JP3268814B2 - リチウム電池用電極 - Google Patents
リチウム電池用電極Info
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- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、リチウム電池用電極に
関するものである。
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のリチウム電池（特に、二次電池）
では、負極として、例えば、銅箔支持体の両面にリチウ
ムイオン含有層間化合物と結着剤とをコーティングし、
続いて乾燥・加圧加工を施して調製した電極を使用して
いた。また、正極としては、例えば、アルミニウム箔支
持体の両面に、活物質としてのＬｉＭｎ2 Ｏ4 と導電剤
と結着剤とをコーティングし、続いて乾燥・加圧加工を
施して調製した電極を使用していた。しかし、金属箔の
支持体は柔軟性に乏しいので、組立時に極板を積層巻き
する際に活物質が脱落したり、セパレータに十分に密着
しないなどの理由から、電池の収率や性能面に大きな問
題があった。また、活物質を支持体の両面にコーティン
グして固定させるために多量の結着剤を用いる必要があ
り、結果的に活物質担持量が減少し、満足のいく電池性
能が得られないという欠点もあった。
では、負極として、例えば、銅箔支持体の両面にリチウ
ムイオン含有層間化合物と結着剤とをコーティングし、
続いて乾燥・加圧加工を施して調製した電極を使用して
いた。また、正極としては、例えば、アルミニウム箔支
持体の両面に、活物質としてのＬｉＭｎ2 Ｏ4 と導電剤
と結着剤とをコーティングし、続いて乾燥・加圧加工を
施して調製した電極を使用していた。しかし、金属箔の
支持体は柔軟性に乏しいので、組立時に極板を積層巻き
する際に活物質が脱落したり、セパレータに十分に密着
しないなどの理由から、電池の収率や性能面に大きな問
題があった。また、活物質を支持体の両面にコーティン
グして固定させるために多量の結着剤を用いる必要があ
り、結果的に活物質担持量が減少し、満足のいく電池性
能が得られないという欠点もあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、支持体と
して金属箔に代えて導電性布帛を使用することにより、
電極板の柔軟性を向上させて組立時の活物質脱落やセパ
レータとの密着不全を防止すると共に、結着剤使用量を
減少させて活物質担持量を増大することもでき、その結
果、電池の性能を向上させることができることを見出し
た。
して金属箔に代えて導電性布帛を使用することにより、
電極板の柔軟性を向上させて組立時の活物質脱落やセパ
レータとの密着不全を防止すると共に、結着剤使用量を
減少させて活物質担持量を増大することもでき、その結
果、電池の性能を向上させることができることを見出し
た。
【０００４】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は、表面
抵抗が１０-2Ω／□以下の導電性中空金属繊維布帛支持
体に電極活物質を担持することを特徴とする、リチウム
電池用電極に関する。
抵抗が１０-2Ω／□以下の導電性中空金属繊維布帛支持
体に電極活物質を担持することを特徴とする、リチウム
電池用電極に関する。
【０００５】本発明において支持体として用いる「導電
性中空金属繊維布帛」とは、金属被覆布帛（１）から布
帛基材のみを除去した布帛（布帛基材を構成する各繊維
の形状に相当する中空体のほぼ全表面に相当する金属層
から構成される布帛）を意味する。前記の中空金属繊維
布帛（２）は、例えば前記の金属被覆布帛（１）を焼成
して布帛基材を除去することによって調製することがで
きる。また、ここで布帛とは、織布、不織布及び編布の
総称である。
性中空金属繊維布帛」とは、金属被覆布帛（１）から布
帛基材のみを除去した布帛（布帛基材を構成する各繊維
の形状に相当する中空体のほぼ全表面に相当する金属層
から構成される布帛）を意味する。前記の中空金属繊維
布帛（２）は、例えば前記の金属被覆布帛（１）を焼成
して布帛基材を除去することによって調製することがで
きる。また、ここで布帛とは、織布、不織布及び編布の
総称である。
【０００６】本発明で用いる金属被覆布帛（１）の金属
被覆層の形成には、導電性を付与する任意の方法、例え
ば金属メッキ処理、蒸着処理、スパッタリング処理、イ
オンプレーティング又は金属溶射等を用いることができ
る。金属メッキ処理や蒸着処理を用いるのが好ましい。
金属としては、前記の導電性付与方法を利用できる任意
の金属を使用することができるが、好ましくは、銅、ニ
ッケル、アルミニウム若しくはチタン、又はそれらの合
金を用いる。金属被覆布帛（１）においては、布帛基材
構成繊維の表面に、０．１μｍ以上、特には０．５〜１
０μｍの金属層を被覆するのが好ましい。金属層が０．
１μｍ未満であると目的の表面抵抗が得られないので好
ましくない。金属被覆布帛（１）に用いる布帛基材を構
成する各繊維も限定されるものではないが、リチウム電
池は水分を嫌うので、公定水分率の小さいポリプロピレ
ン繊維、ポリエチレン繊維、ポリエステル繊維等が有用
である。ガラス繊維などの無機繊維を用いることもでき
る。
被覆層の形成には、導電性を付与する任意の方法、例え
ば金属メッキ処理、蒸着処理、スパッタリング処理、イ
オンプレーティング又は金属溶射等を用いることができ
る。金属メッキ処理や蒸着処理を用いるのが好ましい。
金属としては、前記の導電性付与方法を利用できる任意
の金属を使用することができるが、好ましくは、銅、ニ
ッケル、アルミニウム若しくはチタン、又はそれらの合
金を用いる。金属被覆布帛（１）においては、布帛基材
構成繊維の表面に、０．１μｍ以上、特には０．５〜１
０μｍの金属層を被覆するのが好ましい。金属層が０．
１μｍ未満であると目的の表面抵抗が得られないので好
ましくない。金属被覆布帛（１）に用いる布帛基材を構
成する各繊維も限定されるものではないが、リチウム電
池は水分を嫌うので、公定水分率の小さいポリプロピレ
ン繊維、ポリエチレン繊維、ポリエステル繊維等が有用
である。ガラス繊維などの無機繊維を用いることもでき
る。
【０００７】本発明で用いる中空金属繊維布帛（２）
は、例えば特開平１−１０４８７８号公報記載の方法で
製造することができる。好ましい製造方法は、前記金属
被覆布帛（１）を還元ガス雰囲気下で焼成することから
なる。従って、金属としては前記の導電性付与方法を利
用できる任意の金属を使用することができ、銅、ニッケ
ル、アルミニウム若しくはチタン又はそれらの合金を用
いるのが好ましい。中空金属繊維布帛（２）において
は、布帛基材構成繊維の表面に、０．１μｍ以上、特に
は０．５〜１０μｍの金属層を被覆した後、布帛基材構
成繊維を焼成除去するのが好ましい。金属層が０．１μ
ｍ未満であると目的の表面抵抗が得られないので好まし
くない。中空金属繊維布帛（２）に用いる布帛基材を構
成する各繊維も焼成工程で除去することのできる有機繊
維であれば限定されるものではないが、特にはレーヨ
ン、ポリエステル又はポリオレフィン等が有用である。
は、例えば特開平１−１０４８７８号公報記載の方法で
製造することができる。好ましい製造方法は、前記金属
被覆布帛（１）を還元ガス雰囲気下で焼成することから
なる。従って、金属としては前記の導電性付与方法を利
用できる任意の金属を使用することができ、銅、ニッケ
ル、アルミニウム若しくはチタン又はそれらの合金を用
いるのが好ましい。中空金属繊維布帛（２）において
は、布帛基材構成繊維の表面に、０．１μｍ以上、特に
は０．５〜１０μｍの金属層を被覆した後、布帛基材構
成繊維を焼成除去するのが好ましい。金属層が０．１μ
ｍ未満であると目的の表面抵抗が得られないので好まし
くない。中空金属繊維布帛（２）に用いる布帛基材を構
成する各繊維も焼成工程で除去することのできる有機繊
維であれば限定されるものではないが、特にはレーヨ
ン、ポリエステル又はポリオレフィン等が有用である。
【０００８】本発明で用いる支持体の表面抵抗は１０-2
Ω／□以下、特には１０-3Ω／□以下である。１０-2Ω
／□を超えると支持体が抵抗体として働き、放電充電の
際に目的とする電池特性が得られない。
Ω／□以下、特には１０-3Ω／□以下である。１０-2Ω
／□を超えると支持体が抵抗体として働き、放電充電の
際に目的とする電池特性が得られない。
【０００９】本発明の電極は前記の支持体に電極活物質
を充填することによって作成することができる。電極活
物質としては公知の化合物を用いることができる。リチ
ウム電池では、負極活物質として金属リチウム又はリチ
ウム−アルミニウム合金等を用い、そのリチウムイオン
をカーボンなどの結晶中に混入した層間化合物を用いる
のが好ましい。また、正極活物質としてはＬｉＭｎ2 Ｏ
4 やＶ2 Ｏ5 などを用いる。これらの活物質に、公知の
導電剤や結着剤を加えた混合物を調製し、この混合物を
公知の塗布又は含浸等の方法で前記支持体に充填させ、
更に乾燥・加圧加工によって厚さを調整して、電極シー
トを作成することができる。本発明の電極は、通常のリ
チウム電池にそのまま使用することができる。また、一
次電池及び二次電池のいずれの電極としても用いること
ができる。
を充填することによって作成することができる。電極活
物質としては公知の化合物を用いることができる。リチ
ウム電池では、負極活物質として金属リチウム又はリチ
ウム−アルミニウム合金等を用い、そのリチウムイオン
をカーボンなどの結晶中に混入した層間化合物を用いる
のが好ましい。また、正極活物質としてはＬｉＭｎ2 Ｏ
4 やＶ2 Ｏ5 などを用いる。これらの活物質に、公知の
導電剤や結着剤を加えた混合物を調製し、この混合物を
公知の塗布又は含浸等の方法で前記支持体に充填させ、
更に乾燥・加圧加工によって厚さを調整して、電極シー
トを作成することができる。本発明の電極は、通常のリ
チウム電池にそのまま使用することができる。また、一
次電池及び二次電池のいずれの電極としても用いること
ができる。
【００１０】
【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
するが、これらは本発明の範囲を限定するものではな
い。参考例１ ポリエステル繊維（３ｄ×５１mm）７０％と未延伸ポリ
エステル繊維（５ｄ×３８mm）３０％とをカード法によ
り積層し、熱カレンダーにより圧着して不織布（重量７
０ｇ／ｍ2 ；厚み２００μｍ）を得た。この不織布（２
００mm×４０mm）を、ＳｎＣｌ2 （１０ｇ／ｌ）とＨＣ
ｌ（１０ml／ｌ）とを含む水溶液５００mlに１０分間浸
漬し、更にＰｄＣｌ2 （１ｇ／ｌ）とＨＣｌ（１ml／
ｌ）とを含む水溶液５００mlに１０分間浸漬して触媒活
性化した。続いて、硫酸ニッケル（１８ｇ／ｌ）、クエ
ン酸ナトリウム（１０ｇ／ｌ）、抱水ヒドラジン（５０
ml／ｌ）及び２５％アンモニア水（１００ml／ｌ）から
なる無電解ニッケルメッキ液５００mlに８０℃にて浸漬
してニッケルメッキを施し、表面抵抗３×１０-2Ω／□
の電極支持体を作成した。この支持体に、カーボンにリ
チウムイオンを混入して調製した層間化合物（活物質）
とフッ素系樹脂（結着剤）との混合物を充填し、１３０
℃で２０kg／cm2 にて乾燥・加圧加工し、厚みを１７０
μｍに調整して負極シートを得た。
するが、これらは本発明の範囲を限定するものではな
い。参考例１ ポリエステル繊維（３ｄ×５１mm）７０％と未延伸ポリ
エステル繊維（５ｄ×３８mm）３０％とをカード法によ
り積層し、熱カレンダーにより圧着して不織布（重量７
０ｇ／ｍ2 ；厚み２００μｍ）を得た。この不織布（２
００mm×４０mm）を、ＳｎＣｌ2 （１０ｇ／ｌ）とＨＣ
ｌ（１０ml／ｌ）とを含む水溶液５００mlに１０分間浸
漬し、更にＰｄＣｌ2 （１ｇ／ｌ）とＨＣｌ（１ml／
ｌ）とを含む水溶液５００mlに１０分間浸漬して触媒活
性化した。続いて、硫酸ニッケル（１８ｇ／ｌ）、クエ
ン酸ナトリウム（１０ｇ／ｌ）、抱水ヒドラジン（５０
ml／ｌ）及び２５％アンモニア水（１００ml／ｌ）から
なる無電解ニッケルメッキ液５００mlに８０℃にて浸漬
してニッケルメッキを施し、表面抵抗３×１０-2Ω／□
の電極支持体を作成した。この支持体に、カーボンにリ
チウムイオンを混入して調製した層間化合物（活物質）
とフッ素系樹脂（結着剤）との混合物を充填し、１３０
℃で２０kg／cm2 にて乾燥・加圧加工し、厚みを１７０
μｍに調整して負極シートを得た。
【００１１】実施例１ ポリエステル繊維（１．５ｄ×３８mm）７０％とポリプ
ロピレン−ポリエチレンの芯鞘型複合繊維（１．５ｄ×
５１mm）３０％とをカード法により積層し、熱風乾燥機
で処理して不織布（重量５０ｇ／ｍ2 ；厚み２００μ
ｍ）を得た。この不織布（２００mm×４０mm）に、参考
例１と同様の無電解メッキ法によりニッケルメッキを施
した後、水素ガス気流下で８００℃にて３０分間焼成し
てポリエステル繊維を除去し、表面抵抗７×１０-3Ω／
□の電極支持体を作成した。この支持体から参考例１と
同様の方法で負極シートを作成した。
ロピレン−ポリエチレンの芯鞘型複合繊維（１．５ｄ×
５１mm）３０％とをカード法により積層し、熱風乾燥機
で処理して不織布（重量５０ｇ／ｍ2 ；厚み２００μ
ｍ）を得た。この不織布（２００mm×４０mm）に、参考
例１と同様の無電解メッキ法によりニッケルメッキを施
した後、水素ガス気流下で８００℃にて３０分間焼成し
てポリエステル繊維を除去し、表面抵抗７×１０-3Ω／
□の電極支持体を作成した。この支持体から参考例１と
同様の方法で負極シートを作成した。
【００１２】参考例２ ポリエステル繊維（１．５ｄ×３８mm）をカード法によ
り積層し、水流により絡合し、加圧して不織布（重量７
０ｇ／ｍ2 ；厚み２００μｍ）を得た。この不織布（２
００mm×４０mm）に、蒸着法によりアルミニウムを２μ
ｍの厚さで表面に被覆し、表面抵抗５×１０-2Ω／□の
電極支持体を作成した。この支持体に、ＬｉＭｎ2 Ｏ4
（活物質）、グラファイト（導電剤）及びフッ素系樹脂
（結着剤）からなる混合物を充填し、参考例１と同様に
乾燥・加圧加工して厚みを１７０μｍに調整して正極シ
ートを得た。
り積層し、水流により絡合し、加圧して不織布（重量７
０ｇ／ｍ2 ；厚み２００μｍ）を得た。この不織布（２
００mm×４０mm）に、蒸着法によりアルミニウムを２μ
ｍの厚さで表面に被覆し、表面抵抗５×１０-2Ω／□の
電極支持体を作成した。この支持体に、ＬｉＭｎ2 Ｏ4
（活物質）、グラファイト（導電剤）及びフッ素系樹脂
（結着剤）からなる混合物を充填し、参考例１と同様に
乾燥・加圧加工して厚みを１７０μｍに調整して正極シ
ートを得た。
【００１３】比較例１ 銅箔の両面に、実施例１で用いたリチウムイオン混入カ
ーボン層間化合物（活物質）及びフッ素系樹脂（結着
剤）の混合物をコーティングした後、実施例１と同様に
乾燥・加圧加工を施して厚みを１７０μｍに調製し負極
シートを得た。
ーボン層間化合物（活物質）及びフッ素系樹脂（結着
剤）の混合物をコーティングした後、実施例１と同様に
乾燥・加圧加工を施して厚みを１７０μｍに調製し負極
シートを得た。
【００１４】比較例２ アルミニウム箔の両面に、ＬｉＭｎ2 Ｏ4 （活物質）、
グラファイト（導電剤）、フッ素系樹脂（結着剤）をコ
ーティングした後、実施例１と同様に乾燥・加圧加工し
て厚みを１７０μｍに調整し正極シートを得た。
グラファイト（導電剤）、フッ素系樹脂（結着剤）をコ
ーティングした後、実施例１と同様に乾燥・加圧加工し
て厚みを１７０μｍに調整し正極シートを得た。
【００１５】各実施例及び比較例で用いた活物質混合物
の量比を表１に示す。また、それらの電極シートを用い
て作成した電池を、７５ｍＡで８時間充電し、２００ｍ
Ａで定電流放電を行なった場合の電池容量を測定した結
果を表２に示す。
の量比を表１に示す。また、それらの電極シートを用い
て作成した電池を、７５ｍＡで８時間充電し、２００ｍ
Ａで定電流放電を行なった場合の電池容量を測定した結
果を表２に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】
【発明の効果】本発明の電極支持体は布帛状のため、活
物質が構成繊維の層間に充填されるので密着性が向上し
結着剤の使用量を低減することができ、その結果、結着
剤の低減分だけ活物質量を相対的に増加させることがで
きるため、電池の性能向上や電池の収率向上が可能とな
る。特に、中空金属繊維支持体の場合には、金属繊維の
中空部分にも活物質が充填されるので、結着剤の使用量
を更に低減して活物質量を相対的に増加させることがで
き、より一層の電池性能向上及び電池収率向上が可能と
なる。また、支持体と活物質との密着性が向上し、支持
体自体も柔軟性を有するので電池組立時の短絡率も減少
する。
物質が構成繊維の層間に充填されるので密着性が向上し
結着剤の使用量を低減することができ、その結果、結着
剤の低減分だけ活物質量を相対的に増加させることがで
きるため、電池の性能向上や電池の収率向上が可能とな
る。特に、中空金属繊維支持体の場合には、金属繊維の
中空部分にも活物質が充填されるので、結着剤の使用量
を更に低減して活物質量を相対的に増加させることがで
き、より一層の電池性能向上及び電池収率向上が可能と
なる。また、支持体と活物質との密着性が向上し、支持
体自体も柔軟性を有するので電池組立時の短絡率も減少
する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 4/64 H01M 4/02
Claims (1)
- 【請求項１】 表面抵抗が１０-2Ω／□以下の導電性中
空金属繊維布帛支持体に電極活物質を担持することを特
徴とする、リチウム電池用電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09599692A JP3268814B2 (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | リチウム電池用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09599692A JP3268814B2 (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | リチウム電池用電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05275084A JPH05275084A (ja) | 1993-10-22 |
| JP3268814B2 true JP3268814B2 (ja) | 2002-03-25 |
Family
ID=14152723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09599692A Expired - Fee Related JP3268814B2 (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | リチウム電池用電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3268814B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4374491B2 (ja) * | 2003-10-21 | 2009-12-02 | 株式会社大和化成研究所 | リチウム二次電池用負極 |
| JP5105075B2 (ja) * | 2008-03-27 | 2012-12-19 | 国立大学法人広島大学 | 無機繊維シートの製造方法 |
| JP2010080419A (ja) * | 2008-08-28 | 2010-04-08 | Kuraray Co Ltd | 導電性シートおよび電極用シート |
| EP2395580B1 (en) | 2009-02-04 | 2017-07-26 | National Institute of Advanced Industrial Science And Technology | Fiber electrodes for lithium secondary batteries, manufacturing method therefor, and lithium secondary batteries provided with fiber electrodes |
| KR101385881B1 (ko) * | 2009-07-14 | 2014-04-15 | 내셔날 인스티튜트 오브 어드밴스드 인더스트리얼 사이언스 앤드 테크놀로지 | 파이버 전극을 구비한 축전 디바이스 및 그 제조방법 |
-
1992
- 1992-03-24 JP JP09599692A patent/JP3268814B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05275084A (ja) | 1993-10-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |