JP3508411B2 - リチウムイオン二次電池 - Google Patents
リチウムイオン二次電池Info
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- negative electrode
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- 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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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はリチウムイオン二次
電池に関するものであり、特にその正極と負極の改良に
関するものである。
電池に関するものであり、特にその正極と負極の改良に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、コードレス電子機器はその普及に
伴い小型軽量化、使用時間の延長が強く求められてい
る。特にそれら機器の電源である電池に対しては上記要
求を満足させるためにより一層の高エネルギー密度化が
求められている。このような要求に応えるため、リチウ
ムを活物質としたいわゆるリチウムイオン二次電池が提
案されている。この種の電池はリチウムイオンを挿入、
脱離可能な正極と負極、及びリチウム塩が有機溶媒に溶
解している非水電解液とから構成されている。正極活物
質としてはコバルト、ニッケル、マンガンなどのリチウ
ム含有複合酸化物が主に用いられている。負極活物質と
しては黒鉛質材料やコークス系材料が主に用いられてい
る。電池充電時には正極活物質からリチウムイオンが脱
離し、負極活物質に挿入される。放電時にはその逆であ
る。これら活物質の組合せでは充放電状態で約４Ｖ近く
もの高い電池電圧が得られる特徴がある。従って、この
種の電池は既存の二次電池に比べ約２倍の体積エネルギ
ー密度が得られている。
伴い小型軽量化、使用時間の延長が強く求められてい
る。特にそれら機器の電源である電池に対しては上記要
求を満足させるためにより一層の高エネルギー密度化が
求められている。このような要求に応えるため、リチウ
ムを活物質としたいわゆるリチウムイオン二次電池が提
案されている。この種の電池はリチウムイオンを挿入、
脱離可能な正極と負極、及びリチウム塩が有機溶媒に溶
解している非水電解液とから構成されている。正極活物
質としてはコバルト、ニッケル、マンガンなどのリチウ
ム含有複合酸化物が主に用いられている。負極活物質と
しては黒鉛質材料やコークス系材料が主に用いられてい
る。電池充電時には正極活物質からリチウムイオンが脱
離し、負極活物質に挿入される。放電時にはその逆であ
る。これら活物質の組合せでは充放電状態で約４Ｖ近く
もの高い電池電圧が得られる特徴がある。従って、この
種の電池は既存の二次電池に比べ約２倍の体積エネルギ
ー密度が得られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、電池充放電時
のリチウムイオンの結晶構造中への挿入、脱離に伴い、
上記正極活物質、負極活物質は結晶格子が伸び縮みする
ため、活物質粒子も膨張、収縮する。充放電の繰り返し
により、活物質粒子同士や導電材粒子との接触や集電体
との接触が不十分になり、容量低下が起こったり短寿命
になるという問題点があった。また、上記した活物質粒
子の膨張、収縮は結果的に電極の厚み変化となる。その
ため、前記厚み変化が電池容器への応力付与となる。特
に電極を積層した角形形状の電池では円筒形電池に比し
て電池容器が変形しやすいため、電池容器を頑丈にする
必要がある。そのため電池容器の軽量化や、それに伴う
電池の重量エネルギー密度の増加は困難である。本発明
が解決しようとする第一の課題は、電池の充放電サイク
ル寿命特性に優れたリチウムイオン二次電池を提供する
ことである。また、本発明が解決しようとする第二の課
題は、電池の充放電サイクル寿命特性が良好で、且つ重
量エネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池を提供
することである。
のリチウムイオンの結晶構造中への挿入、脱離に伴い、
上記正極活物質、負極活物質は結晶格子が伸び縮みする
ため、活物質粒子も膨張、収縮する。充放電の繰り返し
により、活物質粒子同士や導電材粒子との接触や集電体
との接触が不十分になり、容量低下が起こったり短寿命
になるという問題点があった。また、上記した活物質粒
子の膨張、収縮は結果的に電極の厚み変化となる。その
ため、前記厚み変化が電池容器への応力付与となる。特
に電極を積層した角形形状の電池では円筒形電池に比し
て電池容器が変形しやすいため、電池容器を頑丈にする
必要がある。そのため電池容器の軽量化や、それに伴う
電池の重量エネルギー密度の増加は困難である。本発明
が解決しようとする第一の課題は、電池の充放電サイク
ル寿命特性に優れたリチウムイオン二次電池を提供する
ことである。また、本発明が解決しようとする第二の課
題は、電池の充放電サイクル寿命特性が良好で、且つ重
量エネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池を提供
することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記第一の課題を解決す
るための、本発明のリチウムイオンを挿入、脱離可能な
活物質を二次元集電体の両面に配置した正極及び負極、
それとリチウムイオンを含有する非水電解液を備えたリ
チウムイオン二次電池は、負極集電体の一方の面に配し
た活物質が、他方の面に配した活物質よりも充放電過程
における膨張、収縮の変化量が大きいことを特徴とす
る。図１に示す、充放電過程における膨張、収縮の変化
量が大きい負極活物質（以下、負極活物質４と略記す
る。）の具体例としては、黒鉛を主たる成分としたもの
があるが、本発明はこれに限定されない。また、充放電
過程における膨張、収縮の変化量が小さい負極活物質
（以下、負極活物質４’と略記する。）の具体例として
は、非晶質炭素を主たる成分としたものがあるが、本発
明はこれに限定されない。前記黒鉛とは、ｄ002面に相
当するＸ線回折ピークが明瞭に現れるものであり、前記
非晶質炭素とは、ｄ002面に相当するＸ線回折ピークが
不明瞭なものである。上記黒鉛に代表される負極活物質
４を用いた電池は、放電電圧が平坦で高いという利点が
ある反面、一般に充放電サイクルにおいて短寿命になり
やすい。その理由は、前記膨張、収縮が電極全体に大き
なストレスを与え、電極が損傷を受けやすいためであ
る。そこで負極を、集電体片面に負極活物質４を配し、
もう片面に負極活物質４’を配する構成とする。そのこ
とにより前記ストレスを、負極活物質４’がある程度緩
和する役割をするため、電池の充放電サイクル寿命特性
を良好にする。しかも黒鉛を負極活物質４とした場合に
は、電池の放電電圧を高く維持できる。
るための、本発明のリチウムイオンを挿入、脱離可能な
活物質を二次元集電体の両面に配置した正極及び負極、
それとリチウムイオンを含有する非水電解液を備えたリ
チウムイオン二次電池は、負極集電体の一方の面に配し
た活物質が、他方の面に配した活物質よりも充放電過程
における膨張、収縮の変化量が大きいことを特徴とす
る。図１に示す、充放電過程における膨張、収縮の変化
量が大きい負極活物質（以下、負極活物質４と略記す
る。）の具体例としては、黒鉛を主たる成分としたもの
があるが、本発明はこれに限定されない。また、充放電
過程における膨張、収縮の変化量が小さい負極活物質
（以下、負極活物質４’と略記する。）の具体例として
は、非晶質炭素を主たる成分としたものがあるが、本発
明はこれに限定されない。前記黒鉛とは、ｄ002面に相
当するＸ線回折ピークが明瞭に現れるものであり、前記
非晶質炭素とは、ｄ002面に相当するＸ線回折ピークが
不明瞭なものである。上記黒鉛に代表される負極活物質
４を用いた電池は、放電電圧が平坦で高いという利点が
ある反面、一般に充放電サイクルにおいて短寿命になり
やすい。その理由は、前記膨張、収縮が電極全体に大き
なストレスを与え、電極が損傷を受けやすいためであ
る。そこで負極を、集電体片面に負極活物質４を配し、
もう片面に負極活物質４’を配する構成とする。そのこ
とにより前記ストレスを、負極活物質４’がある程度緩
和する役割をするため、電池の充放電サイクル寿命特性
を良好にする。しかも黒鉛を負極活物質４とした場合に
は、電池の放電電圧を高く維持できる。
【０００５】また、上記第二の課題を解決するために、
本発明のリチウムイオンを挿入、脱離可能な活物質を二
次元集電体の両面に配置した正極及び負極、それとリチ
ウムイオンを含有する非水電解液を備えたリチウムイオ
ン二次電池は、正極集電体の一方の面に充電過程で膨張
し、放電過程で収縮する正極活物質（以下、正極活物質
１と略記する。）、他方の面に充電過程で収縮し、放電
過程で膨張する正極活物質（以下、正極活物質１’と略
記する。）を配することを特徴とする。図１に示す、正
極活物質１は、充電過程で膨張するが、正極活物質１’
は充電過程で収縮する。放電過程では正極活物質１と正
極活物質１’は、それぞれ前記と逆の挙動をする。従っ
て、正極としては充放電過程における厚み変化が実質的
に打ち消されるよう作用する。そのため、電極の厚み変
化により電池容器に発生する応力が緩和される。正極活
物質１と正極活物質１’を混合し、集電体両面に配した
場合、前記混合過程で正極活物質１と正極活物質１’を
均一に電極に分布させることは困難であり、充放電過程
における正極の厚み変化の打ち消し作用はあまり期待で
きない。また、充放電過程において活物質同士の電気的
接続が損なわれるおそれもある。それにより充放電サイ
クル寿命が短くなる。従って正極については上記構成が
有効である。正極活物質１の具体例としては、ＬｉxＣ
ｏＯ2あるいはＬｉxＮｉＯ2（ｘは充放電過程におい
て、０≦ｘ≦１の範囲で変化し得る。）、あるいは前記
Ｎｉのサイトの一部を他の金属元素（Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ
等）で置換したもの、あるいは前記Ｃｏのサイトの一部
を他の金属元素（Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｎ等）で置換したも
の、を主たる成分としたものがあるが、本発明はこれら
に限定されない。また、正極活物質１’の具体例として
は、ＬｉyＭｎ2Ｏ4（ｙは充放電過程において、０≦ｙ
≦１の範囲で変化し得る。）、あるいは前記Ｍｎのサイ
トの一部を他の金属元素（Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ等）で置換
したものを主たる成分としたものがあるが、本発明はこ
れらに限定されない。
本発明のリチウムイオンを挿入、脱離可能な活物質を二
次元集電体の両面に配置した正極及び負極、それとリチ
ウムイオンを含有する非水電解液を備えたリチウムイオ
ン二次電池は、正極集電体の一方の面に充電過程で膨張
し、放電過程で収縮する正極活物質（以下、正極活物質
１と略記する。）、他方の面に充電過程で収縮し、放電
過程で膨張する正極活物質（以下、正極活物質１’と略
記する。）を配することを特徴とする。図１に示す、正
極活物質１は、充電過程で膨張するが、正極活物質１’
は充電過程で収縮する。放電過程では正極活物質１と正
極活物質１’は、それぞれ前記と逆の挙動をする。従っ
て、正極としては充放電過程における厚み変化が実質的
に打ち消されるよう作用する。そのため、電極の厚み変
化により電池容器に発生する応力が緩和される。正極活
物質１と正極活物質１’を混合し、集電体両面に配した
場合、前記混合過程で正極活物質１と正極活物質１’を
均一に電極に分布させることは困難であり、充放電過程
における正極の厚み変化の打ち消し作用はあまり期待で
きない。また、充放電過程において活物質同士の電気的
接続が損なわれるおそれもある。それにより充放電サイ
クル寿命が短くなる。従って正極については上記構成が
有効である。正極活物質１の具体例としては、ＬｉxＣ
ｏＯ2あるいはＬｉxＮｉＯ2（ｘは充放電過程におい
て、０≦ｘ≦１の範囲で変化し得る。）、あるいは前記
Ｎｉのサイトの一部を他の金属元素（Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ
等）で置換したもの、あるいは前記Ｃｏのサイトの一部
を他の金属元素（Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｎ等）で置換したも
の、を主たる成分としたものがあるが、本発明はこれら
に限定されない。また、正極活物質１’の具体例として
は、ＬｉyＭｎ2Ｏ4（ｙは充放電過程において、０≦ｙ
≦１の範囲で変化し得る。）、あるいは前記Ｍｎのサイ
トの一部を他の金属元素（Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ等）で置換
したものを主たる成分としたものがあるが、本発明はこ
れらに限定されない。
【０００６】さらに、図１に示すように正極活物質１
が、負極活物質４’と対向し、正極活物質１’が、負極
活物質４と対向するように構成することが最も好まし
い。この構成にすることで、活物質が過度の圧迫を受け
たり、逆に無加圧の状態になることを回避でき、常に適
度な加圧下で活物質が動作できるため最も長寿命な電池
を得ることができると考えられる。
が、負極活物質４’と対向し、正極活物質１’が、負極
活物質４と対向するように構成することが最も好まし
い。この構成にすることで、活物質が過度の圧迫を受け
たり、逆に無加圧の状態になることを回避でき、常に適
度な加圧下で活物質が動作できるため最も長寿命な電池
を得ることができると考えられる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を説明する。 （正極の作製）正極活物質１としてのコバルト酸リチウ
ム（ＬｉＣｏＯ2）粉末を８８重量部、導電材としての
黒鉛を８重量部、結着材としてのポリフッ化ビニリデン
を４重量部混合して正極合剤を調製し、Ｎ−メチルピロ
リドンに分散させて正極合剤スラリＡを調製した。ま
た、コバルト酸リチウムに替えて、正極活物質１’とし
てのマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4）を用いた以外
は正極合剤スラリＡと同条件で正極合剤スラリＡ’を調
製した。正極合剤スラリＡを正極集電体２である厚さ２
０μｍの帯状のアルミニウム箔の片面に均一に塗布、乾
燥させた後、正極集電体２のもう一方の面に正極合剤ス
ラリＡ’を均一に塗布、乾燥させた後、圧縮成形して正
極を作製した。
を説明する。 （正極の作製）正極活物質１としてのコバルト酸リチウ
ム（ＬｉＣｏＯ2）粉末を８８重量部、導電材としての
黒鉛を８重量部、結着材としてのポリフッ化ビニリデン
を４重量部混合して正極合剤を調製し、Ｎ−メチルピロ
リドンに分散させて正極合剤スラリＡを調製した。ま
た、コバルト酸リチウムに替えて、正極活物質１’とし
てのマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4）を用いた以外
は正極合剤スラリＡと同条件で正極合剤スラリＡ’を調
製した。正極合剤スラリＡを正極集電体２である厚さ２
０μｍの帯状のアルミニウム箔の片面に均一に塗布、乾
燥させた後、正極集電体２のもう一方の面に正極合剤ス
ラリＡ’を均一に塗布、乾燥させた後、圧縮成形して正
極を作製した。
【０００８】（負極の作製）負極活物質４としての球状
の高結晶黒鉛粒子であるメソカーボンマイクロビーズ
（粒径１〜５０μｍ、炭素含有量９９．９％、真密度
２．１ｇ／ｃｍ3、ｄ002＝３．３６Å）を９０重量部
と、結着材であるポリフッ化ビニリデンを１０重量部混
合して負極合剤を調製し、Ｎ−メチルピロリドンに分散
させて負極合剤スラリＢを調製した。また、メソカーボ
ンマイクロビーズに替えて、負極活物質４’として、石
油ピッチをを酸化処理したのち、窒素気流中１０００℃
で熱処理して得た非晶質炭素（真密度１．５４ｇ／ｃｍ
3、ｄ002＝３．８１Å）を用いた以外は負極合剤スラリ
Ｂと同条件で負極合剤スラリＢ’を調製した。負極合剤
スラリＢを負極集電体５となる厚さ２０μｍの帯状の銅
箔の片面に均一に塗布し、乾燥させた後、負極集電体５
のもう一方の面に負極合剤スラリＢ’を均一に塗布し、
乾燥させた後、圧縮成形して負極を作製した。
の高結晶黒鉛粒子であるメソカーボンマイクロビーズ
（粒径１〜５０μｍ、炭素含有量９９．９％、真密度
２．１ｇ／ｃｍ3、ｄ002＝３．３６Å）を９０重量部
と、結着材であるポリフッ化ビニリデンを１０重量部混
合して負極合剤を調製し、Ｎ−メチルピロリドンに分散
させて負極合剤スラリＢを調製した。また、メソカーボ
ンマイクロビーズに替えて、負極活物質４’として、石
油ピッチをを酸化処理したのち、窒素気流中１０００℃
で熱処理して得た非晶質炭素（真密度１．５４ｇ／ｃｍ
3、ｄ002＝３．８１Å）を用いた以外は負極合剤スラリ
Ｂと同条件で負極合剤スラリＢ’を調製した。負極合剤
スラリＢを負極集電体５となる厚さ２０μｍの帯状の銅
箔の片面に均一に塗布し、乾燥させた後、負極集電体５
のもう一方の面に負極合剤スラリＢ’を均一に塗布し、
乾燥させた後、圧縮成形して負極を作製した。
【０００９】（電池の作製）上述した製造法による正極
（厚み２００μｍ）の２７ｍｍ×４５ｍｍの寸法のもの
を１０枚と、負極（厚み２００μｍ）の２７ｍｍ×４５
ｍｍの寸法のものを１１枚とを、ポリプロピレン微多孔
フィルム（厚み２５μｍ）セパレータを介して積層し、
これを角形のステンレス製電池容器（内寸３０ｍｍ×５
０ｍｍ×５．５ｍｍ）に収納し、エチレンカーボネイト
とジメチルカーボネイト混合溶媒（１：１容積比）に１
ｍｏｌ／ｌのフッ化リン酸リチウムを溶解させた非水電
解液を注入し、容量５００ｍＡｈのリチウムイオン二次
電池（電池Ｚ）を作製した。
（厚み２００μｍ）の２７ｍｍ×４５ｍｍの寸法のもの
を１０枚と、負極（厚み２００μｍ）の２７ｍｍ×４５
ｍｍの寸法のものを１１枚とを、ポリプロピレン微多孔
フィルム（厚み２５μｍ）セパレータを介して積層し、
これを角形のステンレス製電池容器（内寸３０ｍｍ×５
０ｍｍ×５．５ｍｍ）に収納し、エチレンカーボネイト
とジメチルカーボネイト混合溶媒（１：１容積比）に１
ｍｏｌ／ｌのフッ化リン酸リチウムを溶解させた非水電
解液を注入し、容量５００ｍＡｈのリチウムイオン二次
電池（電池Ｚ）を作製した。
【００１０】
【実施例】以下に本発明の電池Ａ〜Ｅ、従来の技術を適
用した電池Ｆ〜Ｈについて比較検討した。 （電池Ａの作製）前述した負極合剤スラリＢを負極集電
体５両面に均一に塗布し、乾燥、圧縮後の厚みが２００
μｍである負極を用いた以外は電池Ｚと同条件で電池Ｂ
を作製した。
用した電池Ｆ〜Ｈについて比較検討した。 （電池Ａの作製）前述した負極合剤スラリＢを負極集電
体５両面に均一に塗布し、乾燥、圧縮後の厚みが２００
μｍである負極を用いた以外は電池Ｚと同条件で電池Ｂ
を作製した。
【００１１】（電池Ｂの作製）前述した負極合剤スラリ
Ｂ’を負極集電体５両面に均一に塗布し、乾燥、圧縮後
の厚みが２００μｍである負極を用いた以外は電池Ｚと
同条件で電池Ｂを作製した。
Ｂ’を負極集電体５両面に均一に塗布し、乾燥、圧縮後
の厚みが２００μｍである負極を用いた以外は電池Ｚと
同条件で電池Ｂを作製した。
【００１２】（電池Ｃの作製）前述した正極合剤スラリ
Ａを正極集電体２両面に均一に塗布し、乾燥、圧縮後の
厚みが２００μｍである正極を用いた以外は電池Ｚと同
条件で電池Ｃを作製した。
Ａを正極集電体２両面に均一に塗布し、乾燥、圧縮後の
厚みが２００μｍである正極を用いた以外は電池Ｚと同
条件で電池Ｃを作製した。
【００１３】（電池Ｄの作製）前述した正極合剤スラリ
Ａ’を正極集電体２両面に均一に塗布し、乾燥、圧縮後
の厚みが２００μｍである正極を用いた以外は電池Ｚと
同条件で電池Ｄを作製した。
Ａ’を正極集電体２両面に均一に塗布し、乾燥、圧縮後
の厚みが２００μｍである正極を用いた以外は電池Ｚと
同条件で電池Ｄを作製した。
【００１４】（電池Ｅの作製）電池容器にアルミニウム
合金製のもの（内寸３０ｍｍ×５０ｍｍ×５．５ｍｍで
電池Ｚに用いた電池容器と等しい板厚み）を用いた以外
は電池Ｚと同条件で電池Ｅを作製した。
合金製のもの（内寸３０ｍｍ×５０ｍｍ×５．５ｍｍで
電池Ｚに用いた電池容器と等しい板厚み）を用いた以外
は電池Ｚと同条件で電池Ｅを作製した。
【００１５】（電池Ｆの作製）前述した正極合剤スラリ
Ａを正極集電体２両面に均一に塗布し、乾燥、圧縮後の
厚みが２００μｍである正極を用い、負極合剤スラリＢ
を負極集電体５両面に均一に塗布し、乾燥、圧縮後の厚
みが２００μｍである負極を用いた以外は電池Ｚと同条
件で電池Ｆを作製した。
Ａを正極集電体２両面に均一に塗布し、乾燥、圧縮後の
厚みが２００μｍである正極を用い、負極合剤スラリＢ
を負極集電体５両面に均一に塗布し、乾燥、圧縮後の厚
みが２００μｍである負極を用いた以外は電池Ｚと同条
件で電池Ｆを作製した。
【００１６】（電池Ｇの作製）前述した正極合剤スラリ
Ａ’を正極集電体２両面に均一に塗布し、乾燥、圧縮後
の厚みが２００μｍである正極を用い負極合剤スラリ
Ｂ’を負極集電体５両面に均一に塗布し、乾燥、圧縮後
の厚みが２００μｍである負極を用いた以外は電池Ｚと
同条件で電池Ｇを作製した。
Ａ’を正極集電体２両面に均一に塗布し、乾燥、圧縮後
の厚みが２００μｍである正極を用い負極合剤スラリ
Ｂ’を負極集電体５両面に均一に塗布し、乾燥、圧縮後
の厚みが２００μｍである負極を用いた以外は電池Ｚと
同条件で電池Ｇを作製した。
【００１７】（電池Ｈの作製）前述した正極合剤スラリ
Ａを正極集電体２両面に均一に塗布し、乾燥、圧縮後の
厚みが２００μｍである正極を用い、負極合剤スラリＢ
を負極集電体５両面に均一に塗布し、乾燥、圧縮後の厚
みが２００μｍである負極を用い、電池容器に電池Ｅで
用いたアルミニウム合金製のものを用いた以外は電池Ｚ
と同条件で電池Ｈを作製した。
Ａを正極集電体２両面に均一に塗布し、乾燥、圧縮後の
厚みが２００μｍである正極を用い、負極合剤スラリＢ
を負極集電体５両面に均一に塗布し、乾燥、圧縮後の厚
みが２００μｍである負極を用い、電池容器に電池Ｅで
用いたアルミニウム合金製のものを用いた以外は電池Ｚ
と同条件で電池Ｈを作製した。
【００１８】（実験）上記電池Ａ〜Ｈに対し、充電は１
００ｍＡで５時間あるいは電池電圧４．１Ｖとなるまで
行った。放電は１００ｍＡで電池電圧２．８Ｖとなるま
で行った。この充放電条件で３００サイクル充放電を繰
り返した。表１に各電池の充放電初期の放電容量から算
出した重量エネルギー密度と、充放電３００サイクル目
の放電容量と平均放電電圧を示した。
００ｍＡで５時間あるいは電池電圧４．１Ｖとなるまで
行った。放電は１００ｍＡで電池電圧２．８Ｖとなるま
で行った。この充放電条件で３００サイクル充放電を繰
り返した。表１に各電池の充放電初期の放電容量から算
出した重量エネルギー密度と、充放電３００サイクル目
の放電容量と平均放電電圧を示した。
【００１９】
【表１】
【００２０】表１から明らかなように、本発明の電池Ａ
〜Ｅは従来の電池Ｆ〜Ｈに比べ、３００サイクル目の放
電容量が大きいことがわかる。これは充放電サイクルに
よる放電容量の低下が少ないためである。その結果本発
明の電池Ａ〜Ｅは充放電サイクル寿命性能に優れてい
る。また、放電電圧も従来の電池に比較して高いことが
わかる。また、ステンレス鋼に比して軽量なアルミニウ
ム合金を電池容器として用いた電池Ｅ、電池Ｈは、極め
て充放初期における電池の重量エネルギー密度が高い。
但し電池Ｈは充放電５０サイクルで、初期容量の６０％
まで放電容量が低下したので充放電を停止した。その後
電池Ｈについて調査した結果アルミニウム合金の電池容
器の変形が大きく、これが活物質の脱落等を引き起こ
し、短寿命の原因となったものと考えられた。尚、本実
施例では電極を積層したタイプの角形電池について例示
したが、電極を捲回し、角形や円筒形の電池容器に収納
したものについても本発明を適用することができる。
〜Ｅは従来の電池Ｆ〜Ｈに比べ、３００サイクル目の放
電容量が大きいことがわかる。これは充放電サイクルに
よる放電容量の低下が少ないためである。その結果本発
明の電池Ａ〜Ｅは充放電サイクル寿命性能に優れてい
る。また、放電電圧も従来の電池に比較して高いことが
わかる。また、ステンレス鋼に比して軽量なアルミニウ
ム合金を電池容器として用いた電池Ｅ、電池Ｈは、極め
て充放初期における電池の重量エネルギー密度が高い。
但し電池Ｈは充放電５０サイクルで、初期容量の６０％
まで放電容量が低下したので充放電を停止した。その後
電池Ｈについて調査した結果アルミニウム合金の電池容
器の変形が大きく、これが活物質の脱落等を引き起こ
し、短寿命の原因となったものと考えられた。尚、本実
施例では電極を積層したタイプの角形電池について例示
したが、電極を捲回し、角形や円筒形の電池容器に収納
したものについても本発明を適用することができる。
【００２１】
【発明の効果】本発明により、電池の充放電サイクル寿
命特性が良好で、且つ重量エネルギー密度の高いリチウ
ムイオン二次電池を提供することができた。
命特性が良好で、且つ重量エネルギー密度の高いリチウ
ムイオン二次電池を提供することができた。
【図１】本発明のリチウムイオン二次電池の電極群の構
造を示す要部拡大図である。
造を示す要部拡大図である。
１、１’．正極活物質
２．正極集電体
３．セパレータ
４、４’．負極活物質
５．負極集電体
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平８−153514（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−82131（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−171660（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−45498（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 4/00 - 4/62
H01M 10/40
Claims (6)
- 【請求項１】リチウムイオンを挿入、脱離可能な活物質
を二次元集電体の両面に配置した正極及び負極、それと
リチウムイオンを含有する非水電解液を備えたリチウム
イオン二次電池において、 負極集電体の一方の面に配した活物質が、他方の面に配
した活物質よりも充放電過程における膨張、収縮の変化
量が大きいことを特徴とするリチウムイオン二次電池。 - 【請求項２】リチウムイオンを挿入、脱離可能な活物質
を二次元集電体の両面に配置した正極及び負極、それと
リチウムイオンを含有する非水電解液を備えたリチウム
イオン二次電池において、 正極集電体の一方の面に充電過程で膨張し、放電過程で
収縮する活物質、他方の面に充電過程で収縮し、放電過
程で膨張する活物質を配することを特徴とするリチウム
イオン二次電池。 - 【請求項３】リチウムイオンを挿入、脱離可能な活物質
を二次元集電体の両面に配置した正極及び負極、それと
リチウムイオンを含有する非水電解液を備えたリチウム
イオン二次電池において、 負極集電体の一方の面に配した活物質が、他方の面に配
した活物質よりも充放電過程における膨張、収縮の変化
量が大きく、 正極集電体の一方の面に充電過程で膨張し、放電過程で
収縮する活物質、他方の面に充電過程で収縮し、放電過
程で膨張する活物質を備え、 充電過程で膨張し、放電過程で収縮する正極活物質が、
充放電過程における膨張、収縮の変化量が小さい負極活
物質と対向するように、 充電過程で収縮し、放電過程で膨張する正極活物質が充
放電過程における膨張、収縮の変化量が大きい負極活物
質と対向するように構成されたリチウムイオン二次電
池。 - 【請求項４】充放電過程における膨張、収縮の変化量が
大きい負極活物質が黒鉛を主たる成分とし、充放電過程
における膨張、収縮の変化量が小さい負極活物質が非晶
質炭素を主たる成分とした請求項１又は３記載のリチウ
ムイオン二次電池。 - 【請求項５】リチウムイオン二次電池が、正極、負極を
積層した電極群を角形電池容器に収納したものである請
求項１〜４のいずれかに記載のリチウムイオン二次電
池。 - 【請求項６】電池容器がアルミニウムあるいはアルミニ
ウム合金製である請求項１〜５のいずれかに記載のリチ
ウムイオン二次電池。
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|---|---|---|---|
| JP21895796A JP3508411B2 (ja) | 1996-08-20 | 1996-08-20 | リチウムイオン二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21895796A JP3508411B2 (ja) | 1996-08-20 | 1996-08-20 | リチウムイオン二次電池 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1064515A JPH1064515A (ja) | 1998-03-06 |
| JP3508411B2 true JP3508411B2 (ja) | 2004-03-22 |
Family
ID=16728001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21895796A Expired - Fee Related JP3508411B2 (ja) | 1996-08-20 | 1996-08-20 | リチウムイオン二次電池 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3508411B2 (ja) |
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| JP3949334B2 (ja) * | 2000-01-27 | 2007-07-25 | 三星エスディアイ株式会社 | リチウムイオン二次電池およびその充放電回路 |
| JP2001313009A (ja) * | 2000-02-24 | 2001-11-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 対流促進膜付き密閉電池 |
| JP5278989B2 (ja) * | 2007-09-12 | 2013-09-04 | Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
| KR101227834B1 (ko) * | 2008-04-18 | 2013-01-30 | 가부시키가이샤 도요다 지도숏키 | 리튬 이온 2차 전지용 부극, 그의 제조 방법 및 충전 제어 방법, 및 2차 전지용 전극, 및 비수계 2차 전지 |
| JP2010015852A (ja) * | 2008-07-04 | 2010-01-21 | Hitachi Vehicle Energy Ltd | 二次電池 |
| CN114583289A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-06-03 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种锂离子电池 |
-
1996
- 1996-08-20 JP JP21895796A patent/JP3508411B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH1064515A (ja) | 1998-03-06 |
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