JP3428184B2 - 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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- negative electrode
- binder concentration
- electrode mixture
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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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- 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)
- 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
関し、特にその構成要素である巻回電極体の構造に関す
るものである。
関し、特にその構成要素である巻回電極体の構造に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】近年の電子技術のめざましい進歩は、電
子機器の小型・軽量化を次々と実現させている。それに
伴い、移動用電源としての電池に対しても益々小型・軽
量且つ高エネルギー密度であることが求められるように
なっている。
子機器の小型・軽量化を次々と実現させている。それに
伴い、移動用電源としての電池に対しても益々小型・軽
量且つ高エネルギー密度であることが求められるように
なっている。
【０００３】従来、一般用途の二次電池としては、鉛電
池、ニッケル・カドミウム電池等の水溶液系二次電池が
主流である。しかし、これらの水溶液系二次電池は、サ
イクル特性には優れるものの、電池重量やエネルギー密
度の点で十分に満足できるものとは言えない。
池、ニッケル・カドミウム電池等の水溶液系二次電池が
主流である。しかし、これらの水溶液系二次電池は、サ
イクル特性には優れるものの、電池重量やエネルギー密
度の点で十分に満足できるものとは言えない。
【０００４】そこで、最近、リチウムやリチウム合金さ
らには炭素材料のようなリチウムイオンをドープ且つ脱
ドープが可能な物質を負極として使用し、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・開発が盛んに行わ
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、サイクル特性に優れた電池である。
らには炭素材料のようなリチウムイオンをドープ且つ脱
ドープが可能な物質を負極として使用し、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・開発が盛んに行わ
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、サイクル特性に優れた電池である。
【０００５】ところが、上記非水電解液二次電池におい
ては、その電解液として有機溶媒にリチウム塩を溶解さ
せたものを使用するため、水溶液系二次電池と比較して
電解液の導電率が２オーダー程度低いという欠点があ
る。そのため、この低導電率を補うために、電極の反応
面積を大きくする工夫がなされている。
ては、その電解液として有機溶媒にリチウム塩を溶解さ
せたものを使用するため、水溶液系二次電池と比較して
電解液の導電率が２オーダー程度低いという欠点があ
る。そのため、この低導電率を補うために、電極の反応
面積を大きくする工夫がなされている。
【０００６】電極の反応面積を大きくするには、非常に
薄い電極（正極及び負極）をスパイラル状に積層巻回し
た電極、即ち巻回電極体を用いるのが一般的である。具
体的にこのような非水電解液二次電池は、帯状の正極集
電体の両面に正極活物質を塗布して形成された正極合剤
層よりなる正極と、帯状の負極集電体の両面に負極活物
質を塗布して形成された負極合剤層よりなる負極とを、
ポリプロピレンフィルムよりなるセパレータを介して巻
回して巻回電極体とし、この巻回電極体の上下に絶縁体
を載置した状態で電池容器に収納してなるものである。
薄い電極（正極及び負極）をスパイラル状に積層巻回し
た電極、即ち巻回電極体を用いるのが一般的である。具
体的にこのような非水電解液二次電池は、帯状の正極集
電体の両面に正極活物質を塗布して形成された正極合剤
層よりなる正極と、帯状の負極集電体の両面に負極活物
質を塗布して形成された負極合剤層よりなる負極とを、
ポリプロピレンフィルムよりなるセパレータを介して巻
回して巻回電極体とし、この巻回電極体の上下に絶縁体
を載置した状態で電池容器に収納してなるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如き巻回電極体を作製するに際しては、隙間なく上記電
極を巻回することが必須であるために非常に大きな張力
で電極を引張ることが必要である。この上記電極に及ぼ
される張力により電極にちぎれや部分破断等の不具合が
発生することが多く、製造上の大きな問題の一つとなっ
ている。
如き巻回電極体を作製するに際しては、隙間なく上記電
極を巻回することが必須であるために非常に大きな張力
で電極を引張ることが必要である。この上記電極に及ぼ
される張力により電極にちぎれや部分破断等の不具合が
発生することが多く、製造上の大きな問題の一つとなっ
ている。
【０００８】さらに、非常に薄い電極を積層巻回するた
めに、巻き始め部分に位置する上記電極の内側（内周
部）の電極合剤部分に大きな応力が生じる。その結果、
正極及び負極活物質が正極及び負極集電体から剥離した
り正極及び負極活物質間の結着性が低下するため、電池
の電圧不良やサイクル特性の著しい劣化が引き起こされ
るという問題がある。
めに、巻き始め部分に位置する上記電極の内側（内周
部）の電極合剤部分に大きな応力が生じる。その結果、
正極及び負極活物質が正極及び負極集電体から剥離した
り正極及び負極活物質間の結着性が低下するため、電池
の電圧不良やサイクル特性の著しい劣化が引き起こされ
るという問題がある。
【０００９】本発明は、上述の様々な課題に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、電圧不良を
抑止し且つサイクル特性を向上させて、製品の信頼性の
大幅な向上を図ることを可能とする非水電解液二次電池
を提供することにある。
れたものであり、その目的とするところは、電圧不良を
抑止し且つサイクル特性を向上させて、製品の信頼性の
大幅な向上を図ることを可能とする非水電解液二次電池
を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の対象とするもの
は、帯状の金属箔の両面に電極合剤が塗布されてなる正
極及び負極を、セパレータを介して渦巻状に巻回されて
なる巻回電極体を有する非水電解液二次電池である。本
発明者は、上述の問題を解決するためには、電池作製の
際に電極（正極及び負極）に大きな応力が生じても正極
及び負極活物質が剥離しないような電極構造とすればよ
いことを見出した。すなわち、本発明は、上記電極合剤
のバインダ濃度を正極及び／又は負極の金属箔の内周側
と外周側とで異なる値として構成するものである。但
し、電池容量の低下を防止するために、巻回電極体全体
の電極合剤のバインダ濃度をできるだけ低くして、正極
及び負極活物質の脱落を抑止することが必要である。
は、帯状の金属箔の両面に電極合剤が塗布されてなる正
極及び負極を、セパレータを介して渦巻状に巻回されて
なる巻回電極体を有する非水電解液二次電池である。本
発明者は、上述の問題を解決するためには、電池作製の
際に電極（正極及び負極）に大きな応力が生じても正極
及び負極活物質が剥離しないような電極構造とすればよ
いことを見出した。すなわち、本発明は、上記電極合剤
のバインダ濃度を正極及び／又は負極の金属箔の内周側
と外周側とで異なる値として構成するものである。但
し、電池容量の低下を防止するために、巻回電極体全体
の電極合剤のバインダ濃度をできるだけ低くして、正極
及び負極活物質の脱落を抑止することが必要である。
【００１１】この場合、電極合剤のバインダ濃度につい
て、正極及び／又は負極の内周側のバインダ濃度を外周
側のバインダ濃度より高く設定する。
て、正極及び／又は負極の内周側のバインダ濃度を外周
側のバインダ濃度より高く設定する。
【００１２】具体的には、正極については、内周側の電
極合剤のバインダ濃度と外周側のバインダ濃度との差が
０．６％〜３．０％となるようにする。ここで、前記差
が０．６％より小或は３．０％より大であると充放電を
繰り返した際の電池容量維持率の低下が無視できなくな
る。これは、上記差が０．６％より小のときは、上記正
極の内周側と外周側とのバインダ濃度がほぼ同様となっ
て正極活物質の剥離が生じてサイクル特性が劣化するた
めであり、また上記差が３．０％より大であるときは、
正極の外周側の電極合剤のバインダ濃度が小さくなり過
ぎて、同様に正極活物質の剥離が生じてサイクル特性が
劣化するためである。
極合剤のバインダ濃度と外周側のバインダ濃度との差が
０．６％〜３．０％となるようにする。ここで、前記差
が０．６％より小或は３．０％より大であると充放電を
繰り返した際の電池容量維持率の低下が無視できなくな
る。これは、上記差が０．６％より小のときは、上記正
極の内周側と外周側とのバインダ濃度がほぼ同様となっ
て正極活物質の剥離が生じてサイクル特性が劣化するた
めであり、また上記差が３．０％より大であるときは、
正極の外周側の電極合剤のバインダ濃度が小さくなり過
ぎて、同様に正極活物質の剥離が生じてサイクル特性が
劣化するためである。
【００１３】また、負極については、内周側の電極合剤
のバインダ濃度と外周側のバインダ濃度との差が２．０
％〜３．０％となるようにする。この場合においても、
上記と同様の理由により、前記差が２．０％より小或は
３．０％より大であると充放電を繰り返した際の電池容
量維持率の低下が無視できなくなる。
のバインダ濃度と外周側のバインダ濃度との差が２．０
％〜３．０％となるようにする。この場合においても、
上記と同様の理由により、前記差が２．０％より小或は
３．０％より大であると充放電を繰り返した際の電池容
量維持率の低下が無視できなくなる。
【００１４】
【作用】本発明に係る非水電解液二次電池においては、
電極合剤のバインダ濃度が正極及び／又は負極の金属箔
の内周側と外周側とで異なる、すなわち具体的には、正
極及び／又は負極の内周側のバインダ濃度が外周側のバ
インダ濃度より高くされる。電池作製時において正極及
び負極をセパレータを介して巻回して巻回電極体とする
際には、正極及び負極の内周部側に外周側より大きな応
力が生じ、正極及び負極活物質の剥離が生じ易くなる。
したがって、本発明の如く正極及び／又は負極の内周側
のバインダ濃度を外周側のバインダ濃度より高く設定す
ることにより、巻回時に正極及び負極に発生しがちなち
ぎれや部分破断が抑止され、且つ正極及び負極活物質の
正極及び負極集電体からの剥離が抑制されることにな
る。その結果、電池の電圧不良が改善され、サイクル特
性が大幅に向上する。
電極合剤のバインダ濃度が正極及び／又は負極の金属箔
の内周側と外周側とで異なる、すなわち具体的には、正
極及び／又は負極の内周側のバインダ濃度が外周側のバ
インダ濃度より高くされる。電池作製時において正極及
び負極をセパレータを介して巻回して巻回電極体とする
際には、正極及び負極の内周部側に外周側より大きな応
力が生じ、正極及び負極活物質の剥離が生じ易くなる。
したがって、本発明の如く正極及び／又は負極の内周側
のバインダ濃度を外周側のバインダ濃度より高く設定す
ることにより、巻回時に正極及び負極に発生しがちなち
ぎれや部分破断が抑止され、且つ正極及び負極活物質の
正極及び負極集電体からの剥離が抑制されることにな
る。その結果、電池の電圧不良が改善され、サイクル特
性が大幅に向上する。
【００１５】
【実施例】以下、本発明に係る非水電解液二次電池の実
施例を図面を参照しながら説明する。
施例を図面を参照しながら説明する。
【００１６】この実施例に係る非水電解液二次電池は、
図１に示すように、スパイラル状に巻回された巻回電極
体１、上蓋部２、及び巻回電極体１を収容する電池容器
部３で構成されている。
図１に示すように、スパイラル状に巻回された巻回電極
体１、上蓋部２、及び巻回電極体１を収容する電池容器
部３で構成されている。
【００１７】巻回電極体１は、図２に示すように、例え
ば銅を材料とする負極集電体１１ａの内周側及び外周側
にリチウムのドープ・脱ドープが可能な炭素材料を負極
活物質として含有する負極用の電極合剤（負極合剤）が
塗布されて内周部負極合剤層１１ｂ及び外周部負極合剤
層１１ｃが形成されてなる負極１１と、例えばＡｌを材
料とする正極集電体１２ａの内周側及び外周側にリチウ
ムと遷移金属の複合酸化物であるＬｉｘＭＯ２（但し、
Ｍは１種以上の遷移金属、好ましくはＣｏ或はＮｉの少
なくとも１種を表し、０．０５≦ｘ≦１．１０であ
る。）を正極活物質として含有する正極用の電極合剤
（正極合剤）が塗布されて内周部正極合剤層１２ｂ及び
外周部正極合剤層１２ｃが形成されてなる正極１２と
が、ポリエチレンまたはポリプロピレンを材料とするセ
パレータ１３を介して多数巻回され構成されている。
ば銅を材料とする負極集電体１１ａの内周側及び外周側
にリチウムのドープ・脱ドープが可能な炭素材料を負極
活物質として含有する負極用の電極合剤（負極合剤）が
塗布されて内周部負極合剤層１１ｂ及び外周部負極合剤
層１１ｃが形成されてなる負極１１と、例えばＡｌを材
料とする正極集電体１２ａの内周側及び外周側にリチウ
ムと遷移金属の複合酸化物であるＬｉｘＭＯ２（但し、
Ｍは１種以上の遷移金属、好ましくはＣｏ或はＮｉの少
なくとも１種を表し、０．０５≦ｘ≦１．１０であ
る。）を正極活物質として含有する正極用の電極合剤
（正極合剤）が塗布されて内周部正極合剤層１２ｂ及び
外周部正極合剤層１２ｃが形成されてなる正極１２と
が、ポリエチレンまたはポリプロピレンを材料とするセ
パレータ１３を介して多数巻回され構成されている。
【００１８】ここで、上記負極活物質として用いる炭素
材料としては、リチウムのドープ・脱ドープが可能なも
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）、黒鉛
類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体（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、活性炭等が使用可能である。好ましくは、（００
２）面の面間隔が３．７０オングストローム以上、真密
度１．７０ｇ／ｃｃ未満であり、且つ空気気流中におけ
る示差熱分析で７００℃以上に発熱ピークを有しない炭
素材料がよい。
材料としては、リチウムのドープ・脱ドープが可能なも
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）、黒鉛
類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体（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、活性炭等が使用可能である。好ましくは、（００
２）面の面間隔が３．７０オングストローム以上、真密
度１．７０ｇ／ｃｃ未満であり、且つ空気気流中におけ
る示差熱分析で７００℃以上に発熱ピークを有しない炭
素材料がよい。
【００１９】特に、石油ピッチに酸素を含む官能基を１
０〜２０％導入した後、熱処理して得た難黒鉛化性炭素
を負極活物質として用いることが好ましい。
０〜２０％導入した後、熱処理して得た難黒鉛化性炭素
を負極活物質として用いることが好ましい。
【００２０】上記の如き負極活物質である炭素材料にバ
インダとしてポリフッ化ビニリデンが加えられて上記負
極合剤が構成される。本実施例においては、内周部負極
合剤層１１ｂのバインダ濃度、すなわち負極合剤中のバ
インダの割合が外周部負極合剤層１１ｃのバインダ濃度
より高くされて構成されている。
インダとしてポリフッ化ビニリデンが加えられて上記負
極合剤が構成される。本実施例においては、内周部負極
合剤層１１ｂのバインダ濃度、すなわち負極合剤中のバ
インダの割合が外周部負極合剤層１１ｃのバインダ濃度
より高くされて構成されている。
【００２１】また、上記正極活物質として用いるリチウ
ム複合酸化物としては、例えばＬｉ，Ｃｏ，Ｎｉの炭素
塩を出発原料とし、これら炭素塩を組成に応じて混合し
酸素存在雰囲気下にて６００℃〜１０００℃の温度範囲
で焼成することにより得られるものが用いられる。な
お、出発原料は炭素塩に限定されず、酸化物、水酸化物
からも合成可能である。
ム複合酸化物としては、例えばＬｉ，Ｃｏ，Ｎｉの炭素
塩を出発原料とし、これら炭素塩を組成に応じて混合し
酸素存在雰囲気下にて６００℃〜１０００℃の温度範囲
で焼成することにより得られるものが用いられる。な
お、出発原料は炭素塩に限定されず、酸化物、水酸化物
からも合成可能である。
【００２２】上記の如き正極活物質であるリチウム複合
酸化物に導電剤としてグラファイトが加えられ、バイン
ダとしてポリフッ化ビニリデンが加えられて上記正極合
剤が構成される。本実施例においては、上記負極合剤と
同様に、内周部正極合剤層１２ｂのバインダ濃度が外周
部正極合剤層１２ｃのバインダ濃度より高くされて構成
されている。
酸化物に導電剤としてグラファイトが加えられ、バイン
ダとしてポリフッ化ビニリデンが加えられて上記正極合
剤が構成される。本実施例においては、上記負極合剤と
同様に、内周部正極合剤層１２ｂのバインダ濃度が外周
部正極合剤層１２ｃのバインダ濃度より高くされて構成
されている。
【００２３】ここで、上記バインダとしては、ポリフッ
化ビニリデンの代わりに、一般的に非水電解液二次電池
に使用されるバインダであるポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリエチレン、エチレン・プロピレン・ジエン化合
物の共重合体等のオレフィン系樹脂、スチレン・ブタジ
エンゴム、メタクリル酸メチルブタジエンゴム、スチレ
ン・エチレン・ブチレン共重合体等のゴム系樹脂等を用
いてもよい。
化ビニリデンの代わりに、一般的に非水電解液二次電池
に使用されるバインダであるポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリエチレン、エチレン・プロピレン・ジエン化合
物の共重合体等のオレフィン系樹脂、スチレン・ブタジ
エンゴム、メタクリル酸メチルブタジエンゴム、スチレ
ン・エチレン・ブチレン共重合体等のゴム系樹脂等を用
いてもよい。
【００２４】上述の巻回電極体１の負極１１には、Ｎｉ
を材料とする負極リード１４が接続され、この負極リー
ド１４は電池容器３と接続されて導通している。また、
正極１２には、純Ａｌを材料とする正極リード１５が接
続され、正極リード１５は上蓋部２と接続されて導通し
ている。
を材料とする負極リード１４が接続され、この負極リー
ド１４は電池容器３と接続されて導通している。また、
正極１２には、純Ａｌを材料とする正極リード１５が接
続され、正極リード１５は上蓋部２と接続されて導通し
ている。
【００２５】上蓋部２は、その中央部が膨出形成された
鉄製の円盤状部材であって、正極リード１５が接続され
て導通している。即ち、この上蓋部２は、正極端子とし
ての機能を有している。
鉄製の円盤状部材であって、正極リード１５が接続され
て導通している。即ち、この上蓋部２は、正極端子とし
ての機能を有している。
【００２６】電池容器部３は、鉄製の缶にＮｉメッキを
施したものであり、円筒形状をなし、その上部には開口
部３ａを有する。この開口部３ａから、巻回電極体１が
ポリエチレン製のシートを介して配置され、この巻回電
極体１の上下両面には絶縁板１７が設置されている。そ
して、非水電解液を開口部３ａから注入して巻回電極体
１を浸漬させ、開口部３ａに上蓋部２を絶縁ガスケット
１８を介してかしめて固定し閉塞されて上記実施例に係
る非水電解液二次電池が構成される。
施したものであり、円筒形状をなし、その上部には開口
部３ａを有する。この開口部３ａから、巻回電極体１が
ポリエチレン製のシートを介して配置され、この巻回電
極体１の上下両面には絶縁板１７が設置されている。そ
して、非水電解液を開口部３ａから注入して巻回電極体
１を浸漬させ、開口部３ａに上蓋部２を絶縁ガスケット
１８を介してかしめて固定し閉塞されて上記実施例に係
る非水電解液二次電池が構成される。
【００２７】上記非水電解液としては、リチウム塩を電
解質としてこれを有機溶媒に溶解してなるものが用いら
れる。ここで、有機溶媒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−ブチロラクトン、テト
ラヒドロフラン、ジメチルカーボネート、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或は２種類
以上の混合溶媒が使用可能である。
解質としてこれを有機溶媒に溶解してなるものが用いら
れる。ここで、有機溶媒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−ブチロラクトン、テト
ラヒドロフラン、ジメチルカーボネート、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或は２種類
以上の混合溶媒が使用可能である。
【００２８】また、より安全性の高い密閉型の非水電解
液二次電池とするために、過充電の際の異常時に、電池
内圧上昇に応じて電流を遮断する手段を設けることが望
ましい。
液二次電池とするために、過充電の際の異常時に、電池
内圧上昇に応じて電流を遮断する手段を設けることが望
ましい。
【００２９】上記実施例に係る非水電解液二次電池を作
製するには、先ず、出発材料として石油ピッチを用い、
これを酸素を含む官能基を１０％〜２０％導入（いわゆ
る酸素架橋）した後、不活性ガス気流中１０００℃で熱
処理してガラス状炭素に近い性質を持った難黒鉛炭素材
料粉末を得る。
製するには、先ず、出発材料として石油ピッチを用い、
これを酸素を含む官能基を１０％〜２０％導入（いわゆ
る酸素架橋）した後、不活性ガス気流中１０００℃で熱
処理してガラス状炭素に近い性質を持った難黒鉛炭素材
料粉末を得る。
【００３０】このようにして得た炭素材料粉末を負極活
物質とし、この炭素材料粉末とバインダ（結着剤）とし
てポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を所定の割合（重
量％）に混合して負極合剤とする。
物質とし、この炭素材料粉末とバインダ（結着剤）とし
てポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を所定の割合（重
量％）に混合して負極合剤とする。
【００３１】このとき、内周部負極合剤層１１ｂ用の負
極合剤のバインダ濃度を外周部負極合剤層１１ｃ用の負
極合剤のバインダ濃度より所定範囲内の割合だけ高くす
る。
極合剤のバインダ濃度を外周部負極合剤層１１ｃ用の負
極合剤のバインダ濃度より所定範囲内の割合だけ高くす
る。
【００３２】そして、この負極合剤を溶剤としてＮ−メ
チルピロリドンに分散させてスラリー状にする。負極集
電体として厚さ１０μｍの帯状銅箔を用い、この負極集
電体１１ａの両面に負極合剤（スラリー）１１ｂ及び１
１ｃを均一に塗布して乾燥させた後にロールプレス機を
用いて圧縮成形し、帯状の負極１１を作製する。
チルピロリドンに分散させてスラリー状にする。負極集
電体として厚さ１０μｍの帯状銅箔を用い、この負極集
電体１１ａの両面に負極合剤（スラリー）１１ｂ及び１
１ｃを均一に塗布して乾燥させた後にロールプレス機を
用いて圧縮成形し、帯状の負極１１を作製する。
【００３３】次に、正極活物質として炭酸リチウムと炭
酸コバルトをＬｉ／Ｃｏ比が１と成るように混合して９
００℃で５時間空気中において焼成してＬｉＣｏＯ２を
得る。このようにして得たＬｉＣｏＯ２を正極活物質と
し、このＬｉＣｏＯ２に導電剤としてグラファイトを加
え、このＬｉＣｏＯ２とバインダとしてポリフッ化ビニ
リデン（ＰＶＤＦ）を所定の割合（重量％）に混合して
負極合剤とする。
酸コバルトをＬｉ／Ｃｏ比が１と成るように混合して９
００℃で５時間空気中において焼成してＬｉＣｏＯ２を
得る。このようにして得たＬｉＣｏＯ２を正極活物質と
し、このＬｉＣｏＯ２に導電剤としてグラファイトを加
え、このＬｉＣｏＯ２とバインダとしてポリフッ化ビニ
リデン（ＰＶＤＦ）を所定の割合（重量％）に混合して
負極合剤とする。
【００３４】このとき、内周部正極合剤層１２ｂ用の正
極合剤のバインダ濃度を外周部正極合剤層１２ｃ用の正
極合剤のバインダ濃度より所定範囲内の割合だけ高くす
る。
極合剤のバインダ濃度を外周部正極合剤層１２ｃ用の正
極合剤のバインダ濃度より所定範囲内の割合だけ高くす
る。
【００３５】そして、この正極合剤を溶剤としてＮ−メ
チルピロリドンに分散させてスラリー状にする。正極集
電体として厚さ２０μｍの帯状アルミニウム箔を用い、
この正極集電体１２ａの両面に正極合剤（スラリー）１
２ｂ及び１２ｃを均一に塗布し、乾燥させた後にロール
プレス機を用いて圧縮成形し、帯状の正極１２を作製す
る。
チルピロリドンに分散させてスラリー状にする。正極集
電体として厚さ２０μｍの帯状アルミニウム箔を用い、
この正極集電体１２ａの両面に正極合剤（スラリー）１
２ｂ及び１２ｃを均一に塗布し、乾燥させた後にロール
プレス機を用いて圧縮成形し、帯状の正極１２を作製す
る。
【００３６】そして、負極１１と正極１２を微孔性ポリ
プロピレンフィルムよりなるセパレータ１３を介して負
極１１を内周側にして渦巻状に多数回巻回することで巻
回電極体１を得る。
プロピレンフィルムよりなるセパレータ１３を介して負
極１１を内周側にして渦巻状に多数回巻回することで巻
回電極体１を得る。
【００３７】このようにして作製した巻回電極部１をニ
ッケルメッキを施した鉄製の電池容器３に収容する。そ
して、巻回電極部１の上下両面に絶縁板１７を設置し、
負極１１及び正極１２の集電を行うためにニッケル製の
負極リード１４を負極集電体から導出して電池容器３に
溶接し、アルミニウム製の正極リード１５を正極集電体
から導出して上蓋部２に溶接する。
ッケルメッキを施した鉄製の電池容器３に収容する。そ
して、巻回電極部１の上下両面に絶縁板１７を設置し、
負極１１及び正極１２の集電を行うためにニッケル製の
負極リード１４を負極集電体から導出して電池容器３に
溶接し、アルミニウム製の正極リード１５を正極集電体
から導出して上蓋部２に溶接する。
【００３８】その後、プロピレンカーボネートとジエチ
ルカーボネートとの等容量混合溶媒中にＬｉＰＦ６を１
モル／ｌの割合で溶解した非水電解液を電池容器３の開
口３ａから注入して、巻回電極体１に含浸させる。
ルカーボネートとの等容量混合溶媒中にＬｉＰＦ６を１
モル／ｌの割合で溶解した非水電解液を電池容器３の開
口３ａから注入して、巻回電極体１に含浸させる。
【００３９】そして、アフファルト塗布した絶縁ガスケ
ット１８を介して上蓋部２をかしめて電池容器３に固定
することで上記実施例に係る非水電解液二次電池が完成
する。
ット１８を介して上蓋部２をかしめて電池容器３に固定
することで上記実施例に係る非水電解液二次電池が完成
する。
【００４０】ここで、本実施例に係る非水電解液二次電
池について、負極１１及び正極１２の内周部の電極合剤
と外周部の電極合剤とのバインダ濃度差を様々な値に変
えて、好適なバインダ濃度差を見出す実験を行った。
池について、負極１１及び正極１２の内周部の電極合剤
と外周部の電極合剤とのバインダ濃度差を様々な値に変
えて、好適なバインダ濃度差を見出す実験を行った。
【００４１】すなわち、上記実験は、バインダ濃度差を
所定値とした本実施例の非水電解液二次電池を充電電圧
４．２０Ｖ、充電電流１０００ｍＡの条件で充電を行
い、放電電流５００ｍＡ、放電終止電圧２．７５Ｖの条
件で放電を行うことにより、電池のサイクル特性を調べ
たものである。
所定値とした本実施例の非水電解液二次電池を充電電圧
４．２０Ｖ、充電電流１０００ｍＡの条件で充電を行
い、放電電流５００ｍＡ、放電終止電圧２．７５Ｖの条
件で放電を行うことにより、電池のサイクル特性を調べ
たものである。
【００４２】この実験においては、負極１１及び正極１
２の電極合剤のバインダ濃度差に応じて３つのグループ
（グループＰ，Ｑ，Ｒ）に分けて行った。先ずグループ
Ｐにおいては、負極合剤のバインダ濃度差を検討するた
めの設定をした。すなわち、正極１２の内周部正極合剤
層１２ｂと外周部正極合剤層１２ｃとのバインダ濃度を
等しく３．０重量％として、負極１１の内周部負極合剤
層１１ｂのバインダ濃度を外周部負極合剤層１１ｃのバ
インダ濃度より高くした。このとき、このバインダ濃度
差の異なる７種（Ｐ１〜Ｐ７）の電池のサイクル特性を
調べた。
２の電極合剤のバインダ濃度差に応じて３つのグループ
（グループＰ，Ｑ，Ｒ）に分けて行った。先ずグループ
Ｐにおいては、負極合剤のバインダ濃度差を検討するた
めの設定をした。すなわち、正極１２の内周部正極合剤
層１２ｂと外周部正極合剤層１２ｃとのバインダ濃度を
等しく３．０重量％として、負極１１の内周部負極合剤
層１１ｂのバインダ濃度を外周部負極合剤層１１ｃのバ
インダ濃度より高くした。このとき、このバインダ濃度
差の異なる７種（Ｐ１〜Ｐ７）の電池のサイクル特性を
調べた。
【００４３】また、グループＱにおいては、正極合剤の
バインダ濃度差を検討するための設定をした。すなわ
ち、負極１１の内周部負極合剤層１１ｂと外周部負極合
剤層１１ｃとのバインダ濃度を等しく１０．０重量％と
して、正極１２の内周部正極合剤層１２ｂのバインダ濃
度を外周部正極合剤層１２ｃのバインダ濃度より高くし
た。このとき、このバインダ濃度差の異なる６種（Ｑ１
〜Ｑ６）の電池のサイクル特性を調べた。
バインダ濃度差を検討するための設定をした。すなわ
ち、負極１１の内周部負極合剤層１１ｂと外周部負極合
剤層１１ｃとのバインダ濃度を等しく１０．０重量％と
して、正極１２の内周部正極合剤層１２ｂのバインダ濃
度を外周部正極合剤層１２ｃのバインダ濃度より高くし
た。このとき、このバインダ濃度差の異なる６種（Ｑ１
〜Ｑ６）の電池のサイクル特性を調べた。
【００４４】そして、グループＲにおいては、正負極双
方の電極合剤のバインダ濃度差を検討するための設定を
した。すなわち、負極１１の内周部負極合剤層１１ｂの
バインダ濃度を外周部負極合剤層１１ｃのバインダ濃度
より高くし、且つ正極１２の内周部正極合剤層１２ｂの
バインダ濃度を外周部正極合剤層１２ｃのバインダ濃度
より高くして、これらバインダ濃度差の異なる２種（Ｒ
１，Ｒ２）の電池のサイクル特性を調べた。
方の電極合剤のバインダ濃度差を検討するための設定を
した。すなわち、負極１１の内周部負極合剤層１１ｂの
バインダ濃度を外周部負極合剤層１１ｃのバインダ濃度
より高くし、且つ正極１２の内周部正極合剤層１２ｂの
バインダ濃度を外周部正極合剤層１２ｃのバインダ濃度
より高くして、これらバインダ濃度差の異なる２種（Ｒ
１，Ｒ２）の電池のサイクル特性を調べた。
【００４５】この実験の結果として、充放電の２サイク
ル目の初期容量に対する２００サイクル目の容量維持率
を表１に示す。
ル目の初期容量に対する２００サイクル目の容量維持率
を表１に示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】先ず、グループＰについては、内周部負極
合剤層１１ｂ及び外周部負極合剤層１１ｃのバインダ濃
度をそれぞれＡ，Ｂとして、２．０％≦Ａ−Ｂ≦３．０
％の範囲内において、容量維持率は９２％以上の値を示
し、サイクル特性に大きな改善が見られる。
合剤層１１ｂ及び外周部負極合剤層１１ｃのバインダ濃
度をそれぞれＡ，Ｂとして、２．０％≦Ａ−Ｂ≦３．０
％の範囲内において、容量維持率は９２％以上の値を示
し、サイクル特性に大きな改善が見られる。
【００４８】このとき、バインダ濃度差Ａ−Ｂの値が２
％未満のときにはサイクル特性の改善は十分に見られな
かった。また、上記バインダ濃度差が３％を越えても容
量維持率が低下する現象が見られた。この理由として
は、外周部負極合剤層１１ｃのバインダ濃度が小さくな
り過ぎて、負極活物質の剥離が生じてサイクル特性が劣
化するためであると推測される。
％未満のときにはサイクル特性の改善は十分に見られな
かった。また、上記バインダ濃度差が３％を越えても容
量維持率が低下する現象が見られた。この理由として
は、外周部負極合剤層１１ｃのバインダ濃度が小さくな
り過ぎて、負極活物質の剥離が生じてサイクル特性が劣
化するためであると推測される。
【００４９】次いで、グループＱについては、内周部正
極合剤層１２ｂ及び外周部正極合剤層１２ｃのバインダ
濃度をそれぞれＣ，Ｄとして、０．６％≦Ｃ−Ｄ≦３．
０％の範囲内において、容量維持率は同様に９２％以上
の値を示し、サイクル特性に大きな改善が見られる。
極合剤層１２ｂ及び外周部正極合剤層１２ｃのバインダ
濃度をそれぞれＣ，Ｄとして、０．６％≦Ｃ−Ｄ≦３．
０％の範囲内において、容量維持率は同様に９２％以上
の値を示し、サイクル特性に大きな改善が見られる。
【００５０】このときグループＰと同様に、バインダ濃
度差Ｃ−Ｄの値が０．６％未満のときにはサイクル特性
の改善は見られなかった。また、上記バインダ濃度差が
３％を越えても容量維持率が低下する現象が見られた。
この理由としては、外周部正極合剤層１２ｃのバインダ
濃度が小さくなり過ぎて、正極活物質の剥離が生じてサ
イクル特性が劣化するためであると推測される。
度差Ｃ−Ｄの値が０．６％未満のときにはサイクル特性
の改善は見られなかった。また、上記バインダ濃度差が
３％を越えても容量維持率が低下する現象が見られた。
この理由としては、外周部正極合剤層１２ｃのバインダ
濃度が小さくなり過ぎて、正極活物質の剥離が生じてサ
イクル特性が劣化するためであると推測される。
【００５１】そして、グループＲについては、バインダ
濃度差Ａ−Ｂ及びバインダ濃度差Ｃ−Ｄをともに上述の
範囲内としているために、容量維持率は９５％以上の値
を示し、グループＰ及びグループＱの場合と比較して容
量維持率の更なる改善が見られた。
濃度差Ａ−Ｂ及びバインダ濃度差Ｃ−Ｄをともに上述の
範囲内としているために、容量維持率は９５％以上の値
を示し、グループＰ及びグループＱの場合と比較して容
量維持率の更なる改善が見られた。
【００５２】この実験結果から、負極１１の内周部負極
合剤層１１ｂと外周部負極合剤層１１ｃのバインダ濃度
差Ａ−Ｂを２．０％≦Ａ−Ｂ≦３．０％とし、または正
極１２の内周部正極合剤層１２ｂと外周部正極合剤層１
２ｃのバインダ濃度差Ｃ−Ｄを０．６％≦Ｃ−Ｄ≦３．
０％とすることにより、巻回時に正極１２及び負極１１
に発生しがちなちぎれや部分破断が抑止され、且つ正極
及び負極活物質の正極及び負極集電体１２ａ，１１ａか
らの剥離が抑制されることになる。その結果、電池の電
圧不良が改善され、サイクル特性が大幅に向上する。
合剤層１１ｂと外周部負極合剤層１１ｃのバインダ濃度
差Ａ−Ｂを２．０％≦Ａ−Ｂ≦３．０％とし、または正
極１２の内周部正極合剤層１２ｂと外周部正極合剤層１
２ｃのバインダ濃度差Ｃ−Ｄを０．６％≦Ｃ−Ｄ≦３．
０％とすることにより、巻回時に正極１２及び負極１１
に発生しがちなちぎれや部分破断が抑止され、且つ正極
及び負極活物質の正極及び負極集電体１２ａ，１１ａか
らの剥離が抑制されることになる。その結果、電池の電
圧不良が改善され、サイクル特性が大幅に向上する。
【００５３】
【発明の効果】本発明に係る非水電解液二次電池によれ
ば、帯状の金属箔の両面に電極合剤が塗布されてなる正
極及び負極を、セパレータを介して重ね合わせ渦巻状に
巻回されてなる巻回電極体を有する非水電解液二次電池
において、前記電極合剤のバインダ濃度を正極及び／又
は負極の金属箔の内周側と外周側とで異なるものとす
る、すなわち、正極及び／又は負極の内周側のバインダ
濃度を外周側のバインダ濃度より高くしたので、電圧不
良を抑止し且つサイクル特性を向上させて、製品の信頼
性の大幅な向上を図ることが可能となる。
ば、帯状の金属箔の両面に電極合剤が塗布されてなる正
極及び負極を、セパレータを介して重ね合わせ渦巻状に
巻回されてなる巻回電極体を有する非水電解液二次電池
において、前記電極合剤のバインダ濃度を正極及び／又
は負極の金属箔の内周側と外周側とで異なるものとす
る、すなわち、正極及び／又は負極の内周側のバインダ
濃度を外周側のバインダ濃度より高くしたので、電圧不
良を抑止し且つサイクル特性を向上させて、製品の信頼
性の大幅な向上を図ることが可能となる。
【図１】本実施例に係る非水電解液二次電池の構造を模
式的に示す断面図である。
式的に示す断面図である。
【図２】本実施例に係る非水電解液二次電池の巻回電極
体の構造を模式的に示す断面図である。
体の構造を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１ 巻回電極体、 ２ 上蓋部、 ３ 電池容器部、
１１ 負極、 １１ａ負極集電体、 １１ｂ 内周部負
極合剤層、 １１ｃ 外周部負極合剤層、１２ 正極、
１２ａ 正極集電体、 １２ｂ 内周部正極合剤層、
１２ｃ外周部正極合剤層、 １３ セパレータ
１１ 負極、 １１ａ負極集電体、 １１ｂ 内周部負
極合剤層、 １１ｃ 外周部負極合剤層、１２ 正極、
１２ａ 正極集電体、 １２ｂ 内周部正極合剤層、
１２ｃ外周部正極合剤層、 １３ セパレータ
Claims (3)
- 【請求項１】 帯状の金属箔の両面に電極合剤が塗布さ
れてなる正極及び負極を、セパレータを介して渦巻状に
巻回されてなる巻回電極体を有する非水電解液二次電池
において、 前記正極は、金属箔の内周側と外周側とで前記電極合剤
のバインダ濃度が異なっており、内周側のバインダ濃度
が外周側のバインダ濃度より高いことを特徴とする非水
電解液二次電池。 - 【請求項２】 前記正極の内周側の電極合剤のバインダ
濃度と外周側のバインダ濃度との差が０．６％〜３．０
％であ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】 帯状の金属箔の両面に電極合剤が塗布さ
れてなる正極及び負極を、セパレータを介して渦巻状に
巻回されてなる巻回電極体を有する非水電解液二次電池
において、 前記正極及び負極は、金属箔の内周側と外周側とで前記
電極合剤のバインダ濃度が異なっており、内周側のバイ
ンダ濃度が外周側のバインダ濃度より高いことを特徴と
する非水電解液二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29741794A JP3428184B2 (ja) | 1994-04-28 | 1994-11-30 | 非水電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-91540 | 1994-04-28 | ||
| JP9154094 | 1994-04-28 | ||
| JP29741794A JP3428184B2 (ja) | 1994-04-28 | 1994-11-30 | 非水電解液二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0817472A JPH0817472A (ja) | 1996-01-19 |
| JP3428184B2 true JP3428184B2 (ja) | 2003-07-22 |
Family
ID=26432976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29741794A Expired - Fee Related JP3428184B2 (ja) | 1994-04-28 | 1994-11-30 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3428184B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8460812B2 (en) * | 2009-12-17 | 2013-06-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Lithium secondary battery |
| JP2013191396A (ja) * | 2012-03-14 | 2013-09-26 | Hitachi Ltd | 非水電解質二次電池、非水電解質二次電池モジュール |
| EP4024555A4 (en) * | 2019-08-28 | 2023-03-01 | SANYO Electric Co., Ltd. | SECONDARY BATTERY WITH ANHYDROUS ELECTROLYTE AND METHOD OF MANUFACTURE OF THE SECONDARY BATTERY WITH ANHYDROUS ELECTROLYTE |
| US20230080854A1 (en) * | 2020-02-05 | 2023-03-16 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
-
1994
- 1994-11-30 JP JP29741794A patent/JP3428184B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0817472A (ja) | 1996-01-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030415 |
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