JP2733970B2 - 非水電解液電池 - Google Patents
非水電解液電池Info
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- JP2733970B2 JP2733970B2 JP63185245A JP18524588A JP2733970B2 JP 2733970 B2 JP2733970 B2 JP 2733970B2 JP 63185245 A JP63185245 A JP 63185245A JP 18524588 A JP18524588 A JP 18524588A JP 2733970 B2 JP2733970 B2 JP 2733970B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- active material
- battery
- separator
- nonwoven fabric
- positive electrode
- Prior art date
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
- H01M6/16—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/06—Electrodes for primary cells
-
- 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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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一対の電極を構成する正極と負極とがセパ
レータを介して積層されている非水電解液電池に関し、
特にその電極の改良に関するものである。
レータを介して積層されている非水電解液電池に関し、
特にその電極の改良に関するものである。
本発明は、正極と負極とがセパレータを介して積層さ
れている非水電解液電池において、 正極又は負極のうちのどちらか一方の電極若しくは両
方の電極の表面に不織布を密着させて一体化させること
によって、 正極と負極とをセパレータを介して積層する工程など
において、電極を構成する活物質層の表面から活物質が
脱落するのを防止することにより、セパレータの損傷を
なくして、電池内部のショートを防止するようにしたも
のである。
れている非水電解液電池において、 正極又は負極のうちのどちらか一方の電極若しくは両
方の電極の表面に不織布を密着させて一体化させること
によって、 正極と負極とをセパレータを介して積層する工程など
において、電極を構成する活物質層の表面から活物質が
脱落するのを防止することにより、セパレータの損傷を
なくして、電池内部のショートを防止するようにしたも
のである。
リチウム等を負極の活物質として使用し、電解液に有
機電解液を使用する非水電解液電池は、自己放電が少な
いこと、起電力が大きくかつ電流を取出すときの電圧低
下が少ないこと等の長所がある。このため、リチウムを
負極の活物質として使用する非水電解液一次電池である
リチウム一次電池は、５〜10年間の長期にわたって信頼
性のある電池として、電子時計や種々のメモリーバック
アップなどの電源として広く使用されている。
機電解液を使用する非水電解液電池は、自己放電が少な
いこと、起電力が大きくかつ電流を取出すときの電圧低
下が少ないこと等の長所がある。このため、リチウムを
負極の活物質として使用する非水電解液一次電池である
リチウム一次電池は、５〜10年間の長期にわたって信頼
性のある電池として、電子時計や種々のメモリーバック
アップなどの電源として広く使用されている。
また、非水電解液二次電池は、近年における種々の電
子機器の飛躍的進歩にともなって、長時間にわたり便利
で経済的に使用できる再充電の可能な二次電池として期
待されており、このため、多くの研究が進められてい
る。
子機器の飛躍的進歩にともなって、長時間にわたり便利
で経済的に使用できる再充電の可能な二次電池として期
待されており、このため、多くの研究が進められてい
る。
これらの非水電解液電池においては、高容量化を図る
ために、電池内部の限られた狭い空間にできるだけ多く
の活物質を充填する必要があり、このための一手段とし
て、セパレータを薄くする方法がある。
ために、電池内部の限られた狭い空間にできるだけ多く
の活物質を充填する必要があり、このための一手段とし
て、セパレータを薄くする方法がある。
しかしながら、セパレータを薄くすると、次のような
問題が発生する。即ち、活物質が表面に塗布されたシー
ト状の電極をセパレータと共に巻き込む工程などにおい
て、活物質層の表面からこの活物質が脱落し、この脱落
した活物質が電極及びセパレータと共に巻き込まれてし
まうことがある。この場合、セパレータが薄いので、こ
の脱落物によりセパレータが容易に破れて電池内部でシ
ョートが発生し、このため、完成した電池の品質が一定
しない。このような脱落の防止のために、シート状電極
にセパレータを予め一体化しておくことが考えられる
が、電極にセパレータを加圧して一体化しようとする
と、セパレータがやはり損傷を受けるので、セパレータ
としての働きが低下する。
問題が発生する。即ち、活物質が表面に塗布されたシー
ト状の電極をセパレータと共に巻き込む工程などにおい
て、活物質層の表面からこの活物質が脱落し、この脱落
した活物質が電極及びセパレータと共に巻き込まれてし
まうことがある。この場合、セパレータが薄いので、こ
の脱落物によりセパレータが容易に破れて電池内部でシ
ョートが発生し、このため、完成した電池の品質が一定
しない。このような脱落の防止のために、シート状電極
にセパレータを予め一体化しておくことが考えられる
が、電極にセパレータを加圧して一体化しようとする
と、セパレータがやはり損傷を受けるので、セパレータ
としての働きが低下する。
本発明は、セパレータが薄くても、かかる電池内での
ショートは発生せず、品質の一定な非水電解液電池を提
供しようとするものである。
ショートは発生せず、品質の一定な非水電解液電池を提
供しようとするものである。
本発明は、正極と負極とがセパレータを介して積層さ
れている非水電解液電池において、前記正極及び負極の
うちの少なくとも一方は活物質と結合剤とを含有する活
物質層を有し、不織布が前記活物質層を覆うようにこの
活物質層に密着して一体化されていることを特徴とする
非水電解液電池に係るものである。
れている非水電解液電池において、前記正極及び負極の
うちの少なくとも一方は活物質と結合剤とを含有する活
物質層を有し、不織布が前記活物質層を覆うようにこの
活物質層に密着して一体化されていることを特徴とする
非水電解液電池に係るものである。
本発明において使用する不織布の材料としては、電解
液と反応せず電位的に安定したものがよく、例えば、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリエステルなどの高分
子系、ステンレス鋼などの金属系、炭素繊維系などを用
いることができる。また、本発明において使用する不織
布としては、上述のような材料からなる繊維がシート状
に薄く積み重ねられて接着剤で固められている通常の不
織布を使用することができる。そして、不織布の厚さ
は、不織布をシート状電極に密着させる前では２〜50μ
ｍであり、密着一体化後は密着前の厚さの1/2〜1/10程
度であるので好ましい。また、セパレータも、電極との
積層前の厚みが２〜50μｍであってよく、非水電解液電
池に通常用いられている各種のセパレータを用いること
ができる。
液と反応せず電位的に安定したものがよく、例えば、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリエステルなどの高分
子系、ステンレス鋼などの金属系、炭素繊維系などを用
いることができる。また、本発明において使用する不織
布としては、上述のような材料からなる繊維がシート状
に薄く積み重ねられて接着剤で固められている通常の不
織布を使用することができる。そして、不織布の厚さ
は、不織布をシート状電極に密着させる前では２〜50μ
ｍであり、密着一体化後は密着前の厚さの1/2〜1/10程
度であるので好ましい。また、セパレータも、電極との
積層前の厚みが２〜50μｍであってよく、非水電解液電
池に通常用いられている各種のセパレータを用いること
ができる。
正極の活物質としては、MnO2、CuOなどの金属酸化
物、FeS2、MoS2などの金属硫化物、フッ化カーボン（CF
x）、LixMnOy、LiNixCo(1-x)O2などのリチウム複合酸化
物、これらの混合物などを用いることができる。
物、FeS2、MoS2などの金属硫化物、フッ化カーボン（CF
x）、LixMnOy、LiNixCo(1-x)O2などのリチウム複合酸化
物、これらの混合物などを用いることができる。
負極の活物質としては、リチウム、リチウム合金（例
えば、LiAl、LiPb、LiSn、LiBi、LiCdなど）、ポリアセ
チレン、ポリアニリン、ポリチオフェン等の高分子導電
性物質、リチウムイオンを結晶中に混合した層間化合物
（例えば、TiS2、MoS2などの層間にリチウムをはさみ込
んだもの）、ピッチ、高分子物質などを600〜1400℃程
度で焼成してリチウムイオンが自由に出入りできるよう
にした炭素などを用いることができる。
えば、LiAl、LiPb、LiSn、LiBi、LiCdなど）、ポリアセ
チレン、ポリアニリン、ポリチオフェン等の高分子導電
性物質、リチウムイオンを結晶中に混合した層間化合物
（例えば、TiS2、MoS2などの層間にリチウムをはさみ込
んだもの）、ピッチ、高分子物質などを600〜1400℃程
度で焼成してリチウムイオンが自由に出入りできるよう
にした炭素などを用いることができる。
電極を構成する活物質層が不織布を密着一体化させる
ことにより不織布で覆われているので、この不織布が密
着一体化されている電極を他方の電極とセパレータを介
して積層する際に、柔軟性に富んだ不織布が必要に応じ
て部分的に伸びたり縮んだりするので、不織布とこれが
密着一体化されている活物質層との間にズレは生じな
い。従って、活物質層の表面から活物質が脱落すること
もなく、活物質層の表面が効果的に保護される。
ことにより不織布で覆われているので、この不織布が密
着一体化されている電極を他方の電極とセパレータを介
して積層する際に、柔軟性に富んだ不織布が必要に応じ
て部分的に伸びたり縮んだりするので、不織布とこれが
密着一体化されている活物質層との間にズレは生じな
い。従って、活物質層の表面から活物質が脱落すること
もなく、活物質層の表面が効果的に保護される。
また、活物質層を不織布で覆っただけであるから、イ
オンが自由に通過するのに何ら支障を来たさず、また電
池の重量も殆ど増加しない。しかも、不織布の厚みを適
当に選べば、厚すぎるために電池内の有効体積が減少し
て容量が低下することはなく、また薄すぎるために製造
上の取扱いが難しくて高価につくといった問題もない。
オンが自由に通過するのに何ら支障を来たさず、また電
池の重量も殆ど増加しない。しかも、不織布の厚みを適
当に選べば、厚すぎるために電池内の有効体積が減少し
て容量が低下することはなく、また薄すぎるために製造
上の取扱いが難しくて高価につくといった問題もない。
本発明をリチウム二次電池に適用した一実施例を図面
を参照しながら説明する。
を参照しながら説明する。
本実施例におけるリチウム二次電池は以下に述べるよ
うにして製造することができる。
うにして製造することができる。
まず、第１図及び第２図に示す正極の作製方法につい
て説明すると、最初に、市販の二酸化マンガンを420℃
で４時間熱処理した。これに市販の炭酸リチウムをマン
ガンとリチウムとの原子比1:0.56でよく混合してから、
400℃で１時間熱処理し、Li0.56MnO2.185を作った。次
に、このようにして得られたLi0.56MnO2.18587重量部
に、導電剤としてのグラファイト10重量部と、結合剤と
してのポリフッ化ビニリデン３重量部とを混合した。そ
して、これをＮ−メチル−２−ピロリドンを分散剤とし
て、湿式に混合してペーストにした。この場合、結合剤
としてポリフッ化テトラフロロエチレンを用いてもよ
い。
て説明すると、最初に、市販の二酸化マンガンを420℃
で４時間熱処理した。これに市販の炭酸リチウムをマン
ガンとリチウムとの原子比1:0.56でよく混合してから、
400℃で１時間熱処理し、Li0.56MnO2.185を作った。次
に、このようにして得られたLi0.56MnO2.18587重量部
に、導電剤としてのグラファイト10重量部と、結合剤と
してのポリフッ化ビニリデン３重量部とを混合した。そ
して、これをＮ−メチル−２−ピロリドンを分散剤とし
て、湿式に混合してペーストにした。この場合、結合剤
としてポリフッ化テトラフロロエチレンを用いてもよ
い。
このようにして得られたペーストを集電体としての厚
さ30μｍのアルミニウム箔10の両面に片面の厚さが75μ
ｍになるように均一に塗布して活物質層9a、9bを形成す
ることによって、正極本体を得た。そして、厚さが2.5
μｍ（厚さ測定荷重は7g/cm2）で幅と長さが上記アルミ
ニウム箔10とほぼ同寸法のポリプロピレン製不織布１
を、上記正極本体の両面に常温でローラープレスして密
着一体化させることにより取付けた。この密着一体化後
の不織布の厚さは片面で約7.5μｍであった。この場
合、不織布のポーラス性が損なわれない限り、加熱下で
ローラープレスしてもよい。このように不織布を密着一
体化させることにより得られた正極の外観を第１図に、
また正極の一部分の縦断面を第２図に示す。第１図にお
いて、６は上記電極本体に取付けられた正極リードであ
る。
さ30μｍのアルミニウム箔10の両面に片面の厚さが75μ
ｍになるように均一に塗布して活物質層9a、9bを形成す
ることによって、正極本体を得た。そして、厚さが2.5
μｍ（厚さ測定荷重は7g/cm2）で幅と長さが上記アルミ
ニウム箔10とほぼ同寸法のポリプロピレン製不織布１
を、上記正極本体の両面に常温でローラープレスして密
着一体化させることにより取付けた。この密着一体化後
の不織布の厚さは片面で約7.5μｍであった。この場
合、不織布のポーラス性が損なわれない限り、加熱下で
ローラープレスしてもよい。このように不織布を密着一
体化させることにより得られた正極の外観を第１図に、
また正極の一部分の縦断面を第２図に示す。第１図にお
いて、６は上記電極本体に取付けられた正極リードであ
る。
次に、第３図及び第４図に示すリチウム二次電池の組
立方法について説明すると、負極４として厚さ70μｍの
リチウム箔を用い、セパレータ3a、3bとして厚さ25μｍ
のポリプロピレン製の微孔性フィルム（多数の微小開口
が形成されている薄い平板状のもの）を一対用いた。そ
して、負極４、セパレータ3a、正極２及びセパレータ3b
の順序で積層してから、正極２、負極４及び一対のセパ
レータ3a、3bをロール状に巻き込んで互いに積層した。
これをニッケルめっきを施した内径13.3mmの鉄製電池缶
８に入れ、LiPF6を１モル／溶解した炭酸プロピレン
と1,2−ジメトキシエタンとを混合して得た電解液を電
池缶８内に含浸させた。この場合、ロール状に巻き込ん
だ部分２、3a、3b、４の上下端面に対向するように、電
池缶８内に絶縁板5a、5bを配設した。また、この電池缶
８と電池蓋11とをガスケット７を介してかしめて、電池
缶８を封口した。
立方法について説明すると、負極４として厚さ70μｍの
リチウム箔を用い、セパレータ3a、3bとして厚さ25μｍ
のポリプロピレン製の微孔性フィルム（多数の微小開口
が形成されている薄い平板状のもの）を一対用いた。そ
して、負極４、セパレータ3a、正極２及びセパレータ3b
の順序で積層してから、正極２、負極４及び一対のセパ
レータ3a、3bをロール状に巻き込んで互いに積層した。
これをニッケルめっきを施した内径13.3mmの鉄製電池缶
８に入れ、LiPF6を１モル／溶解した炭酸プロピレン
と1,2−ジメトキシエタンとを混合して得た電解液を電
池缶８内に含浸させた。この場合、ロール状に巻き込ん
だ部分２、3a、3b、４の上下端面に対向するように、電
池缶８内に絶縁板5a、5bを配設した。また、この電池缶
８と電池蓋11とをガスケット７を介してかしめて、電池
缶８を封口した。
以上のようにして外径13.8mm、高さ42mmの円筒型リチ
ウム二次電池を50個組立てた。
ウム二次電池を50個組立てた。
また、比較のために、本実施例のように正極の両面の
何れにも不織布1a、1bが設けられていない電池を、同様
の方法で、比較例として50個組立てた。
何れにも不織布1a、1bが設けられていない電池を、同様
の方法で、比較例として50個組立てた。
これら100個の電池は組立てが完成した時点ですでに
充電状態であるから、この状態で電池の開路電圧の測定
を、組立てた当日と常温・常湿で１週間保存した後とに
実施した。その結果を下の表に示す。
充電状態であるから、この状態で電池の開路電圧の測定
を、組立てた当日と常温・常湿で１週間保存した後とに
実施した。その結果を下の表に示す。
上の表から明らかなように、正極に不織布が設けられ
ていない比較例の電池には、その開路電圧が低いものが
数個あったのに対し、本実施例の電池には、開路電圧の
低いものは全くなかった。また、開路電圧が3.20V未満
の比較例の電池を11Ωの負荷で放電したところ、その容
量は正常品の場合の80％以下であった。同様に、本実施
例の電池を10個無作為に選んで放電したが、正常品より
も容量の少ないものはなかった。
ていない比較例の電池には、その開路電圧が低いものが
数個あったのに対し、本実施例の電池には、開路電圧の
低いものは全くなかった。また、開路電圧が3.20V未満
の比較例の電池を11Ωの負荷で放電したところ、その容
量は正常品の場合の80％以下であった。同様に、本実施
例の電池を10個無作為に選んで放電したが、正常品より
も容量の少ないものはなかった。
上記測定後に、開路電圧の低い比較例の電池について
分解調査したところ、負極活物質が部分的に脱落してお
り、この脱落した活物質がセパレータを突き破っていた
のが観察された。
分解調査したところ、負極活物質が部分的に脱落してお
り、この脱落した活物質がセパレータを突き破っていた
のが観察された。
以上説明したように、本実施例では、電池の正極のみ
に不織布を取付けたが、層間化合物などの活物質と結合
剤とを含有する活物質層を負極にも設けた場合などに
は、必要に応じて負極にも不織布を設けることができ
る。
に不織布を取付けたが、層間化合物などの活物質と結合
剤とを含有する活物質層を負極にも設けた場合などに
は、必要に応じて負極にも不織布を設けることができ
る。
また、電池の形状も円筒型に限らず、角型その他の種
々の形状であってよい。
々の形状であってよい。
また、正極本体を集電体と活物質層とから構成した
が、活物質層のみから構成することも可能である。
が、活物質層のみから構成することも可能である。
また、正極２の両面に活物質層9a、9b及び不織布1a、
1bを設けたが、必要に応じて何れか一方の面のみに設け
ることも可能である。
1bを設けたが、必要に応じて何れか一方の面のみに設け
ることも可能である。
本発明は、上述のように、電極を構成する活物質層に
不織布を密着一体化させることにより上記活物質層を不
織布で覆うようにしたから、上記電極をセパレータを介
して他方の電極と積層させる際に、柔軟性に富んだ不織
布が必要に応じて部分的に伸びたり縮んだりして活物質
層と不織布との間にズレを生ずることがなく、このた
め、活物質層の表面から活物質が脱落することがなく、
活物質層の表面を不織布によって効果的に保護すること
ができる。従って、活物質の脱落によりセパレータが損
傷して電池内部でショートする恐れがないから、容量、
自己放電量、開路電圧などの電池性能のバラツキが小さ
くて品質の一定な非水電解液電池を提供することができ
る。
不織布を密着一体化させることにより上記活物質層を不
織布で覆うようにしたから、上記電極をセパレータを介
して他方の電極と積層させる際に、柔軟性に富んだ不織
布が必要に応じて部分的に伸びたり縮んだりして活物質
層と不織布との間にズレを生ずることがなく、このた
め、活物質層の表面から活物質が脱落することがなく、
活物質層の表面を不織布によって効果的に保護すること
ができる。従って、活物質の脱落によりセパレータが損
傷して電池内部でショートする恐れがないから、容量、
自己放電量、開路電圧などの電池性能のバラツキが小さ
くて品質の一定な非水電解液電池を提供することができ
る。
また、電極を構成する活物質層を不織布で覆っただけ
であるから、イオンが自由に通過するのに何ら支障を来
すことがなく、また、重量及び容積が必要以上に大きく
なる恐れもない。
であるから、イオンが自由に通過するのに何ら支障を来
すことがなく、また、重量及び容積が必要以上に大きく
なる恐れもない。
図面は本発明をリチウム二次電池に適用した一実施例を
示すものであって、第１図は正極の概略的な斜視図、第
２図は第１図に示す正極の一部分の詳細な縦断面図、第
３図は部分的に縦断して示す電池の概略的な正面図、第
４図は第３図に示す電池の一部分の詳細な横断面図であ
る。 なお図面に用いた符号において、 1a、1b……不織布 ２……正極 3a、3b……セパレータ ４……負極 9a、9b……活物質層 である。
示すものであって、第１図は正極の概略的な斜視図、第
２図は第１図に示す正極の一部分の詳細な縦断面図、第
３図は部分的に縦断して示す電池の概略的な正面図、第
４図は第３図に示す電池の一部分の詳細な横断面図であ
る。 なお図面に用いた符号において、 1a、1b……不織布 ２……正極 3a、3b……セパレータ ４……負極 9a、9b……活物質層 である。
Claims (1)
- 【請求項１】正極と負極とがセパレータを介して積層さ
れている非水電解液電池において、 前記正極及び負極のうちの少なくとも一方は活物質と結
合剤とを含有する活物質層を有し、 不織布が前記活物質層を覆うようにこの活物質層に密着
して一体化されていることを特徴とする電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63185245A JP2733970B2 (ja) | 1988-07-25 | 1988-07-25 | 非水電解液電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63185245A JP2733970B2 (ja) | 1988-07-25 | 1988-07-25 | 非水電解液電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0233861A JPH0233861A (ja) | 1990-02-05 |
| JP2733970B2 true JP2733970B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=16167429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63185245A Expired - Fee Related JP2733970B2 (ja) | 1988-07-25 | 1988-07-25 | 非水電解液電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2733970B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4829444B2 (ja) * | 2001-09-25 | 2011-12-07 | 積水ホームテクノ株式会社 | 浴室ユニット |
| JP6560345B2 (ja) * | 2014-10-31 | 2019-08-14 | エルジー・ケム・リミテッド | 二次電池用電極、その製造方法、それを含む二次電池及びケーブル型二次電池 |
| EP3609014B1 (en) * | 2017-03-28 | 2024-04-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electrode structure and secondary battery |
-
1988
- 1988-07-25 JP JP63185245A patent/JP2733970B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0233861A (ja) | 1990-02-05 |
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