JP3208246B2 - 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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- JP3208246B2 JP3208246B2 JP35046493A JP35046493A JP3208246B2 JP 3208246 B2 JP3208246 B2 JP 3208246B2 JP 35046493 A JP35046493 A JP 35046493A JP 35046493 A JP35046493 A JP 35046493A JP 3208246 B2 JP3208246 B2 JP 3208246B2
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- Japan
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- separator
- battery
- porosity
- aqueous electrolyte
- electrolyte secondary
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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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- Cell Separators (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非水電解液二次電池に
係わり、詳しくはサイクル特性を改善することを目的と
した、セパレータの改良に関する。
係わり、詳しくはサイクル特性を改善することを目的と
した、セパレータの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】非水電
解液二次電池は、エネルギー密度が高く、しかも水の分
解電圧を考慮する必要が無いため高電圧化が可能である
などの利点を有することから、近年最も注目されている
電池の一つであり、その負極材料としては、コークス、
黒鉛、有機物焼成体等のリチウムイオンを吸蔵及び放出
することが可能な炭素材料などが、また正極材料（活物
質）としては、ＬｉＣｏＯ2 、ＬｉＮｉＯ2 等のリチウ
ムイオンを吸蔵及び放出することが可能な金属酸化物な
どが、それぞれ提案されている。
解液二次電池は、エネルギー密度が高く、しかも水の分
解電圧を考慮する必要が無いため高電圧化が可能である
などの利点を有することから、近年最も注目されている
電池の一つであり、その負極材料としては、コークス、
黒鉛、有機物焼成体等のリチウムイオンを吸蔵及び放出
することが可能な炭素材料などが、また正極材料（活物
質）としては、ＬｉＣｏＯ2 、ＬｉＮｉＯ2 等のリチウ
ムイオンを吸蔵及び放出することが可能な金属酸化物な
どが、それぞれ提案されている。
【０００３】かかる非水電解液二次電池の電池特性は、
使用するセパレータによって大きく変化する。従来は、
セパレータとして、ポリプロピレン樹脂製の微多孔膜
（以下、「ＰＰ微多孔膜」と称する。）が主として用い
られていた。
使用するセパレータによって大きく変化する。従来は、
セパレータとして、ポリプロピレン樹脂製の微多孔膜
（以下、「ＰＰ微多孔膜」と称する。）が主として用い
られていた。
【０００４】しかしながら、ＰＰ微多孔膜は気孔率が小
さく、このため充放電サイクル時にセパレータに目詰ま
りが起こり易く、このことがサイクル特性低下の原因と
なっていた。
さく、このため充放電サイクル時にセパレータに目詰ま
りが起こり易く、このことがサイクル特性低下の原因と
なっていた。
【０００５】上記セパレータの目詰まりは、気孔率が比
較的大きいポリプロピレン樹脂製の不織布（以下、「Ｐ
Ｐ不織布」と称する。）を用いれば解消し得る。
較的大きいポリプロピレン樹脂製の不織布（以下、「Ｐ
Ｐ不織布」と称する。）を用いれば解消し得る。
【０００６】しかしながら、ＰＰ不織布はかなりの厚さ
（通常６０μｍを越える）を有するため、これをＰＰ微
多孔膜に代えて用いると、容量が低下するという新たな
問題が生じる。
（通常６０μｍを越える）を有するため、これをＰＰ微
多孔膜に代えて用いると、容量が低下するという新たな
問題が生じる。
【０００７】本発明は、従来のポリプロピレン製セパレ
ータを用いた場合の斯かる二律背反的な問題を解決する
べくなされたものであって、その目的とするところは、
セパレータとして全く新規な材質のものを用いることに
より、サイクル特性に優れ、しかも容量が大きい非水電
解液二次電池を提供するにある。
ータを用いた場合の斯かる二律背反的な問題を解決する
べくなされたものであって、その目的とするところは、
セパレータとして全く新規な材質のものを用いることに
より、サイクル特性に優れ、しかも容量が大きい非水電
解液二次電池を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る非水電解液二次電池（以下、「本発明電
池」と称する。）は、リチウムイオンを吸蔵及び放出す
ることが可能な炭素材料を負極材料とする負極と、リチ
ウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な金属酸化物
を正極活物質とする正極と、セパレータとを備える非水
電解液二次電池において、前記セパレータとして、下記
化２で表される交互共重合体からなる厚み５０μｍ以
下、気孔率５０％以上のフッ素樹脂製の不織布が用いら
れてなる。
の本発明に係る非水電解液二次電池（以下、「本発明電
池」と称する。）は、リチウムイオンを吸蔵及び放出す
ることが可能な炭素材料を負極材料とする負極と、リチ
ウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な金属酸化物
を正極活物質とする正極と、セパレータとを備える非水
電解液二次電池において、前記セパレータとして、下記
化２で表される交互共重合体からなる厚み５０μｍ以
下、気孔率５０％以上のフッ素樹脂製の不織布が用いら
れてなる。
【０００９】
【化２】
【００１０】〔式中、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩであ
る。〕
る。〕
【００１１】本発明において、不織布の厚みを５０μｍ
以下に、また気孔率を４０％以上に規制したのは、この
ように規制して初めて、電池容量が大きく、しかも優れ
たサイクル特性を発現する非水電解液二次電池を得るこ
とが可能となるからである。
以下に、また気孔率を４０％以上に規制したのは、この
ように規制して初めて、電池容量が大きく、しかも優れ
たサイクル特性を発現する非水電解液二次電池を得るこ
とが可能となるからである。
【００１２】本発明における気孔率とは、（セパレータ
の重量）÷（セパレータの体積×使用せる繊維の比重）
×１００（％）で定義されるものである。
の重量）÷（セパレータの体積×使用せる繊維の比重）
×１００（％）で定義されるものである。
【００１３】
【作用】セパレータとして、従来のＰＰ不織布に比し厚
みが薄く、また従来のＰＰ微多孔膜に比し気孔率が大き
い特定の不織布が用いられているので、活物質の充填密
度が高くなるとともに、充放電サイクル時のセパレータ
の目詰まりが起こりにくくなる。
みが薄く、また従来のＰＰ微多孔膜に比し気孔率が大き
い特定の不織布が用いられているので、活物質の充填密
度が高くなるとともに、充放電サイクル時のセパレータ
の目詰まりが起こりにくくなる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記実施例により何ら限定され
るものではなく、その要旨を変更しない範囲において適
宜変更して実施することが可能なものである。
に説明するが、本発明は下記実施例により何ら限定され
るものではなく、その要旨を変更しない範囲において適
宜変更して実施することが可能なものである。
【００１５】（実施例１） 〔正極の作製〕正極活物質としてのＬｉＣｏＯ2 ９０重
量部と、導電剤としての人造黒鉛５重量部と、結着剤と
してのポリフッ化ビニリデン５重量部のＮ−メチルピロ
リドン溶液とを混練してスラリーを調製し、このスラリ
ーを正極集電体としてのアルミニウム箔の両面に、ドク
ターブレード法により塗布し、１５０°Ｃで２時間真空
乾燥して正極を作製した。
量部と、導電剤としての人造黒鉛５重量部と、結着剤と
してのポリフッ化ビニリデン５重量部のＮ−メチルピロ
リドン溶液とを混練してスラリーを調製し、このスラリ
ーを正極集電体としてのアルミニウム箔の両面に、ドク
ターブレード法により塗布し、１５０°Ｃで２時間真空
乾燥して正極を作製した。
【００１６】〔負極の作製〕天然黒鉛粉末９５重量部
と、添加剤としてのＦｅＯ粉末５重量部と、結着剤とし
てのポリフッ化ビニリデン５重量部のＮ−メチルピロリ
ドン溶液とを混練してスラリーを調製し、このスラリー
を負極集電体としての銅箔の両面に、ドクターブレード
法により塗布し、１５０°Ｃで２時間真空乾燥して負極
を作製した。
と、添加剤としてのＦｅＯ粉末５重量部と、結着剤とし
てのポリフッ化ビニリデン５重量部のＮ−メチルピロリ
ドン溶液とを混練してスラリーを調製し、このスラリー
を負極集電体としての銅箔の両面に、ドクターブレード
法により塗布し、１５０°Ｃで２時間真空乾燥して負極
を作製した。
【００１７】〔電解液の調製〕エチレンカーボネートと
ジメチルカーボネートとの等体積混合溶媒に、ＬｉＰＦ
6 を１モル／リットル溶かして電解液（非水電解液）を
調製した。
ジメチルカーボネートとの等体積混合溶媒に、ＬｉＰＦ
6 を１モル／リットル溶かして電解液（非水電解液）を
調製した。
【００１８】〔セパレータ〕厚さ２５μｍ、気孔率５０
％のエチレン−クロロトリフルオロエチレン交互共重合
体製（数平均分子量：約１０万）の不織布。
％のエチレン−クロロトリフルオロエチレン交互共重合
体製（数平均分子量：約１０万）の不織布。
【００１９】〔電池の組立〕以上の正負両極、電解液及
びセパレータを用いてＡＡサイズ（単３型）の本発明電
池ＢＡ１を組み立てた。
びセパレータを用いてＡＡサイズ（単３型）の本発明電
池ＢＡ１を組み立てた。
【００２０】図１は作製した本発明電池ＢＡ１の断面図
であり、同図に示す本発明電池ＢＡ１は、正極１及び負
極２、これら両電極を離間するセパレータ３、正極リー
ド４、負極リード５、正極外部端子６、負極缶７などか
らなる。正極１及び負極２は非水電解液が注入されたセ
パレータ３を介して渦巻き状に巻き取られた状態で負極
缶７内に収容されており、正極１は正極リード４を介し
て正極外部端子６に、また負極２は負極リード５を介し
て負極缶７に接続され、電池ＢＡ１内部で生じた化学エ
ネルギーを電気エネルギーとして外部へ取り出し得るよ
うになっている。
であり、同図に示す本発明電池ＢＡ１は、正極１及び負
極２、これら両電極を離間するセパレータ３、正極リー
ド４、負極リード５、正極外部端子６、負極缶７などか
らなる。正極１及び負極２は非水電解液が注入されたセ
パレータ３を介して渦巻き状に巻き取られた状態で負極
缶７内に収容されており、正極１は正極リード４を介し
て正極外部端子６に、また負極２は負極リード５を介し
て負極缶７に接続され、電池ＢＡ１内部で生じた化学エ
ネルギーを電気エネルギーとして外部へ取り出し得るよ
うになっている。
【００２１】（実施例２）セパレータとして厚さ２５μ
ｍ、気孔率６０％のエチレン−クロロトリフルオロエチ
レン交互共重合体（数平均分子量：約１０万）製の不織
布を用いたこと以外は実施例１と同様にして、本発明電
池ＢＡ２を組み立てた。
ｍ、気孔率６０％のエチレン−クロロトリフルオロエチ
レン交互共重合体（数平均分子量：約１０万）製の不織
布を用いたこと以外は実施例１と同様にして、本発明電
池ＢＡ２を組み立てた。
【００２２】（実施例３）セパレータとして厚さ２５μ
ｍ、気孔率７０％のエチレン−クロロトリフルオロエチ
レン交互共重合体（数平均分子量：約１０万）製の不織
布を用いたこと以外は実施例１と同様にして、本発明電
池ＢＡ３を組み立てた。
ｍ、気孔率７０％のエチレン−クロロトリフルオロエチ
レン交互共重合体（数平均分子量：約１０万）製の不織
布を用いたこと以外は実施例１と同様にして、本発明電
池ＢＡ３を組み立てた。
【００２３】（比較例１）セパレータとして厚さ２５μ
ｍ、気孔率２０％のエチレン−クロロトリフルオロエチ
レン交互共重合体（数平均分子量：約１０万）製の不織
布を用いたこと以外は実施例１と同様にして、比較電池
ＢＣ１を組み立てた。
ｍ、気孔率２０％のエチレン−クロロトリフルオロエチ
レン交互共重合体（数平均分子量：約１０万）製の不織
布を用いたこと以外は実施例１と同様にして、比較電池
ＢＣ１を組み立てた。
【００２４】（比較例２）セパレータとして厚さ２５μ
ｍ、気孔率３０％のエチレン−クロロトリフルオロエチ
レン交互共重合体（数平均分子量：約１０万）製の不織
布を用いたこと以外は実施例１と同様にして、比較電池
ＢＣ２を組み立てた。
ｍ、気孔率３０％のエチレン−クロロトリフルオロエチ
レン交互共重合体（数平均分子量：約１０万）製の不織
布を用いたこと以外は実施例１と同様にして、比較電池
ＢＣ２を組み立てた。
【００２５】（比較例３）セパレータとして厚さ１００
μｍ、気孔率６０％のエチレン−クロロトリフルオロエ
チレン交互共重合体（数平均分子量：約１０万）製の不
織布を用いたこと以外は実施例１と同様にして、比較電
池ＢＣ３を組み立てた。
μｍ、気孔率６０％のエチレン−クロロトリフルオロエ
チレン交互共重合体（数平均分子量：約１０万）製の不
織布を用いたこと以外は実施例１と同様にして、比較電
池ＢＣ３を組み立てた。
【００２６】（比較例４）セパレータとして厚さ２５μ
ｍ、気孔率３５％のポリプロピレン製の微多孔膜を用い
たこと以外は実施例１と同様にして、比較電池ＢＣ４を
組み立てた。
ｍ、気孔率３５％のポリプロピレン製の微多孔膜を用い
たこと以外は実施例１と同様にして、比較電池ＢＣ４を
組み立てた。
【００２７】〔充放電サイクル試験〕各電池について、
２００ｍＡで４．１Ｖまで充電した後、２００ｍＡで放
電終止電圧２．７５Ｖまで放電する工程を１サイクルと
する充放電サイクル試験を行い、充放電サイクル特性を
調べた。結果を表１並びに図２及び図３に示す。
２００ｍＡで４．１Ｖまで充電した後、２００ｍＡで放
電終止電圧２．７５Ｖまで放電する工程を１サイクルと
する充放電サイクル試験を行い、充放電サイクル特性を
調べた。結果を表１並びに図２及び図３に示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】表１並びに図２及び図３に示すように、気
孔率が５０〜７０％、厚み２５μｍのセパレータを使用
している本発明電池ＢＡ１〜ＢＡ３は、放電容量が大き
いとともに、充放電サイクルの進行に伴う放電容量の低
下が小さい。これは、気孔率が大きいために、保液性が
高いとともに目詰まりを起こしにくく、しかも厚みが薄
いために、活物質の充填密度が高いためである。これに
対して、気孔率がそれぞれ２０％、３０％及び３５％と
小さいセパレータを用いた比較電池ＢＣ１、ＢＣ２及び
ＢＣ４は、充放電サイクルの進行に伴う放電容量の低下
が大きい。これは、気孔率が小さいために、保液性が低
いとともに目詰まりを起こし易いためである。気孔率が
６０％と大きいセパレータを用いた比較電池ＢＣ３は、
充放電サイクルの進行に伴う放電容量の低下率は気孔率
が同じセパレータを使用している本発明電池ＢＡ２のそ
れと同程度であるが、セパレータが厚いため、放電容量
が小さい。
孔率が５０〜７０％、厚み２５μｍのセパレータを使用
している本発明電池ＢＡ１〜ＢＡ３は、放電容量が大き
いとともに、充放電サイクルの進行に伴う放電容量の低
下が小さい。これは、気孔率が大きいために、保液性が
高いとともに目詰まりを起こしにくく、しかも厚みが薄
いために、活物質の充填密度が高いためである。これに
対して、気孔率がそれぞれ２０％、３０％及び３５％と
小さいセパレータを用いた比較電池ＢＣ１、ＢＣ２及び
ＢＣ４は、充放電サイクルの進行に伴う放電容量の低下
が大きい。これは、気孔率が小さいために、保液性が低
いとともに目詰まりを起こし易いためである。気孔率が
６０％と大きいセパレータを用いた比較電池ＢＣ３は、
充放電サイクルの進行に伴う放電容量の低下率は気孔率
が同じセパレータを使用している本発明電池ＢＡ２のそ
れと同程度であるが、セパレータが厚いため、放電容量
が小さい。
【００３０】叙上の実施例では本発明を円筒型電池に適
用する場合の具体例について説明したが、電池の形状に
特に制限はなく、本発明は扁平型、角型等、種々の形状
の非水系電池に適用し得るものである。
用する場合の具体例について説明したが、電池の形状に
特に制限はなく、本発明は扁平型、角型等、種々の形状
の非水系電池に適用し得るものである。
【００３１】また、上述の実施例では、セパレータとし
てエチレン−クロロトリフルオロエチレン交互共重合体
を用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明で規制す
る他のフッ素樹脂製セパレータを用いた場合にも、同様
の優れた効果が発現される。
てエチレン−クロロトリフルオロエチレン交互共重合体
を用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明で規制す
る他のフッ素樹脂製セパレータを用いた場合にも、同様
の優れた効果が発現される。
【００３２】
【発明の効果】セパレータとして、従来のＰＰ不織布に
比し厚みが薄く、また従来のＰＰ微多孔膜に比し気孔率
が大きい特定の不織布が用いられているので、電池容量
が大きく、しかも充放電サイクル特性に優れる。
比し厚みが薄く、また従来のＰＰ微多孔膜に比し気孔率
が大きい特定の不織布が用いられているので、電池容量
が大きく、しかも充放電サイクル特性に優れる。
【図１】実施例で作製した本発明電池の断面図である。
【図２】本発明電池及び比較電池の充放電サイクル特性
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図３】本発明電池及び比較電池の充放電サイクル特性
を示すグラフである。
を示すグラフである。
フロントページの続き (72)発明者 西尾 晃治 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 斎藤 俊彦 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−17891（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−145234（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 2/14 - 2/16 H01M 10/40
Claims (1)
- 【請求項１】リチウムイオンを吸蔵及び放出することが
可能な炭素材料を負極材料とする負極と、リチウムイオ
ンを吸蔵及び放出することが可能な金属酸化物を正極活
物質とする正極と、セパレータとを備える非水電解液二
次電池において、前記セパレータとして、下記化１で表
される交互共重合体からなる厚み５０μｍ以下、気孔率
５０％以上のフッ素樹脂製の不織布が用いられているこ
とを特徴とする非水電解液二次電池。 【化１】 〔式中、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩである。〕
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35046493A JP3208246B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 非水電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35046493A JP3208246B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 非水電解液二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07192765A JPH07192765A (ja) | 1995-07-28 |
| JP3208246B2 true JP3208246B2 (ja) | 2001-09-10 |
Family
ID=18410675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35046493A Expired - Fee Related JP3208246B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3208246B2 (ja) |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP35046493A patent/JP3208246B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07192765A (ja) | 1995-07-28 |
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