JP2878294B2 - リチウム電池 - Google Patents
リチウム電池Info
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- JP2878294B2 JP2878294B2 JP3082489A JP3082489A JP2878294B2 JP 2878294 B2 JP2878294 B2 JP 2878294B2 JP 3082489 A JP3082489 A JP 3082489A JP 3082489 A JP3082489 A JP 3082489A JP 2878294 B2 JP2878294 B2 JP 2878294B2
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- molding
- positive electrode
- mixture
- battery
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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
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/06—Electrodes for primary cells
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Primary 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＞ この発明は、正極合剤の組成並びに加圧密度を適正化
して放電性能の向上を図ったリチウム電池に関するもの
である。
して放電性能の向上を図ったリチウム電池に関するもの
である。
＜従来の技術＞ インサイド−アウト形やコイン形等のリチウム電池で
は、活物質である二酸化マンガンに、導電剤としてグラ
ファイト、また結着剤としてポリテトラフルオロエチレ
ンをそれぞれ混合し、次いでこれらの混合粉末である配
合合剤を高圧で加圧成型した正極合剤が用いられてい
る。
は、活物質である二酸化マンガンに、導電剤としてグラ
ファイト、また結着剤としてポリテトラフルオロエチレ
ンをそれぞれ混合し、次いでこれらの混合粉末である配
合合剤を高圧で加圧成型した正極合剤が用いられてい
る。
このように加圧成型した正極合剤としては、従来は、
配合合剤の嵩密度の２倍程度の成形密度のものが用いら
れている。
配合合剤の嵩密度の２倍程度の成形密度のものが用いら
れている。
つまり、従来は、電解液が豊富な方が電池の放電性能
が良いとの観点から、電池の組立工程上において支障が
ない強度を持つ範囲で合剤成型を緩く行い、正極合剤に
おける吸液性を高めて電解液を多量に吸液させるように
している。
が良いとの観点から、電池の組立工程上において支障が
ない強度を持つ範囲で合剤成型を緩く行い、正極合剤に
おける吸液性を高めて電解液を多量に吸液させるように
している。
＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、このように成形密度の低い正極合剤を
用いた場合、放電途中における合剤の膨潤が著しく、電
解液を必要以上に吸収してしまう。このため、放電進行
と共に電解液が枯渇し、電池の内部抵抗が増大して放電
性能の急激な低下がおこるという問題がある。
用いた場合、放電途中における合剤の膨潤が著しく、電
解液を必要以上に吸収してしまう。このため、放電進行
と共に電解液が枯渇し、電池の内部抵抗が増大して放電
性能の急激な低下がおこるという問題がある。
＜課題を解決するための手段＞ 本発明者は、上記問題を解決すべく検討したところ、
正極合剤の成形密度を従来値より大きい所定の値以上と
した時には、驚くべきことに、このような合剤膨潤によ
る放電性能の低下が有効に抑制でき、この結果電池の電
性能向上が図り得ることが知得された。
正極合剤の成形密度を従来値より大きい所定の値以上と
した時には、驚くべきことに、このような合剤膨潤によ
る放電性能の低下が有効に抑制でき、この結果電池の電
性能向上が図り得ることが知得された。
本発明はこのような知得に基づくもので、活物質とし
ての二酸化マンガンと、導電剤としてのグラファイト
と、バインダーとしてのポリテトラフルオロエチレンと
を混合してなる配合合剤を所定の嵩密度に造粒し、この
造粒合剤を所定の成形密度に加圧成型した正極合剤を用
いたリチウム電池において、前記正極合剤におけるグラ
ファイトの比率を１〜20重量％、ポリテトラフルオロエ
チレンの比率を１〜５重量％とし、また前記成形密度を
前記嵩密度の2.5倍以上としたことを要旨とするリチウ
ム電池である。
ての二酸化マンガンと、導電剤としてのグラファイト
と、バインダーとしてのポリテトラフルオロエチレンと
を混合してなる配合合剤を所定の嵩密度に造粒し、この
造粒合剤を所定の成形密度に加圧成型した正極合剤を用
いたリチウム電池において、前記正極合剤におけるグラ
ファイトの比率を１〜20重量％、ポリテトラフルオロエ
チレンの比率を１〜５重量％とし、また前記成形密度を
前記嵩密度の2.5倍以上としたことを要旨とするリチウ
ム電池である。
なお、正極合剤におけるグラファイト、並びにポリテ
トラフルオロエチレンの配合量を上記のように規定した
のは、次の理由による。
トラフルオロエチレンの配合量を上記のように規定した
のは、次の理由による。
即ち、これらの配合量がこの範囲より多すぎれば電池
の絶対容量が減って放電性能の低下を招く。また、グラ
ファイトがこの範囲より少ない場合、電池の容量自体は
増えるものの、導電剤の絶対量が減って、このため電池
の導電性が低下し、電池の内部抵抗が上がって放電性能
が低下する。一方、ポリテトラフルオロエチレンの配合
量がこれより少ないと、合剤成型がうまくできず、また
成型後の合剤強度が得られなくなる。
の絶対容量が減って放電性能の低下を招く。また、グラ
ファイトがこの範囲より少ない場合、電池の容量自体は
増えるものの、導電剤の絶対量が減って、このため電池
の導電性が低下し、電池の内部抵抗が上がって放電性能
が低下する。一方、ポリテトラフルオロエチレンの配合
量がこれより少ないと、合剤成型がうまくできず、また
成型後の合剤強度が得られなくなる。
＜作用＞ 正極合剤の成形密度を上記のように規定することで、
放電進行時における正極合剤の膨潤が有効に押さえら
れ、電解液の枯渇が防止される。この結果、放電に伴う
電池の内部抵抗上昇が抑制され電池の放電性能が向上す
る。
放電進行時における正極合剤の膨潤が有効に押さえら
れ、電解液の枯渇が防止される。この結果、放電に伴う
電池の内部抵抗上昇が抑制され電池の放電性能が向上す
る。
また、グラファイト量の増加により、正極合剤の導電
性が良くなり、正極活物質の利用率が向上する。
性が良くなり、正極活物質の利用率が向上する。
＜実施例＞ 以下に添付の図面を用いてこの発明の実施例を説明す
る。
る。
二酸化マンガン（MnO2）とグラファイト（Gr）、並び
にポリテトラフルオロエチレン（PTFE）をそれぞれ第１
表に示した配合比（重量％）にて混合してなる配合合剤
１を、それぞれ第１図（Ａ）のように圧縮ローラ２、３
により圧縮して、シート状合剤４に成形した。
にポリテトラフルオロエチレン（PTFE）をそれぞれ第１
表に示した配合比（重量％）にて混合してなる配合合剤
１を、それぞれ第１図（Ａ）のように圧縮ローラ２、３
により圧縮して、シート状合剤４に成形した。
そして、このシート状合剤４を粉砕し、またふるいに
かけて、それぞれ25〜80メッシュの粒径の造粒合剤Ａ〜
Ｆを得た。尚、これらの造粒合剤Ａ〜Ｆの嵩密度（g/cm
3）を第１表に併せて示した。
かけて、それぞれ25〜80メッシュの粒径の造粒合剤Ａ〜
Ｆを得た。尚、これらの造粒合剤Ａ〜Ｆの嵩密度（g/cm
3）を第１表に併せて示した。
次いで、第１図（Ｂ）ないし第１図（Ｃ）に示したよ
うに、これらの造粒合剤５をそれぞれ、金型６の凹状成
型面6aに盛り込み、また下記の方法で造粒合剤の盛込み
量を調整した。
うに、これらの造粒合剤５をそれぞれ、金型６の凹状成
型面6aに盛り込み、また下記の方法で造粒合剤の盛込み
量を調整した。
そして、成型面6aの上面から、金型６に対応する形状
のパンチを落とすなどして、これら造粒合剤５を、第１
図（Ｄ）のように、外径16mm,内径12mm,高さ15mmの中空
円筒状の正極合剤７に加圧成型した。
のパンチを落とすなどして、これら造粒合剤５を、第１
図（Ｄ）のように、外径16mm,内径12mm,高さ15mmの中空
円筒状の正極合剤７に加圧成型した。
この時、第１図（Ｄ）において、符号Ｐで示した面
（圧縮面）にパンチがあたるようにし、またこの圧縮面
おける成型圧を5ton/cm2になるように上記成型を行っ
た。
（圧縮面）にパンチがあたるようにし、またこの圧縮面
おける成型圧を5ton/cm2になるように上記成型を行っ
た。
そして、このようにして正極合剤の成型を行い、また
成形密度／嵩密度の比を２〜３程度の範囲で変化させた
正極合剤を種々作り、またこれらの正極合剤をそれぞれ
用い、第２図に示した構造のインサイドアウト型リチウ
ム電池をそれぞれ５個ずつ作製した。この図において、
８は電池缶、９はセパレータ、10はリチウム負極、11は
リード端子、12は封口板、13は端子板、14は封口ガスケ
ットである。
成形密度／嵩密度の比を２〜３程度の範囲で変化させた
正極合剤を種々作り、またこれらの正極合剤をそれぞれ
用い、第２図に示した構造のインサイドアウト型リチウ
ム電池をそれぞれ５個ずつ作製した。この図において、
８は電池缶、９はセパレータ、10はリチウム負極、11は
リード端子、12は封口板、13は端子板、14は封口ガスケ
ットである。
これらの造粒合剤Ａ〜Ｆから得た正極合剤における成
形密度（g/cm3）並びに成形密度／嵩密度の比を第２表
に示した。
形密度（g/cm3）並びに成形密度／嵩密度の比を第２表
に示した。
これらの電池Ａ〜Ｆをそれぞれ５個づつ作り、これら
について、温度20℃において放電抵抗2.7kΩで終始電圧
2.0Vまで連続放電させてそれらの放電持続時間を調べ
た。結果は第３表の通りである（それぞれ５個の平均
値）。
について、温度20℃において放電抵抗2.7kΩで終始電圧
2.0Vまで連続放電させてそれらの放電持続時間を調べ
た。結果は第３表の通りである（それぞれ５個の平均
値）。
一方、上記の圧縮面における成型圧を2ton/cm2とした
他は同様にしてインサイドアウト型リチウム電池を種々
作り、これらの電池を同じ条件で連続放電させてそれぞ
れ放電持続時間を調べた。
他は同様にしてインサイドアウト型リチウム電池を種々
作り、これらの電池を同じ条件で連続放電させてそれぞ
れ放電持続時間を調べた。
以上の実験結果を前記成型圧毎に、縦軸に放電持続時
間を、横軸には成形密度／嵩密度の比を採ってプロット
したところ、第３図に示したグラフを得た。
間を、横軸には成形密度／嵩密度の比を採ってプロット
したところ、第３図に示したグラフを得た。
同図より、成形密度／嵩密度の比を約2.5以上とすれ
ば、良好な放電性能が得られることが判る。また、この
結果より、成型面における成型圧を5ton/cm2以上とした
場合には良好な放電性能が得られることが判る。
ば、良好な放電性能が得られることが判る。また、この
結果より、成型面における成型圧を5ton/cm2以上とした
場合には良好な放電性能が得られることが判る。
ところで、第３図のグラフの各測定点の合剤配合比は
異なっている。つまり、成形密度／嵩密度の比が小さい
程導電剤（この場合はグラファイト）が少なく、一方こ
の比が大きくなる程導電剤が多くなっている。
異なっている。つまり、成形密度／嵩密度の比が小さい
程導電剤（この場合はグラファイト）が少なく、一方こ
の比が大きくなる程導電剤が多くなっている。
即ち、造粒してできた合剤の嵩密度は、導電剤が多く
なる程小さくなる。一方、成形する場合、一定寸法の正
極合剤を得るために、成形機の成形金型への造粒合剤投
入量、つまり盛込み量を加減し、５トンの時、一定寸法
の正極合剤が得られるようにする（これは、成形機によ
り調整が可能である）。
なる程小さくなる。一方、成形する場合、一定寸法の正
極合剤を得るために、成形機の成形金型への造粒合剤投
入量、つまり盛込み量を加減し、５トンの時、一定寸法
の正極合剤が得られるようにする（これは、成形機によ
り調整が可能である）。
そして、嵩密度が大きいもの、即ちグラファイトが少
ないものは、盛込み量（体積）が少なく、また圧縮比
（盛込み体積／造粒合剤体積）は小さい。逆にグラファ
イトが多い場合、圧縮比は大きくなる。結果として、グ
ラファイト量の増加による成形密度の減少よりも嵩密度
の減少のほうが大きいために、成形密度／嵩密度の比は
大きくなる。
ないものは、盛込み量（体積）が少なく、また圧縮比
（盛込み体積／造粒合剤体積）は小さい。逆にグラファ
イトが多い場合、圧縮比は大きくなる。結果として、グ
ラファイト量の増加による成形密度の減少よりも嵩密度
の減少のほうが大きいために、成形密度／嵩密度の比は
大きくなる。
この際、正極合剤の重量は、各点で異なり、正極理論
容量はグラファイト量が多くなる程減少するが、その
分、合剤の導電性は向上するため、電池性能としては良
くなる。
容量はグラファイト量が多くなる程減少するが、その
分、合剤の導電性は向上するため、電池性能としては良
くなる。
また、以上は筒形リチウム電池についての例である
が、その他、例えばこの発明をコイン型リチウム電池に
適用し、この電池に用いる円盤状の正極合剤を同様にし
て加圧成型した場合も同様な結果が得られることは明ら
かである。
が、その他、例えばこの発明をコイン型リチウム電池に
適用し、この電池に用いる円盤状の正極合剤を同様にし
て加圧成型した場合も同様な結果が得られることは明ら
かである。
＜発明の効果＞ 以上の様に構成されるこの発明によれば、放電進行時
における正極合剤の膨潤が有効に押さえられ、このため
放電に伴う内部抵抗の上昇が抑制されて電池の放電性能
向上が図れるといった効果を奏する。
における正極合剤の膨潤が有効に押さえられ、このため
放電に伴う内部抵抗の上昇が抑制されて電池の放電性能
向上が図れるといった効果を奏する。
第１図（Ａ）〜（Ｄ）は実施例における正極合剤の製造
手順の説明図、第２図は実施例の電池の断面図、第３図
は実施例における各電池の放電特性を示したグラフであ
る。 １……配合合剤、５……造粒合剤、７……正極合剤、８
……電池缶、10……リチウム負極。
手順の説明図、第２図は実施例の電池の断面図、第３図
は実施例における各電池の放電特性を示したグラフであ
る。 １……配合合剤、５……造粒合剤、７……正極合剤、８
……電池缶、10……リチウム負極。
フロントページの続き (72)発明者 八木 秀昭 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電 気化学株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−175349（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−61259（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−34652（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 4/06 - 4/08 H01M 6/16 Z
Claims (1)
- 【請求項１】活物質としての二酸化マンガンと、導電剤
としてのグラファイトと、バインダーとしてのポリテト
ラフルオロエチレンとを混合してなる配合合剤を所定の
嵩密度に造粒し、この造粒合剤を所定の成形密度に加圧
成型した正極合剤を用いたリチウム電池において、 前記正極合剤におけるグラファイトの比率を１〜20重量
％、ポリテトラフルオロエチレンの比率を１〜５重量％
とし、また前記成形密度を前記嵩密度の2.5倍以上とし
たことを特徴とするリチウム電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3082489A JP2878294B2 (ja) | 1989-02-09 | 1989-02-09 | リチウム電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3082489A JP2878294B2 (ja) | 1989-02-09 | 1989-02-09 | リチウム電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02210757A JPH02210757A (ja) | 1990-08-22 |
| JP2878294B2 true JP2878294B2 (ja) | 1999-04-05 |
Family
ID=12314450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3082489A Expired - Fee Related JP2878294B2 (ja) | 1989-02-09 | 1989-02-09 | リチウム電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2878294B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4739493B2 (ja) * | 2000-08-31 | 2011-08-03 | Ｆｄｋ株式会社 | 正極合剤成形体および電池 |
-
1989
- 1989-02-09 JP JP3082489A patent/JP2878294B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02210757A (ja) | 1990-08-22 |
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