JP2007066619A - 非水電解質電池および携帯情報機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の非水電解質電池は、正極、負極および非水電解質を有する発電要素と、発電要素を収納し、周縁部に、互いに熱融着された一対の内側樹脂層を有するラミネート外装材と、内側樹脂層に挟まれ、周縁部の長手方向に形成された棒状の形状記憶樹脂と、を具備することを特徴とする非水電解質電池。
【選択図】 図1
Description
第一の実施の形態に係る非水電解質電池の一例について、図1乃至図4を参照してその構造を説明する。図1に、第一の実施の形態に係わる扁平型非水電解質二次電池の平断面模式図を示す。図2は、図1のA−A‘点線で示した側断面の模式図を示す。
この正極4は、活物質を含む正極層が正極集電体の片面もしくは両面に担持された構造を有する。
正極層は、正極活物質及び結着剤を含有する。
結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体(EPDM)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)等を用いることができる。
集電体としては、多孔質構造の導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板を用いることができる。これら導電性基板は、例えば、アルミニウム、ステンレス、またはニッケルから形成することができる。
負極は、負極層が負極集電体の片面もしくは両面に担持された構造を有する。
負極活物質はリチウムを吸蔵・放出する物質であれば、特に限定されるものではないが、例えば、既知の活物質である炭素質物、合金、酸化物、窒化物、硫化物、炭化物などを列挙することができる。また、過放電時の信頼性の観点から、負極の作動電位が金属リチウムの電位に対して1Vよりも貴となる負極活物質が好ましく、例えば、チタン酸リチウムや硫化鉄を挙げることができる。
負極集電体としては、多孔質構造の導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板を用いることができる。これら導電性基板は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、あるいはニッケルから形成することができる。
セパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリフッ化ビニリデン(PVdF)を含む多孔質フィルム、合成樹脂製不織布等を用いることができる。中でも、ポリエチレンか、あるいはポリプロピレン、または両者からなる多孔質フィルムは、二次電池の安全性を向上できるため、好ましい。
非水電解質としては、液体状、ポリマー状、固体状のものを使用することができる。液状非水電解質としては、例えば、有機溶媒に電解質が溶解されたものや、常温溶融塩を含むものなどを挙げることができる。
有機溶媒としては、非水電解質電池の溶媒として公知の有機溶媒を用いることができ、特に限定はされないが、例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ビニレンカーボネート(VC)などの環状カーボネート、ジメチルカーボネート(DMC)、メチルエチルカーボネート(MEC)、ジエチルカーボネート(DEC)などの鎖状カーボネート、テトラヒドロフラン(THF)、2メチルテトラヒドロフラン(2MeTHF)などの環状エーテル、ジメトキシエタン(DME)などの鎖状エーテル、γ−ブチロラクトン(BL)、アセトニトリル(AN)、スルホラン(SL)等を挙げることができる。これらの有機溶媒は、単独または2種以上の混合物の形態で用いることができる。
また、非水電解質として、リチウムイオンを含有した常温溶融塩を用いることができる。
外装材には、樹脂層を有するラミネートシートを用いる。この外装材は、可撓性(flexibility)を有するため、非水電解質に変形能を持たせることができる。また、軽量であるために電池重量当たりのエネルギー密度を高くすることができる。
形状記憶樹脂とは、変形を加えて冷却すると、その変形した形状が固定されるが、変形前の形状を記憶しているために、臨界点以上の加熱により変形前の形状に戻るような高分子を指す。
LDPEの結晶化度:60〜70%
MDPEの密度:0.926〜0.940
MDPEの結晶化度:75〜85%
HDPEの密度:0.941〜0.965
HDPEのの結晶化度:85〜95%
また、「架橋」とは、橋をかけるように鎖状高分子の分子間で化学結合を形成させることをいう。
第二の実施の形態に係る携帯情報機器の一例について、図5および図6を参照してその構造を説明する。
<正極の作製>
正極活物質としてリチウムコバルト酸化物(LiCoO2)粉末90重量%、アセチレンブラック3重量%、グラファイト3重量%及びポリフッ化ビニリデン(PVdF)4重量%をN−メチルピロリドン(NMP)に加えて混合してスラリーを調製した。このスラリーを、10cm2当たり10個の割合で直径0.5mmの孔が存在する多孔質アルミニウム箔(厚さが15μm)からなる集電体に塗布した後、プレスすることにより電極密度が2.9g/cm3の正極を作製した。
負極活物質として3000℃で熱処理したメソフェーズピッチ系炭素繊維(繊維径が8μm、平均繊維長が20μm、平均面間隔(d002)が0.3360nmの炭素質物)の粉末を93重量%と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)7重量%とを混合し、これを10cm2当たり10個の割合で直径0.5mmの孔が存在する多孔質銅箔(厚さが15μm)からなる集電体に塗布し、乾燥し、プレスすることにより電極密度が1.4g/cm3で、負極層が集電体に担持された構造の負極を作製した。
厚さが16μm、120℃、1時間での熱収縮が20%で、多孔度が50%のポリエチレン製多孔質フィルムからなるセパレータを用意した。
四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)をエチレンカーボネート(EC)とγ−ブチロラクトン(BL)の混合溶媒(混合体積比率25:75)に1.5モル/1溶解して非水電解液を調製した。
前述したようにして得られた正極及び負極をその間に前記セパレータを介して積層し、厚さ2mm、縦6cm、横3cmの電極群を作製した。
形状記憶樹脂(架橋ポリエチレン)は、直径1mmの円形断面を有する枠状のものを使用した。形状記憶樹脂には、電極群の外周に配置した際に、電池がS字形状を形成・保持することを補助することが可能な形状を150℃で記憶させた。その後、平面に対して平行になるように形状を戻した。
厚さ100μmのPET層と厚さ10μmのAl層と厚さ50μmのPE層が積層されたラミネートフィルム外装材として用意した。
S字形状の記憶を160℃で行い、熱融着を190℃で行った他は、実施例1と同様に非水電解質電池を作製した。
S字形状の記憶を120℃で行い、熱融着を180℃で行った他は、実施例1と同様に非水電解質電池を作製した。
形状記憶樹脂を使用しない他は、実施例1と同様に非水電解質電池を作製した。
S字形状の記憶を500℃で行い、熱融着後にドライヤーの熱風で加熱した他は、実施例1と同様に非水電解質電池を作製した。
Claims (3)
- 正極、負極および非水電解質を有する発電要素と、
前記発電要素を収納し、周縁部に、互いに熱融着された一対の内側樹脂層を有するラミネート外装材と、
前記内側樹脂層に挟まれ、前記周縁部の長手方向に形成された棒状の形状記憶樹脂と、
を具備することを特徴とする非水電解質電池。 - 前記形状記憶樹脂は架橋ポリオレフィンを有し、前記内側樹脂層はポリオレフィンを有することを特徴とする請求項1記載の非水電解質電池。
- 請求項1又は2に記載の前記非水電解質電池と、
前記非水電解質電池を電源として駆動する中央処理装置と、
を具備することを特徴とする携帯情報機器。
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