JP3702568B2 - 有機電解質二次電池 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は有機電解質二次電池の放電特性の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
有機電解質二次電池の正極は、コバルト酸リチウムやニッケル酸リチウム等のリチウム複合酸化物と、導電剤と、結着剤とを溶液中で混練して正極ペーストとした後、その正極ペーストを集電体に塗布して、乾燥後、プレスを行いシート状に加工して正極としているのが一般的である。この場合、正極の導電剤としては、アセチレンブラック,天然黒鉛,人造黒鉛等の炭素材が使われている。しかしながら、導電剤としてアセチレンブラックを用いた場合、正極シート内の導電性は安定するが、プレス後のシート内の残留応力が大きいために充填密度の減少や正極合剤と集電体との剥離が問題となり、放電容量が低下する現象があった。また、導電剤として天然黒鉛や人造黒鉛を用いた場合は、正極シート内の導電性を確保するのに多くの黒鉛量が必要なことから、結果として正極活物質が減少して放電容量の低下を招いていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記課題を解決するもので、正極混練ペーストの充填性,導電性を向上させ、電池容量の向上と電池性能の安定を図ることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
前記する課題を解決するために、本発明は正極の導電剤として見かけ嵩比重が0.03〜0.08g/ccの膨脹黒鉛を用い、前記膨脹黒鉛と正極活物質との混合割合を重量比で3:100〜10:100の範囲としたものである。
【0005】
【発明の実施の形態】
本発明は請求項1に記載した形態で実施し得るものである。すなわち、見かけ嵩比重が0.03〜0.08g/ccの膨脹黒鉛を正極活物質であるリチウム複合酸化物は導電剤として含んでいて、かつ前記膨脹黒鉛と正極活物質との混合割合は重量比で3:100〜10:100の範囲であることにより、正極混練ペーストの充填性と導電性を大幅に向上することができる。そのため、正極における黒鉛の混合割合が少なくてよく、またプレス後のシート密度が大幅に向上することから正極シート中の活物質の増大が図れ、高容量で安定した電池を実現できるものである。なお、本発明の膨脹黒鉛は、通常天然鱗片状黒鉛を濃硫酸等の強酸化剤で処理した黒鉛の層間に硫酸等の化合物を挿入し熱膨脹させ、粉砕して見かけ嵩比重を0.03〜0.08g/ccにすることができる。
【0006】
【実施例】
以下、実施例は本発明の膨脹黒鉛を見かけ嵩比重別にして正極材料に導電剤として使用した場合の実施例1,2と、比較例1,2、従来の黒鉛導電剤を使用した場合の比較例3,4とを電池放電容量を比較して示すことにする。なお、実施例として図1に示すような円筒形有機電解質二次電池の例で説明する。図1において、1は封口板2により封口されたケースで、ケース1内には正極3と負極4とをセパレータ5を介在して巻回した状態で収納したものである。6は封口板2の周囲にあるガスケットである。
【0007】
正極活物質としてコバルト酸リチウム100重量部に対して、PTFE結着剤7重量部と膨脹黒鉛4重量部を配合比とし、膨脹黒鉛の見かけ嵩比重が0.03g/ccのものを実施例1とし、この実施例1の正極を図1に示す構成で使用した電池をAとした。そして同様に、0.08g/ccの場合、実施例2で電池Bとし、0.13g/ccの場合、比較例1で電池Cとし、0.18g/ccの場合、比較例2で電池Dとした。
【0008】
また、比較例はコバルト酸リチウム100重量部に対して、PTFE結着剤7重量部、導電剤としてアセチレンブラック4重量部を混入したものを比較例3とし、比較例3の正極を図1に示す構成で使用した電池をE、天然黒鉛4重量部を混入したものを同じく比較例4で電池Fとした。なお、実施例と比較例の詳細を表1に示す。
【0009】
【表1】
【0010】
正極シート作成方法は、実施例1,2、比較例1〜4で示す各材料をそれぞれ溶液中にて混練した正極ペーストをアルミ箔集電体に塗布し、熱処理後、プレスして正極シートを作成した。
【0011】
正極として得られたシート状電極と、負極として球状黒鉛のシートをポリエチレンセパレータと組み合わせ、電解液としてエチレンカーボネイトとエチルメチルカーボネイトの重量比1:3の混合溶液に6フッ化リン酸リチウムを1.5モル/リットルを溶解したものを注入し、高さ50.0mm,直径17mmの円筒形有機電解質二次電池(CGR17500)A〜Fとして作製した。試験電池は、500mAの定電流充電を行い、電池電圧が4.1Vに達した後、4.1Vで定電圧充電を行った。放電試験として温度20℃,定電流720mA,3.0V終止で放電を行い、放電容量結果を図2に示す。図2に示す通り、結果において膨脹黒鉛の見かけ嵩比重0.03g/ccを用いた電池Aと、0.08g/ccを用いた電池Bの各放電容量が向上している。また、比較例3のアセチレンブラックを用いた電池Eは正極シートの充填密度が低く、活物質が減少したため放電容量が低下した。また、集電体であるアルミ箔から正極合剤の自然剥離が多発した。比較例1を用いた電池C,比較例2を用いた電池D,比較例4を用いた電池Fの各放電容量が低下したのは、正極合剤の導電性が不十分で内部抵抗が上昇したためである。また、見かけ嵩比重0.03g/ccの膨脹黒鉛の添加率を重量比1%,3%,5%,10%,15%の5種類別にしてそれぞれ定電流720mAで放電した結果を図3に示した。図3に示す通り、膨脹黒鉛の添加率が3〜10%の範囲が放電効率が良好である。
【0012】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明は正極の導電剤として見かけ嵩比重が0.03〜0.08g/ccの膨脹黒鉛を用い、この膨脹黒鉛と正極活物質との混合割合が重量比3:100〜10:100の範囲であることにより、正極合剤の充填性と導電性が向上するため正極シートの一定体積内の活物質の増大が大幅に図れ高容量で安定した特性の有機電解質二次電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例と比較例に用いた電池の構成を示す断面図
【図2】 実施例と比較例の放電容量を示す図
【図3】 膨脹黒鉛の添加率別の放電容量を示す図
【符号の説明】
1 ケース
2 封口板
3 正極
4 負極
5 セパレータ
6 ガスケット
Claims (1)
- 炭素質材料を主材料とする負極と、リチウムの複合酸化物からなる正極活物質を主材料とする正極と、有機溶媒を含む有機電解質の電解液を備える有機電解質二次電池であって、前記正極は導電剤として見かけ嵩比重が0.03〜0.08g/ccの膨脹黒鉛を含有し、前記膨脹黒鉛とリチウム複合酸化物との混合割合は重量比で3:100〜10:100の範囲であることを特徴とする有機電解質二次電池。
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JP05133397A JP3702568B2 (ja) | 1997-03-06 | 1997-03-06 | 有機電解質二次電池 |
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JP05133397A JP3702568B2 (ja) | 1997-03-06 | 1997-03-06 | 有機電解質二次電池 |
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- 1997-03-06 JP JP05133397A patent/JP3702568B2/ja not_active Expired - Fee Related
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