JP3121902B2 - リチウム二次電池の製造方法 - Google Patents
リチウム二次電池の製造方法Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ドープ工程を付加する
ことなく負極を構成する炭素質材料の内部にリチウムを
ドープさせることによって充放電サイクルを向上させた
リチウム二次電池の製造方法に関する。
ことなく負極を構成する炭素質材料の内部にリチウムを
ドープさせることによって充放電サイクルを向上させた
リチウム二次電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】リチウム二次電池の炭素質材料からなる
負極は、充放電サイクル中での劣化が少なく優れた耐久
性を示すことで注目されている。
負極は、充放電サイクル中での劣化が少なく優れた耐久
性を示すことで注目されている。
【０００３】従来リチウム二次電池の負極材料として、
リチウム金属、またはリチウムとリチウムを可融する低
沸点金属との合金等が用いられている。しかしながら、
この電池の実用化に伴って、次のような点が問題となっ
ている。すなわち、充電時間が長く、急速充電性に劣
ること、サイクル寿命が短いこと等である。これらは
いずれもリチウム金属に起因する問題で、充放電に伴う
リチウム（またはリチウム合金）負極の形態変化（脆
化，崩壊）、充電時のリチウム金属の電析によるデンド
ライトの形成、リチウム金属と電解液との反応による不
動態被膜の形成等がその原因とされている。
リチウム金属、またはリチウムとリチウムを可融する低
沸点金属との合金等が用いられている。しかしながら、
この電池の実用化に伴って、次のような点が問題となっ
ている。すなわち、充電時間が長く、急速充電性に劣
ること、サイクル寿命が短いこと等である。これらは
いずれもリチウム金属に起因する問題で、充放電に伴う
リチウム（またはリチウム合金）負極の形態変化（脆
化，崩壊）、充電時のリチウム金属の電析によるデンド
ライトの形成、リチウム金属と電解液との反応による不
動態被膜の形成等がその原因とされている。
【０００４】前記問題を解決する手段の一つとして、負
極材料に炭素質物質に代表されるような、卑な電位でリ
チウムの吸蔵，放出を可逆的に行える材料を用いること
が提案され、実用化されている。これは、リチウムと炭
素質物質との層間化合物が、電気化学的操作によって、
容易にかつ可逆的に形成されることを利用したものであ
る。
極材料に炭素質物質に代表されるような、卑な電位でリ
チウムの吸蔵，放出を可逆的に行える材料を用いること
が提案され、実用化されている。これは、リチウムと炭
素質物質との層間化合物が、電気化学的操作によって、
容易にかつ可逆的に形成されることを利用したものであ
る。
【０００５】例えば、セパレータを介して、十分な量の
リチウムを含有した正極，炭素質材料負極、および非水
電解液で電池を構成すると、この電池は放電状態で組立
てが完了することになる。このため、この種の電池は、
組立後に充電しないと放電可能状態にならない。この電
池に対して第１サイクル目の充電を行うと、正極中のリ
チウムは、電気化学的に負極炭素質材料の層間にドープ
される。そして放電を行うと、ドープされたリチウムは
脱ドープし、再び正極中に戻る。しかし、この炭素質材
料にあっては、電解液の種類によって、程度の差はある
ものの、第１サイクルにおけるリチウムのドープ量に対
して脱ドープ量が１００％とはならず、何％かは不活性
化して炭素質材料中に残存し、以後のサイクルに関与し
なくなる。
リチウムを含有した正極，炭素質材料負極、および非水
電解液で電池を構成すると、この電池は放電状態で組立
てが完了することになる。このため、この種の電池は、
組立後に充電しないと放電可能状態にならない。この電
池に対して第１サイクル目の充電を行うと、正極中のリ
チウムは、電気化学的に負極炭素質材料の層間にドープ
される。そして放電を行うと、ドープされたリチウムは
脱ドープし、再び正極中に戻る。しかし、この炭素質材
料にあっては、電解液の種類によって、程度の差はある
ものの、第１サイクルにおけるリチウムのドープ量に対
して脱ドープ量が１００％とはならず、何％かは不活性
化して炭素質材料中に残存し、以後のサイクルに関与し
なくなる。
【０００６】一方、充放電反応は、リチウムイオンが政
局から負極、および負極から正極側に移動することによ
って行われるので、移動可能なリチウム量が当該電池の
充放電容量となる。しかしながら、前述のごとく第一サ
イクルにおける脱ドープ時に移動可能なリチウムイオン
の量が減少するため、以後のサイクル全てに容量が減少
したままで充放電が繰り返されることになる。
局から負極、および負極から正極側に移動することによ
って行われるので、移動可能なリチウム量が当該電池の
充放電容量となる。しかしながら、前述のごとく第一サ
イクルにおける脱ドープ時に移動可能なリチウムイオン
の量が減少するため、以後のサイクル全てに容量が減少
したままで充放電が繰り返されることになる。
【０００７】この問題を解決する手段として、 負極での第１サイクルに発生する容量損失分に相当す
るリチウム量を含んだ正極物質を補填する。 電池組立て前に、あらかじめ炭素質材料にリチウムを
ドープさせる工程を設ける。 方法がある。
るリチウム量を含んだ正極物質を補填する。 電池組立て前に、あらかじめ炭素質材料にリチウムを
ドープさせる工程を設ける。 方法がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、の方
法では、増加させた正極物質の量だけ電池空間内が占有
されるため、体積，重量エネルギー密度が低下する欠点
がある。
法では、増加させた正極物質の量だけ電池空間内が占有
されるため、体積，重量エネルギー密度が低下する欠点
がある。
【０００９】また、の方法では、電池の製造工程に、
炭素質材料にリチウムをドープする工程を設けておく必
要がある。すなわち、これらの工程の具体例としては、
加熱により気相のリチウムを炭素質材料に接触反応させ
る方法や、不活性ガス、または除湿空気雰囲気中で、炭
素質粉末とリチウム金属粉末とを混合した後、加熱また
は加圧する方法、リチウム塩を含む有機電解液中で、炭
素質材料極に対極をリチウム金属として外部短絡、また
は電解する方法等がある。しかし、これらはいずれも煩
雑な処理を伴い、量産設備設置のための費用や工数の増
加およびこれらに伴う製造単価の増大を招く欠点があっ
た。
炭素質材料にリチウムをドープする工程を設けておく必
要がある。すなわち、これらの工程の具体例としては、
加熱により気相のリチウムを炭素質材料に接触反応させ
る方法や、不活性ガス、または除湿空気雰囲気中で、炭
素質粉末とリチウム金属粉末とを混合した後、加熱また
は加圧する方法、リチウム塩を含む有機電解液中で、炭
素質材料極に対極をリチウム金属として外部短絡、また
は電解する方法等がある。しかし、これらはいずれも煩
雑な処理を伴い、量産設備設置のための費用や工数の増
加およびこれらに伴う製造単価の増大を招く欠点があっ
た。
【００１０】本発明は、以上の問題点を解決するもの
で、その目的は、エネルギー密度を低下させることな
く、またドープ工程を付加することなく、電池組立後に
負極活物質を構成する炭素質材料中にリチウムがドープ
されるようにしたリチウム二次電池を提供することにあ
る。
で、その目的は、エネルギー密度を低下させることな
く、またドープ工程を付加することなく、電池組立後に
負極活物質を構成する炭素質材料中にリチウムがドープ
されるようにしたリチウム二次電池を提供することにあ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、電気化学的操作によるリチウムの吸蔵・
放出が可能なリチウムを含んだ正極活物質を主成分とす
る正極合剤層が正極集電体とともにシート状に形成され
た正極部と、電気化学的操作によるリチウムの吸蔵・放
出が可能な炭素材料を主成分とする負極合剤層が負極集
電体とともにシート状に形成され、該負極集電体に負極
リード板が取り付けられてなる負極部とが、セパレータ
を介して渦巻状に捲回された電極体を構成し、該電極体
が有底筒形の金属製電池ケース内に収装されるととも
に、該ケース内への非水電解液の注液により、該金属リ
チウムと該負極部との間に電気化学反応を生じさせるよ
うにしてなるリチウム二次電池の製造方法において、該
負極リード板に直接的または間接的に金属リチウムを取
付けることによって、該リード板を介して該金属リチウ
ムと該負極部とを短絡させるようにしてなる。 好ましく
は、上記構成において、両端に前記電極体の中心部に筒
状空間を確保し、前記金属リチウムを取り付けた金属帯
片を該筒状空間内に配置するとともに前記負極リード板
に溶接することである。また、好ましくは、前記負極リ
ード板にリチウム箔を巻き付けることである。 また、好
ましくは、前記電池ケースの内側底面にリチウム箔を貼
設するとともにその上に絶縁板を配置し、前記リチウム
箔と前記絶縁板との間に前記負極リード板を通し、該負
極リード板の端部を該電池ケースに溶接することであ
る。 また、好ましくは、前記電池ケースの底部を除く内
側側面にリチウム箔を貼設するとともにその表面を電極
体と絶縁性セパレータで絶縁し、前記負極リード板を該
電池ケースに溶接することによって、該リード板を介し
て該金属リチウムと該負極部とを短絡させるようにする
ことである。
め、本発明は、電気化学的操作によるリチウムの吸蔵・
放出が可能なリチウムを含んだ正極活物質を主成分とす
る正極合剤層が正極集電体とともにシート状に形成され
た正極部と、電気化学的操作によるリチウムの吸蔵・放
出が可能な炭素材料を主成分とする負極合剤層が負極集
電体とともにシート状に形成され、該負極集電体に負極
リード板が取り付けられてなる負極部とが、セパレータ
を介して渦巻状に捲回された電極体を構成し、該電極体
が有底筒形の金属製電池ケース内に収装されるととも
に、該ケース内への非水電解液の注液により、該金属リ
チウムと該負極部との間に電気化学反応を生じさせるよ
うにしてなるリチウム二次電池の製造方法において、該
負極リード板に直接的または間接的に金属リチウムを取
付けることによって、該リード板を介して該金属リチウ
ムと該負極部とを短絡させるようにしてなる。 好ましく
は、上記構成において、両端に前記電極体の中心部に筒
状空間を確保し、前記金属リチウムを取り付けた金属帯
片を該筒状空間内に配置するとともに前記負極リード板
に溶接することである。また、好ましくは、前記負極リ
ード板にリチウム箔を巻き付けることである。 また、好
ましくは、前記電池ケースの内側底面にリチウム箔を貼
設するとともにその上に絶縁板を配置し、前記リチウム
箔と前記絶縁板との間に前記負極リード板を通し、該負
極リード板の端部を該電池ケースに溶接することであ
る。 また、好ましくは、前記電池ケースの底部を除く内
側側面にリチウム箔を貼設するとともにその表面を電極
体と絶縁性セパレータで絶縁し、前記負極リード板を該
電池ケースに溶接することによって、該リード板を介し
て該金属リチウムと該負極部とを短絡させるようにする
ことである。
【００１２】この場合、正極材料としては、この種の電
池に使用されるものであればどのようなものであっても
よいが、特に十分な量のリチウムを含んだ材料を用いる
ことが好ましい。例えば、ＬｉＭｎ2 Ｏ4 や一般式Ｌｉ
ＭＯ2 （ただし、ＭはＣｏ，Ｎｉの内の少なくとも一種
類を表わす。したがって、例えばＬｉＣｏＯ2 やＬｉＣ
ｏ0.8 Ｎｉ0.2 Ｏ2 等）で表わされる複合金属酸化物や
リチウムを含んだ層間化合物が好適である。
池に使用されるものであればどのようなものであっても
よいが、特に十分な量のリチウムを含んだ材料を用いる
ことが好ましい。例えば、ＬｉＭｎ2 Ｏ4 や一般式Ｌｉ
ＭＯ2 （ただし、ＭはＣｏ，Ｎｉの内の少なくとも一種
類を表わす。したがって、例えばＬｉＣｏＯ2 やＬｉＣ
ｏ0.8 Ｎｉ0.2 Ｏ2 等）で表わされる複合金属酸化物や
リチウムを含んだ層間化合物が好適である。
【００１３】非水電解液は、有機溶媒と電解質とを適宜
組み合わせて調整されるが、これら有機溶媒，電解質
も、この種の電池に用いられるものであれば、いずれも
使用可能である。例えば有機溶媒としては、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、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、ジエチルエ
ーテル、スルホラン等である。また電解質としては、Ｌ
ｉＣｌＯ4 、ＬｉＡｓＦ6 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＰＦ6 、
ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、ＬｉＣｌ等である。
組み合わせて調整されるが、これら有機溶媒，電解質
も、この種の電池に用いられるものであれば、いずれも
使用可能である。例えば有機溶媒としては、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、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、ジエチルエ
ーテル、スルホラン等である。また電解質としては、Ｌ
ｉＣｌＯ4 、ＬｉＡｓＦ6 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＰＦ6 、
ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、ＬｉＣｌ等である。
【００１４】
【作用】以上の構成によれば、電池ケース内への電解液
の注液により、電気的に短絡した状態で配置された金属
リチウムと負極部とが電気化学反応するが、金属リチウ
ムと負極炭素材料とが直接接触していないので、短絡状
態の金属リチウムは、非水電解液の注液後に電気化学反
応により溶解して順次炭素質材料中にドープされ、経時
変化により負極部を構成する炭素材料の全領域に亘って
負極中に均一に分散するまで拡散する。
の注液により、電気的に短絡した状態で配置された金属
リチウムと負極部とが電気化学反応するが、金属リチウ
ムと負極炭素材料とが直接接触していないので、短絡状
態の金属リチウムは、非水電解液の注液後に電気化学反
応により溶解して順次炭素質材料中にドープされ、経時
変化により負極部を構成する炭素材料の全領域に亘って
負極中に均一に分散するまで拡散する。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の好適実施例を図面を用いて詳
細に説明する。図１，図２は本発明による単３形リチウ
ム二次電池の第１，第２実施例を示すものである。この
リチウム二次電池は基本的には従来と同様に、正極１，
負極２の間にポリプロピレン（ＰＰ）製多孔質フィルム
からなるセパレータ３を挟んでスパイラル状に巻回して
巻回要素を形成し、その上部に前記正極１側に接続する
正極リード板４を、下部に前記負極２側に接続する負極
リード板５を突出させた状態でＰＰ絶縁板６ａを介して
有底筒形のケース６内に収装し、負極リード板５を有底
筒形ケース６の内底面中心にスポット溶接により接続
し、また安全弁付き正極端子板７の底部に正極リード板
４をスポット溶接し、その後非水電解液をケース６内に
注液し、正極端子板７を封口ガスケット８を介してケー
ス６の開口に嵌め付け、カシメ付けることによって電池
を完成する。
細に説明する。図１，図２は本発明による単３形リチウ
ム二次電池の第１，第２実施例を示すものである。この
リチウム二次電池は基本的には従来と同様に、正極１，
負極２の間にポリプロピレン（ＰＰ）製多孔質フィルム
からなるセパレータ３を挟んでスパイラル状に巻回して
巻回要素を形成し、その上部に前記正極１側に接続する
正極リード板４を、下部に前記負極２側に接続する負極
リード板５を突出させた状態でＰＰ絶縁板６ａを介して
有底筒形のケース６内に収装し、負極リード板５を有底
筒形ケース６の内底面中心にスポット溶接により接続
し、また安全弁付き正極端子板７の底部に正極リード板
４をスポット溶接し、その後非水電解液をケース６内に
注液し、正極端子板７を封口ガスケット８を介してケー
ス６の開口に嵌め付け、カシメ付けることによって電池
を完成する。
【００１６】前記正極１は、正極物質であるＬｉＣｏＯ
2 と、導電材であるカーボン粉末とポリテトラフルオロ
エチレン（以下ＰＴＦＥと称する）の水性ディスパージ
ョンとを重量比で１００：１０：１０の割合で混合し、
水でペースト状に混練したものを、集電体を構成する厚
さ３０μｍのアルミ箔の両面に塗着した後乾燥，圧延し
て所定の大きさに切断した帯状のもので、前記帯状の長
手方向に直交して合剤の一部をかきとり、ここに正極リ
ード板４をスポット溶接した。なお、以上の混合比率の
内、ＰＴＦＥの水性ディスパージョンの割合は、その内
の固形分の割合である。
2 と、導電材であるカーボン粉末とポリテトラフルオロ
エチレン（以下ＰＴＦＥと称する）の水性ディスパージ
ョンとを重量比で１００：１０：１０の割合で混合し、
水でペースト状に混練したものを、集電体を構成する厚
さ３０μｍのアルミ箔の両面に塗着した後乾燥，圧延し
て所定の大きさに切断した帯状のもので、前記帯状の長
手方向に直交して合剤の一部をかきとり、ここに正極リ
ード板４をスポット溶接した。なお、以上の混合比率の
内、ＰＴＦＥの水性ディスパージョンの割合は、その内
の固形分の割合である。
【００１７】前記正極物質であるＬｉＣｏＯ2 は、酸化
コバルト（ＣｏＯ）と、炭酸リチウム（ＬｉＣＯ3 ）と
をモル比で２：１に混合し、空気中で９００℃，９時間
加熱したものを用いた。以上の正極１の理論充填電気量
は５００mAh である。
コバルト（ＣｏＯ）と、炭酸リチウム（ＬｉＣＯ3 ）と
をモル比で２：１に混合し、空気中で９００℃，９時間
加熱したものを用いた。以上の正極１の理論充填電気量
は５００mAh である。
【００１８】前記負極２は、炭素質粉末としての石炭ピ
ッチコークス（平均粒径４μｍ）とＰＴＦＥとの水性デ
ィスパージョンを重量比で１００：３の割合として水で
混練したものを、ニッケル製エキスパンドメタルに圧入
し、乾燥，切断して帯状に形成し、さらにこの長手方向
と直交して一部をかきとり、ここに負極リード板５をス
ポット溶接したものである。なお、ＰＴＦＥの水性ディ
スパージョンの比率は前記と同様固形分の割合であり、
負極中の炭素粉末の重量は３．５ｇである。
ッチコークス（平均粒径４μｍ）とＰＴＦＥとの水性デ
ィスパージョンを重量比で１００：３の割合として水で
混練したものを、ニッケル製エキスパンドメタルに圧入
し、乾燥，切断して帯状に形成し、さらにこの長手方向
と直交して一部をかきとり、ここに負極リード板５をス
ポット溶接したものである。なお、ＰＴＦＥの水性ディ
スパージョンの比率は前記と同様固形分の割合であり、
負極中の炭素粉末の重量は３．５ｇである。
【００１９】また、この負極は、対極を金属リチウムと
して電流密度０．８８mA/cm 2 の定電流で充放電を行っ
た場合に、第１サイクルにおけるリチウムのドープ量が
両極間電圧０．０１Ｖまでで８００mAh 、脱ドープ量が
両極間電圧１．５Ｖまでで５００mAh である。
して電流密度０．８８mA/cm 2 の定電流で充放電を行っ
た場合に、第１サイクルにおけるリチウムのドープ量が
両極間電圧０．０１Ｖまでで８００mAh 、脱ドープ量が
両極間電圧１．５Ｖまでで５００mAh である。
【００２０】また、前記非水電解液は、過塩素酸リチウ
ム（ＬｉＣｌＯ4 ）を、プロピレンカーボネート中に１
モル／リットルの割合で溶解したものを用いた。
ム（ＬｉＣｌＯ4 ）を、プロピレンカーボネート中に１
モル／リットルの割合で溶解したものを用いた。
【００２１】以上の構成において、電池の基本形状およ
び基本的組立手順は従来と同様である。しかしながら、
本発明方法では、図１の第１実施例に示すように、組立
工程中において負極リード板５のスポット溶接時に、リ
チウム箔９を巻き付けたＵ字形のニッケルワイヤ１０を
ともにスポット溶接して負極２に短絡させている。
び基本的組立手順は従来と同様である。しかしながら、
本発明方法では、図１の第１実施例に示すように、組立
工程中において負極リード板５のスポット溶接時に、リ
チウム箔９を巻き付けたＵ字形のニッケルワイヤ１０を
ともにスポット溶接して負極２に短絡させている。
【００２２】また、本発明方法では、図２の第２実施例
に示すように、負極リード板５の外周に、あらかじめリ
チウム箔９が巻き付けられる。
に示すように、負極リード板５の外周に、あらかじめリ
チウム箔９が巻き付けられる。
【００２３】さらに、図３，図４はそれぞれ本発明方法
の第３，第４実施例を示している。図３の第３実施例で
は、有底筒形の電池ケース６の底部を除く内側側面に
０．１３ｇのリチウム箔９を貼設し、その表面をポリプ
ロピレン製セパレータ３で覆っている。
の第３，第４実施例を示している。図３の第３実施例で
は、有底筒形の電池ケース６の底部を除く内側側面に
０．１３ｇのリチウム箔９を貼設し、その表面をポリプ
ロピレン製セパレータ３で覆っている。
【００２４】また、図４の第４実施例では、有底筒形の
電池ケース６の内側底部に０．１３ｇのドーナツ型に形
成されたリチウム箔９を貼設し、その上にＰＰ絶縁板６
ａを配設している。この場合、負極リード板５は、ＰＰ
絶縁板６ａと前記ドーナツ型リチウム箔９との間に配置
し、前記リチウム箔９の中央開口部である電池ケース６
の内側底部中心位置にスポット溶接した。
電池ケース６の内側底部に０．１３ｇのドーナツ型に形
成されたリチウム箔９を貼設し、その上にＰＰ絶縁板６
ａを配設している。この場合、負極リード板５は、ＰＰ
絶縁板６ａと前記ドーナツ型リチウム箔９との間に配置
し、前記リチウム箔９の中央開口部である電池ケース６
の内側底部中心位置にスポット溶接した。
【００２５】したがって、各リチウム箔９は負極２側に
短絡し、電解液の注液により、直ちに電気化学反応を生
ずる。つまり、電解質の注液により負極２側に短絡した
リチウム箔９は電気化学反応を起こし、負極２中の炭素
質材料中に順次ドープされ、最終的にはリチウム箔９は
消失する。
短絡し、電解液の注液により、直ちに電気化学反応を生
ずる。つまり、電解質の注液により負極２側に短絡した
リチウム箔９は電気化学反応を起こし、負極２中の炭素
質材料中に順次ドープされ、最終的にはリチウム箔９は
消失する。
【００２６】なお、炭素質材料は、リチウム箔９に近い
位置から優先的にドープされ、一時的に炭素質材料中で
のドープ量が不均一になるため、製造直後に充放電する
ことは望ましくないが、一般に炭素質材料はドープされ
たリチウム量に対応して電位が変化するため、炭素材料
の様々な領域で電位差を生じ、これが駆動力となってリ
チウムは負極２中に均一となるまで拡散する。それゆえ
拡散が定常状態になるまで６〜７日間放置すれば充放電
可能となり、製品として完成することになる。
位置から優先的にドープされ、一時的に炭素質材料中で
のドープ量が不均一になるため、製造直後に充放電する
ことは望ましくないが、一般に炭素質材料はドープされ
たリチウム量に対応して電位が変化するため、炭素材料
の様々な領域で電位差を生じ、これが駆動力となってリ
チウムは負極２中に均一となるまで拡散する。それゆえ
拡散が定常状態になるまで６〜７日間放置すれば充放電
可能となり、製品として完成することになる。
【００２７】次に、本発明方法の効果を確認するため
に、前述の構成におけるリチウム箔９を設けない単３形
リチウム二次電池と、前記ニッケルワイヤ１０に厚さ
０．１mm、重量０．１３ｇのリチウム箔９を巻き付けた
本発明の第１実施例による単３形リチウム二次電池と、
負極リード板５に厚さ０．１mm、重量０．１３ｇのリチ
ウム箔９を巻き付けた本発明の第２実施例による単３形
リチウム二次電池、および本発明方法の第３，第４実施
例による、リチウム箔９を電池ケース６内側面に配設し
た単３形リチウム二次電池の各々を、室温で７日間放置
した後、上限電圧４．１Ｖ，下限電圧２．０Ｖとして充
放電したところ、従来のものの充放電容量が２８９mAh
であったのに対し、第１，第２実施例および第３，第４
実施例ともに、充放電容量が４５３mAh と、未処理のも
のに比べて重量および体積当りのエネルギー密度が飛躍
的に向上することを確認した。
に、前述の構成におけるリチウム箔９を設けない単３形
リチウム二次電池と、前記ニッケルワイヤ１０に厚さ
０．１mm、重量０．１３ｇのリチウム箔９を巻き付けた
本発明の第１実施例による単３形リチウム二次電池と、
負極リード板５に厚さ０．１mm、重量０．１３ｇのリチ
ウム箔９を巻き付けた本発明の第２実施例による単３形
リチウム二次電池、および本発明方法の第３，第４実施
例による、リチウム箔９を電池ケース６内側面に配設し
た単３形リチウム二次電池の各々を、室温で７日間放置
した後、上限電圧４．１Ｖ，下限電圧２．０Ｖとして充
放電したところ、従来のものの充放電容量が２８９mAh
であったのに対し、第１，第２実施例および第３，第４
実施例ともに、充放電容量が４５３mAh と、未処理のも
のに比べて重量および体積当りのエネルギー密度が飛躍
的に向上することを確認した。
【００２８】
【発明の効果】以上実施例によって詳細に説明したよう
に、本発明に係るリチウム二次電池の製造方法にあって
は、短絡状態の金属リチウムが非水電解液の注液後に化
学反応により溶解して、順次負極活物質を構成する炭素
質材料中にドープされ、経時変化により負極中に均一に
分散するまで拡散する。そして、この反応を生じさせる
ためには、組立工程中に脱ドープ時における補填分に相
当する量の金属リチウムを負極側に短絡状態に配置する
工程を付加すればよいので、別途炭素質材料に対する煩
雑なドープ工程が不要となり、このための設備費用の増
加がなく、安価で高品質のリチウム二次電池を提供する
ことができる。
に、本発明に係るリチウム二次電池の製造方法にあって
は、短絡状態の金属リチウムが非水電解液の注液後に化
学反応により溶解して、順次負極活物質を構成する炭素
質材料中にドープされ、経時変化により負極中に均一に
分散するまで拡散する。そして、この反応を生じさせる
ためには、組立工程中に脱ドープ時における補填分に相
当する量の金属リチウムを負極側に短絡状態に配置する
工程を付加すればよいので、別途炭素質材料に対する煩
雑なドープ工程が不要となり、このための設備費用の増
加がなく、安価で高品質のリチウム二次電池を提供する
ことができる。
【図１】本発明の第１実施例によるスパイラル形リチウ
ム二次電池の断面図である。
ム二次電池の断面図である。
【図２】本発明の第２実施例によるスパイラル形リチウ
ム二次電池の断面図である。
ム二次電池の断面図である。
【図３】本発明の第３実施例によるスパイラル形リチウ
ム二次電池の断面図である。
ム二次電池の断面図である。
【図４】本発明の第４実施例によるスパイラル形リチウ
ム二次電池の断面図である。
ム二次電池の断面図である。
１ 正極 ２ 負極 ３ セパレータ ４ 正極リード板 ５ 負極リード板 ６ ケース ７ 正極端子板 ８ 封口ガスケット ９ リチウム箔 １０ ニッケルワイヤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 名倉 秀哲 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 (72)発明者 鈴木 貴志 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 平５−151994（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−206276（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−297071（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−298963（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−2247（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−235372（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 10/40
Claims (5)
- 【請求項１】 電気化学的操作によるリチウムの吸蔵・
放出が可能なリチウムを含んだ正極活物質を主成分とす
る正極合剤層が正極集電体とともにシート状に形成され
た正極部と、電気化学的操作によるリチウムの吸蔵・放
出が可能な炭素材料を主成分とする負極合剤層が負極集
電体とともにシート状に形成され、該負極集電体に負極
リード板が取り付けられてなる負極部とが、セパレータ
を介して渦巻状に捲回された電極体を構成し、該電極体
が有底筒形の金属製電池ケース内に収装されるととも
に、該ケース内への非水電解液の注液により、該金属リ
チウムと該負極部との間に電気化学反応を生じさせるよ
うにしてなるリチウム二次電池の製造方法において、該
負極リード板に直接的または間接的に金属リチウムを取
付けることによって、該リード板を介して該金属リチウ
ムと該負極部とを短絡させるようにしてなることを特徴
とするリチウム二次電池の製造方法。 - 【請求項２】 前記電極体の中心部に筒状空間を確保
し、両端に前記金属リチウムを取り付けた金属帯片を該
筒状空間内に配置するとともに前記負極リード板に溶接
してなることを特徴とする請求項１記載のリチウム二次
電池の製造方法。 - 【請求項３】 前記負極リード板にリチウム箔を巻き付
けてなることを特徴とする請求項１記載のリチウム二次
電池の製造方法。 - 【請求項４】 前記電池ケースの内側底面にリチウム箔
を貼設するとともにその上に絶縁板を配置し、前記リチ
ウム箔と前記絶縁板との間に前記負極リード板を通し、
該負極リード板の端部を該電池ケースに溶接してなるこ
とを特徴とする請求項１記載のリチウム二次電池の製造
方法。 - 【請求項５】 電気化学的操作によるリチウムの吸蔵・
放出が可能なリチウムを含んだ正極活物質を主成分とす
る正極合剤層が正極集電体とともにシート状に形成され
た正極部と、電気化学的操作によるリチウムの吸蔵・放
出が可能な炭素材料を主成分とする負極合剤層が負極集
電体とともにシート状に形成され、該負極集電体に負極
リード板が取り付けられてなる負極部とが、セパレータ
を介して渦巻状に捲回された電極体を構成し、該電極体
が有底筒形の金属製電池ケース内に収装されるととも
に、該ケース内への非水電解液の注液により、該金属リ
チ ウムと該負極部との間に電気化学反応を生じさせるよ
うにしてなるリチウム二次電池の製造方法において、前
記電池ケースの底部を除く内側側面にリチウム箔を貼設
するとともに前記電極体と絶縁性セパレータで絶縁し、
前記負極リード板を該電池ケースに溶接することによっ
て、該リード板を介して該金属リチウムと該負極部とを
短絡させるようにしてなるなることを特徴とするリチウ
ム二次電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04045668A JP3121902B2 (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | リチウム二次電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04045668A JP3121902B2 (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | リチウム二次電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05251111A JPH05251111A (ja) | 1993-09-28 |
| JP3121902B2 true JP3121902B2 (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=12725768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04045668A Expired - Fee Related JP3121902B2 (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | リチウム二次電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3121902B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6371995B1 (en) * | 1996-02-16 | 2002-04-16 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Nonaqueous secondary battery and method for preparing same |
| AU760974B2 (en) * | 1998-07-27 | 2003-05-22 | Fuji Jukogyo K.K. | Organic electrolytic cell |
| KR101157500B1 (ko) * | 2010-11-15 | 2012-06-20 | 비나텍주식회사 | 리튬이온 커패시터 셀 및 그 제조방법 |
-
1992
- 1992-03-03 JP JP04045668A patent/JP3121902B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05251111A (ja) | 1993-09-28 |
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