JP2009158396A - 非水電解質電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】正極および負極がセパレータを介して配置された電極群と非水電解質とを備えた非水電解質電池であって、前記負極は、集電体とこの集電体に担持されたリチウム化合物を活物質として含む負極活物質含有層とを備え、かつ前記負極は水銀圧入法により得られる細孔径と増加細孔体積容量との関係を示す曲線において0.8〜6μmと0.04〜0.15μmにそれぞれピークが現われることを特徴とする非水電解質電池。
【選択図】 図1
Description
前記負極は、集電体とこの集電体に担持されたリチウム化合物を活物質として含む負極活物質含有層とを備え、かつ
前記負極は、水銀圧入法により得られる細孔径と増加細孔体積容量との関係を示す曲線において0.8〜6μmと0.04〜0.15μmにそれぞれピークが現われることを特徴とする非水電解質電池が提供される。
アルミニウム箔およびアルミニウム合金箔の厚さは、20μm以下、より好ましくは15μm以下にすることが望ましい。アルミニウム箔の純度は99%以上にすることが好ましい。アルミニウム合金は、マグネシウム、亜鉛、ケイ素などの元素を含む合金が好ましい。この合金中に含まれる鉄、銅、ニッケル、クロムなどの遷移金属は、その含有量を1重量%以下にすることが好ましい。
正極は、集電体と、前記集電体の片面もしくは両面に担持され、活物質、導電剤および結着剤を含む正極活物質含有層とを有する。
この非水電解質は、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解される電解質塩を含む。また、非水溶媒中にはポリマーを含んでもよい。
セパレータは、例えばポリオレフィン、セルロース、ポリエチレンテレフタレート、ビニロン等のポリマーから得られる多孔質フィルムまたは不織布が用いられる。ここでセパレータの材料は1種類もしくは2種類以上の組み合わせから選ばれる。特にポリオレフィン、セルロース、ポリエチレンテレフタレート、ビニロンのいずれかからなる不織布が好ましい。前述したように0.04〜0.2μmの細孔を有する電極は非水電解液の含浸が困難である。非水電解質電池において非水電解液の含浸はセパレータ→電極の順番で進行する。細孔が大きく電解液の含浸の容易なポリオレフィン、セルロース、ポリエチレンテレフタレート、ビニロンのいずれかからなる不織布をセパレータに用いることによって、電解液の含浸を促進できるため、出力特性の向上に有益である。
<正極の作製>
正極活物質にLiCoO2を用い、これに導電剤として正極全体に対して8重量%の割りになるように黒鉛粉末、結着剤として正極全体に対して5重量%となるようにPVdFをそれぞれ配合し、n−メチルピロリドン(NMP)溶媒に分散してスラリーを調製した。このスラリーを厚さ15μmのアルミニウム箔に塗布、乾燥、プレス工程を経て電極密度3.3g/cm3の正極を作製した。
負極活物質にLi4Ti5O12を用い、導電剤としてグラファイトを負極全体に対して8重量%、アスペクト比が200の炭素繊維を2重量%になるように、結着剤としてPVdFを負極全体に対して3重量%となるようにそれぞれ配合し、n−メチルピロリドン(NMP)溶液中で混合することによりスラリーを調製した。このスラリーの固形分比(固形分重量/スラリー全重量)は40%とし、分散には0.1mm径のジルコニアビーズを用いるビーズミルを行った。得られたスラリーのレーザ粒度分布計による粒度分布を図3に示す。図3から明らかなように0.72μmと3.8μmにそれぞれ粒度分布のピークが現われ、0.72μmの最大頻度(a)と3.8μmの最大頻度(b)の比率(b/a)は0.64であった。
EC+PC+GBL=1:1:4(体積比)の混合溶媒に2MのLiBF4を混合し非水電解質を調製した。
前記非水電解質をセルロース製不織布からなるセパレータに含浸した後、このセパレータで正極を覆い、負極をセパレータを介して正極と対向するように重ねて渦巻状に捲回し、渦巻状の電極群を作製した。この電極群にプレスを施すことにより、扁平状に成形した。厚さ0.3mmのアルミニウムからなる有底矩形筒体に扁平状に成形した電極群を挿入し、図1に示す厚さ3.0mm、幅35mm、高さ65mmの角型非水電解質電池を製造した。
導電剤として負極全体重量に対して10重量%のグラファイトを用いた以外、実施例1と同様に負極を作製し、さらにこの負極を組み込んだ非水電解質電池を製造した。作製した負極の水銀圧入法による細孔径と増加細孔体積容量との関係を示す曲線において、0.086μmと2.4μmにそれぞれピークが現われ、前者のピークの最大値(B)と後者のピークの最大値(A)の比率[(A)/(B)]は0.08であった。
セパレータとしてポリエチレンの多孔質フィルムを用いた以外、実施例1と同様の非水電解質電池を製造した。
スラリーの固形分比を60%、0.1mm径のジルコニアビーズの代わりに1.0mm径のジルコニアビーズを用いたビーズミルで分散を行った以外は、実施例1と同様に負極を作製し、さらにこの負極を組み込んだ非水電解質電池を製造した。作製した負極の水銀圧入法による細孔径と増加細孔体積容量との関係を示す曲線において、0.12μmにのみピークが現われ、0.8〜3μmの範囲にはピークが現われなかった。
Claims (5)
- 正極および負極がセパレータを介して配置された電極群と非水電解質とを備えた非水電解質電池であって、
前記負極は、集電体とこの集電体に担持されたリチウム化合物を活物質として含む負極活物質含有層とを備え、かつ
前記負極は、水銀圧入法により得られる細孔径と増加細孔体積容量との関係を示す曲線において0.8〜6μmと0.04〜0.15μmにそれぞれピークが現われることを特徴とする非水電解質電池。 - 前記負極は、水銀圧入法により得られる細孔径と増加細孔体積容量との関係を示す曲線において0.8〜6μmのピークにおける最大値(A)と、0.04〜0.15μmのピークにおける最大値(B)の比率が1×10-5≦(A)/(B)≦0.5の範囲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。
- 前記リチウム化合物はリチウムチタン複合酸化物であることを特徴とする請求項1または2記載の非水電解質電池。
- 前記負極の負極活物質含有層は、アスペクト比が10〜10000の炭素繊維を導電剤として含むことを特徴とする請求項1ないし3いずれか記載の非水電解質電池。
- 前記セパレータは、ポリオレフィン、セルロース、ポリエチレンテレフタレート、ビニロンから選択される不織布であることを特徴とする請求項1ないし4いずれか記載の非水電解質電池。
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