JP3380935B2 - 角型リチウムイオン二次電池 - Google Patents
角型リチウムイオン二次電池Info
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- electrode
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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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- 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
- 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
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- Secondary Cells (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、短冊状正極と短冊状負
極とをセパレーターを介して積層した積層電極体を有す
る角型リチウムイオン二次電池に関する。
極とをセパレーターを介して積層した積層電極体を有す
る角型リチウムイオン二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、二次電池として、水系電解液
を使用する鉛電池やニッケル・カドミウム電池などが広
く知られている。
を使用する鉛電池やニッケル・カドミウム電池などが広
く知られている。
【０００３】ところで、電子技術の進歩に伴い、ラップ
トップコンピューターやオーディオ機器がダウンサイジ
ング傾向にあり、そのため従来の二次電池に代えて、よ
り小型且つ軽量で、しかも、高エネルギー密度の二次電
池が要請されるようになっている。
トップコンピューターやオーディオ機器がダウンサイジ
ング傾向にあり、そのため従来の二次電池に代えて、よ
り小型且つ軽量で、しかも、高エネルギー密度の二次電
池が要請されるようになっている。
【０００４】しかし、従来の鉛電池やニッケル・カドミ
ウム電池などの二次電池は、それらの要請を十分に満た
すことができないため、それらに代えて、作動電圧並び
に重量エネルギー密度が高いリチウムを負極活物質とし
て使用する非水リチウム系二次電池が開発されている。
その一つとして、リチウムメタルを負極活物質として使
用するものが提案されているが、充放電サイクル中にリ
チウムのデンドライドが形成されるという重大な問題が
あるので、実用化にまで至っていない。
ウム電池などの二次電池は、それらの要請を十分に満た
すことができないため、それらに代えて、作動電圧並び
に重量エネルギー密度が高いリチウムを負極活物質とし
て使用する非水リチウム系二次電池が開発されている。
その一つとして、リチウムメタルを負極活物質として使
用するものが提案されているが、充放電サイクル中にリ
チウムのデンドライドが形成されるという重大な問題が
あるので、実用化にまで至っていない。
【０００５】また、リチウムメタルを使用しないリチウ
ム系二次電池としては、リチウムイオンのドープ／脱ド
ープが可能な炭素材料を負極活物質とし、リチウムと遷
移金属との複合酸化物、例えば、リチウムコバルト酸化
物やリチウムニッケル酸化物などを正極活物質とし、非
水電解液を使用するリチウムイオン二次電池が開発され
ている。この電池は、正極と負極との容量設計を最適化
することによりリチウムのデンドライドの形成を抑制す
ることができ、更に安全性、サイクル特性、低温特性、
負荷特性、急速充電性にも優れており一部実用化されて
いる。
ム系二次電池としては、リチウムイオンのドープ／脱ド
ープが可能な炭素材料を負極活物質とし、リチウムと遷
移金属との複合酸化物、例えば、リチウムコバルト酸化
物やリチウムニッケル酸化物などを正極活物質とし、非
水電解液を使用するリチウムイオン二次電池が開発され
ている。この電池は、正極と負極との容量設計を最適化
することによりリチウムのデンドライドの形成を抑制す
ることができ、更に安全性、サイクル特性、低温特性、
負荷特性、急速充電性にも優れており一部実用化されて
いる。
【０００６】このようなリチウムイオン二次電池の電池
形態としては、大別して、スパイラル状電極体を筒型ケ
ースに封入した筒型のものと、短冊状電極を枚葉式に積
層した積層電極体を偏平型ケースに封入した角型のもの
とに分けられるが、近年の電子機器の薄型化に伴い、薄
型化することが比較的容易な角型のものの需要が増えて
いる。
形態としては、大別して、スパイラル状電極体を筒型ケ
ースに封入した筒型のものと、短冊状電極を枚葉式に積
層した積層電極体を偏平型ケースに封入した角型のもの
とに分けられるが、近年の電子機器の薄型化に伴い、薄
型化することが比較的容易な角型のものの需要が増えて
いる。
【０００７】このような角型リチウムイオン二次電池の
積層電極体は、図５に示すように、正極リード５０を有
する短冊状の正極５１と、負極リード５２を有する短冊
状の負極５３とを、短冊状の負極５３と実質的に同じ形
状で同じ大きさの短冊状の微孔性ポリエチレンフィルム
からなるセパレーター５４を介して必要な数だけ積層し
た構造となっている。この場合、充放電を繰り返すこと
により短冊状負極５３の周縁部５３ａにリチウムが析出
することを防止するために、図６に示すように、正極５
１の外周が負極５３の外周の内側となるように、即ち正
極５１が負極５３の電極面内に位置するように、正極５
１の周囲寸法を負極５３の周囲寸法よりも小さくなるよ
うにしている。
積層電極体は、図５に示すように、正極リード５０を有
する短冊状の正極５１と、負極リード５２を有する短冊
状の負極５３とを、短冊状の負極５３と実質的に同じ形
状で同じ大きさの短冊状の微孔性ポリエチレンフィルム
からなるセパレーター５４を介して必要な数だけ積層し
た構造となっている。この場合、充放電を繰り返すこと
により短冊状負極５３の周縁部５３ａにリチウムが析出
することを防止するために、図６に示すように、正極５
１の外周が負極５３の外周の内側となるように、即ち正
極５１が負極５３の電極面内に位置するように、正極５
１の周囲寸法を負極５３の周囲寸法よりも小さくなるよ
うにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、短冊状
の正極５１と負極５３とを積層する場合、正極５１が負
極５３よりも小さく、しかも負極５３に正極５１を積層
するための基準となる部分が実質的に存在しないため
に、正極５１と負極５３との積層ずれが生じやすいとい
う問題があった。このような積層ずれが生ずると、図７
（ａ）〜（ｆ）に示すように、正極５１と負極５３との
一部の端部が揃ったり、正極５１の電極面が負極５３の
電極面の外側に飛び出すことも考えられ（図７
（ｇ））、充放電の繰り返しによる電極端部へのリチウ
ム析出、サイクル特性の低下、あるいは電池内でのショ
ートの発生等の電池の信頼性を大きく低下させる現象が
起こりやすくなるという問題がある。
の正極５１と負極５３とを積層する場合、正極５１が負
極５３よりも小さく、しかも負極５３に正極５１を積層
するための基準となる部分が実質的に存在しないため
に、正極５１と負極５３との積層ずれが生じやすいとい
う問題があった。このような積層ずれが生ずると、図７
（ａ）〜（ｆ）に示すように、正極５１と負極５３との
一部の端部が揃ったり、正極５１の電極面が負極５３の
電極面の外側に飛び出すことも考えられ（図７
（ｇ））、充放電の繰り返しによる電極端部へのリチウ
ム析出、サイクル特性の低下、あるいは電池内でのショ
ートの発生等の電池の信頼性を大きく低下させる現象が
起こりやすくなるという問題がある。
【０００９】このため、積層ずれの検査工程や修正工程
などの工程が必要となり、製造工程が繁雑となるという
問題があった。
などの工程が必要となり、製造工程が繁雑となるという
問題があった。
【００１０】本発明は、以上のような従来技術の課題を
解決しようとするものであり、短冊状正極と短冊状負極
との積層ずれのない角型リチウムイオン二次電池を提供
することを目的とする。
解決しようとするものであり、短冊状正極と短冊状負極
との積層ずれのない角型リチウムイオン二次電池を提供
することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者は、セパレータ
ーには、正極と異なり、負極の電極面内に納めるという
絶対的な要請は存在せず、セパレーターと負極とはそれ
らの端部や辺部が揃ってもよいこと、従って、セパレー
ターの辺や端部などを基準としてセパレーターと負極と
を重ね合すことにより両者を容易に位置合わせできるこ
と、そしてセパレーターを袋状とし、その袋状セパレー
ター中に融着部を設けることなどにより袋状のセパレー
ターの中で短冊状正極が位置決めされるようにすると、
負極の電極面内に短冊状正極を納めるという短冊状正極
と短冊状負極との位置関係を満足できることとなり、同
時に積層ずれも防止できることを見出し、本発明を完成
させるに至った。
ーには、正極と異なり、負極の電極面内に納めるという
絶対的な要請は存在せず、セパレーターと負極とはそれ
らの端部や辺部が揃ってもよいこと、従って、セパレー
ターの辺や端部などを基準としてセパレーターと負極と
を重ね合すことにより両者を容易に位置合わせできるこ
と、そしてセパレーターを袋状とし、その袋状セパレー
ター中に融着部を設けることなどにより袋状のセパレー
ターの中で短冊状正極が位置決めされるようにすると、
負極の電極面内に短冊状正極を納めるという短冊状正極
と短冊状負極との位置関係を満足できることとなり、同
時に積層ずれも防止できることを見出し、本発明を完成
させるに至った。
【００１２】即ち、本発明は、リチウムと一種以上の遷
移金属との複合酸化物からなる短冊状正極と、リチウム
イオンのドープ／脱ドープが可能な炭素材料からなる短
冊状負極とをセパレーターを介して積層してなる積層電
極体を有する角型リチウムイオン二次電池において、セ
パレーターが袋状であり、その中で短冊状正極が位置決
めされていることを特徴とする角型リチウムイオン二次
電池を提供する。
移金属との複合酸化物からなる短冊状正極と、リチウム
イオンのドープ／脱ドープが可能な炭素材料からなる短
冊状負極とをセパレーターを介して積層してなる積層電
極体を有する角型リチウムイオン二次電池において、セ
パレーターが袋状であり、その中で短冊状正極が位置決
めされていることを特徴とする角型リチウムイオン二次
電池を提供する。
【００１３】以下、本発明を詳細に説明する。
【００１４】図１は本発明の角型リチウムイオン二次電
池の概略断面図である。この電池は、積層電極体１が偏
平型電池ケース２に封入された構造を有している。ここ
で、積層電極体１は、短冊状負極３と袋状セパレーター
４に挿入されている短冊状正極５とが交互に積層された
積層体６をステンレスからなる押さえ板７ａ及び７ｂで
挟持し、その周囲を絶縁テープ８で巻き回して固定した
構造を有している。この電池においては、偏平型電池ケ
ース２の底部に絶縁シート９が配されており、また、積
層電極体１が偏平型電池ケース２内にバネ板１０により
固定されている。そして、正極５の正極リード１１は正
極補助リード１２を介して正極端子１３に接続されてお
り、一方、負極３の負極リード１４は押さえ板７ａに接
続されており、その押さえ板７ａは電池ケース２に接続
されている。そして、電池ケース２内には非水電解液が
注入されている（図示せず）。
池の概略断面図である。この電池は、積層電極体１が偏
平型電池ケース２に封入された構造を有している。ここ
で、積層電極体１は、短冊状負極３と袋状セパレーター
４に挿入されている短冊状正極５とが交互に積層された
積層体６をステンレスからなる押さえ板７ａ及び７ｂで
挟持し、その周囲を絶縁テープ８で巻き回して固定した
構造を有している。この電池においては、偏平型電池ケ
ース２の底部に絶縁シート９が配されており、また、積
層電極体１が偏平型電池ケース２内にバネ板１０により
固定されている。そして、正極５の正極リード１１は正
極補助リード１２を介して正極端子１３に接続されてお
り、一方、負極３の負極リード１４は押さえ板７ａに接
続されており、その押さえ板７ａは電池ケース２に接続
されている。そして、電池ケース２内には非水電解液が
注入されている（図示せず）。
【００１５】本発明の角型リチウムイオン二次電池にお
いては、短冊状正極５が袋状セパレーター４の中で位置
決めされているが、このような袋状セパレーター４は、
従来から用いられている材料から構成することができ、
好ましくは微孔性プラスチックフィルム、より好ましく
は、微孔性ポリエチレンフィルムから構成することがで
きる。
いては、短冊状正極５が袋状セパレーター４の中で位置
決めされているが、このような袋状セパレーター４は、
従来から用いられている材料から構成することができ、
好ましくは微孔性プラスチックフィルム、より好ましく
は、微孔性ポリエチレンフィルムから構成することがで
きる。
【００１６】また、袋状セパレーター４の形状は、負極
３との位置合わせを容易化するために、負極３と同じよ
うな短冊状とすることが好ましい。
３との位置合わせを容易化するために、負極３と同じよ
うな短冊状とすることが好ましい。
【００１７】袋状セパレーター４の中での短冊状正極５
の位置決めは、例えば、袋状セパレーター４の互いに隣
接する少なくとも二つの辺部のそれぞれに少なくとも一
つの融着部４ａを形成し、それらの融着部４ａで短冊状
正極５を保持することにより行うことができる（図
２）。また、正極リード１１が通る部分を除き、４辺を
部分的に融着するか（図３（ａ））、あるいは連続的に
融着して（図３（ｂ））、その融着部で短冊状正極を保
持することにより正極５の位置決めを行うこともでき
る。このように４辺で正極５を保持すると、袋状セパレ
ーター４の内部で正極５が実質的に移動せず、積層ずれ
の防止効果が高くなる。
の位置決めは、例えば、袋状セパレーター４の互いに隣
接する少なくとも二つの辺部のそれぞれに少なくとも一
つの融着部４ａを形成し、それらの融着部４ａで短冊状
正極５を保持することにより行うことができる（図
２）。また、正極リード１１が通る部分を除き、４辺を
部分的に融着するか（図３（ａ））、あるいは連続的に
融着して（図３（ｂ））、その融着部で短冊状正極を保
持することにより正極５の位置決めを行うこともでき
る。このように４辺で正極５を保持すると、袋状セパレ
ーター４の内部で正極５が実質的に移動せず、積層ずれ
の防止効果が高くなる。
【００１８】なお、袋状セパレーター４への正極５の封
袋方法としては、予め袋状に形成されたセパレーターの
中に正極５を挿入してもよく、２枚のシート状セパレー
ターで正極を挟持し、その周辺部を融着することにより
行ってもよい。
袋方法としては、予め袋状に形成されたセパレーターの
中に正極５を挿入してもよく、２枚のシート状セパレー
ターで正極を挟持し、その周辺部を融着することにより
行ってもよい。
【００１９】次に、短冊状正極５がその内部で位置決め
された袋状セパレーター４と短冊状負極３との位置合せ
の方法には特に限定はなく、例えば、図４に示すよう
に、袋状セパレーター４の隣接する二つの辺（４ｘ、４
ｙ）と対応する負極３の二つの辺（３ｘ、３ｙ）とを重
ね合せることにより行うことができる。好ましくは、図
４に示すように、袋状セパレーター４の幅４ｔと短冊状
負極３との幅３ｔとを実質的に同じ幅とする。これによ
り、二つの辺だけでなく、辺４ｚと辺３ｚも含めて三つ
の辺での位置合わせが可能となるので、両者の積層がよ
り容易となり、また、左右方向へのずれも防止できるの
で、正極と負極との積層ずれをより高度に防止すること
ができる。
された袋状セパレーター４と短冊状負極３との位置合せ
の方法には特に限定はなく、例えば、図４に示すよう
に、袋状セパレーター４の隣接する二つの辺（４ｘ、４
ｙ）と対応する負極３の二つの辺（３ｘ、３ｙ）とを重
ね合せることにより行うことができる。好ましくは、図
４に示すように、袋状セパレーター４の幅４ｔと短冊状
負極３との幅３ｔとを実質的に同じ幅とする。これによ
り、二つの辺だけでなく、辺４ｚと辺３ｚも含めて三つ
の辺での位置合わせが可能となるので、両者の積層がよ
り容易となり、また、左右方向へのずれも防止できるの
で、正極と負極との積層ずれをより高度に防止すること
ができる。
【００２０】袋状セパレーター４以外の本発明の構成要
素については、従来のリチウムイオン二次電池と同様と
することができる。
素については、従来のリチウムイオン二次電池と同様と
することができる。
【００２１】例えば、正極活物質としては、リチウムと
一種以上の遷移金属、例えば、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ等との
複合酸化物を使用する。このような複合酸化物として
は、リチウムコバルト複合酸化物やリチウムニッケル複
合酸化物などを例示することができる。このようなリチ
ウムと一種以上の遷移金属との複合酸化物は、例えば、
リチウム、コバルト、ニッケルなどのそれぞれの炭酸
塩、酸化物あるいは水酸化物を混合し、酸素存在雰囲気
下で６００〜１０００℃の温度範囲で焼成することによ
り得ることができる。
一種以上の遷移金属、例えば、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ等との
複合酸化物を使用する。このような複合酸化物として
は、リチウムコバルト複合酸化物やリチウムニッケル複
合酸化物などを例示することができる。このようなリチ
ウムと一種以上の遷移金属との複合酸化物は、例えば、
リチウム、コバルト、ニッケルなどのそれぞれの炭酸
塩、酸化物あるいは水酸化物を混合し、酸素存在雰囲気
下で６００〜１０００℃の温度範囲で焼成することによ
り得ることができる。
【００２２】短冊状正極５は、正極活物質とグラファイ
トなどの導電剤とポリフッ化ビニリデンなどの結着剤と
をＮ−メチル−２−ピロリドンなどの溶剤でスラリー化
し、それをアルミニウムなどの金属箔の両面に塗布し、
乾燥し、プレスし、そして所定形状に裁断することによ
り得ることができる。
トなどの導電剤とポリフッ化ビニリデンなどの結着剤と
をＮ−メチル−２−ピロリドンなどの溶剤でスラリー化
し、それをアルミニウムなどの金属箔の両面に塗布し、
乾燥し、プレスし、そして所定形状に裁断することによ
り得ることができる。
【００２３】また、負極活物質としては、リチウムイオ
ンをドープ／脱ドープすることができる炭素材料を使用
する。このような炭素材料としては、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
ークスなど）、天然黒鉛類、人造黒鉛類、ガラス状炭素
類、有機高分子化合物焼結体、炭素繊維、活性炭などを
例示することができる。これらの中でも、（００２）面
の面間隔が３．７０オングストローム以上で、真密度
１．７０ｇ／ｃｃ未満であって、空気気流下での示差熱
分析で７００℃以上に発熱ピークを持たないものを使用
することが好ましい。
ンをドープ／脱ドープすることができる炭素材料を使用
する。このような炭素材料としては、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
ークスなど）、天然黒鉛類、人造黒鉛類、ガラス状炭素
類、有機高分子化合物焼結体、炭素繊維、活性炭などを
例示することができる。これらの中でも、（００２）面
の面間隔が３．７０オングストローム以上で、真密度
１．７０ｇ／ｃｃ未満であって、空気気流下での示差熱
分析で７００℃以上に発熱ピークを持たないものを使用
することが好ましい。
【００２４】電解液としては、電解質としてのリチウム
塩、例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、
ＬｉＡｓＦ６などを有機溶媒に溶解させた非水電解液を
使用する。この場合の有機溶媒としては、高誘電率で分
解電位の高いものを使用することができ、例えば、プロ
ピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチル
カーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカ
ーボネート、ジプロピルカーボネート、テトラヒドロフ
ラン、γ−ブチロラクトンなどの一種以上を使用するこ
とができる。
塩、例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、
ＬｉＡｓＦ６などを有機溶媒に溶解させた非水電解液を
使用する。この場合の有機溶媒としては、高誘電率で分
解電位の高いものを使用することができ、例えば、プロ
ピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチル
カーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカ
ーボネート、ジプロピルカーボネート、テトラヒドロフ
ラン、γ−ブチロラクトンなどの一種以上を使用するこ
とができる。
【００２５】
【作用】本発明の角型リチウムイオン二次電池において
は、セパレーターを袋状とし、その中で短冊状正極を所
定の位置に保持する。この場合、袋状セパレーターに融
着部を設けることなどにより、袋状セパレーターにおけ
る短冊状正極の位置合わせを容易に行うことが可能とな
る。
は、セパレーターを袋状とし、その中で短冊状正極を所
定の位置に保持する。この場合、袋状セパレーターに融
着部を設けることなどにより、袋状セパレーターにおけ
る短冊状正極の位置合わせを容易に行うことが可能とな
る。
【００２６】一方、袋状セパレーターと短冊状負極と
は、それらの外形辺を揃えることにより容易に位置あわ
せを行うことが可能であり、また、それにより両者の積
層ずれを防止することも容易となる。
は、それらの外形辺を揃えることにより容易に位置あわ
せを行うことが可能であり、また、それにより両者の積
層ずれを防止することも容易となる。
【００２７】従って、結果的に正極と負極とを位置合せ
することが容易となり、しかも積層ずれを防止すること
も容易となる。よって、角型リチウムイオン二次電池
に、電池リチウムの析出がなく、内部ショートの発生も
なく、高い安全性、高い信頼性及び優れたサイクル特性
を付与することができる。しかも、積層ずれの検査工程
や修正工程を簡略化することができ、また、良品率を向
上させることができ、製造工程上有利となる。
することが容易となり、しかも積層ずれを防止すること
も容易となる。よって、角型リチウムイオン二次電池
に、電池リチウムの析出がなく、内部ショートの発生も
なく、高い安全性、高い信頼性及び優れたサイクル特性
を付与することができる。しかも、積層ずれの検査工程
や修正工程を簡略化することができ、また、良品率を向
上させることができ、製造工程上有利となる。
【００２８】
【実施例】以下、本発明を実施例により、更に詳細に説
明する。
明する。
【００２９】実施例１
まず、以下に示すように負極を作製した。
【００３０】出発原料として石油ピッチを用い、これに
酸素を含む官能基を１０〜２０％導入（酸素架橋）し
た。これを不活性ガス気流中で１０００℃で焼成するこ
とにより難黒鉛炭素材料を得た。
酸素を含む官能基を１０〜２０％導入（酸素架橋）し
た。これを不活性ガス気流中で１０００℃で焼成するこ
とにより難黒鉛炭素材料を得た。
【００３１】得られた難黒鉛炭素材料を粉末化し、この
粉末９０重量部と結着剤であるポリフッ化ビニリデン１
０重量部とを混合し、この混合物をＮ−メチル−２−ピ
ロリドンに分散させてスラリーを得た。
粉末９０重量部と結着剤であるポリフッ化ビニリデン１
０重量部とを混合し、この混合物をＮ−メチル−２−ピ
ロリドンに分散させてスラリーを得た。
【００３２】得られたスラリーを、１０μｍ厚のＣｕ箔
の両面に塗布し、乾燥し、プレスし、所定の大きさに切
断することにより短冊状負極を作製した。なお、Ｃｕ箔
の一部をリード状に残すことにより負極リードとした。
の両面に塗布し、乾燥し、プレスし、所定の大きさに切
断することにより短冊状負極を作製した。なお、Ｃｕ箔
の一部をリード状に残すことにより負極リードとした。
【００３３】次に、以下に示すように正極を作製した。
【００３４】炭酸コバルトと炭酸リチウムとをＬｉ／Ｃ
ｏ比＝１となるように混合し、空気中で９００℃、５時
間焼成して作製した。得られたＬｉＣｏＯ２を９１重量
部と導電剤としてグラファイト６重量部及び結着剤とし
てポリフッ化ビニリデン３重量部とを混合し、この混合
物をＮ−メチル−２−ピロリドンに分散させてスラリー
を得た。
ｏ比＝１となるように混合し、空気中で９００℃、５時
間焼成して作製した。得られたＬｉＣｏＯ２を９１重量
部と導電剤としてグラファイト６重量部及び結着剤とし
てポリフッ化ビニリデン３重量部とを混合し、この混合
物をＮ−メチル−２−ピロリドンに分散させてスラリー
を得た。
【００３５】得られたスラリーを、２０μｍ厚のＡｌ箔
の両面に塗布し、乾燥し、プレスし、所定の大きさに切
断することにより短冊状正極を作製した。なお、Ａｌ箔
の一部をリード状に残すことにより正極リードとした。
の両面に塗布し、乾燥し、プレスし、所定の大きさに切
断することにより短冊状正極を作製した。なお、Ａｌ箔
の一部をリード状に残すことにより正極リードとした。
【００３６】このようにして得られた正極を、負極と同
じ幅の２枚の微孔性ポリエチレンフィルムで挟み込み、
その周囲を熱融着することにより、図３（ｂ）に示すよ
うに正極を袋状セパレーターに封袋した。
じ幅の２枚の微孔性ポリエチレンフィルムで挟み込み、
その周囲を熱融着することにより、図３（ｂ）に示すよ
うに正極を袋状セパレーターに封袋した。
【００３７】上述のようにして得られた１７枚の負極
と、袋状セパレーターに封袋された１６枚の正極とを使
用して、図１に示すような構造の電池（厚み８．３ｍ
ｍ、幅３４ｍｍ、高さ４８ｍｍ）を構成した。なお、非
水電解液としては、プロピレンカーボネート５０ｖｏｌ
％とジエチレンカーボネート５０ｖｏｌ％とからなる混
合溶媒に、ＬｉＰＦ６を１モル溶解させたものを使用し
た。
と、袋状セパレーターに封袋された１６枚の正極とを使
用して、図１に示すような構造の電池（厚み８．３ｍ
ｍ、幅３４ｍｍ、高さ４８ｍｍ）を構成した。なお、非
水電解液としては、プロピレンカーボネート５０ｖｏｌ
％とジエチレンカーボネート５０ｖｏｌ％とからなる混
合溶媒に、ＬｉＰＦ６を１モル溶解させたものを使用し
た。
【００３８】この電池を１００個作製し、軟Ｘ線により
積層電極体に積層ズレが発生しているかどうかを調べた
ところ、積層ずれを起こしている電池は皆無であった。
積層電極体に積層ズレが発生しているかどうかを調べた
ところ、積層ずれを起こしている電池は皆無であった。
【００３９】実施例２
図２に示すように正極をセパレーターに封袋する以外は
実施例１と同様にして１００個の電池を作製し、やはり
同様にして積層電極体の積層ズレを調べたところ、積層
ずれを起こしている電池は皆無であった。
実施例１と同様にして１００個の電池を作製し、やはり
同様にして積層電極体の積層ズレを調べたところ、積層
ずれを起こしている電池は皆無であった。
【００４０】比較例１
２枚のセパレーターを袋状とすることなく単に正極と負
極との間に配したこと以外は実施例１と同様にして１０
０個の電池を作製し、やはり同様にして電極の積層ズレ
を調べたところ、４８個の電池に電極の積層ずれを観察
することができた。
極との間に配したこと以外は実施例１と同様にして１０
０個の電池を作製し、やはり同様にして電極の積層ズレ
を調べたところ、４８個の電池に電極の積層ずれを観察
することができた。
【００４１】積層ずれが観察された４８個の電池の中か
ら無作為に５つの電池を選び、７００ｍＡの定電流（設
定充電終止電圧４．２Ｖ）で２．５時間の充電を行っ
た。充電終了後、直ちに電池を分解したところ、負極の
一部のエッジにリチウムが析出していた。
ら無作為に５つの電池を選び、７００ｍＡの定電流（設
定充電終止電圧４．２Ｖ）で２．５時間の充電を行っ
た。充電終了後、直ちに電池を分解したところ、負極の
一部のエッジにリチウムが析出していた。
【００４２】サイクル特性試験
実施例１、実施例２、積層ずれが観察されなかった比較
例１の電池（比較例１の良品電池）及び積層ずれが観察
された比較例１の電池（比較例１の不良品電池）につい
て、２３℃で充放電を行った。ここで、充電は、充電終
止電圧４．２Ｖに設定して、７００ｍＡの定電流で２．
５時間行った。放電は、４００ｍＡの定電流で電池電圧
が２．７５Ｖとなるまで行い、このときの容量を電池容
量とした。この充放電サイクルを５００回繰り返し、１
０サイクル目の電池容量に対する５００サイクル目の放
電容量を容量保持率（％）として求めた。この結果を表
１に示す。
例１の電池（比較例１の良品電池）及び積層ずれが観察
された比較例１の電池（比較例１の不良品電池）につい
て、２３℃で充放電を行った。ここで、充電は、充電終
止電圧４．２Ｖに設定して、７００ｍＡの定電流で２．
５時間行った。放電は、４００ｍＡの定電流で電池電圧
が２．７５Ｖとなるまで行い、このときの容量を電池容
量とした。この充放電サイクルを５００回繰り返し、１
０サイクル目の電池容量に対する５００サイクル目の放
電容量を容量保持率（％）として求めた。この結果を表
１に示す。
【００４３】
【表１】サイクル特性試験結果 電池種類 容量保持率（％）
実施例１の電池 ８３．４
実施例２の電池 ８２．９
比較例１の良品電池 ８３．０比較例１の不良品電池 ７３．５
表１から明らかなように、積層ずれの生じた電池はサイ
クル特性が劣化していた。
クル特性が劣化していた。
【００４４】
【発明の効果】本発明の角型リチウムイオン二次電池に
おいては、正極と負極とを容易に位置合せすることが可
能となり、積層ずれを防止することも容易となる。よっ
て、角型リチウムイオン二次電池に、電池リチウムの析
出がなく、内部ショートの発生もなく、高い安全性、高
い信頼性及び優れたサイクル特性を付与することができ
る。しかも、積層ずれの検査工程や修正工程を簡略化す
ることができ、また、良品率を向上させることができ、
製造工程上有利となる。
おいては、正極と負極とを容易に位置合せすることが可
能となり、積層ずれを防止することも容易となる。よっ
て、角型リチウムイオン二次電池に、電池リチウムの析
出がなく、内部ショートの発生もなく、高い安全性、高
い信頼性及び優れたサイクル特性を付与することができ
る。しかも、積層ずれの検査工程や修正工程を簡略化す
ることができ、また、良品率を向上させることができ、
製造工程上有利となる。
【図１】本発明の角型リチウムイオン二次電池の断面図
である。
である。
【図２】本発明で使用する袋状セパレーターの説明図で
ある。
ある。
【図３】本発明で使用する袋状セパレーターの説明図で
ある。
ある。
【図４】袋状セパレーターと短冊状負極との位置合せの
説明図である。
説明図である。
【図５】従来の角型リチウムイオン二次電池の積層電極
体の構成図である。
体の構成図である。
【図６】角型リチウムイオン二次電池の短冊状正極と短
冊状負極との相互の位置関係を示した図である。
冊状負極との相互の位置関係を示した図である。
【図７】短冊状正極と短冊状負極との積層ずれの説明図
である。
である。
１ 積層電極体
２ 偏平型電池ケース
３ 短冊状負極
４ 袋状セパレーター
５ 短冊状正極
７ａ、７ｂ 押さえ板
８ 絶縁テープ
９ 絶縁シート
１０ バネ板
１１ 正極リード
１２ 正極補助リード
１３ 正極端子
１４ 負極リード
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 高橋 秀哉
福島県郡山市日和田町高倉字下杉下１−
１ 株式会社ソニー・エナジー・テック
郡山工場内
(72)発明者 渡辺 綾樹
福島県郡山市日和田町高倉字下杉下１−
１ 株式会社ソニー・エナジー・テック
郡山工場内
(56)参考文献 特開 平４−355069（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 10/40
Claims (5)
- 【請求項１】 リチウムと一種以上の遷移金属との複合
酸化物を正極活物質として使用する短冊状の正極と、リ
チウムイオンのドープ／脱ドープが可能な炭素材料を負
極活物質として使用する短冊状の負極とをセパレーター
を介して積層してなる積層電極体を有する角型リチウム
イオン二次電池において、前記正極および負極が金属箔
の両面に活物質を含む混合物が塗布されてなる短冊状の
電極であり、前記セパレーターが袋状に成形されてお
り、その中に前記正極が位置決めされており、且つ前記
負極の電極面内に、対向する前記正極が納められ配置さ
れていることを特徴とする角型リチウムイオン二次電
池。 - 【請求項２】 前記袋状セパレーターが短冊状の微孔性
プラスチックフィルムであって、その互いに隣接する少
なくとも２つの辺部のそれぞれに少なくとも一つの融着
部が形成されており、それらの融着部で前記正極が位置
決めされている請求項１記載の角型リチウムイオン二次
電池。 - 【請求項３】 前記袋状セパレーターの４つの辺部のそ
れぞれに、少なくとも一つの融着部が形成されており、
それらの融着部で前記正極が位置決めされている請求項
２記載の角型リチウムイオン二次電池。 - 【請求項４】 前記袋状セパレーターの幅と前記負極と
の幅が実質的に同じである請求項１記載の角型リチウム
イオン二次電池。 - 【請求項５】 前記積層電極体が、前記袋状セパレータ
と前記負極の端部もしくは辺部の少なくとも一方を揃え
るように位置合わせして積層されたものである請求項１
項記載の角型リチウムイオン二次電池。
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|---|---|---|---|
| JP11456894A JP3380935B2 (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 角型リチウムイオン二次電池 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11456894A JP3380935B2 (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 角型リチウムイオン二次電池 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07302616A JPH07302616A (ja) | 1995-11-14 |
| JP3380935B2 true JP3380935B2 (ja) | 2003-02-24 |
Family
ID=14641085
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11456894A Expired - Fee Related JP3380935B2 (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 角型リチウムイオン二次電池 |
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| WO2012137593A1 (ja) | 2011-04-07 | 2012-10-11 | 日産自動車株式会社 | 電池、電池製造方法および袋詰電極 |
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| JP2014188776A (ja) * | 2013-03-27 | 2014-10-06 | Nec Corp | 樹脂フィルムの融着接合構造、及び樹脂フィルムの融着接合構造形成方法 |
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| JP4449658B2 (ja) * | 2004-08-30 | 2010-04-14 | 新神戸電機株式会社 | 二次電池 |
| JP2007250319A (ja) * | 2006-03-15 | 2007-09-27 | Nec Tokin Corp | 積層型電池 |
| US8497032B2 (en) | 2007-01-25 | 2013-07-30 | Nec Corporation | Bag-like separator, electrode separator assembly, and method of producing electrode separator assembly |
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-
1994
- 1994-04-28 JP JP11456894A patent/JP3380935B2/ja not_active Expired - Fee Related
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