JP3189168B2 - 耐過放電性の非水系二次電池 - Google Patents
耐過放電性の非水系二次電池Info
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- 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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- 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
Landscapes
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
る。更に詳しくは、本発明は、耐過放電性の非水系二次
電池に関する。
銅箔ないしニッケル箔を集電体とした高電圧を有する非
水系二次電池(例えば特開昭62−90863号等)
が、負極にリチウム金属又はその合金を使用したリチウ
ム二次電池に比して、充放電の繰返しによってリチウム
デンドライトを形成して電池内部で短絡する不都合もな
く、熱暴露あるいは強い衝撃に対しても発熱・発火等が
見られず、安全性の点で格段に優れているとして注目さ
れている。小型化、軽量化を図る上で、一体型ビデオカ
メラ、移動体通信機、無線通信機、ノートブック型パソ
コン、パームトップ型パソコン等のポータブル機器向け
の電源として有用である。しかしながら、カットオフ電
圧が設定されていないポータブル機器へ適用した場合
に、スイッチの切り忘れ、自己放電により長期未使用状
態下に0ボルトに到達する場合等を幾度も繰り返すと、
充電しても初期の電池容量に比して大きく容量の低下を
きたす欠点があった。
箔を用いた場合には、一部溶け出しており、集電体とし
ての機能が損じていた。又、ニッケル箔を用いた場合に
は、孔蝕ないし集電体との接合部が溶解しており、電池
容量の低下はいずれも集電体に起因することが分かっ
た。
次電池における過放電(放電電圧が0Vとなる)による
容量低下は、負極活物質として炭素質材料を用いて、か
つ正極活物質としてリチウムを参照電極とした電位が充
電状態で3.5V以上を有するリチウム化合物を組み合
わせた場合に顕著になる。本発明者らは、かかる過放電
時の容量低下の見られない非水系二次電池を実現すべ
く、原因である負極集電体の溶解を生じない新規な集電
体を提供することを目的として各種の金属材料を検討し
た。
に、本発明は正極にリチウムイオンを脱ドープし、かつ
ドープし得るリチウム化合物を活物質とし、充電状態で
リチウムを参照電極とした電位が3.5V以上であり、
負極はリチウムイオンをドープし、かつ脱ドープし得る
炭素質材料を活物質とし、非水系電解質溶液とセパレー
ターとからなる非水系二次電池において、前記負極の集
電体として表裏のステンレススチール層間に電気比抵抗
がステンレススチールより低い値を有する金属層を介す
る構造の複合箔を用いることを特徴とする。
は、例えば LiX CoY MZ O2 (ただし、MはAl、In、Snの中から選ばれた少な
くとも1種の金属を表し、X、Y、Zは各々0<X≦
1.1、0.5<Y≦1、Z≦0.1の数を表す。) LiX CoO2 (0<X≦1)、LiX Ni02 (0<
X≦1)、 LiX CoY NiZ O2 (0<X≦1、Y+Z=1)、 LiX Mn2 O4 (0<X≦1)、LiCoX Mn2-X
O4 (0<X≦0.5)、LiX Cr3 O8 (0<X≦
1)、LiX V2 O5 (0<X≦1)、LiCrO2 のような金属カルコゲナイト系リチウム化合物を主成分
とするものであり、充電状態でリチウムを参照電極とし
た電位が3.5V以上のものである。
チウムイオンをドープし、かつ脱ドープし得るものであ
って、例えば、グラファイト、熱分解炭素、ピッチコー
クス、ニードルコークス、石油コークス、有機高分子の
焼成体(フェノール樹脂、フラン樹脂、ポリアクリロニ
トリル等の焼成体)等を用いることができる。
テンレススチール層間に電気比抵抗がステンレススチー
ルより低い値を有する金属層を介する構造の複合箔を用
いることが必要である。集電体を構成する要素の1つで
あるステンレススチール箔としては、好ましくは、オー
ステナイト系の304、305である。該ステンレスス
チール箔厚みは1〜25μmμm、好ましくは1〜10
μmが望ましい。本発明の負極の集電体を構成する複合
箔としては、上記ステンレススチール箔に、メッキ、蒸
着、スパッタリング等により電気比抵抗がステンレスス
チールより低い値の金属層を形成し、該金属層を内側に
して重ねることにより表裏をステンレススチール箔面と
するか、或いは電気比抵抗の低い金属箔をステンレスス
チール箔間に介する構造の複合箔を用いる。上記のステ
ンレススチール箔間に介する金属材料は、20℃におけ
る電気抵抗率が14μΩ・cmまでの値を有するものが
好ましい。具体的には、銀、アルミニウム、クロム、
銅、鉄、ニッケル、錫、チタン、亜鉛およびその合金を
用いる。
mであり、電気抵抗率が3〜30μΩ・cm、好ましく
は3〜15μΩ・cmの範囲である。また、複合箔にお
いて、四端面を抵抗溶接、レーザー溶接、超音波溶着
し、ステンレススチール層同志を融着させるか、ホット
メルト或いは樹脂封止して、電解質溶液の侵入を防止し
ておくことが好ましい。
4 、LiAsF6 、LiPF6 、LiBF4 、CH3 S
O3 Li、CF3 SO3 Li、(CF3 SO2 )2 NL
i等のリチウム塩のいずれか1種又は2種以上を混合し
たものが使用できる。
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、1,2−ジエトキシエタン、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、スルホラン、メ
チルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、
ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル等の
いずれか1種又は2種以上を混合したものが使用でき
る。また、非水系電解質溶液を固体電解質に変えてもよ
い。
活物質の粉末にそれぞれバインダー等を加えて分散液を
調製する。かかる分散液を金属箔に塗布し、乾燥した
後、所定の巾にサイジングして作成する。
を介して捲回し、うず巻状のコイルをつくり電池缶に挿
入し、上記非水系電解質溶液を加えて封口して円筒型電
池とするか、或いは上記正、負の電極を円状、正方形、
長方形に切り出し、セパレーターを介在し重ねて、上記
非水系電解質溶液を加えて、ボタン(コイン)型電池、
シート(ペーパー)型電池とする。
さらに詳細に説明するが、これらは本発明の範囲を制限
しない。 (参考例1) 正極は、活物質のLiCoSn0.02O2 に対して5%の
炭素系導電助剤を加えてなるコンパウンドに、ポリビニ
リデンフルオライドの5%DMF溶液を同量加えて分散
液とし、これを厚み15μmのアルミニウム箔の両面に
それぞれ300g/m2 で均一に添着し乾燥する。ま
た、負極は、活物質として平均粒子系10μmのニード
ルコークスにポリビニリデンフルオライドの5%DMF
溶液を同量加えて分散液とし、これを厚み10μmのス
テンレススチール304箔の両面にそれぞれ150g/
m2 で均一に添着し、乾燥する。これらの正極、負極を
40mmの巾にサイジングし、リードタブをつけた後、
厚み35μmのポリエチレン製微多孔膜セパレーターを
介して、うず巻き状のコイルを製作する。コイルの直径
は15.5mmであり、これを内径15.6mm、長さ
49.5mmのステンレススチール缶に挿入し、負極リ
ードタブを缶壁に、正極リードタブをハーメチックシー
ルのセンターピンにそれぞれスポット溶接した後、電解
質溶液としてLiBF4 1モルのプロピレンカーボネ
ート、エチレンカーボネート、γ−ブチロラクトンの3
成分溶液4gを真空含浸させて、レーザー溶接により封
口する。該電池は、0.6アンペアの定電流充電し、電
圧が4.2Vに達した後、4.2V定電圧下5時間充電
を続け、1時間後に0.6アンペアおよび1.2アンペ
アの定電流放電を0Vまで行うサイクルを繰り返して行
った。
炭素系導電助剤を加えてなるコンパウンドに、ポリビニ
リデンフルオライドの5%DMF溶液を同量加えて分散
液とし、これを厚み15μmのアルミニウム箔の両面に
それぞれ300g/m2 で均一に添着し乾燥する。ま
た、負極は、活物質として平均粒子系10μmのニード
ルコークスにポリビニリデンフルオライドの5%DMF
溶液を同量加えて分散液とし、これを厚み4μmのステ
ンレススチール304箔2枚の間に厚み8μmの銅箔を
はさみ込んだ複合箔の両面にそれぞれ150g/m2 で
均一に添着し、乾燥する。なお、複合箔の4端部は抵抗
シーム溶接により封止し、端面には樹脂コートを施し
た。これらの正極、負極を40mmの巾にサイジング
し、リードタブをつけた後、厚み35μmのポリエチレ
ン製微多孔膜セパレーターを介して、うず巻き状のコイ
ルを製作する。
を内径15.6mm、長さ49.5mmのステンレスス
チール缶に挿入し、負極リードタブを缶壁に、正極リー
ドタブをハーメチックシールのセンターピンにそれぞれ
スポット溶接した後、電解質溶液としてLiBF4 1
モルのプロピレンカーボネート、エチレンカーボネー
ト、γ−ブチロラクトンの3成分溶液4gを真空含浸さ
せて、レーザー溶接により封口する。該電池は、0.6
アンペアの定電流充電し、電圧が4.2Vに達した後、
4.2V定電圧下5時間充電を続け、1時間後に0.6
アンペアおよび1.2アンペアの定電流放電を0Vまで
行うサイクルを繰り返して行った。
の銅箔を用い、実施例1と同様の評価を行った。実施例
1および比較例1の充放電1サイクル目及び充放電20
サイクル目の放電容量をまとめて、表1に示した。
て放電電圧が0Vになる使い方をされても長期にわたっ
て安定した電池容量を保持することができ、耐過放電性
が格段に改良される。更に、表裏のステンレススチール
層間に、電気比抵抗の低い金属層を有する実施例1の電
池においては、より高い電流で放電させたとき、参考例
1のステンレススチール単独に比して電池容量をより高
く保持できる。
Claims (1)
- 【請求項1】 非水系電解質溶液を用いてなる非水二次
電池において、正極は、リチウムイオンを脱ドープし、
かつドープし得るリチウム化合物を活物質とし、リチウ
ムを参照電極とした電位が充電状態で3.5V以上であ
り、負極は、リチウムイオンをドープし、かつ脱ドープ
し得る炭素質材料を活物質とし、前記負極の集電体とし
て表裏のステンレススチール層間に電気比抵抗がステン
レススチールより低い値を有する金属層を介する構造の
複合箔を用いることを特徴とする、非水系二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20112991A JP3189168B2 (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | 耐過放電性の非水系二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20112991A JP3189168B2 (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | 耐過放電性の非水系二次電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0529021A JPH0529021A (ja) | 1993-02-05 |
JP3189168B2 true JP3189168B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=16435893
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20112991A Expired - Lifetime JP3189168B2 (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | 耐過放電性の非水系二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3189168B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59185015A (ja) * | 1983-04-04 | 1984-10-20 | Hitachi Ltd | 磁気ヘツドおよびその製造方法 |
CN108028356A (zh) * | 2015-09-14 | 2018-05-11 | 麦克赛尔控股株式会社 | 非水电解质二次电池用电极、其制造方法以及非水电解质二次电池 |
CN112054162B (zh) * | 2020-09-16 | 2022-02-25 | 北京理工大学 | 一种锂电池用金属锂参比电极的封装方法 |
-
1991
- 1991-07-17 JP JP20112991A patent/JP3189168B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0529021A (ja) | 1993-02-05 |
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