JP3230279B2 - 非水電解液二次電池及びその製造方法 - Google Patents
非水電解液二次電池及びその製造方法Info
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- JP3230279B2 JP3230279B2 JP16008692A JP16008692A JP3230279B2 JP 3230279 B2 JP3230279 B2 JP 3230279B2 JP 16008692 A JP16008692 A JP 16008692A JP 16008692 A JP16008692 A JP 16008692A JP 3230279 B2 JP3230279 B2 JP 3230279B2
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- 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
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
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- H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
- H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
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- 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
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電流遮断用の防爆弁を
備えた非水電解液二次電池及びその製造方法に関する。
備えた非水電解液二次電池及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電子機器の高性能化、小型化、ポ
ータブル化が進み、これら電子機器に使用される二次電
池にも高エネルギー密度であることが要求されている。
これらの電子機器に使用される二次電池としては、ニッ
ケル・カドミウム電池や鉛電池等が挙げられるが、これ
ら電池は放電電位が低く、エネルギー密度の高い電池を
得るという点ではまだ不十分である。
ータブル化が進み、これら電子機器に使用される二次電
池にも高エネルギー密度であることが要求されている。
これらの電子機器に使用される二次電池としては、ニッ
ケル・カドミウム電池や鉛電池等が挙げられるが、これ
ら電池は放電電位が低く、エネルギー密度の高い電池を
得るという点ではまだ不十分である。
【０００３】そこで、リチウムやリチウム合金若しくは
炭素材料のようなリチウムイオンをドープ及び脱ドープ
可能な物質を負極として用い、また正極にリチウムコバ
ルト複合酸化物等のリチウム複合酸化物を使用する非水
電解液二次電池の研究・開発が行われている。この電池
は電池電圧が高く、高エネルギー密度を有し、自己放電
も少なく、かつ、サイクル特性に優れている。
炭素材料のようなリチウムイオンをドープ及び脱ドープ
可能な物質を負極として用い、また正極にリチウムコバ
ルト複合酸化物等のリチウム複合酸化物を使用する非水
電解液二次電池の研究・開発が行われている。この電池
は電池電圧が高く、高エネルギー密度を有し、自己放電
も少なく、かつ、サイクル特性に優れている。
【０００４】ところで、一般に電池は、密閉型の構造で
ある場合、充電時に所定以上の電気量の電流が流れて過
充電状態になると電池電圧が高くなり、電解液等が分解
してガスが発生し電池内圧が上昇する。さらに、この過
充電状態が続くと、電解質や活物質の急速な分解といっ
た異常反応が起こり、電池温度が急速に上昇してしまう
こともある。このような異常がおこると、電池の急速な
破損が起こって電池がその機能を失い、あるいは周辺機
器に対しても損傷を与えてしまう。
ある場合、充電時に所定以上の電気量の電流が流れて過
充電状態になると電池電圧が高くなり、電解液等が分解
してガスが発生し電池内圧が上昇する。さらに、この過
充電状態が続くと、電解質や活物質の急速な分解といっ
た異常反応が起こり、電池温度が急速に上昇してしまう
こともある。このような異常がおこると、電池の急速な
破損が起こって電池がその機能を失い、あるいは周辺機
器に対しても損傷を与えてしまう。
【０００５】かかる問題の対策として、電池内圧の上昇
に応じて作動する防爆弁を備えてなる防爆型密閉電池が
特願昭６３−２６５７８３号公報において提案されてい
る。すなわち、この電池は、図７に示すように、負極端
子を兼ねる電池缶２１内に電極２２が収納され、この電
池缶２１の上側に正極端子を兼ねる電池蓋２３が取付け
られてている。電池缶２１は、負極リード２６を介して
電極と電気的に接続され、電池蓋２３は、アルミニウム
製の防爆弁２４及び防爆弁２４に溶接して取付けられた
正極リード２５を介して電極２２と電気的に接続されて
いる。
に応じて作動する防爆弁を備えてなる防爆型密閉電池が
特願昭６３−２６５７８３号公報において提案されてい
る。すなわち、この電池は、図７に示すように、負極端
子を兼ねる電池缶２１内に電極２２が収納され、この電
池缶２１の上側に正極端子を兼ねる電池蓋２３が取付け
られてている。電池缶２１は、負極リード２６を介して
電極と電気的に接続され、電池蓋２３は、アルミニウム
製の防爆弁２４及び防爆弁２４に溶接して取付けられた
正極リード２５を介して電極２２と電気的に接続されて
いる。
【０００６】このような構成を有する電池において、電
池内部の圧力が上昇すると、防爆弁２４が電池蓋２３側
に押し上げられて変形する。すると、正極リード２５が
防爆弁２４との接合部が切断され、電流が遮断される。
これにより、電池内部の異常反応の進行が停止し、電池
温度の急速な上昇や電池内圧の上昇を防止される。
池内部の圧力が上昇すると、防爆弁２４が電池蓋２３側
に押し上げられて変形する。すると、正極リード２５が
防爆弁２４との接合部が切断され、電流が遮断される。
これにより、電池内部の異常反応の進行が停止し、電池
温度の急速な上昇や電池内圧の上昇を防止される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような防
爆型密閉電池においては、防爆弁が変形し、正極リード
が切断されたにもかかわらず、温度が引き続き上昇し、
電池の破損に至るものがある。このような異常現象は特
に電源電圧が高い場合に発生し易く、高電圧充電時にお
いて安全性を確保するのが困難である。
爆型密閉電池においては、防爆弁が変形し、正極リード
が切断されたにもかかわらず、温度が引き続き上昇し、
電池の破損に至るものがある。このような異常現象は特
に電源電圧が高い場合に発生し易く、高電圧充電時にお
いて安全性を確保するのが困難である。
【０００８】そこで、本発明はこのような実情に鑑みて
提案されたものであり、防爆弁の作動によって電池の破
損を確実に防止することが可能な非水電解液二次電池及
びその製造方法を提供することを目的とする。
提案されたものであり、防爆弁の作動によって電池の破
損を確実に防止することが可能な非水電解液二次電池及
びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、防爆弁変形
後にも継続する温度上昇は、防爆弁の電池内圧を受ける
側の面に絶縁層を設けることにより防止できることを見
い出した。
めに、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、防爆弁変形
後にも継続する温度上昇は、防爆弁の電池内圧を受ける
側の面に絶縁層を設けることにより防止できることを見
い出した。
【００１０】本発明の非水電解液二次電池はこのような
知見に基づいて完成されたものであって、正極と、負極
と、非水電解液と、容器内部に向かって突出する突部が
設けられた電池内圧の上昇に伴い変形を生じる導体製の
防爆弁とを有し、上記防爆弁の突部が電極リードと電気
的に接続され、上記防爆弁の変形により上記防爆弁と上
記電極リードとの電気的接続が破断される非水電解液二
次電池において、上記防爆弁の電池内圧を受ける側の面
であって、且つ、上記電極リード接続部以外の部分に電
気的絶縁層を設けるようにしたものである。
知見に基づいて完成されたものであって、正極と、負極
と、非水電解液と、容器内部に向かって突出する突部が
設けられた電池内圧の上昇に伴い変形を生じる導体製の
防爆弁とを有し、上記防爆弁の突部が電極リードと電気
的に接続され、上記防爆弁の変形により上記防爆弁と上
記電極リードとの電気的接続が破断される非水電解液二
次電池において、上記防爆弁の電池内圧を受ける側の面
であって、且つ、上記電極リード接続部以外の部分に電
気的絶縁層を設けるようにしたものである。
【００１１】また、電気的絶縁層を、有機高分子化合物
により構成したものであり、さらに、有機高分子化合物
よりなる電気的絶縁層を接着剤を介して防爆弁に固定す
るようにしたものである。
により構成したものであり、さらに、有機高分子化合物
よりなる電気的絶縁層を接着剤を介して防爆弁に固定す
るようにしたものである。
【００１２】また、本発明の非水電解液二次電池の製造
方法は、防爆弁に有機高分子化合物よりなる電気的絶縁
層を設けるに際し、電極リードを防爆弁に接続するのに
先行して、防爆弁の電極リード取付け部を除いた部分に
予め有機高分子化合物塗料を塗布し、電気的絶縁層を形
成しておくことを特徴とするものである。
方法は、防爆弁に有機高分子化合物よりなる電気的絶縁
層を設けるに際し、電極リードを防爆弁に接続するのに
先行して、防爆弁の電極リード取付け部を除いた部分に
予め有機高分子化合物塗料を塗布し、電気的絶縁層を形
成しておくことを特徴とするものである。
【００１３】さらに、防爆弁に有機高分子化合物よりな
る電気的絶縁層を設けるに際し、電極リードを防爆弁に
接続するのに先行して、防爆弁の電極リード取付け部を
除いた部分に予め接着剤を塗布して有機高分子化合物膜
を固定し、電気的絶縁層を形成しておくことを特徴とす
るものである。
る電気的絶縁層を設けるに際し、電極リードを防爆弁に
接続するのに先行して、防爆弁の電極リード取付け部を
除いた部分に予め接着剤を塗布して有機高分子化合物膜
を固定し、電気的絶縁層を形成しておくことを特徴とす
るものである。
【００１４】さらに、本発明に係る非水電解液二次電池
は、正極と、負極と、非水電解液と、容器内部に向かっ
て突出する突部が設けられ、電池内圧の上昇に伴い変形
を生じ、電池の内圧に応じて電流を遮断する導体製の防
爆弁とを有し、上記防爆弁が電極リードと電気的に接続
され、上記防爆弁の変形により上記防爆弁と上記電極リ
ードとの電気的接続が破断される非水電解液二次電池に
おいて、上記防爆弁の電池内圧を受ける側の面であっ
て、且つ、上記電極リード接続部以外の部分に電気的絶
縁層を設けるようにしたものである。
は、正極と、負極と、非水電解液と、容器内部に向かっ
て突出する突部が設けられ、電池内圧の上昇に伴い変形
を生じ、電池の内圧に応じて電流を遮断する導体製の防
爆弁とを有し、上記防爆弁が電極リードと電気的に接続
され、上記防爆弁の変形により上記防爆弁と上記電極リ
ードとの電気的接続が破断される非水電解液二次電池に
おいて、上記防爆弁の電池内圧を受ける側の面であっ
て、且つ、上記電極リード接続部以外の部分に電気的絶
縁層を設けるようにしたものである。
【００１５】
【作用】電池内圧の上昇に伴い変形を生じる導体製防爆
弁を有し、防爆弁の変形により防爆弁と電極リードの電
気的接続が破断される非水電解液二次電池において、防
爆弁の電池内圧を受ける側の面であってリード接続部以
外の部分の少なくとも一部に電気的絶縁層を設けると、
電源電圧が高い場合に過充電となったときにも防爆弁の
変形によって電池の破損が確実に防止される。
弁を有し、防爆弁の変形により防爆弁と電極リードの電
気的接続が破断される非水電解液二次電池において、防
爆弁の電池内圧を受ける側の面であってリード接続部以
外の部分の少なくとも一部に電気的絶縁層を設けると、
電源電圧が高い場合に過充電となったときにも防爆弁の
変形によって電池の破損が確実に防止される。
【００１６】これは、次のような理由に基づくものと推
測される。
測される。
【００１７】すなわち、絶縁層を有しない電池では、過
充電によって防爆弁が変形した場合に、ある程度の電流
が防爆弁に漏洩する。これにより異常反応が継続し、温
度上昇を引き起こして電池破損に至る。
充電によって防爆弁が変形した場合に、ある程度の電流
が防爆弁に漏洩する。これにより異常反応が継続し、温
度上昇を引き起こして電池破損に至る。
【００１８】防爆弁に絶縁層が設けられている電池で
は、このような防爆弁への電流漏洩が絶縁層により阻ま
れるので、電池破損が確実に防止される。
は、このような防爆弁への電流漏洩が絶縁層により阻ま
れるので、電池破損が確実に防止される。
【００１９】
【実施例】以下、本発明を具体的な実験結果に基づいて
説明する。
説明する。
【００２０】本発明に係る非水電解液二次電池は、図１
に示すように、負極集電体９に負極活物質を塗布してな
る負極１と、正極集電体１０に正極活物質を塗布してな
る正極２とを、セパレータ３を介して巻回し、この巻回
体の上下に絶縁体４を載置した状態で電池缶５に収納し
てなるものである。
に示すように、負極集電体９に負極活物質を塗布してな
る負極１と、正極集電体１０に正極活物質を塗布してな
る正極２とを、セパレータ３を介して巻回し、この巻回
体の上下に絶縁体４を載置した状態で電池缶５に収納し
てなるものである。
【００２１】電池缶５には電池蓋７が封口ガスケット６
を介してかしめることによって取付けられ、それぞれ負
極リード１１及び正極リード１２を介して負極１あるい
は正極２と電気的に接続され、電池の負極あるいは正極
として機能するように構成されている。
を介してかしめることによって取付けられ、それぞれ負
極リード１１及び正極リード１２を介して負極１あるい
は正極２と電気的に接続され、電池の負極あるいは正極
として機能するように構成されている。
【００２２】本発明に係る非水電解液二次電池では、正
極リード１２はアルミニウム製防爆弁８に溶接されて取
付けられ、この防爆弁８を介して電池蓋７との電気的接
続が図られている。この防爆弁８は、図１及び図２に示
すように、中央部に容器としての電池缶５の内部に向か
って突状に突出する突部８ａが設けられ、電池内圧が上
昇するとそれに伴って押し上げられ、て図２に示すよう
に変形するように形成される。正極リード１２は、防爆
弁８の図２に示すような変形によって防爆弁８と溶接さ
れた部分を残して切断される。
極リード１２はアルミニウム製防爆弁８に溶接されて取
付けられ、この防爆弁８を介して電池蓋７との電気的接
続が図られている。この防爆弁８は、図１及び図２に示
すように、中央部に容器としての電池缶５の内部に向か
って突状に突出する突部８ａが設けられ、電池内圧が上
昇するとそれに伴って押し上げられ、て図２に示すよう
に変形するように形成される。正極リード１２は、防爆
弁８の図２に示すような変形によって防爆弁８と溶接さ
れた部分を残して切断される。
【００２３】本発明に係る非水電解液二次電池は、図３
及び図４に示すように、防爆弁８の電池内圧を受ける側
の面であってリード接続部以外の部分の少なくとも一部
に絶縁層１３が形成されている。具体的には、防爆弁８
の中央部に形成された正極リード１２が接続される突部
８ａを除いた部分に絶縁層１３が形成されている。この
ように絶縁層１３を設けておくことにより、防爆弁８と
正極リード１２との切断後の再接触を確実に防止し、継
続する異常反応、温度上昇を防止し、電池破損を確実に
防止できる。
及び図４に示すように、防爆弁８の電池内圧を受ける側
の面であってリード接続部以外の部分の少なくとも一部
に絶縁層１３が形成されている。具体的には、防爆弁８
の中央部に形成された正極リード１２が接続される突部
８ａを除いた部分に絶縁層１３が形成されている。この
ように絶縁層１３を設けておくことにより、防爆弁８と
正極リード１２との切断後の再接触を確実に防止し、継
続する異常反応、温度上昇を防止し、電池破損を確実に
防止できる。
【００２４】ここで、絶縁層によって十分な効果を得る
には、その膜厚は１〜５０μｍであることが好ましい。
には、その膜厚は１〜５０μｍであることが好ましい。
【００２５】また、絶縁層１３の材料としては、有機高
分子化合物、無機絶縁材料のいずれでもよい。
分子化合物、無機絶縁材料のいずれでもよい。
【００２６】無機絶縁材料の場合には、例えばスパッタ
リング法、陽極酸化法等によって絶縁層として形成され
る。
リング法、陽極酸化法等によって絶縁層として形成され
る。
【００２７】有機高分子化合物の場合には、有機高分子
化合物塗料の塗布あるいはテープ状有機高分子化合物膜
を接着剤で固定することによって絶縁層として形成され
る。例えば塗布によって絶縁層となるものには、ポリイ
ミド樹脂、フッ素樹、シリコン樹脂があり、接着剤で固
定することによって絶縁層となるものとしては、ポリイ
ミドテープ、フッ素樹脂テープ等がある。
化合物塗料の塗布あるいはテープ状有機高分子化合物膜
を接着剤で固定することによって絶縁層として形成され
る。例えば塗布によって絶縁層となるものには、ポリイ
ミド樹脂、フッ素樹、シリコン樹脂があり、接着剤で固
定することによって絶縁層となるものとしては、ポリイ
ミドテープ、フッ素樹脂テープ等がある。
【００２８】これらの材料によって絶縁層を形成するに
は、いずれの場合にも、リードの溶接に先行して予めリ
ード溶接部以外を除いて絶縁層を形成しておく方が製造
操作が容易である。また、テープ状のものを接着剤で固
定する場合において、接着面が段差があるときには、例
えば図５に示すような各段に対応する外側テープ１３
ａ、内側テープ１３ｂを用意し、図６に示すように段ご
とそれぞれ固定するようにしてもよい。
は、いずれの場合にも、リードの溶接に先行して予めリ
ード溶接部以外を除いて絶縁層を形成しておく方が製造
操作が容易である。また、テープ状のものを接着剤で固
定する場合において、接着面が段差があるときには、例
えば図５に示すような各段に対応する外側テープ１３
ａ、内側テープ１３ｂを用意し、図６に示すように段ご
とそれぞれ固定するようにしてもよい。
【００２９】本発明に係る非水電解液二次電池におい
て、正極活物質としては、ＬｉＸＭＯ２（但し、Ｍは１
種以上の遷移金属、好ましくは、Ｃｏ又はＮｉの少なく
とも１種を表し、０．０５≦Ｘ≦１．１０である。）を
含んだ活物質が使用される。かかる活物質としては、Ｌ
ｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＮｉｙＣｏ（１−ｙ）
Ｏ２（但し、０．０５≦Ｘ≦１．１０ ，０＜ｙ＜１）
で表される複合酸化物が挙げられる。複合酸化物は、例
えばリチウム、コバルト、ニッケルの炭酸塩を出発原料
とし、これら炭酸塩を組成に応じて混合し、酸素存在雰
囲気下６００℃〜１０００℃の温度範囲で焼成すること
により得られる。また、出発原料は炭酸塩に限定され
ず、水酸化物、酸化物からも同様に合成可能である。
て、正極活物質としては、ＬｉＸＭＯ２（但し、Ｍは１
種以上の遷移金属、好ましくは、Ｃｏ又はＮｉの少なく
とも１種を表し、０．０５≦Ｘ≦１．１０である。）を
含んだ活物質が使用される。かかる活物質としては、Ｌ
ｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＮｉｙＣｏ（１−ｙ）
Ｏ２（但し、０．０５≦Ｘ≦１．１０ ，０＜ｙ＜１）
で表される複合酸化物が挙げられる。複合酸化物は、例
えばリチウム、コバルト、ニッケルの炭酸塩を出発原料
とし、これら炭酸塩を組成に応じて混合し、酸素存在雰
囲気下６００℃〜１０００℃の温度範囲で焼成すること
により得られる。また、出発原料は炭酸塩に限定され
ず、水酸化物、酸化物からも同様に合成可能である。
【００３０】一方、負極には、リチウムをドープ・脱ド
ープ可能なものであればよく、熱分解炭素類、コークス
類（ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス
等）、グラファイト類、ガラス状炭素類、有機高分子化
合物焼成体（フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温
度で焼成し炭素化したもの）、炭素繊維、活性炭等、あ
るいは、金属リチウム、リチウム合金（例えば、リチウ
ム−アルミ合金）の他、ポリアセチレン、ポリピロール
等のポリマーも使用可能である。
ープ可能なものであればよく、熱分解炭素類、コークス
類（ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス
等）、グラファイト類、ガラス状炭素類、有機高分子化
合物焼成体（フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温
度で焼成し炭素化したもの）、炭素繊維、活性炭等、あ
るいは、金属リチウム、リチウム合金（例えば、リチウ
ム−アルミ合金）の他、ポリアセチレン、ポリピロール
等のポリマーも使用可能である。
【００３１】電解液としては、例えば、リチウム塩を電
解質とし、これを有機溶媒に溶解させた電解液が用いら
れる。ここで有機溶媒としては、特に限定されるもので
はないが、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−ブチルラクト
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、アセトニトリ
ル、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート等
の単独若しくは２種類以上の混合溶媒が使用可能であ
る。
解質とし、これを有機溶媒に溶解させた電解液が用いら
れる。ここで有機溶媒としては、特に限定されるもので
はないが、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−ブチルラクト
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、アセトニトリ
ル、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート等
の単独若しくは２種類以上の混合溶媒が使用可能であ
る。
【００３２】電解質としては、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓ
Ｆ６、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＢ（Ｃ
６Ｈ５)４、ＬｉＣｌ，ＬｉＢｒ、ＣＨ３ Ｏ３Ｌｉ、Ｃ
Ｆ３ ＳＯ３ Ｌｉ等が使用可能である。
Ｆ６、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＢ（Ｃ
６Ｈ５)４、ＬｉＣｌ，ＬｉＢｒ、ＣＨ３ Ｏ３Ｌｉ、Ｃ
Ｆ３ ＳＯ３ Ｌｉ等が使用可能である。
【００３３】また、防爆弁としては、上述した防爆弁に
限定されるものではなく、電池の内圧に応じて電流を遮
断できるものであればいずでれもよい。
限定されるものではなく、電池の内圧に応じて電流を遮
断できるものであればいずでれもよい。
【００３４】次に、実際に非水電解液二次電池を作製
し、電池損傷の発生率を調べた。実施例１ まず、正極２は次のようにして作製した。
し、電池損傷の発生率を調べた。実施例１ まず、正極２は次のようにして作製した。
【００３５】炭酸リチウムと炭酸コバルトをＬｉ／Ｃｏ
（モル比）＝１になるように混合し、空気中で９００
℃、５時間焼成して正極活物質（ＬｉＣｏＯ２ ）を合
成した。この正極活物質についてＸ線回折測定を行った
結果ＪＣＰＤＳカードのＬｉＣｏＯ２ と良く一致して
いた。また、正極活物質中の炭酸リチウムを定量したと
ころほとんど検出されず、０％であった。なお、正極活
物質中の炭酸リチウム量は、試料を硫酸で分解し生成し
たＣＯ２ を塩化バリウムと水酸化ナトリウム溶液中に
導入して吸収させた後、塩酸標準溶液で滴定することに
よりＣＯ２ を定量し、そのＣＯ２ 量から換算して求め
た。この正極活物質を自動乳鉢を用いて粉砕し、ＬｉＣ
ｏＯ２ 粉末を得た。
（モル比）＝１になるように混合し、空気中で９００
℃、５時間焼成して正極活物質（ＬｉＣｏＯ２ ）を合
成した。この正極活物質についてＸ線回折測定を行った
結果ＪＣＰＤＳカードのＬｉＣｏＯ２ と良く一致して
いた。また、正極活物質中の炭酸リチウムを定量したと
ころほとんど検出されず、０％であった。なお、正極活
物質中の炭酸リチウム量は、試料を硫酸で分解し生成し
たＣＯ２ を塩化バリウムと水酸化ナトリウム溶液中に
導入して吸収させた後、塩酸標準溶液で滴定することに
よりＣＯ２ を定量し、そのＣＯ２ 量から換算して求め
た。この正極活物質を自動乳鉢を用いて粉砕し、ＬｉＣ
ｏＯ２ 粉末を得た。
【００３６】このようにして得られたＬｉＣｏＯ２ 粉
末９５重量％、炭酸リチウム５重量％を混合して得られ
た混合品を９１重量％、導電体材としてグラファイト６
重量％、結着剤としてポリフッ化ビニリデン３重量％の
割合で混合して正極合剤を作成し、これをＮ−メチル−
２−ピロリドンに分散してスラリー状とした。この正極
合剤スラリーを正極集電体１０である帯状のアルミニウ
ム箔の両面に塗布し、乾燥後ローラープレス機で圧縮成
形して正極２を作成した。
末９５重量％、炭酸リチウム５重量％を混合して得られ
た混合品を９１重量％、導電体材としてグラファイト６
重量％、結着剤としてポリフッ化ビニリデン３重量％の
割合で混合して正極合剤を作成し、これをＮ−メチル−
２−ピロリドンに分散してスラリー状とした。この正極
合剤スラリーを正極集電体１０である帯状のアルミニウ
ム箔の両面に塗布し、乾燥後ローラープレス機で圧縮成
形して正極２を作成した。
【００３７】負極１は次のようにして作製した。
【００３８】出発物質に石油ピッチを用い、これに酸素
を含む官能基を１０〜２０％導入（いわゆる酸素架橋）
した後、不活性ガス中１０００℃で焼成してガラス状炭
素に近い性質の難黒鉛化炭素材料を得た。この炭素材料
について、Ｘ線回折測定を行った結果、（００２）面の
面間隔は３．７６Åで、また真比重は１．５８であっ
た。
を含む官能基を１０〜２０％導入（いわゆる酸素架橋）
した後、不活性ガス中１０００℃で焼成してガラス状炭
素に近い性質の難黒鉛化炭素材料を得た。この炭素材料
について、Ｘ線回折測定を行った結果、（００２）面の
面間隔は３．７６Åで、また真比重は１．５８であっ
た。
【００３９】この炭素材料を９０重量％、結着剤として
ポリフッ化ビニリデン１０重量％の割合で混合して負極
合剤を作成し、これをＮ−メチル−２−ピロリドンに分
散してスラリー状とした。この負極合剤スラリーを負極
集電体である帯状銅箔の両面に塗布し、乾燥後ローラー
プレス機で圧縮成形して負極１を作成した。
ポリフッ化ビニリデン１０重量％の割合で混合して負極
合剤を作成し、これをＮ−メチル−２−ピロリドンに分
散してスラリー状とした。この負極合剤スラリーを負極
集電体である帯状銅箔の両面に塗布し、乾燥後ローラー
プレス機で圧縮成形して負極１を作成した。
【００４０】この帯状の正極２、負極１及び２５μｍの
微孔性ポリプロピレンフィルムからなるセパレーター３
を順々に積層してから渦巻型に多数回巻回することによ
り渦巻き型電極を作成した。
微孔性ポリプロピレンフィルムからなるセパレーター３
を順々に積層してから渦巻型に多数回巻回することによ
り渦巻き型電極を作成した。
【００４１】次に、ニッケルメッキを施した鉄製の電池
缶５の底部に絶縁板４を挿入し、渦巻き型電極を収納し
た。負極の集電をとるためにニッケル製の負極リード１
１の一端を負極１に圧着し、他端を電池缶５に溶接し
た。また、正極の集電をとるためにアルミニウム製の正
極リード１２の一端を正極２に取り付け、他端を電池内
圧に応じて電流を遮断する防爆弁８を持つ電池蓋７に溶
接した。
缶５の底部に絶縁板４を挿入し、渦巻き型電極を収納し
た。負極の集電をとるためにニッケル製の負極リード１
１の一端を負極１に圧着し、他端を電池缶５に溶接し
た。また、正極の集電をとるためにアルミニウム製の正
極リード１２の一端を正極２に取り付け、他端を電池内
圧に応じて電流を遮断する防爆弁８を持つ電池蓋７に溶
接した。
【００４２】この防爆弁８には、あらかじめ内圧を受け
る面であってリード溶接部となる突部以外の部分にポリ
イミド樹脂（日本ポリイミド社製、商品名ケルイミド１
０５０）を塗布し、絶縁層１３を形成した。
る面であってリード溶接部となる突部以外の部分にポリ
イミド樹脂（日本ポリイミド社製、商品名ケルイミド１
０５０）を塗布し、絶縁層１３を形成した。
【００４３】この電池缶５に中にプロピレンカーボネー
ト５０容量％とジエチルカーボネート５０容量％混合溶
媒中にＬｉＰＦ６１ｍｏｌ／ｌ溶解させてなる電解液を
注入した。アスファルトを塗布した絶縁封口ガスケット
６を介して電池缶５をかしめることで、電池蓋７を固定
し直径１４ｍｍ、高さ５０ｍｍ円筒型電池（実施例電池
１）を作成した。
ト５０容量％とジエチルカーボネート５０容量％混合溶
媒中にＬｉＰＦ６１ｍｏｌ／ｌ溶解させてなる電解液を
注入した。アスファルトを塗布した絶縁封口ガスケット
６を介して電池缶５をかしめることで、電池蓋７を固定
し直径１４ｍｍ、高さ５０ｍｍ円筒型電池（実施例電池
１）を作成した。
【００４４】実施例２ 防爆弁８にフッ素樹脂（旭硝子社製、商品名ＬＦ−１０
０）を塗布して絶縁層１３を形成したこと以外は実施例
１と同様にして円筒型電池（実施例電池２）を作成し
た。
０）を塗布して絶縁層１３を形成したこと以外は実施例
１と同様にして円筒型電池（実施例電池２）を作成し
た。
【００４５】実施例３ 防爆弁８にシリコン樹脂（東芝シリコン社製、商品名Ｔ
ＳＥ３８９−Ｃ）を塗布して絶縁層１３を形成したこと
以外は実施例１と同様にして円筒型電池（実施例電池
３）を作成した。
ＳＥ３８９−Ｃ）を塗布して絶縁層１３を形成したこと
以外は実施例１と同様にして円筒型電池（実施例電池
３）を作成した。
【００４６】実施例４ 防爆弁８に円形ポリイミドテープ（日東電工社製、商品
名Ｎｏ３６０ＵＬ）を接着剤で固定して絶縁層１３を形
成したこと以外は実施例１と同様にして円筒型電池（実
施例電池４）を作成した。
名Ｎｏ３６０ＵＬ）を接着剤で固定して絶縁層１３を形
成したこと以外は実施例１と同様にして円筒型電池（実
施例電池４）を作成した。
【００４７】実施例５ 防爆弁８に円形フッ素樹脂粘着テープ（日東電工社製、
商品名Ｎｏ４５３）を接着剤で固定して絶縁層１３を形
成したこと以外は実施例１と同様にして円筒型電池（実
施例電池５）を作成した。
商品名Ｎｏ４５３）を接着剤で固定して絶縁層１３を形
成したこと以外は実施例１と同様にして円筒型電池（実
施例電池５）を作成した。
【００４８】比較例１ 防爆弁８に絶縁層を形成しないこと以外は、実施例１と
同様にして円筒型電池（比較例電池１）を作成した。
同様にして円筒型電池（比較例電池１）を作成した。
【００４９】このようにして作製される電池各々２０個
について、電流２．０Ａに設定し、電源電圧を２０Ｖ，
２５Ｖ，３０Ｖと変えて過充電を行い、防爆弁変形後の
発熱、破損の発生状況を調べ、電池損傷品の発生率を調
査した。その結果を表１に示す。
について、電流２．０Ａに設定し、電源電圧を２０Ｖ，
２５Ｖ，３０Ｖと変えて過充電を行い、防爆弁変形後の
発熱、破損の発生状況を調べ、電池損傷品の発生率を調
査した。その結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】表１からわかるように、実施例電池１〜実
施例電池５においては、電源電圧を３０Ｖと高くした場
合でも電池破損の発生は防爆弁の変形によって確実に防
止される。これに対し、比較例電池１では、電圧が低い
場合には防爆弁の変形によって破損が防止されるもの
の、電源電圧を２５Ｖ以上とすると、防爆弁変形後にお
いても異常反応，温度上昇が継続するものが出てくる。
施例電池５においては、電源電圧を３０Ｖと高くした場
合でも電池破損の発生は防爆弁の変形によって確実に防
止される。これに対し、比較例電池１では、電圧が低い
場合には防爆弁の変形によって破損が防止されるもの
の、電源電圧を２５Ｖ以上とすると、防爆弁変形後にお
いても異常反応，温度上昇が継続するものが出てくる。
【００５２】したがって、防爆弁に絶縁層を設けること
は、電池破損率が低く、安全性の高い非水電解液二次電
池を得る上で有効であることがわかった。
は、電池破損率が低く、安全性の高い非水電解液二次電
池を得る上で有効であることがわかった。
【００５３】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係る非水電解液二次電池は、防爆弁に絶縁層が形成
されているので、電源電圧が高い場合に過充電となった
ときでも防爆弁の作動によって電池の温度上昇、電池破
損を確実に防止することが可能である。
明に係る非水電解液二次電池は、防爆弁に絶縁層が形成
されているので、電源電圧が高い場合に過充電となった
ときでも防爆弁の作動によって電池の温度上昇、電池破
損を確実に防止することが可能である。
【００５４】したがって、本発明によれば、高エネルギ
ー密度、低自己放電率、長サイクル寿命であるとともに
極めて安全性の高い非水電解液二次電池を得ることが可
能である。
ー密度、低自己放電率、長サイクル寿命であるとともに
極めて安全性の高い非水電解液二次電池を得ることが可
能である。
【図１】本発明の非水電解液二次電池の一例を示す概略
縦断面図である。
縦断面図である。
【図２】防爆弁変形後の非水電解液二次電池を示す概略
縦断面図である。
縦断面図である。
【図３】絶縁層が形成された防爆弁を示す概略平面図で
ある。
ある。
【図４】絶縁層が形成された防爆弁を示す概略断面図で
ある。
ある。
【図５】内側テープと外側テープの形状の一例を示す概
略平面図である。
略平面図である。
【図６】テープ状の有機高分子化合物膜が固定された防
爆弁を示す概略断面図である。
爆弁を示す概略断面図である。
【図７】従来の非水電解液二次電池を示す概略縦断面図
である。
である。
１ 負極、 ２ 正極、 ３ セパレータ、 ４ 絶縁
板、 ５ 電池缶、６ 封口ガスケット、 ７ 電池
蓋、 ８ 防爆弁、 ９ 負極集電体、 １０正極集電
体、 １１ 負極リード、 １２ 正極リード、 １３
絶縁層
板、 ５ 電池缶、６ 封口ガスケット、 ７ 電池
蓋、 ８ 防爆弁、 ９ 負極集電体、 １０正極集電
体、 １１ 負極リード、 １２ 正極リード、 １３
絶縁層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−74432（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−62956（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−112151（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−288063（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−32660（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−174857（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−24262（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 2/34 H01M 2/12 101 H01M 10/40
Claims (6)
- 【請求項１】 正極と、負極と、非水電解液と、容器内
部に向かって突出する突部が設けられた電池内圧の上昇
に伴い変形を生じる導体製の防爆弁とを有し、上記防爆
弁の突部が電極リードと電気的に接続され、上記防爆弁
の変形により上記防爆弁と上記電極リードとの電気的接
続が破断される非水電解液二次電池において、 上記防爆弁の電池内圧を受ける側の面であって、且つ、
上記電極リード接続部以外の部分に電気的絶縁層が設け
られていることを特徴とする非水電解液二次電池。 - 【請求項２】 上記電気的絶縁層が有機高分子化合物よ
りなることを特徴とする請求項１記載の非水電解液二次
電池。 - 【請求項３】 有機高分子化合物よりなる電気的絶縁層
が接着剤を介して防爆弁に固定されていることを特徴と
する請求項１記載の非水電解液二次電池。 - 【請求項４】 防爆弁に有機高分子化合物よりなる電気
的絶縁層を設けるに際し、電極リードを防爆弁に接続す
るのに先行して、防爆弁の電極リード取付け部を除いた
部分に予め有機高分子化合物塗料を塗布し、電気的絶縁
層を形成しておくことを特徴とする非水電解液二次電池
の製造方法。 - 【請求項５】 防爆弁に有機高分子化合物よりなる電気
的絶縁層を設けるに際し、電極リードを防爆弁に接続す
るのに先行して、防爆弁の電極リード取付け部を除いた
部分に予め接着剤を塗布して有機高分子化合物膜を固定
し、電気的絶縁層を形成しておくことを特徴とする非水
電解液二次電池の製造方法。 - 【請求項６】 正極と、負極と、非水電解液と、容器内
部に向かって突出する突部が設けられた電池内圧の上昇
に伴い変形を生じ、電池の内圧に応じて電流を遮断する
導体製の防爆弁とを有し、上記防爆弁が電極リードと電
気的に接続され、上記防爆弁の変形により上記防爆弁と
上記電極リードとの電気的接続が破断される非水電解液
二次電池において、 上記防爆弁の電池内圧を受ける側の面であって、且つ、
上記電極リード接続部以外の部分に電気的絶縁層が設け
られていることを特徴とする非水電解液二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16008692A JP3230279B2 (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 非水電解液二次電池及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16008692A JP3230279B2 (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 非水電解液二次電池及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05335011A JPH05335011A (ja) | 1993-12-17 |
| JP3230279B2 true JP3230279B2 (ja) | 2001-11-19 |
Family
ID=15707564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16008692A Expired - Fee Related JP3230279B2 (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 非水電解液二次電池及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3230279B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6103222B2 (ja) * | 2013-06-25 | 2017-03-29 | 株式会社豊田自動織機 | 蓄電装置 |
| KR102232531B1 (ko) * | 2014-09-22 | 2021-03-26 | 삼성에스디아이 주식회사 | 내열성 절연층을 갖는 이차 전지 |
| JP6712487B2 (ja) * | 2015-08-28 | 2020-06-24 | パナソニック株式会社 | 非水電解質二次電池 |
| US20210203047A1 (en) * | 2017-10-23 | 2021-07-01 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Cylindrical batteries |
-
1992
- 1992-05-28 JP JP16008692A patent/JP3230279B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05335011A (ja) | 1993-12-17 |
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