JP2792859B2 - 非水電解液電池 - Google Patents
非水電解液電池Info
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- JP2792859B2 JP2792859B2 JP63097303A JP9730388A JP2792859B2 JP 2792859 B2 JP2792859 B2 JP 2792859B2 JP 63097303 A JP63097303 A JP 63097303A JP 9730388 A JP9730388 A JP 9730388A JP 2792859 B2 JP2792859 B2 JP 2792859B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- separator
- battery
- air permeability
- negative electrode
- 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
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
- H01M50/491—Porosity
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
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- H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
-
- 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
-
- 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
Description
【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明はリチウム、ナトリウムなどの軽金属を活物質
とする帯状負極と、金属の酸化物、硫化物あるいはハロ
ゲン化物などを活物質とする帯状正極との間に、セパレ
ータを介在し、これらを捲回してなる渦巻電極体を備え
た非水電解液電池に関するものである。
とする帯状負極と、金属の酸化物、硫化物あるいはハロ
ゲン化物などを活物質とする帯状正極との間に、セパレ
ータを介在し、これらを捲回してなる渦巻電極体を備え
た非水電解液電池に関するものである。
（ロ） 従来の技術 電池から大きな電流を取り出そうとする場合には、一
般に電極体を渦巻状として、正、負極間の対向面積を大
きくする方法がとられる。しかし、有機電解液を用いる
非水電解液電池では、電解液の電気伝導度が比較的低い
ので対向面積を大きくするだけでは十分ではなく、電極
間距離をできるだけ小さくする必要がある。つまり、セ
パレータの厚みを薄くする必要がある。このような構造
は大電流を取り出すのに都合がよいが、セパレータに不
織布などを用いた場合には、外部短絡を起こし過大電流
が流れると、短絡電流によるジュール熱で電池が異常に
高温になることがある。
般に電極体を渦巻状として、正、負極間の対向面積を大
きくする方法がとられる。しかし、有機電解液を用いる
非水電解液電池では、電解液の電気伝導度が比較的低い
ので対向面積を大きくするだけでは十分ではなく、電極
間距離をできるだけ小さくする必要がある。つまり、セ
パレータの厚みを薄くする必要がある。このような構造
は大電流を取り出すのに都合がよいが、セパレータに不
織布などを用いた場合には、外部短絡を起こし過大電流
が流れると、短絡電流によるジュール熱で電池が異常に
高温になることがある。
特開昭60−23954号公報では、上記外部短絡時に於け
る安全性を確保するために、セパレータに微多孔膜を用
いることが提案されている。このようにセパレータに微
多孔膜を用いると、外部短絡が起きた場合においても、
短絡電流によるジュール熱で電池温度が上昇すると、微
多孔膜の微細孔が溶融物で閉塞されてイオンの移動を阻
止できる。これにより、電池内の電流が流れなくなるの
で、電池温度の上昇が抑制されて、セパレータに不織布
を用いた場合のように電池が異常に高温になることが防
止できる。また、特開昭60−23954号公報では実施例に
おいてポリプロピレン製とポリエチレン製の２種類の微
多孔膜が記載されているが、ポリエチレンの方が融点が
低いため、電池温度の上昇が小さくより安全である。
る安全性を確保するために、セパレータに微多孔膜を用
いることが提案されている。このようにセパレータに微
多孔膜を用いると、外部短絡が起きた場合においても、
短絡電流によるジュール熱で電池温度が上昇すると、微
多孔膜の微細孔が溶融物で閉塞されてイオンの移動を阻
止できる。これにより、電池内の電流が流れなくなるの
で、電池温度の上昇が抑制されて、セパレータに不織布
を用いた場合のように電池が異常に高温になることが防
止できる。また、特開昭60−23954号公報では実施例に
おいてポリプロピレン製とポリエチレン製の２種類の微
多孔膜が記載されているが、ポリエチレンの方が融点が
低いため、電池温度の上昇が小さくより安全である。
ところが、上記微多孔膜を用いた電池は室温（10℃以
上）で使用する場合には問題はないが、０℃以下の温度
で、しかも大電流を取り出す場合には、温度低下に基づ
き電解液の電気伝導度が低下し、電極間の抵抗が増大し
て電池の放電特性を低下させる。
上）で使用する場合には問題はないが、０℃以下の温度
で、しかも大電流を取り出す場合には、温度低下に基づ
き電解液の電気伝導度が低下し、電極間の抵抗が増大し
て電池の放電特性を低下させる。
（ハ） 発明が解決しようとする課題 本発明は有機電解液を用いる非電解液の、低温作動時
における大電流放電の特性を改善しようとするものであ
る。
における大電流放電の特性を改善しようとするものであ
る。
（ニ） 課題を解決するための手段 本発明の非水電解液電池は、軽金属を活物質とする帯
状負極と、帯状正極との間に、微多孔膜からなるセパレ
ータを介在し、これら正、負極及びセパレータを捲回し
た渦巻状電極体を備え、前記微多孔膜の透気度を50〜35
0sec/100cc・枚とし、膜厚を10〜40μｍとしたものであ
る。
状負極と、帯状正極との間に、微多孔膜からなるセパレ
ータを介在し、これら正、負極及びセパレータを捲回し
た渦巻状電極体を備え、前記微多孔膜の透気度を50〜35
0sec/100cc・枚とし、膜厚を10〜40μｍとしたものであ
る。
（ホ） 作用 有機電解液を用いるこの種電池において、大電流を取
り出す方法としては、上述したように電極体を渦巻状に
して正、負極間の対向面積を大きくすること、及びセパ
レータを薄くして正、負極間の距離を短くすることが挙
げられる。しかし、セパレータとして単に膜厚の薄い微
多孔膜を用いるだけでは、放電時のリチウムイオンの移
動距離が短くなるものの、低温での放電特性は十分に改
善されない。これは微多孔膜内でのリチウムイオンの移
動のし易さに起因していると考えられる。この膜内にお
けるリチウムイオンの移動の容易さは、微多孔膜の透気
度に大きく起因することが、本発明者の検討により判明
した。つまり微多孔膜の膜厚を10〜40μｍとし、加え
て、透気度50〜350sec/100cc・枚と規定することによ
り、リチウムイオンの移動距離及び移動の容易さが、相
互に効率よく改善でき、低温での放電特性を向上させる
ことが可能となる。
り出す方法としては、上述したように電極体を渦巻状に
して正、負極間の対向面積を大きくすること、及びセパ
レータを薄くして正、負極間の距離を短くすることが挙
げられる。しかし、セパレータとして単に膜厚の薄い微
多孔膜を用いるだけでは、放電時のリチウムイオンの移
動距離が短くなるものの、低温での放電特性は十分に改
善されない。これは微多孔膜内でのリチウムイオンの移
動のし易さに起因していると考えられる。この膜内にお
けるリチウムイオンの移動の容易さは、微多孔膜の透気
度に大きく起因することが、本発明者の検討により判明
した。つまり微多孔膜の膜厚を10〜40μｍとし、加え
て、透気度50〜350sec/100cc・枚と規定することによ
り、リチウムイオンの移動距離及び移動の容易さが、相
互に効率よく改善でき、低温での放電特性を向上させる
ことが可能となる。
（ヘ） 実施例 二酸化マンガン、導電剤及び結着剤としてのフッ素樹
脂を85:10:5の重量比で混合ペースト状としたものを、
ステンレス製のラス板に塗着、乾燥した後、圧延を数回
行なって所定の厚みにし、これを熱処理して帯状正極を
得た。
脂を85:10:5の重量比で混合ペースト状としたものを、
ステンレス製のラス板に塗着、乾燥した後、圧延を数回
行なって所定の厚みにし、これを熱処理して帯状正極を
得た。
また、セパレータとしてポリエチレン含有量が99重量
％以上であり、膜厚が25μｍ、透気度が170sec/100cc・
枚の微多孔膜を用い、このセパレータで帯状リチウム負
極の両面を覆ったものを用意する。
％以上であり、膜厚が25μｍ、透気度が170sec/100cc・
枚の微多孔膜を用い、このセパレータで帯状リチウム負
極の両面を覆ったものを用意する。
次いで、セパレータで覆ったリチウム負極に前記正極
を重ねて、これらを巻き取り渦巻状電極体を構成した。
この渦巻電極体を外装缶に挿入した後、プロピレンカー
ボネート、1,3−ジオキソランの混合溶媒に、過塩素酸
リチウムを溶解してなる電解液を注液し、封口して本発
明電池Ａを作製した。
を重ねて、これらを巻き取り渦巻状電極体を構成した。
この渦巻電極体を外装缶に挿入した後、プロピレンカー
ボネート、1,3−ジオキソランの混合溶媒に、過塩素酸
リチウムを溶解してなる電解液を注液し、封口して本発
明電池Ａを作製した。
第２図は、上記電池の縦断面図である。第２図におい
て、（１）は正極、（２）は負極、（３）はセパレー
タ、（４）は外装缶、（５）は封口蓋、（６）は絶縁パ
ッキング、（７）は負極リード、（８）は正極リード、
（９）缶底絶縁板、（10）は絶縁部材である。
て、（１）は正極、（２）は負極、（３）はセパレー
タ、（４）は外装缶、（５）は封口蓋、（６）は絶縁パ
ッキング、（７）は負極リード、（８）は正極リード、
（９）缶底絶縁板、（10）は絶縁部材である。
また、同時に前記電池Ａにおいて、セパレータの膜厚
と透気度を変化させ、その他は同一の電池Ｂ〜Ｋを作製
し、これら電池Ａ〜Ｋについてパルス放電特性比較試験
を行なった。この時の条件は、20℃において1.0Aの電流
で３秒間放電した後、７秒間放置し、これを繰り返し行
なうものであり、電池電圧が1.5Vの終止電圧になる迄の
パルス回数を測定するというものである。次表に、各電
池のセパレータの膜厚、透気度及びパルス放電回数の相
対値を示す。尚、透気度はJIS−P8117に基づいて測定し
た値であり、またパルス放電回数の相対値は電池Ａのパ
ルス放電回数を100として示している。
と透気度を変化させ、その他は同一の電池Ｂ〜Ｋを作製
し、これら電池Ａ〜Ｋについてパルス放電特性比較試験
を行なった。この時の条件は、20℃において1.0Aの電流
で３秒間放電した後、７秒間放置し、これを繰り返し行
なうものであり、電池電圧が1.5Vの終止電圧になる迄の
パルス回数を測定するというものである。次表に、各電
池のセパレータの膜厚、透気度及びパルス放電回数の相
対値を示す。尚、透気度はJIS−P8117に基づいて測定し
た値であり、またパルス放電回数の相対値は電池Ａのパ
ルス放電回数を100として示している。
表の電池A,B,C,Dの結果より、膜厚が同じ場合には透
気度が小さくなる程、低温パルス放電特性が向上する傾
向があることがわかる。また、電池E,Fの結果より、透
気度が低くなり過ぎる（例えば40sec/100cc・枚以下）
と、セパレータとしての隔離性が十分でなく、電池作製
時にセパレータを介して内部短絡を起こし電圧不良とな
り、パルス放電が行なえなくなるという不都合が生じる
ことがわかる。
気度が小さくなる程、低温パルス放電特性が向上する傾
向があることがわかる。また、電池E,Fの結果より、透
気度が低くなり過ぎる（例えば40sec/100cc・枚以下）
と、セパレータとしての隔離性が十分でなく、電池作製
時にセパレータを介して内部短絡を起こし電圧不良とな
り、パルス放電が行なえなくなるという不都合が生じる
ことがわかる。
第１図はセパレータの膜厚が同じまたは類似した電池
A,B,C,D,Gにおける、セパレータの透気度と、パルス放
電回数の相対値との関係を示す図である。この図から透
気度が小さくなる程、パルス放電特性が向上し、350sec
/100cc・枚程度を境にして透気度が小さくなってもパル
ス放電特性の向上の都合が小さくなることがわかる。し
たがって、透気度の範囲としては、50〜350sec/100cc・
枚が望ましい。
A,B,C,D,Gにおける、セパレータの透気度と、パルス放
電回数の相対値との関係を示す図である。この図から透
気度が小さくなる程、パルス放電特性が向上し、350sec
/100cc・枚程度を境にして透気度が小さくなってもパル
ス放電特性の向上の都合が小さくなることがわかる。し
たがって、透気度の範囲としては、50〜350sec/100cc・
枚が望ましい。
一方、セパレータの膜厚に関しては、セパレータの透
気度が似ている電池A,H,Iの表中の結果より、膜厚が薄
くなる程パルス放電特性が向上する傾向があることがわ
かる。また、電池J,Kの結果より、膜厚が厚いと透気度
が小さいにもかかわらずパルス放電特性が低下すること
が明らかであり、以上の結果より40μｍの膜厚迄は十分
な効果が得られることがわかる。逆に膜厚が薄すぎると
電池作製時にセパレータを介して内部短絡が多発するこ
とから、膜厚の下限は10μｍであることが望ましい。し
たがって、膜厚の範囲としては10〜40μｍが望ましい。
気度が似ている電池A,H,Iの表中の結果より、膜厚が薄
くなる程パルス放電特性が向上する傾向があることがわ
かる。また、電池J,Kの結果より、膜厚が厚いと透気度
が小さいにもかかわらずパルス放電特性が低下すること
が明らかであり、以上の結果より40μｍの膜厚迄は十分
な効果が得られることがわかる。逆に膜厚が薄すぎると
電池作製時にセパレータを介して内部短絡が多発するこ
とから、膜厚の下限は10μｍであることが望ましい。し
たがって、膜厚の範囲としては10〜40μｍが望ましい。
以上、詳述した実施例では、セパレータとして純度99
重量％以上のポリエチレン微多孔膜を用いたが、電池温
度が上昇した時にセパレータが溶融し、絶縁膜化するも
のであれば使用可能であり、ポリプロピレン微多孔膜な
ども使用できる。ただし、ポリエチレンの方がポリプロ
ピレンより融点が低いためより有効であり、ポリエチレ
ンと他の樹脂との混合物や共重合体なども有効である。
重量％以上のポリエチレン微多孔膜を用いたが、電池温
度が上昇した時にセパレータが溶融し、絶縁膜化するも
のであれば使用可能であり、ポリプロピレン微多孔膜な
ども使用できる。ただし、ポリエチレンの方がポリプロ
ピレンより融点が低いためより有効であり、ポリエチレ
ンと他の樹脂との混合物や共重合体なども有効である。
（ト） 発明の効果 本発明は有機電解液を用い、渦巻電極体を備える電池
において、正、負極間の介在させるセパレータとして、
透気度50〜350sec/100cc・枚、膜厚10〜40μｍの微多孔
膜を用いたものであり、放電時のリチウムイオンの移動
距離及び移動の容易さが効果的に改良でき、低温での放
電特性を向上させることができる。
において、正、負極間の介在させるセパレータとして、
透気度50〜350sec/100cc・枚、膜厚10〜40μｍの微多孔
膜を用いたものであり、放電時のリチウムイオンの移動
距離及び移動の容易さが効果的に改良でき、低温での放
電特性を向上させることができる。
第１図はセパレータの透気度とパルス放電の相対値との
関係を示す図、第２図は本発明の対象となる渦巻状電極
体を備えた電池の縦断面図である。 （１）……正極、（２）……負極、（３）……セパレー
タ。
関係を示す図、第２図は本発明の対象となる渦巻状電極
体を備えた電池の縦断面図である。 （１）……正極、（２）……負極、（３）……セパレー
タ。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−276868（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−13713（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−52881（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−304863（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 2/16,10/40
Claims (1)
- 【請求項１】軽金属を活物質とする帯状負極と、帯状正
極との間に、合成樹脂製の微多孔膜からなるセパレータ
を介在し、これら正、負極及びセパレータを捲回して構
成した渦巻状電極体を備え、前記微多孔膜は透気度が50
〜350sec/100cc・枚であり、膜厚が10〜40μｍであるこ
とを特徴とする非水電解液電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63097303A JP2792859B2 (ja) | 1988-04-20 | 1988-04-20 | 非水電解液電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63097303A JP2792859B2 (ja) | 1988-04-20 | 1988-04-20 | 非水電解液電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01267951A JPH01267951A (ja) | 1989-10-25 |
| JP2792859B2 true JP2792859B2 (ja) | 1998-09-03 |
Family
ID=14188721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63097303A Expired - Lifetime JP2792859B2 (ja) | 1988-04-20 | 1988-04-20 | 非水電解液電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2792859B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5513713A (en) * | 1978-07-14 | 1980-01-30 | Teijin Ltd | Porous film |
| JPS5652881A (en) * | 1979-10-03 | 1981-05-12 | Yuasa Battery Co Ltd | Lead acid battery |
| JPS63276868A (ja) * | 1987-05-08 | 1988-11-15 | Tokuyama Soda Co Ltd | 電池用セパレ−タ− |
-
1988
- 1988-04-20 JP JP63097303A patent/JP2792859B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01267951A (ja) | 1989-10-25 |
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