JP2600214B2 - 非水電解液二次電池 - Google Patents

非水電解液二次電池

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、非水電解液二次電池に関するものであり、
特に電極構造の改良に関するものである。
〔発明の概要〕
本発明は、リチウムを主体とする負極板とLiMn2O4
主体とする正極板とを用いた非水電解液二次電池におい
て、負極板の幅を正極板の幅よりも大きく、且つセパレ
ータの幅よりも小さいすることにより、負極板表面から
脱離するリチウムのデンドライト発生を抑制して内部短
絡を防止し、充放電サイクル特性に優れた非水電解液二
次電池を実現しようとするものである。
〔従来の技術〕
負極活物質としてリチウムを使用し電解液に非水電解
液を使用した,いわゆる非水電解液電池は、自己放電の
少ない保存性に優れた電池として知られており、特に5
年〜10年という長期間使用が要求される電子腕時計や種
々のメモリーバックアップ用電源として広く利用される
ようになっている。
ところで、これら従来使用されている非水電解液電池
は通常は一次電池であるが、長時間経済的に使用できる
電源として再充電可能な非水電解液二次電池への要望が
多く、各方面で研究が進められている。その中で、特に
負極活物質にリチウムを使用する非水電解液二次電池
は、電池電圧が高く,高エネルギー密度の二次電池とし
て期待されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、上記負極活物質にリチウムを使用した非水
電解液二次電池は、未だ実用化に至っていない。その原
因の一つに負極板の劣化による短寿命が挙げられる。こ
れは、負極活物質であるリチウムが充放電の繰り返しに
より負極板表面より脱離し、その脱離したリチウムがデ
ンドライト状に成長し正極板と接触して短絡してしまう
からである。このため、長寿命の二次電池を得ることが
できない原因となっている。
そこで、本発明は上述の実情に鑑みて提案されたもの
であって、負極板表面から脱離するリチウムのデンドラ
イト発生を抑制して内部短絡を防止し、優れた充放電サ
イクル特性が可能な非水電解液二次電池を提供すること
を目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者等は、上述のような問題点を解決するため鋭
意研究の結果、負極板の幅が正極板の幅と同じかあるい
はそれ以下の場合、充放電の際に負極板表面から脱離す
るリチウムの特に負極板の幅方向が端部から脱離するリ
チウムがデンドライト状に発生して成長し、その後セパ
レータを乗り越えて正極板に接触して短絡するとの知見
を得るに至った。
本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものであ
って、リチウムを主体とする負極板とLiMn2O4を主体と
する正極板とがセパレータを介して積層巻回され電池缶
内に収納されてなる非水電解液二次電池において、上記
負極板の幅が上記正極板の幅よりも大であり、且つ上記
セパレータの幅よりも小であることを特徴とするもので
ある。
ここで、特に上記負極板の幅は正極板の幅に対して片
側0.5〜2.0mm大きくすることが好ましい。例えば、負極
板の幅を正極板の幅に対して片側0.5mm以下とした場合
は、電極群を形成する際に巻き取りずれにより負極板の
幅が正極板の幅と同じかあるいはそれ以下になることが
あり、リチウムのデンドライト発生を生ずる虞れがあ
る。これに対して、負極板の幅を正極板の幅に対して片
側2.0mm以上大きくした場合は、充放電に作用しないリ
チウムが多くなり無駄になる。
本発明に係る非水電解液二次電池の正極板には、正極
活物質であるLiMn2O4が主として使用される。そのLiMn2
O4は、例えば炭酸リチウムと二酸化マンガンを空気中や
窒素等の不活性ガス雰囲気中で400℃程度に加熱して反
応させるか、またはヨウ化リチウムと二酸化マンガンと
を同様の雰囲気中等で300℃程度に加熱して反応させる
ことによって容易に得ることができるものである。
特に、FeKα線を使用してX線回折を行った際に、回
折角46.1゜における回折ピークの半値幅が1.1゜〜2.1゜
であるようなLiMn2O4を正極活物質として使用すれば、
より優れた充放電特性が得られる。なお、前述の正極活
物質には、導電剤や結合剤,分散剤等が必要に応じて添
加されて正極板に加工される。
一方負極板には、リチウム箔の如き金属リチウム、リ
チウム合金(例えばLiAl,LiPb,LiSn,LiBi,LiCd等)、さ
らにはこれら金属リチウム、リチウム合金に微量の添加
元素を添加したもの等が使用可能である。
また電解液としては、リチウム塩を電解質としこれを
有機溶剤(非水溶媒)に溶解した非水電解液が使用され
る。
ここで有機溶剤としては、特に限定されるものではな
いが、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボ
ネート、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタ
ン、γ−ブチロラクトン、2−メチル−γ−ブチロラク
トン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフ
ラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソ
ラン、ジメチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラ
ン、アセトニトリル、プロピオニトリル等の単独若しく
は2種以上の混合溶剤が使用できる。
電解質も従来より公知のものが何れも使用可能であ
り、LiClO4、LiAsF6、LiPF6、LiBF4、LiB(C6H5、L
iCl、LiBr、CH3SO3Li、CF3SO3Li等の1種または2種以
上を混合したもの等が使用可能である。
〔作用〕
リチウムを主体とする負極板とLiMn2O4を主体とする
正極板とからなる本発明に係る非水電解液二次電池は、
負極板の幅を正極板の幅よりも大きくすることにより、
充放電の繰り返しにより負極板表面から脱離するリチウ
ムのデンドライト発生が抑制されて内部短絡が防止され
る。また、さらに負極板の幅をセパレータの幅よりも小
さくすることにより、充放電に伴って負極板が膨張した
ときに、負極板がセパレータを越えて正極板と接触し内
部短絡が生じるのが回避される。これらの作用により、
電池の充放電サイクル特性が向上する。
〔実施例〕
以下、本発明の具体的な一実施例について図面を参照
しながら説明する。
本実施例は、リチウムを主体とする負極板とLiMn2O4
を主体とする正極板とがセパレータを介して積層巻回さ
れ電池缶内に収納されてなる円筒型(いわゆるジェリー
ロールタイプ)の非水電解液二次電池に適応したもので
ある。
上記非水電解液二次電池を作成するには、先ず、正極
活物質として市販の二酸化マンガン86.9gに18.5gの炭酸
リチウムを加え、これを乳鉢にて充分に混合した。次い
でこの混合物をアルミナボード上で450℃の温度にて空
気中,1時間の焼成を行いLiMn2O4を合成した。
次に、得られたLiMn2O4を82.8重量部,導電剤として
グラファイト12重量部,結合剤としてポリフッ化ビニリ
デン5.2重量部,分散剤としてN−メチル−2−ピロリ
ドンを湿式混合し、正極ペーストを作成した。
次に、この正極ペーストを厚さ0.03mmのアルミニウム
集電体両面に均一に塗布し、これをローラプレスして厚
さ0.14mmの正極シートとなし、幅32mm,長さ400mmに切断
して一端部にアルミニウムのリード(8)を超音波溶接
して正極板(1)を作成した。
一方、負極活物質として厚さ0.046mm,長さ400mmのリ
チウム箔を、上記正極板幅W1(32mm)よりもそれぞれ片
側2mm,1mm,0.5mm大きくなるように当該リチウム箔の幅W
2を36mm,34mm,33mmとして切断した後、端部にニッケル
リードを圧着して負極板(2)を各々作成した。
次に、先の正極板(1)とこの負極板(2)とをポリ
プロピレン製のセパレータ(3)を介してロール状に巻
き取って積層化し、両端面に絶縁板(4)を配置してニ
ッケルメッキを施した鉄製缶(5)に収納した。ここ
で、前記鉄製缶(5)の内周面には負極板(2)が接す
ることになり、当該鉄製缶(5)は負極缶に相当するこ
とになる。
次いで、LiPF6を1モル/の割合で溶解した炭酸プ
ロピレンと、1,2−ジメトキシエタンの混合電解液を前
記鉄製缶(5)内に含浸せしめ、ガスケット(6)を介
してやはりニッケルメッキを施した鉄よりなる蓋体
(7)で封口した。なお、この蓋体(7)の内面には、
正極板(1)と接続されるリード(8)が溶接され、当
該蓋体(7)が電池の正極缶となっている。
以上により、外形13.8mm,高さ42mmの円筒型の非水電
解液二次電池A,B,Cをそれぞれ組み立てた。なお、上記
電池Aのリチウム箔の幅は36mm、電池Bのリチウム箔の
幅は34mm、電池Cのリチウム箔の幅は33mmである。
比較例1 先の実施例と同様の手法により厚さ0.14mm,幅32mm,長
さ400mmの正極板(1)を作成し、次に厚さ0.046mm,長
さ400mm,正極板(1)の幅と同じ32mmの幅の負極板
(2)を作成して、以下実施例と同じ方法で円筒型の非
水電解液二次電池Dを組み立てた。
比較例2 先の実施例と同様の手法により厚さ0.14mm,幅32mm,長
さ400mmの正極板(1)を作成し、次に厚さ0.046mm,長
さ400mm,正極板(1)の幅よりも小さい30mm幅の負極板
(2)を作成して、以下実施例と同じ方法で円筒型の非
水電解液二次電池Eを組み立てた。
これら電池A,B,C,D,Eについて、250mAの定電流による
終止電圧2.0Vまでの放電を行った後、3.9V終止電圧で60
mA,8時間の充電を行い、充電からお電までの休止時間を
24時間とし、これを1サイクルとしてサイクル寿命試験
を実施した。なお、このサイクル寿命試験におけるサイ
クル寿命終期は、初期容量の50%に低下した時点とし
た。その結果を第1表に示す。また、第2図には各電池
A,B,C,D,Eについてのサイクル寿命回数と放電容量を示
す。なお、第2図中A線は電池A、B線は電池B、C線
は電池C、D線は電池D、E線は電池Eにそれぞれ対応
している。
第1表および第2図から分かるように、負極板(2)
の幅を正極板(1)の幅よりも大きくした実施例の電池
A,B,Cでは、サイクル寿命回数はいずれも125回以上と長
寿命であり、放電容量も1サイクルから125サイクルま
で約400mAHと一定した値を示しており、優れたサイクル
寿命特性を示していることが判明した。これに対して、
負極板(2)の幅が正極板(1)の幅と同じかあるいは
それ以下の電池D,Eでは、サイクル寿命回数はそれぞれ8
4回,54回と短寿命であり、放電容量も1サイクル目から
減少し最終サイクルまで一途下降し、その最終サイクル
目ではその放電容量は約230mAH程度といった低い値を示
している。
これら短寿命であった電池D,Eを解体調査したとこ
ろ、負極板(2)の幅方向の両端部で当該負極板(2)
表面から脱離したリチウムがデンドライト状に発生し成
長しており、そのリチウムのデンドライトがセパレータ
を乗り越えて正極板(1)と接触して内部短絡している
ことが認められた。これに対して、負極板(2)の幅を
正極板(1)の幅よりも大きくした電池A,B,Cでは、正
極板(1)の幅よりも広い部分の負極板(2)〔すなわ
ち正極板と対向していない負極板(2)〕のリチウムが
充放電に使用されておらず、未反応のリチウムとして負
極板(2)表面に残っており、リチウムのデンドライト
発生は認められなかった。
上記負極板(2)の幅が正極板(1)の幅と同じかあ
るいはそれ以下で、リチウムのデンドライトがなぜ発生
するかは明らかではないが、負極板(2)の幅を正極板
(1)の幅より大きくすることによりリチウムのデンド
ライト発生が抑制されて内部短絡が防止され、電池のリ
サイクル寿命特性が向上するのは以上のことから明らか
である。
また、上記負極板(2)の幅を正極板の幅よりも大き
く設定することによりリチウムのデンドライト発生が抑
制されることが分かったが、その負極板(2)の幅は、
第1表および第2図からも分かるように正極板(1)の
幅に対して片側0.5mm以上とした場合、サイクル寿命回
数と放電容量特性の両方とも良好な値となっている。こ
れに対して負極板(2)の幅を正極板(1)の幅に対し
て片側1mm大きくした電池Bは、正極板(1)の幅に対
して片側2.0mm大きくした電池Aよりも僅かながら放電
容量特性が優れている。このため、負極板(2)の幅の
上限は、正極板(1)の幅に対して片側2.0mm以下であ
ることが好ましい。
〔発明の効果〕
以上の説明からも明らかなように、本発明の非水電解
液二次電池においては、リチウムを主体とする負極板と
LiMn2O4を主体とする正極板とを用い、その負極板の幅
を正極板の幅よりも大きくし、且つセパレータの幅より
も小さくしているので、負極板表面から脱離するリチウ
ムのデンドライト発生を抑制することができ、また負極
板の膨張による当該負極板と正極板との接触が防止さ
れ、内部短絡を防止することができる。したがって、優
れた充放電サイクル特性を有する二次電池とすることが
でき、その工業的価値は大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は円筒型の非水電解液二次電池の構成を示す一部
破断側面図であり、第2図はかかる構成の非水電解液二
次電池におけるサイクル回数と放電容量の関係を示す特
性図である。 1……正極板 2……負極板 3……セパレータ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】リチウムを主体とする負極板とLiMn2O4
    主体とする正極板とがセパレータを介して積層巻回され
    電池缶内に収納されてなる非水電解液二次電池におい
    て、 上記負極板の幅が上記正極板の幅よりも大であり、且つ
    上記セパレータの幅よりも小であることを特徴とする非
    水電解液二次電池。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0690520B1 (en) * 1994-05-30 1999-08-18 Canon Kabushiki Kaisha Rechargeable batteries
JPH11162522A (ja) * 1997-12-02 1999-06-18 Toshiba Battery Co Ltd 非水電解液二次電池
JP2000100475A (ja) * 1998-09-21 2000-04-07 Wilson Greatbatch Ltd リチウムイオン二次電気化学電池
US6245464B1 (en) 1998-09-21 2001-06-12 Wilson Greatbatch Ltd. Hermetically sealed lithium-ion secondary electrochemical cell
CN104241675B (zh) * 2014-08-29 2017-01-18 孙旭阳 一种磁控金属二次电池
JP6677820B2 (ja) * 2016-12-07 2020-04-08 日本碍子株式会社 電極/セパレータ積層体及びそれを備えたニッケル亜鉛電池

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4507371A (en) * 1982-06-02 1985-03-26 South African Inventions Development Corporation Solid state cell wherein an anode, solid electrolyte and cathode each comprise a cubic-close-packed framework structure
JPS59146878U (ja) * 1983-03-20 1984-10-01 日立マクセル株式会社 コイン型リチウム二次電池
JPS59205160A (ja) * 1983-05-07 1984-11-20 Toshiba Battery Co Ltd 円筒形非水電解液電池
JPS60175378A (ja) * 1984-02-20 1985-09-09 Hitachi Maxell Ltd 渦巻電極の製造方法

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