JP2003217674A - Non-aqueous electrolyte battery - Google Patents

Non-aqueous electrolyte battery

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JP2003217674A
JP2003217674A JP2002017637A JP2002017637A JP2003217674A JP 2003217674 A JP2003217674 A JP 2003217674A JP 2002017637 A JP2002017637 A JP 2002017637A JP 2002017637 A JP2002017637 A JP 2002017637A JP 2003217674 A JP2003217674 A JP 2003217674A
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JP
Japan
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positive electrode
separator
negative electrode
aqueous electrolyte
length
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JP2002017637A
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Japanese (ja)
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Mashio Shibuya
真志生 渋谷
Goro Shibamoto
悟郎 柴本
Yasuharu Ujiie
康晴 氏家
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-aqueous electrolyte battery having excellent safety by preventing contact between a positive electrode and a negative electrode even if a separator causes thermal contraction. <P>SOLUTION: This non-aqueous electrolyte battery is formed of rectangular positive electrode and negative electrode, a non-aqueous electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a rectangular separator containing thermoplastic resin and disposed between the positive electrode and the negative electrode. When the length of the long side of the negative electrode is taken as Aa, the length of the short side is taken as Ab, the length of the long side of the positive electrode is taken as Ca, the length of the short side is taken as Cb, the length of the long-side direction of the separator is taken as SLa, the heat contraction rate is taken as Ra, the length in the short-side direction of the separator is taken as SLb, and the heat contraction rate is taken as Rb, they satisfy the following expressions: Aa>Ca, and Ab>Cb, SLa>Ca/(1-Ra), and SLb>Cb/(1-Rb). <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電子機器など
の電源として使用される非水電解質電池に関するもので
あり、電池もしくは周囲の温度が異常に高温になった場
合でも、適切な大きさと特性のセパレータを特つ構造と
することで、安全性を高めた非水電解質電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-aqueous electrolyte battery used as a power source for portable electronic devices and the like, and has an appropriate size and characteristics even when the temperature of the battery or the surroundings becomes abnormally high. The present invention relates to a non-aqueous electrolyte battery with improved safety by adopting a special structure for the separator.

【0002】[0002]

【従来の技術】携帯型電子機器の電源として、産業上電
池が重要な位置を占めてきている。機器の小型軽量化実
現のために、電池は軽く、かつ機器内の収納スペースを
効率的に使うことが求められている。これにはエネルギ
ー密度、出力密度の大きいリチウム電池が最も適格であ
る。
2. Description of the Related Art Batteries have occupy an important position in industry as a power source for portable electronic devices. In order to reduce the size and weight of the device, it is required that the battery is light and the storage space inside the device is used efficiently. Lithium batteries with high energy density and high output density are the most suitable for this.

【0003】リチウム電池はエネルギー密度が高い、と
いうことは、万が一短絡などで一気にエネルギーを放出
するような事態が起こった時に大きなエネルギーが放出
されるということであり、その際に電池が発熱すること
が懸念される。これを防ぐために電池には様々な安全機
構が用意されており、その代表的な機構の一つがセパレ
ータである。
The fact that a lithium battery has a high energy density means that a large amount of energy is released in the unlikely event that the energy is released at a dash due to a short circuit or the like, and the battery heats up at that time. Is concerned. In order to prevent this, various safety mechanisms are prepared for the battery, and one of the typical mechanisms is a separator.

【0004】リチウム電池のセパレータは、主に多孔質
のポリエチレンやポリプロピレンといった、ポリオレフ
ィンフィルムが用いられている。これらの材料は熱可塑
性があるために、電池が発熱して高温になると細孔が収
縮して閉じ、電解質中のイオンの通り道を遮断すること
でヒューズの役割を果たしている。
Polyolefin films such as porous polyethylene and polypropylene are mainly used as separators for lithium batteries. Since these materials are thermoplastic, the pores shrink and close when the battery heats up and the temperature rises, and acts as a fuse by blocking the passage of ions in the electrolyte.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、それ以上に
温度が上がるとセパレータフィルムは更に収縮してしま
い、正極と負極が接触してしまうおそれがある。こうな
ると接触箇所で短絡電流が流れて電池が発熱する。発熱
量が大きければ電池が危険な状態になることもあり得
る。
However, if the temperature is further increased, the separator film may be further shrunk, and the positive electrode and the negative electrode may come into contact with each other. If this happens, a short-circuit current will flow at the contact point and the battery will generate heat. If the amount of heat generated is large, the battery may be in a dangerous state.

【0006】本発明はこのような従来の実状に鑑みて提
案されたものであり、セパレータが熱収縮しても、正極
と負極の接触を防ぎ、安全性に優れた非水電解質電池を
提供することを目的とする。
The present invention has been proposed in view of such conventional circumstances, and provides a non-aqueous electrolyte battery having excellent safety by preventing contact between the positive electrode and the negative electrode even when the separator thermally contracts. The purpose is to

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の非水電解質電池
は、矩形状の正極及び負極と、正極及び負極との間に介
在される非水電解質と、熱可塑性樹脂を含有し、正極及
び負極との間に配される矩形状のセパレータとから構成
される非水電解質電池において、負極の長辺の長さをA
a、短辺の長さをAbとし、正極の長辺の長さをCa、
短辺の長さをCbとし、セパレータの長辺方向の長さを
SLa、熱収縮率をRa、とし、セパレータの短辺方向
の長さをSLb、熱収縮率をRbとしたときに、Aa>
Ca、かつAb>Cb、かつ、SLa>Ca/(1−R
a)、かつ、SLb>Cb/(1−Rb)を満たすこと
を特徴とする。
A non-aqueous electrolyte battery of the present invention contains a rectangular positive electrode and a negative electrode, a non-aqueous electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a thermoplastic resin. In a non-aqueous electrolyte battery composed of a rectangular separator arranged between the negative electrode and the negative electrode, the length of the long side of the negative electrode is A
a, the length of the short side is Ab, the length of the long side of the positive electrode is Ca,
When the length of the short side is Cb, the length of the separator in the long side direction is SLa, the heat shrinkage is Ra, and the length of the separator in the short side direction is SLb and the heat shrinkage is Rb, Aa >
Ca and Ab> Cb and SLa> Ca / (1-R
a) and satisfying SLb> Cb / (1-Rb).

【0008】上述したような本発明の非水電解質電池で
は、正極、負極、セパレータの長辺及び短辺方向の長さ
が規定されているので、セパレータが熱収縮しても、セ
パレータは常に正極よりも大きな面積を保ち、正極と負
極との接触が防がれる。
In the non-aqueous electrolyte battery of the present invention as described above, since the lengths of the positive electrode, the negative electrode, and the separator in the long side and short side directions are specified, the separator is always the positive electrode even if the separator thermally contracts. A larger area can be maintained and contact between the positive electrode and the negative electrode can be prevented.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】〈第1の実施の形態〉以下、本発
明を適用したゲル状電解質電池について、その実施の形
態を図面を参照しながら詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION First Embodiment Hereinafter, a gel electrolyte battery to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the embodiments.

【0010】本実施の形態に係るゲル電解質電池1の一
構成例を図1乃至図7に示す。このゲル電解質電池1
は、図3に示すように帯状の正極2と、正極2と対向し
て配された帯状の負極3と、正極2及び負極3上に形成
されたゲル電解質層4と、ゲル電解質層4が形成された
正極2とゲル電解質層4が形成された負極3との間に配
されたセパレータ5とを備える。
An example of the structure of the gel electrolyte battery 1 according to this embodiment is shown in FIGS. This gel electrolyte battery 1
As shown in FIG. 3, the strip-shaped positive electrode 2, the strip-shaped negative electrode 3 arranged to face the positive electrode 2, the gel electrolyte layer 4 formed on the positive electrode 2 and the negative electrode 3, and the gel electrolyte layer 4 are The separator 5 is provided between the formed positive electrode 2 and the negative electrode 3 on which the gel electrolyte layer 4 is formed.

【0011】そして、このゲル電解質電池1は、図3に
示すようにゲル電解質層4が形成された正極2とゲル電
解質層4が形成された負極3とが、セパレータ5を介し
て積層されるとともに長手方向に巻回された電極巻回体
6が、図1及び図2に示すように絶縁材料からなる外装
フィルム7により覆われて密閉されている。そして、正
極2には正極端子8が、負極3には負極端子9がそれぞ
れ接続されており、これらの正極端子8と負極端子9と
は、外装フィルム7の周縁部である封口部に挟み込まれ
ている。また、正極端子8及び負極端子9が外装フィル
ム7と接する部分には、樹脂フィルム10が配されてい
る。
In this gel electrolyte battery 1, as shown in FIG. 3, a positive electrode 2 having a gel electrolyte layer 4 and a negative electrode 3 having a gel electrolyte layer 4 are laminated via a separator 5. At the same time, the electrode winding body 6 wound in the longitudinal direction is covered and hermetically sealed with an exterior film 7 made of an insulating material as shown in FIGS. 1 and 2. A positive electrode terminal 8 is connected to the positive electrode 2 and a negative electrode terminal 9 is connected to the negative electrode 3, and the positive electrode terminal 8 and the negative electrode terminal 9 are sandwiched by a sealing portion which is a peripheral edge portion of the exterior film 7. ing. Further, a resin film 10 is arranged at a portion where the positive electrode terminal 8 and the negative electrode terminal 9 are in contact with the exterior film 7.

【0012】負極3が正極2よりも小さい、つまり正極
面上に負極の端面があるような構成は、負極のエッジ部
分の電流密度が大きくなり金属リチウムが析出、ショー
トを起こす懸念がある。従って、このゲル状電解質電池
1では、正極2より負極3が大きく、外にはみ出し、さ
らにセパレータ5が負極3よりも外にはみ出すような構
造になっている。
In a structure in which the negative electrode 3 is smaller than the positive electrode 2, that is, the end face of the negative electrode is located on the positive electrode surface, the current density at the edge portion of the negative electrode becomes large, and metallic lithium may be deposited and short circuit may occur. Therefore, in this gel electrolyte battery 1, the negative electrode 3 is larger than the positive electrode 2 and protrudes to the outside, and the separator 5 further protrudes to the outside of the negative electrode 3.

【0013】正極2は、図4に示すように、正極活物質
を含有する正極活物質層2aが、正極集電体2bの両面
上に形成されている。この正極集電体2bとしては、例
えばアルミニウム箔等の金属箔が用いられる。
As shown in FIG. 4, the positive electrode 2 has a positive electrode active material layer 2a containing a positive electrode active material formed on both surfaces of a positive electrode current collector 2b. As the positive electrode current collector 2b, for example, a metal foil such as an aluminum foil is used.

【0014】正極活物質層2aは、まず、例えば正極活
物質と、導電材と、結着材とを均一に混合して正極合剤
とし、この正極合剤を溶剤中に分散させてスラリー状に
する。次にこのスラリーをドクターブレード法等により
正極集電体2b上に均一に塗布し、高温で乾燥させて溶
剤を飛ばすことにより形成される。ここで、正極活物
質、導電材、結着材及び溶剤は、均一に分散していれば
よく、その混合比は問わない。
The positive electrode active material layer 2a is prepared by, for example, uniformly mixing a positive electrode active material, a conductive material, and a binder into a positive electrode mixture, and dispersing this positive electrode mixture in a solvent to form a slurry. To Next, this slurry is uniformly applied on the positive electrode current collector 2b by a doctor blade method or the like, dried at high temperature, and the solvent is removed to form the slurry. Here, the positive electrode active material, the conductive material, the binder, and the solvent only need to be uniformly dispersed, and the mixing ratio thereof does not matter.

【0015】正極活物質としてはリチウムと遷移金属と
の複合酸化物が用いられる。具体的に、正極活物質とし
ては、LiCoO、LiNiO、LiMn
が挙げられる。また、遷移金属元素の一部を他の元素に
置換した固溶体も使用可能である。LiNi0.5Co
0.5、LiNi0.8Co0.2等がその例
として挙げられる。
A composite oxide of lithium and a transition metal is used as the positive electrode active material. Specifically, examples of the positive electrode active material include LiCoO 2 , LiNiO 2 , and LiMn 2 O 4 . Also, a solid solution in which a part of the transition metal element is replaced with another element can be used. LiNi 0.5 Co
Examples thereof include 0.5 O 2 and LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 .

【0016】また、導電材としては、例えば炭素材料等
が用いられる。また、結着材としては、例えばポリフッ
化ビニリデン等が用いられる。また、溶剤としては、例
えばN−メチルピロリドン等が用いられる。
As the conductive material, for example, a carbon material or the like is used. Further, as the binder, for example, polyvinylidene fluoride or the like is used. Further, as the solvent, for example, N-methylpyrrolidone or the like is used.

【0017】また、正極2は、長さ方向の他端部に、ス
ポット溶接又は超音波溶接で接続された正極端子8を有
している。この正極端子8は、金属箔や金属網状のもの
が望ましいが、電気化学的及び化学的に安定であり、導
通がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。正
極端子8の材料としては、例えばアルミニウム等が挙げ
られる。
Further, the positive electrode 2 has a positive electrode terminal 8 connected to the other end portion in the length direction by spot welding or ultrasonic welding. The positive electrode terminal 8 is preferably a metal foil or a metal mesh, but it does not matter if it is not metal as long as it is electrochemically and chemically stable and can conduct electricity. Examples of the material of the positive electrode terminal 8 include aluminum.

【0018】正極端子8は、負極端子7と同じ方向に出
ていることが好ましいが、短絡等が起こらず電池性能に
も問題が起こらなければ、どの方向に出ていようが問題
はない。また、正極端子8の接続箇所は、電気的接触が
とれているのであれば、取り付ける場所、取り付ける方
法は上記の例に限られない。
The positive electrode terminal 8 preferably extends in the same direction as the negative electrode terminal 7. However, as long as a short circuit does not occur and battery performance does not occur, it does not matter which direction the positive electrode terminal 8 extends. Further, the connection location of the positive electrode terminal 8 is not limited to the above example as long as it is electrically connected to the location.

【0019】また、負極3は、図5に示すように、負極
活物質を含有する負極活物質層3aが、負極集電体3b
の両面上に形成されている。この負極集電体3bとして
は、例えば銅箔等の金属箔が用いられる。
As shown in FIG. 5, the negative electrode 3 has a negative electrode active material layer 3a containing a negative electrode active material, and a negative electrode current collector 3b.
Are formed on both sides of. As the negative electrode current collector 3b, a metal foil such as a copper foil is used.

【0020】負極活物質層3aは、まず、例えば負極活
物質と、必要であれば導電材と、結着材とを均一に混合
して負極合剤とし、この負極合剤を溶剤中に分散させて
スラリー状にする。次に、このスラリーをドクターブレ
ード法等により負極集電体3b上に均一に塗布し、高温
で乾燥させて溶剤を飛ばすことにより形成される。ここ
で、負極活物質、導電材、結着材及び溶剤は、均一に分
散していればよく、その混合比は問わない。
For the negative electrode active material layer 3a, for example, a negative electrode active material, a conductive material if necessary, and a binder are uniformly mixed to form a negative electrode mixture, and this negative electrode mixture is dispersed in a solvent. To make a slurry. Next, this slurry is uniformly applied on the negative electrode current collector 3b by a doctor blade method or the like, dried at a high temperature, and the solvent is removed to form the slurry. Here, the negative electrode active material, the conductive material, the binder, and the solvent only need to be uniformly dispersed, and the mixing ratio thereof does not matter.

【0021】負極活物質としては、リチウム金属、リチ
ウム合金又はリチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材
料が用いられる。具体的に、リチウムをドープ・脱ドー
プ可能な炭素材料としては、グラファイト、難黒鉛化炭
素、易黒鉛化炭素等が挙げられ、黒鉛類としてはメソフ
ェーズカーボンマイクロビーズ、カーボンファイバー、
コークスなどの人造黒鉛や天然黒鉛が使用できる。
As the negative electrode active material, a lithium metal, a lithium alloy, or a carbon material capable of being doped / dedoped with lithium is used. Specifically, examples of carbon materials that can be doped / dedoped with lithium include graphite, non-graphitizable carbon, and easily graphitizable carbon, and examples of graphites include mesophase carbon microbeads, carbon fibers,
Artificial graphite such as coke or natural graphite can be used.

【0022】また、結着材としては、例えばポリフッ化
ビニリデン、スチレンブタジエンゴム等が用いられる。
また、溶剤としては、例えばN−メチルピロリドン、メ
チルエチルケトン、水等が用いられる。
Further, as the binder, for example, polyvinylidene fluoride, styrene-butadiene rubber or the like is used.
Further, as the solvent, for example, N-methylpyrrolidone, methyl ethyl ketone, water or the like is used.

【0023】また、負極3は長さ方向の他端部に、スポ
ット溶接又は超音波溶接あるいは導電性の接着剤で接続
された負極端子9を有している。この負極端子9は、金
属箔、網目状のものが望ましいが、電気化学的及び化学
的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなく
とも問題はない。負極端子9の材料としては、例えば
銅、ニッケル等が挙げられる。
Further, the negative electrode 3 has a negative electrode terminal 9 connected to the other end portion in the length direction by spot welding, ultrasonic welding or a conductive adhesive. The negative electrode terminal 9 is preferably a metal foil or a mesh-like one, but there is no problem even if it is not a metal as long as it is electrochemically and chemically stable and can conduct electricity. Examples of the material of the negative electrode terminal 9 include copper and nickel.

【0024】負極端子9は、正極端子8と同じ方向に出
ていることが好ましいが、短絡等が起こらず電池性能に
も問題が起こらなければ、どの方向に出ていようが問題
はない。また、負極端子7の接続箇所は、電気的接触が
とれているのであれば、取り付ける場所、取り付ける方
法は上記の例に限られない。
It is preferable that the negative electrode terminal 9 extends in the same direction as the positive electrode terminal 8. However, as long as a short circuit or the like does not occur and battery performance does not occur, there is no problem in any direction. Further, the connection location of the negative electrode terminal 7 is not limited to the above example as long as it is electrically connected to the connection location.

【0025】ゲル状電解質は、非水溶媒と電解質塩から
なる電解液を、マトリクスポリマでゲル化させたもので
ある。
The gel electrolyte is obtained by gelling an electrolytic solution containing a non-aqueous solvent and an electrolyte salt with a matrix polymer.

【0026】非水溶媒としては、非水電解液の非水溶媒
として用いられている公知の溶媒を用いることが出来
る。具体的には、エチレンカーボネート、プロピレンカ
ーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−ヴァレロラクト
ン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エ
チルメチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、エ
チルプロピルカーボネート、又はこれらの炭酸エステル
類の水素をハロゲンに置換した溶媒等が挙げられる。こ
れらの溶媒は1種類を単独で用いてもよいし、複数種を
所定の組成で混合してもよい。
As the non-aqueous solvent, a known solvent used as the non-aqueous solvent of the non-aqueous electrolytic solution can be used. Specifically, hydrogen of ethylene carbonate, propylene carbonate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, dipropyl carbonate, ethyl propyl carbonate, or carbonic acid esters thereof is converted into halogen. A substituted solvent and the like can be mentioned. One type of these solvents may be used alone, or a plurality of types may be mixed with a predetermined composition.

【0027】電解質塩としては、上記非水溶媒に溶解す
るものを用いることができる。例えばLiPF、Li
BF、LiN(CFSO、LiN(C
SO 、LiClO等が挙げられる。なお、電解
質塩濃度としては、上記溶媒に溶解することができる濃
度であれば問題ないが、リチウムイオン濃度が非水溶媒
に対して0.4mol/kg以上、1.5mol/kg
以下の範囲であることが好ましい。
The electrolyte salt is soluble in the above non-aqueous solvent.
One can be used. For example LiPF6, Li
BFFour, LiN (CFThreeSOTwo)Two, LiN (CTwoF5
SO Two)Two, LiClOFourEtc. Note that electrolysis
As the salt concentration, the concentration that can be dissolved in the above solvent
However, if the lithium ion concentration is a non-aqueous solvent,
0.4 mol / kg or more, 1.5 mol / kg
The following range is preferable.

【0028】マトリクスポリマとしては、ポリフッ化ビ
ニリデン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオ
キサイド、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニト
リルを繰り返し単位に含むポリマが挙げられる。このよ
うなポリマは、1種類を単独で用いてもよいし、2種類
以上を混合して用いてもよい。
Examples of the matrix polymer include polymers containing polyvinylidene fluoride, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyacrylonitrile, and polymethacrylonitrile as repeating units. Such polymers may be used alone or in combination of two or more.

【0029】セパレータ5は、空孔などでイオン透過性
を有し、その一方で物理的に電極が接触せず、活物質や
導電助剤などの粉体も通さず、正極や負極の電位にさら
されても電気化学的に安定で、溶媒や電極活物質に対し
て化学的に安定であり、電子伝導性がなければよい。こ
れを満たすには高分子の不織布、多孔質フィルム、ガラ
スやセラミックスの繊維を紙状にしたものが使用可能で
ある。だが、高温で溶融しイオンの透過経路を遮蔽する
作用があることから、多孔質ポリオレフィンフィルムが
もっとも有効である。このようなフィルムと、ポリイミ
ドやガラス、セラミックス繊維などの耐熱性の材料とを
複合させることも可能である。
The separator 5 has ion permeability in pores and the like, on the other hand, the electrodes do not physically come into contact with each other, and powder such as an active material and a conductive auxiliary agent does not pass through, so that the potential of the positive electrode or the negative electrode may be changed. It should be electrochemically stable even when exposed, chemically stable to a solvent or an electrode active material, and not electronically conductive. To meet this requirement, a polymeric non-woven fabric, a porous film, or a paper-like glass or ceramic fiber can be used. However, the porous polyolefin film is most effective because it melts at a high temperature and blocks the ion permeation path. It is also possible to combine such a film with a heat-resistant material such as polyimide, glass, or ceramic fiber.

【0030】ここで、本発明者らは、上述したようなセ
パレータ5の熱収縮による内部短絡の問題について鋭意
検討した結果、セパレータ5の熱収縮率を小さくする
か、もしくはセパレータ5の熱収縮率と、正極2の寸法
から算出される数値に基づいてセパレータ5の寸法を決
定すれば、解決できることを見いだした。すなわち、セ
パレータ5が収縮しても正極2よりも小さくならないよ
うに、正極2の寸法を(1−熱収縮率)で除した値より
も大きくする。
The inventors of the present invention have made extensive studies as to the problem of internal short circuit due to heat shrinkage of the separator 5 as described above, and as a result, reduce the heat shrinkage rate of the separator 5 or reduce the heat shrinkage rate of the separator 5. It was found that the problem can be solved by determining the size of the separator 5 based on the numerical value calculated from the size of the positive electrode 2. That is, the dimension of the positive electrode 2 is made larger than the value divided by (1-heat shrinkage rate) so that the separator 5 does not become smaller than the positive electrode 2 even if the separator 5 shrinks.

【0031】正極2及び負極3によるショートを司るの
は、正極2からはみ出している部分のセパレータ5のマ
ージンである。したがって、このはみ出し分が熱収縮に
よって縮んでも正負極が接触しないようにすればよい。
収縮はセパレータ5の中心に向かって起こるので、片側
についてはセパレータ5の収縮量の半分よりもマージン
が上回っていればよい。
The margin of the separator 5 protruding from the positive electrode 2 controls the short circuit between the positive electrode 2 and the negative electrode 3. Therefore, it is sufficient to prevent the positive and negative electrodes from coming into contact with each other even if the protruding portion shrinks due to thermal contraction.
Since the contraction occurs toward the center of the separator 5, the margin on one side may be larger than half the contraction amount of the separator 5.

【0032】すなわち、このゲル状電解質電池1は、図
6に示すように負極3の長辺の長さをAa、短辺の長さ
をAbとし、正極2の長辺の長さをCa、短辺の長さを
Cbとし、また、セパレータ5の長辺方向の長さをSL
a、熱収縮率をRa、とし、セパレータ5の短辺方向の
長さをSLb、熱収縮率をRbとしたときに、 Aa>Ca、かつAb>Cb、かつ、 SLa>Ca/(1−Ra)、かつ、SLb>Cb/
(1−Rb) を満たしている。上記関係式を満たすように、正極2、
負極3、セパレータ5の長辺及び短辺方向の長さを規定
することで、セパレータ5が熱収縮しても、セパレータ
5は常に正極2よりも大きな面積を保っており、正極2
と負極3との接触を防ぐことができる。これにより、ゲ
ル状電解質電池は、内部短絡が起こらず安全性に優れた
ものとなる。
That is, in this gel electrolyte battery 1, as shown in FIG. 6, the long side length of the negative electrode 3 is Aa, the short side length is Ab, and the long side length of the positive electrode 2 is Ca. The length of the short side is Cb, and the length of the separator 5 in the long side direction is SL.
a, the heat shrinkage is Ra, the length of the separator 5 in the short side direction is SLb, and the heat shrinkage is Rb, Aa> Ca, Ab> Cb, and SLa> Ca / (1- Ra) and SLb> Cb /
(1-Rb) is satisfied. In order to satisfy the above relational expression, the positive electrode 2,
By defining the lengths of the negative electrode 3 and the separator 5 in the long side direction and the short side direction, the separator 5 always maintains a larger area than the positive electrode 2 even when the separator 5 is thermally contracted.
Can be prevented from coming into contact with the negative electrode 3. This makes the gel electrolyte battery excellent in safety without causing an internal short circuit.

【0033】なお、上記熱収縮率は、実際に電池に使用
するときの長辺・短辺と方向を同じくして矩形に切り出
したセパレータを、セパレータの断面積に500kgf
/cmを乗じた張力をかけながら、150℃の恒温槽
に30分間おいたときの収縮した長さから求める。すな
わち、 Ra=1−(150℃の恒温槽中30分後のセパレータ
の長辺の長さ)/(室温時の長辺の長さ) Rb=1−(150℃の恒温槽中30分後のセパレータ
の短辺の長さ)/(室温時の短辺の長さ) また、このゲル状電解質電池1において、セパレータ5
が正極2よりも大面積であり、図7に示すように、正極
2からはみ出すようにセパレータ5を配置したときに、
相対向する短辺同士の部分の、長辺と平行なセパレータ
5のはみ出し幅をma1,ma2とし、相対向する長辺
同士の部分の、短辺と平行なセパレータ5のはみ出し幅
をmb1,mb2とすると、 ma1<ma2、mb1<mb2、のときに、 ma1>SLa×Ra/2、かつ、mb1>SLb×R
b/2 を満たしている。上記関係式を満たすように、正極2か
らのセパレータ5のはみ出し幅を規定することで、セパ
レータ5が熱収縮しても、セパレータ5は常に正極2よ
りも大きな面積を保ち、かつ、セパレータと正極の配置
が偏っても、セパレータの熱収縮時に正極がセパレータ
からはみ出し負極と接触することを防ぐことが可能であ
る。これにより、ゲル状電解質電池1は、内部短絡が起
こらず安全性に優れたものとなる。
The thermal contraction rate is 500 kgf in the cross-sectional area of a separator obtained by cutting out a rectangular separator having the same direction as the long side / short side when actually used in a battery.
It is determined from the contracted length when the sample is left in a constant temperature bath at 150 ° C. for 30 minutes while applying a tension multiplied by / cm 2 . That is, Ra = 1- (long side length of separator after 30 minutes in 150 ° C. constant temperature bath) / (long side length at room temperature) Rb = 1- (after 30 minutes in 150 ° C. constant temperature bath) (Length of short side of separator) / (length of short side at room temperature) In the gel electrolyte battery 1, the separator 5
Has a larger area than the positive electrode 2, and when the separator 5 is arranged so as to protrude from the positive electrode 2 as shown in FIG.
The protruding widths of the separators 5 parallel to the long sides in the portions of the opposite short sides are ma1 and ma2, and the protruding widths of the separators 5 parallel to the short sides in the portions of the opposite long sides are mb1 and mb2. Then, when ma1 <ma2 and mb1 <mb2, ma1> SLa × Ra / 2 and mb1> SLb × R
b / 2 is satisfied. By defining the protruding width of the separator 5 from the positive electrode 2 so as to satisfy the above relational expression, even if the separator 5 is thermally contracted, the separator 5 always keeps a larger area than the positive electrode 2, and the separator and the positive electrode Even if the arrangement is uneven, it is possible to prevent the positive electrode from protruding from the separator and coming into contact with the negative electrode during thermal contraction of the separator. As a result, the gel electrolyte battery 1 becomes excellent in safety without causing an internal short circuit.

【0034】外装フィルム9は、正極2と負極3とがゲ
ル状電解質層4を介して積層されるとともに長手方向に
巻回されてなる電極巻回体8を密閉パックするものであ
る。この外装フィルムは、例えばアルミニウム箔が一対
の樹脂フィルムで挟まれた防湿性、絶縁性の多層フィル
ムからなる。
The package film 9 is a hermetically sealed pack of the electrode winding body 8 in which the positive electrode 2 and the negative electrode 3 are laminated via the gel electrolyte layer 4 and are wound in the longitudinal direction. This exterior film is made of, for example, a moisture-proof and insulating multilayer film in which an aluminum foil is sandwiched between a pair of resin films.

【0035】このようなゲル状電解質電池1では、正極
2、負極3、セパレータ5の長辺及び短辺方向の長さ、
あるいは正極2からのセパレータ5のはみ出し幅が規定
されているので、セパレータ5が熱収縮しても、セパレ
ータ5は常に正極2よりも大きな面積を保つことができ
る。これにより、ゲル状電解質電池1は、正極2と負極
3との接触が防止されて内部短絡が起こらず安全性に優
れたものとなる。
In such a gel electrolyte battery 1, the lengths of the positive electrode 2, the negative electrode 3, the separator 5 in the long side and short side directions,
Alternatively, since the width of protrusion of the separator 5 from the positive electrode 2 is defined, the separator 5 can always maintain a larger area than the positive electrode 2 even if the separator 5 thermally contracts. As a result, the gel electrolyte battery 1 becomes excellent in safety because contact between the positive electrode 2 and the negative electrode 3 is prevented and an internal short circuit does not occur.

【0036】また、上述した実施の形態では、ゲル状電
解質電池1として、帯状の正極2と帯状の負極3とをゲ
ル状電解質層4を介して積層し、さらに長手方向に巻回
されてなる電極巻回体5を用いた場合を例に挙げて説明
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、正極
と負極とをゲル状電解質層を介して積層してなる積層型
電極体を用いた場合や、巻回せずにいわゆるつづら折り
にされたつづら折り型電極体を用いた場合についても適
用可能である。
Further, in the above-described embodiment, the gel electrolyte battery 1 is formed by laminating the belt-shaped positive electrode 2 and the belt-shaped negative electrode 3 with the gel-shaped electrolyte layer 4 interposed therebetween, and further winding in the longitudinal direction. The case where the electrode winding body 5 is used has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and a laminated electrode body obtained by laminating a positive electrode and a negative electrode via a gel electrolyte layer. The present invention is also applicable to the case of using, and the case of using a so-called zigzag-folded electrode body that is so-called zigzag without winding.

【0037】また、上述した実施の形態では、非水電解
質電池として、ゲル状電解質を用いた場合を例に挙げて
説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、
液系の非水電解液を用いた場合や、溶媒を含有しない固
体電解質を用いた場合にも適用可能である。
In the above-described embodiment, the case where a gel electrolyte is used as the non-aqueous electrolyte battery has been described as an example, but the present invention is not limited to this.
It is also applicable to the case of using a liquid non-aqueous electrolyte solution and the case of using a solid electrolyte containing no solvent.

【0038】上述したような本実施の形態に係る電池1
は、円筒型、直方体角型、薄型平板状等、その形状につ
いては特に限定されることはなく、また面積も種々の大
きさにすることができる。
Battery 1 according to the present embodiment as described above
There is no particular limitation on the shape, such as a cylindrical shape, a rectangular parallelepiped shape, and a thin flat plate shape, and the area can be various sizes.

【0039】[0039]

【実施例】本発明の効果を確認すべく行った実施例につ
いて説明する。なお、以下の説明では、具体的な化合物
名や数値等を挙げて説明しているが、本発明はこれに限
定されるものではないことは言うまでもない。
EXAMPLE An example carried out to confirm the effects of the present invention will be described. In the following description, specific compound names, numerical values, and the like are given for explanation, but it goes without saying that the present invention is not limited thereto.

【0040】・第1の実験 以下に示す実験では、本発明の効果を確認すべく、ゲル
状電解質電池を作製し、その特性を評価した。
First Experiment In the following experiment, a gel electrolyte battery was produced and its characteristics were evaluated in order to confirm the effect of the present invention.

【0041】〈サンプル1〉正極を以下のようにして作
製した。
<Sample 1> A positive electrode was prepared as follows.

【0042】まず、コバルト酸リチウム(LiCo
)を92重量%と、粉状ポリフッ化ビニリデンを3
重量%と、粉状黒鉛を5重量%とを、N−メチルピロリ
ドンに分散させてスラリー状の正極合剤を調製した。次
に、この正極合剤を、正極集電体となるアルミニウム箔
の両面に均一に塗布し、100℃で24時間減圧乾燥す
ることにより正極活物質層を形成した。そして、これを
ロールプレス機で加圧成形することにより正極シートと
し、当該正極シートを48mm×300mmの帯状に切
り出して正極とした。電極端部にアルミニウムリボンの
リードを溶接した。
First, lithium cobalt oxide (LiCo
92% by weight of O 2 ) and 3% of powdered polyvinylidene fluoride
% By weight and 5% by weight of powdery graphite were dispersed in N-methylpyrrolidone to prepare a slurry-like positive electrode mixture. Next, this positive electrode material mixture was uniformly applied to both surfaces of an aluminum foil serving as a positive electrode current collector, and dried under reduced pressure at 100 ° C. for 24 hours to form a positive electrode active material layer. Then, this was pressure-molded with a roll press machine to obtain a positive electrode sheet, and the positive electrode sheet was cut into a strip of 48 mm × 300 mm to obtain a positive electrode. An aluminum ribbon lead was welded to the end of the electrode.

【0043】また、負極を以下のようにして作製した。A negative electrode was manufactured as follows.

【0044】まず、人造黒鉛を91重量%と、粉状ポリ
フッ化ビニリデンを9重量%とを、N−メチルピロリド
ンに分散させてスラリー状の負極合剤を調製した。次
に、この負極合剤を、負極集電体となる銅箔の両面に均
一に塗布し、120℃で24時間減圧乾燥することによ
り負極活物質層を形成した。そして、これをロールプレ
ス機で加圧成形することにより負極シートとし、当該負
極シートを50mm×310mmの帯状に切り出して負
極とした。負極合剤の不塗布部分にニッケルリボンのリ
ードを溶接した。
First, 91% by weight of artificial graphite and 9% by weight of powdery polyvinylidene fluoride were dispersed in N-methylpyrrolidone to prepare a slurry negative electrode mixture. Next, this negative electrode mixture was uniformly applied to both surfaces of a copper foil which was a negative electrode current collector, and dried under reduced pressure at 120 ° C. for 24 hours to form a negative electrode active material layer. Then, this was pressure-molded with a roll press machine to obtain a negative electrode sheet, and the negative electrode sheet was cut into a strip of 50 mm × 310 mm to obtain a negative electrode. The lead of the nickel ribbon was welded to the non-coated portion of the negative electrode mixture.

【0045】そして、以上のようにして作製された正極
及び負極上にゲル状電解質層を形成した。ゲル状電解質
層を形成するには、まず、ヘキサフルオロプロピレンが
6%の割合で共重合されたポリフッ化ビニリデンと、非
水電解液と、ジメチルカーボネートとを混合し、撹絆、
溶解させ、ゾル状の電解質溶液を得た。ここで、上記非
水電解液は、エチレンカーボネート(EC)とプロピレ
ンカーボネート(PC)を重量比4:6で混合した混合
溶媒に、LiPFを1mol/kgの割合で溶解させ
て調製した。
Then, a gel electrolyte layer was formed on the positive electrode and the negative electrode produced as described above. In order to form a gel electrolyte layer, first, polyvinylidene fluoride copolymerized with hexafluoropropylene at a ratio of 6%, a non-aqueous electrolyte solution, and dimethyl carbonate are mixed and stirred.
It was made to melt | dissolve and the sol-like electrolyte solution was obtained. Here, the non-aqueous electrolyte was prepared by dissolving LiPF 6 at a ratio of 1 mol / kg in a mixed solvent in which ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC) were mixed at a weight ratio of 4: 6.

【0046】次に、得られたゾル状の電解質溶液を正極
及び負極の両面に均一に塗布した。その後、乾燥させて
溶剤を除去した。このようにして、正極及び負極の両面
にゲル状電解質層を形成した。
Next, the obtained sol-like electrolyte solution was uniformly applied to both surfaces of the positive electrode and the negative electrode. Then, it was made to dry and the solvent was removed. Thus, gel electrolyte layers were formed on both surfaces of the positive electrode and the negative electrode.

【0047】次に、上述のようにして作製された、両面
にゲル状電解質層が形成された帯状の正極と、両面にゲ
ル状電解質層が形成された帯状の負極とを、厚さ10μ
mの多孔質ポリエチレンセパレータを介して積層しつ
つ、その長手方向に巻回することにより電極巻回体を得
た。正極の外側に負極がはみ出し、その外側にセパレー
タがはみ出す構造となっている。はみ出し幅は両側に均
等にはみ出すように組み立てた。
Next, the strip-shaped positive electrode having the gel-like electrolyte layer formed on both sides and the strip-shaped negative electrode having the gel-like electrolyte layer formed on both sides, which were produced as described above, were formed to a thickness of 10 μm.
The electrode winding body was obtained by winding in the longitudinal direction while laminating the porous polyethylene separator of m. The negative electrode protrudes outside the positive electrode and the separator protrudes outside the positive electrode. It was assembled so that the protruding width is evenly protruded on both sides.

【0048】セパレータは、52mm幅とした。長さ方
向は十分負極および正極よりも十分長い360mmとし
ており、SLa>Caの関係を満たしている。セパレー
タは両面塗布の正極、負極の間に介在するため、全部で
4本存在する。セパレータには幅方向(長さ方向と直
交)の熱収縮率Rb=5%のフィルムを用いた。
The separator had a width of 52 mm. The length direction is 360 mm, which is sufficiently longer than the negative electrode and the positive electrode, and the relationship of SLa> Ca is satisfied. Since there are separators between the positive and negative electrodes coated on both sides, there are four separators in total. As the separator, a film having a heat shrinkage ratio Rb = 5% in the width direction (perpendicular to the length direction) was used.

【0049】最後に、この巻回体を、アルミニウム箔が
一対の樹脂フィルムで挟まれてなる外装フィルムで挟
み、外装フィルムの外周縁部を減圧下で熱融着すること
によって封ロし、巻回体を外装フィルム中に密閉した。
なお、このとき、正極端子と負極端子に樹脂片をあてが
った部分を外装フィルムの封口部に挟み込んだ。このよ
うにしてゲル状電解質電池を完成した。
Finally, the wound body is sandwiched by an exterior film made of an aluminum foil sandwiched between a pair of resin films, and the outer peripheral edge of the exterior film is heat-sealed under reduced pressure to seal and wind. The revolving body was sealed in an exterior film.
At this time, the portions where the resin pieces were applied to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal were sandwiched between the sealing portions of the exterior film. Thus, the gel electrolyte battery was completed.

【0050】〈サンプル2〜サンプル20〉セパレータ
の幅及び熱収縮率を表1に示すように変えたこと以外
は、サンプル1と同様にしてゲル状電解質電池作製し
た。
<Sample 2 to Sample 20> A gel electrolyte battery was prepared in the same manner as in Sample 1, except that the width of the separator and the heat shrinkage ratio were changed as shown in Table 1.

【0051】サンプル2〜サンプル20では、使用した
セパレータの幅方向の収縮率を5〜9%の範囲で変え、
セパレータの幅を変えて検討した。また、正極からはみ
出したセパレータのマージンを、あえて不均等にした例
も検討した(サンプル16〜20) 〈サンプル21〜サンプル60〉サンプル21〜60で
は平板状電池を作製した。正極、負極はサンプル1と同
様の手法で作製した。ただし、電極活物質は集電体の片
面にのみ塗布を行い、長方形状に切り出した。負極は2
06mm×156mm、正極は200mm×150mm
である。
In Samples 2 to 20, the contraction rate in the width direction of the used separator was changed in the range of 5 to 9%,
The width of the separator was changed and examined. Further, an example in which the margin of the separator protruding from the positive electrode was intentionally made nonuniform (Samples 16 to 20) <Samples 21 to 60> Samples 21 to 60 were flat batteries. The positive electrode and the negative electrode were manufactured in the same manner as in Sample 1. However, the electrode active material was applied to only one surface of the current collector and cut into a rectangular shape. The negative electrode is 2
06 mm x 156 mm, positive electrode is 200 mm x 150 mm
Is.

【0052】そして、セパレータの幅及び熱収縮率を表
2に示すように変えて平板状のゲル状電解質電池を作製
した。セパレータの熱収縮率としては5〜9%のものを
検討し、サンプル21〜35ではセパレータの長辺長S
Laを、サンプル36〜50では短辺SLbを検討し、
サンプル51〜60ではマージンma1,mb1を検討
した。
Then, a flat gel electrolyte battery was prepared by changing the width and heat shrinkage ratio of the separator as shown in Table 2. The heat shrinkage rate of the separator is considered to be 5 to 9%, and in the samples 21 to 35, the long side length S of the separator is
La, and in Samples 36 to 50, the short side SLb is examined,
For samples 51 to 60, the margins ma1 and mb1 were examined.

【0053】そして、以上のようにして作製されたサン
プル1〜サンプル60の電池について、つぎのようにし
て加熱試験、釘差し試験、過充電試験を行い、安全性を
評価した。
Then, the batteries of Sample 1 to Sample 60 produced as described above were subjected to a heating test, a nailing test and an overcharge test as follows, and safety was evaluated.

【0054】加熱試験は、セパレータの収縮率を測定し
た150℃で行った。室温で1C(電池を1時間で放電
しきる電流値)で4.5Vまで定電流定電圧で過充電し
た後、室温の恒温槽に入れて5℃/分で昇温し、150
℃に到達した時点で定温を保ち、その時点から1時間保
特した。
The heating test was carried out at 150 ° C. at which the shrinkage ratio of the separator was measured. After overcharging with constant current and constant voltage up to 4.5V at 1C (current value that discharges the battery in 1 hour) at room temperature, put it in a constant temperature bath at room temperature and raise the temperature at 5 ° C / min.
A constant temperature was maintained when the temperature reached ℃, and the temperature was maintained for 1 hour.

【0055】釘差し試験は、60℃環境下で1Cで4.
5Vまで定電流定電圧で過充電した後、取り出して60
℃環境下で直径2.5mmの釘を貫通させて行った。
The nail insertion test was carried out at 60 ° C. and 1 C in 4.
After overcharging with constant current and constant voltage up to 5V, take it out and 60
It was carried out by penetrating a nail having a diameter of 2.5 mm under a temperature environment.

【0056】過充電試験は室温環境下、放電状態の電池
を5Cの大電流で上限24Vで過充電し、1時間行っ
た。
The overcharge test was carried out in a room temperature environment by overcharging the discharged battery with a large current of 5 C at an upper limit of 24 V for 1 hour.

【0057】結果は、何も起こらないのをOKとし、発
熱によって外装フィルムが膨らむのを1、穏やかな発煙
を2、ガス噴出を3として判定した。
As a result, it was judged that nothing happened was OK, the swelling of the exterior film by heat generation was 1, mild smoke was 2, and gas ejection was 3.

【0058】サンプル1〜サンプル20の電池について
の安全性評価結果を表1に、サンプル21〜サンプル6
0の電池についての安全性評価結果を表2に、それぞれ
の条件と併せて示す。
The safety evaluation results of the batteries of Sample 1 to Sample 20 are shown in Table 1 and Sample 21 to Sample 6 are shown.
Table 2 shows the results of the safety evaluation for the No. 0 battery, together with the respective conditions.

【0059】[0059]

【表1】 [Table 1]

【0060】[0060]

【表2】 [Table 2]

【0061】また、サンプル6,サンプル10の電池に
ついての加熱試験の電池表面温度及び電池電圧の経時変
化を図8に、サンプル6,サンプル10の電池について
の釘差し試験の電池表面温度及び電池電圧の経時変化を
図9に、サンプル6,7,9,10の電池についての5
C過充電時の電池表面温度の経時変化を図10に示す。
Further, FIG. 8 shows changes with time of the battery surface temperature and the battery voltage in the heating test for the batteries of Samples 6 and 10, and the battery surface temperature and the battery voltage of the nailing test for the batteries of Samples 6 and 10 are shown in FIG. Fig. 9 shows the changes over time of the batteries of Samples 6, 7, 9, and 10
FIG. 10 shows the change over time in the battery surface temperature during C overcharge.

【0062】これらの結果から明らかなように、熱収縮
してもセパレータが正極より小さくならないように、熱
収縮率の小さいセパレータを使用するか、セパレータ幅
を正極幅よりも広くしたサンプルでは、高温時にセパレ
ータが熱収縮しても、セパレータは正極よりも大面積を
保つことができることがわかった。そして、そのような
電池では、正負両極の接触を防止して、電池の安全性を
高めることが可能であり、安全性を保ちつつ無駄体積を
減らして高エネルギー密度にすることが可能であること
がわかった。
As is clear from these results, in order to prevent the separator from becoming smaller than the positive electrode even when it is heat-shrinked, a separator having a small heat shrinkage ratio or a sample having a separator width wider than the positive electrode width was used. It has been found that, even when the separator sometimes undergoes thermal contraction, the separator can maintain a larger area than the positive electrode. Further, in such a battery, it is possible to prevent contact between the positive and negative electrodes and enhance the safety of the battery, and it is possible to reduce the dead volume and increase the energy density while maintaining the safety. I understood.

【0063】・第2の実験以下に示す実験では、本発明
の効果を確認すべく、角型非水電解液電池を作製し、そ
の特性を評価した。
Second Experiment In the following experiment, in order to confirm the effect of the present invention, a prismatic non-aqueous electrolyte battery was manufactured and its characteristics were evaluated.

【0064】〈サンプル61〉まず、正極を以下のよう
にして作製した。
<Sample 61> First, a positive electrode was prepared as follows.

【0065】まず、コバルト酸リチウム(LiCo
)を92重量%と、粉状ポリフッ化ビニリデンを3
重量%と、粉状黒鉛を5重量%とを、N−メチルピロリ
ドンに分散させてスラリー状の正極合剤を調製した。次
に、この正極合剤を、正極集電体となるアルミニウム箔
の両面に均一に塗布し、100℃で24時間減圧乾燥す
ることにより正極活物質層を形成した。そして、これを
ロールプレス機で加圧成形することにより正極シートと
し、当該正極シートを48mm×300mmの帯状に切
り出して正極とした。電極端部にアルミニウムリボンの
リードを溶接した。
First, lithium cobalt oxide (LiCo
92% by weight of O 2 ) and 3% of powdered polyvinylidene fluoride
% By weight and 5% by weight of powdery graphite were dispersed in N-methylpyrrolidone to prepare a slurry-like positive electrode mixture. Next, this positive electrode material mixture was uniformly applied to both surfaces of an aluminum foil serving as a positive electrode current collector, and dried under reduced pressure at 100 ° C. for 24 hours to form a positive electrode active material layer. Then, this was pressure-molded with a roll press machine to obtain a positive electrode sheet, and the positive electrode sheet was cut into a strip of 48 mm × 300 mm to obtain a positive electrode. An aluminum ribbon lead was welded to the end of the electrode.

【0066】また、負極を以下のようにして作製した。A negative electrode was prepared as follows.

【0067】まず、人造黒鉛を91重量%と、粉状ポリ
フッ化ビニリデンを9重量%とを、N−メチルピロリド
ンに分散させてスラリー状の負極合剤を調製した。次
に、この負極合剤を、負極集電体となる銅箔の両面に均
一に塗布し、120℃で24時間減圧乾燥することによ
り負極活物質層を形成した。そして、これをロールプレ
ス機で加圧成形することにより負極シートとし、当該負
極シートを50mm×310mmの帯状に切り出して負
極とした。負極合剤の不塗布部分にニッケルリボンのリ
ードを溶接した。
First, 91% by weight of artificial graphite and 9% by weight of powdery polyvinylidene fluoride were dispersed in N-methylpyrrolidone to prepare a slurry negative electrode mixture. Next, this negative electrode mixture was uniformly applied to both surfaces of a copper foil which was a negative electrode current collector, and dried under reduced pressure at 120 ° C. for 24 hours to form a negative electrode active material layer. Then, this was pressure-molded with a roll press machine to obtain a negative electrode sheet, and the negative electrode sheet was cut into a strip of 50 mm × 310 mm to obtain a negative electrode. The lead of the nickel ribbon was welded to the non-coated portion of the negative electrode mixture.

【0068】次に、上述のようにして作製された、帯状
の正極と負極とを、厚さ25μmの多孔質ポリエチレン
セパレータを介して積層しつつ、その長手方向に巻回す
ることにより電極巻回体を得た。正極の外側に負極がは
み出し、その外側にセパレータがはみ出す構造となって
いる。最外周は負極の集電体とした。
Next, the strip-shaped positive electrode and negative electrode produced as described above were laminated in a porous polyethylene separator having a thickness of 25 μm and wound in the longitudinal direction thereof to wind the electrode. Got the body The negative electrode protrudes outside the positive electrode and the separator protrudes outside the positive electrode. The outermost periphery was used as a negative electrode current collector.

【0069】セパレータは、52mm幅とした。長さ方
向は十分負極よりも長くした。セパレータには幅方向
(長さ方向と直交)の熱収縮率Rb=5%のフィルムを
用いた。
The separator had a width of 52 mm. The length direction was made sufficiently longer than the negative electrode. As the separator, a film having a heat shrinkage ratio Rb = 5% in the width direction (perpendicular to the length direction) was used.

【0070】巻回体をステンレススチールの缶に素子を
挿入し、正極端子と蓋を溶接し、蓋を外装缶に溶接し
た。更に、電解液を注入し、注入口を封口してリチウム
イオン二次電池を作製した。なお、この電解液は、エチ
レンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(D
EC)を重量比1:1で混合した混合溶媒に、LiPF
を1mol/kgの割合で溶解させて調製した。
Place the wound body in a stainless steel can
Insert, weld the positive terminal and the lid, then weld the lid to the outer can.
It was In addition, inject the electrolyte, seal the inlet and
An ion secondary battery was produced. In addition, this electrolyte is
Ren carbonate (EC) and diethyl carbonate (D
EC) was mixed in a weight ratio of 1: 1 and LiPF was added to the mixed solvent.
6Was dissolved at a ratio of 1 mol / kg to prepare.

【0071】〈サンプル62〜サンプル75〉セパレー
タの幅及び幅方向の収縮率を表3に示すように変えたこ
と以外は、サンプル61と同様にして角型非水電解液電
池を作製した。
<Sample 62 to Sample 75> A rectangular nonaqueous electrolyte battery was produced in the same manner as in Sample 61, except that the width of the separator and the shrinkage ratio in the width direction were changed as shown in Table 3.

【0072】そして、以上のようにして作製されたサン
プル61〜サンプル75の電池について、加熱試験、釘
差し試験、過充電試験を行い、安全性を評価した。なお
加熱試験、釘差し試験、過充電試験は、上述した第1の
実験で行った試験と同様の方法により行った。
Then, the batteries of Sample 61 to Sample 75 manufactured as described above were subjected to a heating test, a nailing test and an overcharge test to evaluate the safety. The heating test, the nail insertion test, and the overcharge test were performed by the same methods as the tests performed in the first experiment described above.

【0073】サンプル60〜サンプル75の電池につい
ての安全性評価結果を表3に示す。
Table 3 shows the safety evaluation results of the batteries of Samples 60 to 75.

【0074】[0074]

【表3】 [Table 3]

【0075】これらの結果から明らかなように、熱収縮
してもセパレータが正極より小さくならないように、熱
収縮率の小さいセパレータを使用するか、セパレータ幅
を正極幅よりも広くしたサンプルでは、高温時にセパレ
ータが熱収縮しても、セパレータは正極よりも大面積を
保つことができることがわかった。そして、そのような
電池では、正負両極の接触を防止して、電池の安全性を
高めることが可能であり、安全性を保ちつつ無駄体積を
減らして高エネルギー密度にすることが可能であること
がわかった。
As is clear from these results, in order to prevent the separator from becoming smaller than the positive electrode even if it contracts due to heat, a sample having a small heat shrinkage ratio or a sample having a separator width wider than the positive electrode width is used. It has been found that, even when the separator sometimes undergoes thermal contraction, the separator can maintain a larger area than the positive electrode. Further, in such a battery, it is possible to prevent contact between the positive and negative electrodes and enhance the safety of the battery, and it is possible to reduce the dead volume and increase the energy density while maintaining the safety. I understood.

【0076】[0076]

【発明の効果】本発明では、正極、負極及びセパレータ
の長辺及び短辺方向の長さ、あるいは正極からのセパレ
ータのはみ出し幅を規定することで、セパレータが熱収
縮しても、セパレータは常に正極よりも大きな面積を保
つことができる。これにより、本発明では、正極と負極
との接触が防止されて内部短絡が起こらず安全性に優れ
た非水電解質電池を実現することができる。
According to the present invention, the lengths of the positive electrode, the negative electrode, and the separator in the long side and short side directions, or the width of protrusion of the separator from the positive electrode are regulated so that the separator is always contracted even if the separator is thermally contracted. It is possible to maintain a larger area than the positive electrode. Thus, in the present invention, it is possible to realize a non-aqueous electrolyte battery that prevents contact between the positive electrode and the negative electrode, does not cause an internal short circuit, and is excellent in safety.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のゲル状電解質電池の一構成例を示す斜
視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of a gel electrolyte battery of the present invention.

【図2】外装フィルム中に電池素子が収容される状態を
示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a state in which a battery element is housed in an exterior film.

【図3】図2中、A−B線における断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AB in FIG.

【図4】正極の構成を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of a positive electrode.

【図5】負極の構成を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of a negative electrode.

【図6】正極、セパレータの長さ及び収縮率を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing lengths and contraction rates of a positive electrode and a separator.

【図7】正極からはみ出すようにセパレータを配した様
子を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a state in which a separator is arranged so as to protrude from a positive electrode.

【図8】サンプル6,サンプル10の電池についての加
熱試験の電池表面温度及び電池電圧の経時変化を示す図
である。
FIG. 8 is a diagram showing changes with time of battery surface temperature and battery voltage in a heating test for batteries of Samples 6 and 10.

【図9】サンプル6,サンプル10の電池についての釘
差し試験の電池表面温度及び電池電圧の経時変化を示す
図である。
FIG. 9 is a diagram showing changes with time of battery surface temperature and battery voltage in a nailing test for batteries of Samples 6 and 10;

【図10】サンプル6,7,9,10の電池についての
5C過充電時の電池表面温度の経時変化を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing changes over time in battery surface temperature during 5 C overcharge for batteries of Samples 6, 7, 9, and 10.

【符号の説明】 1 ゲル状電解質電池、 2 正極、 3 負極、 4
ゲル状電解質層、5 セパレータ、 6 電極巻回
体、 7 外装フィルム、 8 正極リード、9 負極
リード、 10 樹脂フィルム
[Explanation of Codes] 1 gel electrolyte battery, 2 positive electrode, 3 negative electrode, 4
Gel electrolyte layer, 5 separator, 6 electrode winding body, 7 exterior film, 8 positive electrode lead, 9 negative electrode lead, 10 resin film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 氏家 康晴 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 Fターム(参考) 5H029 AJ12 AK03 AL06 AL07 AL12 AM03 AM05 AM07 AM16 BJ04 BJ14 BJ27 CJ06 CJ07 DJ04 HJ00 HJ04 HJ07    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yasuharu Ujiie             6-735 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Soni             -Inside the corporation F term (reference) 5H029 AJ12 AK03 AL06 AL07 AL12                       AM03 AM05 AM07 AM16 BJ04                       BJ14 BJ27 CJ06 CJ07 DJ04                       HJ00 HJ04 HJ07

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 矩形状の正極及び負極と、正極及び負極
の間に介在される非水電解質と、熱可塑性樹脂を含有
し、正極及び負極との間に配される矩形状のセパレータ
とから構成される非水電解質電池において、 負極の長辺の長さをAa、短辺の長さをAbとし、 正極の長辺の長さをCa、短辺の長さをCbとし、 セパレータの長辺方向の長さをSLa、熱収縮率をRa
とし、 セパレータの短辺方向の長さをSLb、熱収縮率をRb
としたときに、 Aa>Ca、かつ、Ab>Cb SLa>Ca/(1−Ra)、かつ、SLb>Cb/
(1−Rb) を満たすことを特徴とする非水電解質電池。
1. A rectangular positive electrode and a negative electrode, a non-aqueous electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a rectangular separator containing a thermoplastic resin and arranged between the positive electrode and the negative electrode. In the constructed non-aqueous electrolyte battery, the long side length of the negative electrode is Aa, the short side length is Ab, the long side length of the positive electrode is Ca, the short side length is Cb, and the separator length is The length in the side direction is SLa and the heat shrinkage is Ra
Let SLb be the length of the separator in the short side direction and Rb be the heat shrinkage ratio.
Then, Aa> Ca and Ab> Cb SLa> Ca / (1-Ra) and SLb> Cb /
A non-aqueous electrolyte battery satisfying (1-Rb).
【請求項2】 上記セパレータは、正極よりも大面積で
あって、正極からはみ出すようにセパレータを配置した
ときに、 相対向する短辺同士の部分の、長辺と平行なセパレータ
のはみ出し幅をma1,ma2とし、 相対向する長辺同士の部分の、短辺と平行なセパレータ
のはみ出し幅をmb1,mb2とすると、 ma1<ma2、mb1<mb2のときに、 ma1>SLa×Ra/2、かつ、mb1>SLb×R
b/2 を満たすことを特徴とする請求項1記載の非水電解質電
池。
2. The separator has a larger area than the positive electrode, and when the separator is arranged so as to protrude from the positive electrode, the protruding width of the separator, which is parallel to the long side, between the short sides facing each other is set. ma1 and ma2, and the protruding widths of the separators parallel to the short side in the portions of the long sides facing each other are mb1 and mb2, when ma1 <ma2 and mb1 <mb2, ma1> SLa × Ra / 2, And mb1> SLb × R
The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein b / 2 is satisfied.
【請求項3】 上記負極は、炭素、リチウム合金又はリ
チウム金属を負極活物質として含有し、 上記正極は、リチウムを可逆に脱挿入できる物質を正極
活物質として含有し、 上記非水電解質は、非水溶媒にLiを含む塩が溶解され
てなり、 上記セパレータは、多孔質ポリオレフィン薄膜であるこ
とを特徴とする請求項1記載の非水電解質電池。
3. The negative electrode contains carbon, a lithium alloy or lithium metal as a negative electrode active material, the positive electrode contains a substance capable of reversibly inserting and removing lithium as a positive electrode active material, and the non-aqueous electrolyte comprises: The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein a salt containing Li is dissolved in a non-aqueous solvent, and the separator is a porous polyolefin thin film.
【請求項4】 上記非水電解質は、マトリクスポリマに
よってゲル状とされていることを特徴とする請求項1記
載の非水電解質電池。
4. The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the non-aqueous electrolyte is in a gel state by a matrix polymer.
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