JP2770334B2 - 非水電解液二次電池 - Google Patents
非水電解液二次電池Info
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- JP2770334B2 JP2770334B2 JP63201103A JP20110388A JP2770334B2 JP 2770334 B2 JP2770334 B2 JP 2770334B2 JP 63201103 A JP63201103 A JP 63201103A JP 20110388 A JP20110388 A JP 20110388A JP 2770334 B2 JP2770334 B2 JP 2770334B2
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
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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
- H01M6/04—Cells with aqueous electrolyte
- H01M6/06—Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid
- H01M6/10—Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid with wound or folded electrodes
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- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- 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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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、正極又は負極を構成する第１の帯状電極と
負極又は正極を構成する第２の帯状電極とを帯状セパレ
ータを介して積層した状態で多数回巻回することによっ
て構成されかつ正極と負極との間にセパレータが介在し
ている巻回体を具備する非水電解液二次電池に関するも
のである。
負極又は正極を構成する第２の帯状電極とを帯状セパレ
ータを介して積層した状態で多数回巻回することによっ
て構成されかつ正極と負極との間にセパレータが介在し
ている巻回体を具備する非水電解液二次電池に関するも
のである。
正極と負極との間にセパレータが介在している巻回体
を具備する非水電解液二次電池において、 集電体とこの集電体の両面にそれぞれ設けられた活物
質層とをそれぞれ具備しかつ正極又は負極を構成する第
１の帯状電極の最外周の巻回部分の外周側に活物質が存
在しない活物質欠如部分を設けることにより、第２の帯
状電極の最外周の巻回部分の更に外周に配置された前記
第１の帯状電極の最外周の巻回部分がその外周側におい
て活物質を実質的に具備しないように構成し、さらに、
前記第１の帯状電極を帯状の集電体材料とこの集電体材
料の一方の面に設けられた活物質層とを互いに積層させ
た帯状積層体から構成すると共に、前記帯状積層体をそ
の長さ方向における両端を互いにずらせた状態で前記集
電体材料側を内側として２つに重ね合わせることによっ
て、 第１の帯状電極が活物質層のみならず集電体を具備
し、また第２の帯状電極と対向することのない第１の帯
状電極の最外周の巻回部分の外周側には必要のない無駄
な活物質が存在しないため、電池内の有効体積が増大
し、従って、寿命が長くて容量が大きく、さらに、複雑
な構成を有する第１の帯状電極の作製工程が簡単な非水
電解液二次電池を提供することができる。
を具備する非水電解液二次電池において、 集電体とこの集電体の両面にそれぞれ設けられた活物
質層とをそれぞれ具備しかつ正極又は負極を構成する第
１の帯状電極の最外周の巻回部分の外周側に活物質が存
在しない活物質欠如部分を設けることにより、第２の帯
状電極の最外周の巻回部分の更に外周に配置された前記
第１の帯状電極の最外周の巻回部分がその外周側におい
て活物質を実質的に具備しないように構成し、さらに、
前記第１の帯状電極を帯状の集電体材料とこの集電体材
料の一方の面に設けられた活物質層とを互いに積層させ
た帯状積層体から構成すると共に、前記帯状積層体をそ
の長さ方向における両端を互いにずらせた状態で前記集
電体材料側を内側として２つに重ね合わせることによっ
て、 第１の帯状電極が活物質層のみならず集電体を具備
し、また第２の帯状電極と対向することのない第１の帯
状電極の最外周の巻回部分の外周側には必要のない無駄
な活物質が存在しないため、電池内の有効体積が増大
し、従って、寿命が長くて容量が大きく、さらに、複雑
な構成を有する第１の帯状電極の作製工程が簡単な非水
電解液二次電池を提供することができる。
リチウム等を負極活物質として使用する電池では、水
溶液系の電解液は用いることができないので、有機電解
液を使用している。このよう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、電圧が高いこ
と等の長所があり、特に５〜10年の長期にわたって信頼
性があるから、電子時計や種々のメモリーバックアップ
等の電源として広く使用されている。
溶液系の電解液は用いることができないので、有機電解
液を使用している。このよう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、電圧が高いこ
と等の長所があり、特に５〜10年の長期にわたって信頼
性があるから、電子時計や種々のメモリーバックアップ
等の電源として広く使用されている。
ところが、従来使用されている非水電解液電池は、一
次電池であるから、一度の使用でその寿命が尽きてしま
うため、経済的でない。そこで、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、長時間にわたって便
利な経済的に使用できる再充電可能な非水電解液二次電
池の出現が期待されており、多くの研究が進められてい
る。しかし、まだ実用化には至っていない。
次電池であるから、一度の使用でその寿命が尽きてしま
うため、経済的でない。そこで、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、長時間にわたって便
利な経済的に使用できる再充電可能な非水電解液二次電
池の出現が期待されており、多くの研究が進められてい
る。しかし、まだ実用化には至っていない。
二次電池における必要な特性として、高容量であるこ
と、充放電のサイクル寿命が長いことなどが挙げられ
る。負極にリチウムを使用した非水電解液二次電池であ
るリチウム二次電池の場合、充放電を繰返していると、
負極を構成しているリチウム箔の表面の不均一な反応や
正極活物質の体積の増減などによって、リチウム箔が切
断されてしまうため、寿命が短くて実用化の障害となっ
ている。また、高容量化を図るためには、出来るだけ多
くの活物質を充填させる必要がある。
と、充放電のサイクル寿命が長いことなどが挙げられ
る。負極にリチウムを使用した非水電解液二次電池であ
るリチウム二次電池の場合、充放電を繰返していると、
負極を構成しているリチウム箔の表面の不均一な反応や
正極活物質の体積の増減などによって、リチウム箔が切
断されてしまうため、寿命が短くて実用化の障害となっ
ている。また、高容量化を図るためには、出来るだけ多
くの活物質を充填させる必要がある。
従って、本発明の課題は、寿命が長くて容量が大きい
非水電解液二次電池を提供することである。
非水電解液二次電池を提供することである。
本発明は、正極又は負極を構成する第１の帯状電極と
負極又は正極を構成する第２の帯状電極とを帯状セパレ
ータを介して積層した状態で多数回巻回することによっ
て構成されかつ正極と負極との間にセパレータが介在し
ている巻回体を具備する非水電解液二次電池において、
少なくとも前記第１の帯状電極が帯状の集電体とこの集
電体の内周面及び外周面にそれぞれ設けられた第１及び
第２の活物質層とをそれぞれ具備し、前記巻回体におけ
る前記第２の帯状電極の最外周の巻回部分の更に外周に
前記第１の帯状電極の最外周の巻回部分が配置されるよ
うに構成し、前記第１の帯状電極の前記最外周の巻回部
分の外周側に前記第２の活物質層が存在しない活物質欠
如部分を設けることによって、前記第１の帯状電極の最
外周の巻回部分がその外周側において活物質を実質的に
具備しないように構成し、前記第１の帯状電極が帯状の
集電体材料とこの集電体材料の一方の面に設けられた活
物質層とを互いに積層させた帯状積層体から成り、前記
帯状積層体がその長さ方向における両端を互いにずらせ
た状態で前記集電体材料側を内側として２つに重ね合わ
せられていることを特徴とする非水電解液二次電池に係
るものである。
負極又は正極を構成する第２の帯状電極とを帯状セパレ
ータを介して積層した状態で多数回巻回することによっ
て構成されかつ正極と負極との間にセパレータが介在し
ている巻回体を具備する非水電解液二次電池において、
少なくとも前記第１の帯状電極が帯状の集電体とこの集
電体の内周面及び外周面にそれぞれ設けられた第１及び
第２の活物質層とをそれぞれ具備し、前記巻回体におけ
る前記第２の帯状電極の最外周の巻回部分の更に外周に
前記第１の帯状電極の最外周の巻回部分が配置されるよ
うに構成し、前記第１の帯状電極の前記最外周の巻回部
分の外周側に前記第２の活物質層が存在しない活物質欠
如部分を設けることによって、前記第１の帯状電極の最
外周の巻回部分がその外周側において活物質を実質的に
具備しないように構成し、前記第１の帯状電極が帯状の
集電体材料とこの集電体材料の一方の面に設けられた活
物質層とを互いに積層させた帯状積層体から成り、前記
帯状積層体がその長さ方向における両端を互いにずらせ
た状態で前記集電体材料側を内側として２つに重ね合わ
せられていることを特徴とする非水電解液二次電池に係
るものである。
本発明において、前記第１の帯状電極が負極を構成し
ており、この負極が帯状集電体とこの集電体の内周面及
び外周面にそれぞれ設けられかつリチウム又はリチウム
合金（例えば、LiAl、LiPb、LiSn、LiBi、LiCd等）から
成る第１及び第２の活物質層とをそれぞれ具備するよう
にするのが好ましい。この場合、前記負極集電体の材料
としては、導電性が高く、リチウムと合金をつくらず、
更には強度の高いものが望ましく、これらの諸条件を満
たす材料として銅を用いることができる。なお、リチウ
ムと合金をつくらず強度の高い金属材料としては、ニッ
ケル、ステンレス鋼などがあるが、これらは、電気電導
度が比較的低いので、高容量化のためには不向きであ
る。また、銅を負極集電体の材料として用いる場合、負
極集電体として必要な上記条件が保たれる限り、他の金
属が少量添加されていてもよいのは勿論である。
ており、この負極が帯状集電体とこの集電体の内周面及
び外周面にそれぞれ設けられかつリチウム又はリチウム
合金（例えば、LiAl、LiPb、LiSn、LiBi、LiCd等）から
成る第１及び第２の活物質層とをそれぞれ具備するよう
にするのが好ましい。この場合、前記負極集電体の材料
としては、導電性が高く、リチウムと合金をつくらず、
更には強度の高いものが望ましく、これらの諸条件を満
たす材料として銅を用いることができる。なお、リチウ
ムと合金をつくらず強度の高い金属材料としては、ニッ
ケル、ステンレス鋼などがあるが、これらは、電気電導
度が比較的低いので、高容量化のためには不向きであ
る。また、銅を負極集電体の材料として用いる場合、負
極集電体として必要な上記条件が保たれる限り、他の金
属が少量添加されていてもよいのは勿論である。
上述のような負極を作製するには、集電体を構成する
ための銅箔の片面に、活物質層を構成するためのリチウ
ム又はリチウム合金の箔を一体的に圧着させて銅箔とリ
チウム又はリチウム合金の箔とを積層する。そして、活
物質欠如部分の長さに相当するだけその長さ方向におけ
る両端を互いにずらした状態で活物質層を外側にしかつ
銅箔を内側にして折り曲げて２つに重ね合わせればよ
い。
ための銅箔の片面に、活物質層を構成するためのリチウ
ム又はリチウム合金の箔を一体的に圧着させて銅箔とリ
チウム又はリチウム合金の箔とを積層する。そして、活
物質欠如部分の長さに相当するだけその長さ方向におけ
る両端を互いにずらした状態で活物質層を外側にしかつ
銅箔を内側にして折り曲げて２つに重ね合わせればよ
い。
負極集電体として用いる銅箔の厚さ（重ね合わせる前
の厚さ）は、１〜30μｍが好ましく、３〜20μｍが更に
好ましい。また、リチウムまたはリチウム合金の箔の厚
さは、５〜100μｍが好ましく、10〜60μｍが更に好ま
しい。
の厚さ）は、１〜30μｍが好ましく、３〜20μｍが更に
好ましい。また、リチウムまたはリチウム合金の箔の厚
さは、５〜100μｍが好ましく、10〜60μｍが更に好ま
しい。
本発明において、正極が帯状集電体とこの集電体の内
周面及び外周面にそれぞれ設けられた活物質層とをそれ
ぞれ具備するようにしてもよい。この場合、正極活物質
としては、従来から使用されているLiXMnOY，LiNiXCo
(1-X)O2等のリチウム複合酸化物、二酸化マンガン、フ
ッ化カーボン（CFX）が挙げられる。この中で、LiXMnOY
は、此種の非水電解液二次電池の正極活物質として非常
に優れた特性を示すから、特に好ましい。
周面及び外周面にそれぞれ設けられた活物質層とをそれ
ぞれ具備するようにしてもよい。この場合、正極活物質
としては、従来から使用されているLiXMnOY，LiNiXCo
(1-X)O2等のリチウム複合酸化物、二酸化マンガン、フ
ッ化カーボン（CFX）が挙げられる。この中で、LiXMnOY
は、此種の非水電解液二次電池の正極活物質として非常
に優れた特性を示すから、特に好ましい。
本発明によれば、少なくとも第１の帯状電極を帯状の
集電体とこの集電体の内周面及び外周面にそれぞれ設け
られた第１及び第２の活物質層とから構成したので、活
物質層のみから構成する場合に較べて、第１の帯状電極
の強度を著しく大きくすることができる。
集電体とこの集電体の内周面及び外周面にそれぞれ設け
られた第１及び第２の活物質層とから構成したので、活
物質層のみから構成する場合に較べて、第１の帯状電極
の強度を著しく大きくすることができる。
また、第２の帯状電極の最外周の巻回部分の更に外周
に配置された前記第１の帯状電極の最外周の巻回部分が
その外周側において活物質を実質的に具備しないように
構成したが、この第１の帯状電極の最外周の巻回部分の
外周側は第２の帯状電極とセパレータを介して対向して
いないので、仮に活物質が存在しても、この活物質は電
池の充放電反応には寄与せず、従って、第２の帯状電極
と対向することのないその最外周の巻回部分の外周側に
は必要のない無駄な活物質が存在しないため、電池内の
有効体積が増大する。
に配置された前記第１の帯状電極の最外周の巻回部分が
その外周側において活物質を実質的に具備しないように
構成したが、この第１の帯状電極の最外周の巻回部分の
外周側は第２の帯状電極とセパレータを介して対向して
いないので、仮に活物質が存在しても、この活物質は電
池の充放電反応には寄与せず、従って、第２の帯状電極
と対向することのないその最外周の巻回部分の外周側に
は必要のない無駄な活物質が存在しないため、電池内の
有効体積が増大する。
さらに、第１の帯状電極を帯状の集電体材料とこの集
電体材料の一方の面に設けられた活物質質とを互いに積
層させた帯状積層体から構成し、この帯状積層体をその
長さ方向における両端を互いにずらせた状態で前記集電
体材料側を内側として２つに重ね合わせているので、そ
の最外周の巻回部分がその外周側において活物質を実質
的に具備しない第１の帯状電極を簡単な作製工程でもっ
て作製することができる。
電体材料の一方の面に設けられた活物質質とを互いに積
層させた帯状積層体から構成し、この帯状積層体をその
長さ方向における両端を互いにずらせた状態で前記集電
体材料側を内側として２つに重ね合わせているので、そ
の最外周の巻回部分がその外周側において活物質を実質
的に具備しない第１の帯状電極を簡単な作製工程でもっ
て作製することができる。
本発明をリチウム二次電池に適用した一実施例につい
て、第１図〜第４図を参照しながら説明する。
て、第１図〜第４図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。
本実施例の帯状正極をまず次のようにして作製した。
即ち、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、得られ
たLi0.56MnO2.18587重量部に、導電剤としてグラファイ
ト10重量部および結合剤としてポリフッ化ビニリデン３
重量部を混合し、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。このペ
ーストを活物質として、厚さ30μｍのアルミニウム箔か
ら成る集電体12の両面上にそれぞれ均一に塗布して正極
活物質層13a、13bをそれぞれ形成し、プレスした後、幅
32.5mmに切断して、帯状正極６を得た。
即ち、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、得られ
たLi0.56MnO2.18587重量部に、導電剤としてグラファイ
ト10重量部および結合剤としてポリフッ化ビニリデン３
重量部を混合し、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。このペ
ーストを活物質として、厚さ30μｍのアルミニウム箔か
ら成る集電体12の両面上にそれぞれ均一に塗布して正極
活物質層13a、13bをそれぞれ形成し、プレスした後、幅
32.5mmに切断して、帯状正極６を得た。
第１図には、本実施例で用いた帯状負極が示されてい
るが、この帯状負極は次のようにして作製した。即ち、
集電体を構成するための厚さ５μｍの銅箔２の片面に、
活物質層を構成するための厚さ35μｍのリチウム１を圧
着して両者の積層体を形成し、これを幅34.5mmに切断し
て帯状とした。次に、同図に示すように、この帯状の積
層体を同図のＡに示す部分だけその長さ方向における両
端を互いにずらした状態でリチウム１を外側にしかつ銅
箔２を内側にして折り曲げて２つに重ね合わせた。そし
て、銅箔２を２つに重ね合わせたものから成る集電体14
と、リチウム１の一半部分及び他半部分から成りかつこ
の集電体14の両側にそれぞれ付設された第１及び第２の
活物質層15a及び15bとをそれぞれ具備する帯状負極３を
得た。
るが、この帯状負極は次のようにして作製した。即ち、
集電体を構成するための厚さ５μｍの銅箔２の片面に、
活物質層を構成するための厚さ35μｍのリチウム１を圧
着して両者の積層体を形成し、これを幅34.5mmに切断し
て帯状とした。次に、同図に示すように、この帯状の積
層体を同図のＡに示す部分だけその長さ方向における両
端を互いにずらした状態でリチウム１を外側にしかつ銅
箔２を内側にして折り曲げて２つに重ね合わせた。そし
て、銅箔２を２つに重ね合わせたものから成る集電体14
と、リチウム１の一半部分及び他半部分から成りかつこ
の集電体14の両側にそれぞれ付設された第１及び第２の
活物質層15a及び15bとをそれぞれ具備する帯状負極３を
得た。
このようにして得られた帯状負極３は、上記積層体が
同図のＡに示すだけその長さ方向における両端をずらし
た状態で２つに重ね合わせられたものであるから、一方
の活物質層15bにおいて活物質が存在しない活物質欠如
部分16が上記Ａに対応して形成される。４は負極リード
であり、本実施例の場合には、上記活物質欠如部分16が
存在する側の端部に付設されているが、その他任意の箇
所に設けることができる。
同図のＡに示すだけその長さ方向における両端をずらし
た状態で２つに重ね合わせられたものであるから、一方
の活物質層15bにおいて活物質が存在しない活物質欠如
部分16が上記Ａに対応して形成される。４は負極リード
であり、本実施例の場合には、上記活物質欠如部分16が
存在する側の端部に付設されているが、その他任意の箇
所に設けることができる。
第２図及び第３図には本実施例の電池が示されている
が、この電池は次のようにして組立てた。即ち、帯状セ
パレータとして、厚さ25μｍのポリプロピレンから成る
一対の微孔性フィルム5a、5bを用いた。そして、帯状負
極３、帯状セパレータ5a、帯状正極６及び帯状セパレー
タ5bの順序で積層してから、負極３、正極６及び一対の
セパレータ5a、5bをロール状に多数回（例えば14回）巻
回することによって、これらが互いに積層された巻回体
を形成した。このとき、負極３の最外周の巻回部分3aが
この巻回体の最外層を構成するようにした。なお、この
最外周の巻回部分3aは第１図のＡに対応する部分により
構成されていた。
が、この電池は次のようにして組立てた。即ち、帯状セ
パレータとして、厚さ25μｍのポリプロピレンから成る
一対の微孔性フィルム5a、5bを用いた。そして、帯状負
極３、帯状セパレータ5a、帯状正極６及び帯状セパレー
タ5bの順序で積層してから、負極３、正極６及び一対の
セパレータ5a、5bをロール状に多数回（例えば14回）巻
回することによって、これらが互いに積層された巻回体
を形成した。このとき、負極３の最外周の巻回部分3aが
この巻回体の最外層を構成するようにした。なお、この
最外周の巻回部分3aは第１図のＡに対応する部分により
構成されていた。
このようにして得られた上記巻回体をニッケルめっき
をした内径13.5mmの鉄製電池缶10に入れ、LiPF6を１モ
ル/l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10内に含浸させた。こ
の場合、上記巻回体の上下端面に対向するように、電池
缶10内に絶縁板7a、7bを配設した。また、この電池缶10
と電池蓋11とをガスケット９を介してかしめて、電池缶
10を封口した。同図において、８は電池蓋11の内側面に
電気的に接続された正極リードである。この際、第１図
に示す負極リード４は電池缶10の内側底面に電気的に接
続された。
をした内径13.5mmの鉄製電池缶10に入れ、LiPF6を１モ
ル/l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10内に含浸させた。こ
の場合、上記巻回体の上下端面に対向するように、電池
缶10内に絶縁板7a、7bを配設した。また、この電池缶10
と電池蓋11とをガスケット９を介してかしめて、電池缶
10を封口した。同図において、８は電池蓋11の内側面に
電気的に接続された正極リードである。この際、第１図
に示す負極リード４は電池缶10の内側底面に電気的に接
続された。
以上のようにして外形13.8mm、高さ42mmの円筒型リチ
ウム二次電池を組立てた。この電池においては、第３図
から明らかなように、巻回体の最外層を構成する負極３
の最外周の巻回部分3aが、第１図のＡに対応する活物質
欠如部分の存在のため、厚さ35μｍのリチウム１の１つ
の層と、このリチウム１の内周に存在する厚さ５μｍの
銅箔２の１つの層とからなっている過ぎない。
ウム二次電池を組立てた。この電池においては、第３図
から明らかなように、巻回体の最外層を構成する負極３
の最外周の巻回部分3aが、第１図のＡに対応する活物質
欠如部分の存在のため、厚さ35μｍのリチウム１の１つ
の層と、このリチウム１の内周に存在する厚さ５μｍの
銅箔２の１つの層とからなっている過ぎない。
正極６の最外周の巻回部分6aとそのすぐ内周側の負極
３の巻回部分3bとの間に介在しているセパレータ5bは、
最後まで巻回し得る長さであれば負極３の最外周の巻回
部分3aの更に外周（即ち、巻回体の最外層）にくる。し
かしながら、このセパレータ5bは負極３の活物質欠如部
分16の外周囲では特に必要ないので、第３図に示す場合
には、上記活物質欠如部分16の外周囲には存在しないよ
うにしてある。
３の巻回部分3bとの間に介在しているセパレータ5bは、
最後まで巻回し得る長さであれば負極３の最外周の巻回
部分3aの更に外周（即ち、巻回体の最外層）にくる。し
かしながら、このセパレータ5bは負極３の活物質欠如部
分16の外周囲では特に必要ないので、第３図に示す場合
には、上記活物質欠如部分16の外周囲には存在しないよ
うにしてある。
以上に述べた電池はその負極集電体を構成するための
銅箔の厚さ（重ね合わせる前の厚さ）が５μｍである
が、この電池を実施例−１とした。
銅箔の厚さ（重ね合わせる前の厚さ）が５μｍである
が、この電池を実施例−１とした。
次に、この銅箔の厚さ（重ね合せる前の厚さ）をそれ
ぞれ10、15、20、25、２μｍと変え、この点以外では実
施例−１と全く同じ方法で電池を組立てて、これらの電
池を実施例−２〜実施例−６とした。
ぞれ10、15、20、25、２μｍと変え、この点以外では実
施例−１と全く同じ方法で電池を組立てて、これらの電
池を実施例−２〜実施例−６とした。
また、比較のために、負極に銅箔から成る集電体を使
用せず、厚さ70μｍのリチウムのみから重ね合わせるこ
となく負極を構成し、この点以外では実施例−１と全く
同じ方法で電池を組立てて、この電池を比較例とした。
用せず、厚さ70μｍのリチウムのみから重ね合わせるこ
となく負極を構成し、この点以外では実施例−１と全く
同じ方法で電池を組立てて、この電池を比較例とした。
以上に述べた実施例−１〜実施例−６及び比較例のそ
れぞれの電池について、11Ωの定抵抗によって終止電圧
2Vまでの放電を行った後、3.9V終止電圧で0.33mA/cm2の
電流密度にて充電を行い、これを１サイクルとしたサイ
クル寿命試験を実施した。同時に一定のサイクル回数間
隔で電池の容量を求めた。10サイクル目の容量、サイク
ル寿命回数を次の表に示す。また第４図には、これらの
電池についての電池容量と充放電サイクル回数との関係
を示すサイクル特性図が示されている。
れぞれの電池について、11Ωの定抵抗によって終止電圧
2Vまでの放電を行った後、3.9V終止電圧で0.33mA/cm2の
電流密度にて充電を行い、これを１サイクルとしたサイ
クル寿命試験を実施した。同時に一定のサイクル回数間
隔で電池の容量を求めた。10サイクル目の容量、サイク
ル寿命回数を次の表に示す。また第４図には、これらの
電池についての電池容量と充放電サイクル回数との関係
を示すサイクル特性図が示されている。
上記表および第４図から、負極集電体の銅箔が厚くな
るにつれてその電池容量が小さくなることがわかる。こ
れは負極全体の厚みが増すので、電池の中に入れること
のできる正・負極活物質の量が減少するためである。し
かし、銅箔の厚さが５μｍ以上あると、そのサイクル寿
命は150回以上と長い。また、実施例−１および実施例
−６の場合は、比較例の集電体なしの場合に比べて大し
て電池容量は減っていない。これは使用した銅箔がある
程度薄いのと、本発明に従って負極に活物質欠如部分を
設けた効果が比較的顕著に現われているためと考えられ
る。
るにつれてその電池容量が小さくなることがわかる。こ
れは負極全体の厚みが増すので、電池の中に入れること
のできる正・負極活物質の量が減少するためである。し
かし、銅箔の厚さが５μｍ以上あると、そのサイクル寿
命は150回以上と長い。また、実施例−１および実施例
−６の場合は、比較例の集電体なしの場合に比べて大し
て電池容量は減っていない。これは使用した銅箔がある
程度薄いのと、本発明に従って負極に活物質欠如部分を
設けた効果が比較的顕著に現われているためと考えられ
る。
実施例−１〜実施例−４の場合、即ち銅箔の厚さ（重
ね合わせる前の厚さ）が５〜20μｍの場合には、電池容
量は10サイクル目のときで500mAH以上あり、また寿命サ
イクルは150回以上であるので、容量・寿命共に優れて
いることがわかる。
ね合わせる前の厚さ）が５〜20μｍの場合には、電池容
量は10サイクル目のときで500mAH以上あり、また寿命サ
イクルは150回以上であるので、容量・寿命共に優れて
いることがわかる。
実施例−５の場合には、寿命サイクルは150回以上で
十分であるが、銅箔が厚いので容量が比較的小さい。
十分であるが、銅箔が厚いので容量が比較的小さい。
実施例−６の場合には、容量は十分であるが、可成り
短寿命であった。これは集電体の銅箔が２μｍと薄すぎ
るので、充放電に伴う正極活物質の膨張収縮に耐えられ
ず、その内周面及び外周面側にそれぞれ存在するリチウ
ムも含めて負極が破断してしまうためと考えられる。
短寿命であった。これは集電体の銅箔が２μｍと薄すぎ
るので、充放電に伴う正極活物質の膨張収縮に耐えられ
ず、その内周面及び外周面側にそれぞれ存在するリチウ
ムも含めて負極が破断してしまうためと考えられる。
比較例の場合には、容量は最も大きかったが、寿命サ
イクルが115回と短かかった。
イクルが115回と短かかった。
上述の実施例においては、電池の形状を円筒型にした
が、これに限定されるものではなく、角型などであって
もよい。
が、これに限定されるものではなく、角型などであって
もよい。
本発明は、上述のように、第２の帯状電極の最外周の
巻回部分の更に外周に配置された前記第１の帯状電極の
最外周の巻回部分がその外周側において活物質を実質的
に具備しないように構成したが、この第１の帯状電極の
最外周の巻回部分の外周側は第２の帯状電極とセパレー
タを介して対向していないので、仮に活物質が存在して
も、この活物質は電池の充放電反応には特に寄与しな
い。従って、第２の帯状電極と対向することのない第１
の帯状電極の最外周の巻回部分の外周側には必要のない
無駄な活物質が存在しないため、電池内の有効体積が増
大して電池容量を大きくすることができる。
巻回部分の更に外周に配置された前記第１の帯状電極の
最外周の巻回部分がその外周側において活物質を実質的
に具備しないように構成したが、この第１の帯状電極の
最外周の巻回部分の外周側は第２の帯状電極とセパレー
タを介して対向していないので、仮に活物質が存在して
も、この活物質は電池の充放電反応には特に寄与しな
い。従って、第２の帯状電極と対向することのない第１
の帯状電極の最外周の巻回部分の外周側には必要のない
無駄な活物質が存在しないため、電池内の有効体積が増
大して電池容量を大きくすることができる。
また、少なくとも第１の帯状電極を帯状の集電体とこ
の集電体の内周面及び外周面にそれぞれ設けられた第１
及び第２の活物質層とから構成したので、活物質層のみ
から構成する場合に較べて、第１の帯状電極の強度を著
しく大きくすることができ、このため、電池の寿命を長
くすることができる。
の集電体の内周面及び外周面にそれぞれ設けられた第１
及び第２の活物質層とから構成したので、活物質層のみ
から構成する場合に較べて、第１の帯状電極の強度を著
しく大きくすることができ、このため、電池の寿命を長
くすることができる。
さらに、第１の帯状電極を帯状の集電体材料とこの集
電体材料の一方の面に設けられた活物質層とを互いに積
層させた帯状の積層体から構成し、この帯状積層体をそ
の長さ方向における両端を互いにずらせた状態で上記集
電体材料側を内側として２つに重ね合わせているので、
その最外周の巻回部分がその外周側において活物質を実
質的に具備しない第１の帯状電極を簡単な作製工程でも
って作製することができる。
電体材料の一方の面に設けられた活物質層とを互いに積
層させた帯状の積層体から構成し、この帯状積層体をそ
の長さ方向における両端を互いにずらせた状態で上記集
電体材料側を内側として２つに重ね合わせているので、
その最外周の巻回部分がその外周側において活物質を実
質的に具備しない第１の帯状電極を簡単な作製工程でも
って作製することができる。
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図は帯状負極の斜視図、第２図
は一部分を縦断した状態における電池の正面図、第３図
は第２図のａ−ａ′線に沿って一部分を横断した状態に
おける電池の平面図、第４図は本発明の実施例及び比較
例について電池容量と充放電サイクル回数との関係を示
すサイクル特性図である。 なお、図面に用いた符号において、 １……リチウム又はリチウム合金 ２……銅箔 ３……負極（第１の帯状電極） 5a,5b……帯状セパレータ ６……正極（第２の帯状電極） 14……負極集電体 15a,15b……負極活物質層 16……活物質欠如部分 である。
示すものであって、第１図は帯状負極の斜視図、第２図
は一部分を縦断した状態における電池の正面図、第３図
は第２図のａ−ａ′線に沿って一部分を横断した状態に
おける電池の平面図、第４図は本発明の実施例及び比較
例について電池容量と充放電サイクル回数との関係を示
すサイクル特性図である。 なお、図面に用いた符号において、 １……リチウム又はリチウム合金 ２……銅箔 ３……負極（第１の帯状電極） 5a,5b……帯状セパレータ ６……正極（第２の帯状電極） 14……負極集電体 15a,15b……負極活物質層 16……活物質欠如部分 である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 10/40
Claims (2)
- 【請求項１】正極又は負極を構成する第１の帯状電極と
負極又は正極を構成する第２の帯状電極とを帯状セパレ
ータを介して積層した状態で多数回巻回することによっ
て構成されかつ正極と負極との間にセパレータが介在し
ている巻回体を具備する非水電解液二次電池において、 少なくとも前記第１の帯状電極が帯状の集電体とこの集
電体の内周面及び外周面にそれぞれ設けられた第１及び
第２の活物質層とをそれぞれ具備し、 前記巻回体における前記第２の帯状電極の最外周の巻回
部分の更に外周に前記第１の帯状電極の最外周の巻回部
分が配置されるように構成し、 前記第１の帯状電極の前記最外周の巻回部分の外周側に
前記第２の活物質層が存在しない活物質欠如部分を設け
ることによって、前記第１の帯状電極の最外周の巻回部
分がその外周側において活物質を実質的に具備しないよ
うに構成し、 前記第１の帯状電極が帯状の集電体材料とこの集電体材
料の一方の面に設けられた活物質層とを互いに積層させ
た帯状積層体から成り、 前記帯状積層体がその長さ方向における両端を互いにず
らせた状態で前記集電体材料側を内側として２つに重ね
合わせられていることを特徴とする非水電解液二次電
池。 - 【請求項２】前記第１の帯状電極が負極を構成してお
り、この負極が帯状の集電体とこの集電体の内周面及び
外周面にそれぞれ設けられかつリチウム又はリチウム合
金から成る第１及び第２の活物質層とをそれぞれ具備す
ることを特徴とする請求項１に記載の電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63201103A JP2770334B2 (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | 非水電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63201103A JP2770334B2 (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | 非水電解液二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0251875A JPH0251875A (ja) | 1990-02-21 |
| JP2770334B2 true JP2770334B2 (ja) | 1998-07-02 |
Family
ID=16435450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63201103A Expired - Fee Related JP2770334B2 (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2770334B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3131976B2 (ja) * | 1990-04-28 | 2001-02-05 | ソニー株式会社 | 非水電解質二次電池 |
| WO1997036338A1 (en) | 1996-03-28 | 1997-10-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary batteries |
| KR100428976B1 (ko) * | 2001-11-15 | 2004-04-29 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이차 전지용 전극 및 그 제조방법 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62272472A (ja) * | 1986-05-21 | 1987-11-26 | Toshiba Corp | 非水溶媒二次電池 |
-
1988
- 1988-08-12 JP JP63201103A patent/JP2770334B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0251875A (ja) | 1990-02-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |