11-04 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| JP2013531351A (ja) * | 2010-07-22 | 2013-08-01 | バシウム・カナダ・インコーポレーテッド | 電気化学セル用集電端子 |
| JP2015130364A (ja) * | 2010-07-22 | 2015-07-16 | バシウム・カナダ・インコーポレーテッド | 電気化学セル用集電端子 |
| CN103081176A (zh) * | 2010-07-22 | 2013-05-01 | 加拿大巴斯姆有限公司 | 电化学电池单元的集流端子 |
| US9478774B2 (en) | 2010-12-02 | 2016-10-25 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| US9012050B2 (en) | 2011-07-26 | 2015-04-21 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| US9634299B2 (en) | 2011-09-06 | 2017-04-25 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| US8940420B2 (en) | 2011-09-29 | 2015-01-27 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| US9054371B2 (en) | 2011-11-17 | 2015-06-09 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| US9490469B2 (en) | 2013-11-20 | 2016-11-08 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery having fuse |
| JP2019139982A (ja) * | 2018-02-13 | 2019-08-22 | 株式会社豊田中央研究所 | 蓄電デバイス |
| CN114464871A (zh) * | 2020-11-09 | 2022-05-10 | 大众汽车股份公司 | 电池单元 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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