JP4208311B2 - Non-aqueous electrolyte battery - Google Patents

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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非水電解液電池に関し、殊に正極板と負極板との間に挿設されるセパレータの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、エチレンカーボネート(以下ECという)、γ―ブチロラクトン、1,2-ジメトキシエタン等のいずれかの有機溶媒に、テトラフルオロホウ酸リチウム(LiBF4)や過塩素酸リチウム(LiClO4)等を溶解した非プロトン(非水)電解液を混合し、これに還元性に富むリチウムを負極活性物質として用いるリチウム電池が開発された。リチウム電池は、一般的には帯状の正極板と負極板をセパレータを介して重ね、これを巻き回して上記非水電解液を浸したものを発電要素即ち、電極体として使用する。
【0003】
このようなリチウム電池は高い起電力を有し、しかも大容量の電力供給が可能なことから、現在では携帯電話やカメラ、モバイルコンピュータなどのバックアップ電源として広く用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記のようなリチウム電池には、正極板と負極板を隔てるセパレータに優れた絶縁性が要求されるため、例えば特許公報第2732370号に開示されているように、セパレータをポリエチレンやポリプロピレン(以下それぞれPE、PPという)で作製する技術が一般的に用いられている。このPEやPPは比較的安価で入手が容易なことから、上記セパレータに適材であるとされ、またこれに限らず大型蓄電池の電池容器にも利用されるなど汎用性に富んでいる。
【0005】
しかし、このような従来のリチウム電池は放電維持性能において考慮すべき幾つかの問題を有している。このうち、正極板や負極板が電解液を含んで膨潤し、局所的にセパレータに食い込んで内部短絡を招く問題がある。これにより、電池の保存期間に比例して放電容量の低下が著しくみられる場合があった。
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は局所的な短絡の発生を抑えることにより、従来に比べて長期にわたり良好に電力容量を維持することが可能な非水電解液電池を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、正極板と負極板がセパレータを介して対向され、これに非水電解液を含浸してなる発電要素の非水電解液電池として、フィルム状の第二部材に繊維状の第一部材が埋設されたセパレータまたはフィルム状の第二部材に繊維状の第一部材が被覆されてなる繊維を編み込み又は融合圧着して構成されているセパレータを備え、前記第一部材は、引張り強度が350 kg/cm 2 以上のポリアミド、フッ素樹脂、ポリシリコンのいずれかからなり、前記第二部材はポリエチレン、ポリプロピレンのいずれかからなることを特徴とするものである。
【0009】
このようなセパレータを備える本発明の非水電解液電池によれば、第一にセパレータの強度が向上し、非水電解液により正極板および負極板などが膨潤してセパレータに圧迫力が掛かっても、変形するのが効果的に防止される。なお350kg/cm2以上の引張り強度とは、セパレータが上記のように圧迫力を受けた場合でも破損することなく、正極板と負極板の短絡を防止し、良好なセパレータ機能を持たせるために十分な値として算出した値である。
【0010】
そして第二に、このように電池の内部短絡の発生が抑制されるので、長期にわたって電池の放電容量を維持することが可能となる。
さらに、本発明の非水電解液電池の容器(外装缶)を円筒型とし、正極板、前記セパレータ、負極板をスパイラル構造の電極体として、この電極体を外装缶に収納すれば、例えば角型電池に比べて発電要素を収納する(押し込む)ときの変形が低減され、外装缶内で発電要素を安定した状態で保つことができるので、特に放電容量の安定化が期待できる。
【0011】
【発明の実施の形態】
(1)非水電解液電池の構成
以下、参考の形態及び本発明の実施の形態について図面等を参照しながら説明する。
参考の形態1)
図1は、参考例及び本発明の非水電解液電池の一適用例であるリチウム電池の構成を示す断面斜視図である。同図に示すリチウム電池100は、有底円筒型の外装缶101に、セパレータ102を介してシート状の正極板103と負極板104がスパイラル(渦巻)状に巻かれた状態で収納され、外装缶101の開口部が絶縁ガスケット105を介して封口板106でかしめて封口された構成である。
【0012】
正極板103と負極板104およびセパレータ102には非水電解液が含浸されている。当該セパレータ102、正極板103、負極板104等からなる発電要素と外装缶101との上下間には絶縁板107、108が介在している。
負極活物質としては、金属リチウム、リチウム化合物、リチウム合金(アルミニウム、鉛、スズ)、及びリチウムの吸蔵・放出が可能な種々の材料(炭素、酸化物、硫化物)を用いることができる。一方、正極活物質としては、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、酸化ニオビウム、酸化バナジウム等を用いることができる。
【0013】
非水電解液の溶媒は、EC及びジエチルカーボネート(以下DECという)の50:50の混合溶媒、あるいはEC又はDECを単一使用する。また、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、γ―ブチロラクトン、スルホラン、1,2-ジメトキシエタン、1,2-エトキシメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン等種々の非水溶媒を用いることができる。さらに、それらの非水溶媒を混合した混合溶媒を用いても良く、特にECと他の有機溶媒との混合溶媒が高い充放電の電流効率を示す
ことが知られている。
【0014】
一方、非水電解液の電解質としては、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiSO3CF3)、テトラフルオロホウ酸リチウム(LiBF4)、ヘキサフルオロヒ酸リチウム(LiAsF6)、リチウムトリフルオロメタンスルホン酸イミド(LiN(SO2CF3)2)、リチウムトリフルオロメタンスルホン酸メチド(LiC(SO2CF3)3)等を用いることが可能である。
【0015】
セパレータ102は厚み方向にマイクロオーダーの穿孔加工がなされた微多孔板であり、発電に際して各種の非水電解液の成分(電解イオン)が正極板103と負極板104の間を流通できるようになっている。
このような内部構造を有するリチウム電池100は、その外装缶101の側面が外装フィルム(不図示)で覆われ、外装缶101の底面が負極端子111となる。一方、正極端子110は前記封口板106の中央に配置される。正極端子110(負極端子111)は前記正極板103(負極板104)に対し、正極タブ109(負極タブ;(不図示))で接続され、これによって電池外部に電力が取り出される。
【0016】
ここにおいて、リチウム電池100の主な特徴はセパレータ102にある。実施の形態1では、セパレータ102は構造的には従来から用いられている微多孔膜と同様であるが、従来用いられていた材質よりも機械的強度に優れる材質から作製されている点が異なる。
すなわちセパレータ102の材質は、具体的にはアクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(例えば重合比1:1:1、以下ABSという)、エピクロルヒドリン-ビスフェノールA系エポキシ樹脂(以下EPという)、ビスフェノール系ポリカーボネート(以下PCという)、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート、以下PETという)、ポリメラミンホルムアルデヒド(ポリメラミン樹脂、以下PMFという)等のうちのいずれかにより作製されている。これらの高分子材料は、次の表1に示す種々の高分子材料の機械的強度表に示す通り、少なくとも引張り強度が350kg/cm2(PET)以上の性能を有している。
【0017】
【表1】
【0018】
また詳細な説明を省くが、表1に挙げた各材質について非水電解液中に80℃で一ヶ月間浸漬する実験を行い、当該電解液中に前記各材質が溶解するか否かを確認することによって、いずれも非水電解液に対する化学的安定性がPPとほぼ同等以上であることを確認している。
なおPPと並び従来よりセパレータ材料として使用されているPEは、非水電解液に対しPPと同様に安定的であることが知られている。
【0019】
従来のPPやPEのセパレータを用いた場合には、例えば正極板103と負極板104が非水電解液で膨潤し、セパレータが加圧されると局所的に(特に強く加圧される箇所で)極板がセパレータを突き破って内部短絡を生じる。
これに対し、リチウム電池100によれば、従来用いられていたPE(230kg/cm2)やPP(320kg/cm2)に比べて強度の高い材質でセパレータを作製しているため、セパレータ102が加圧状態となってもその変形が抑制される。これにより、内部短絡の発生等が効果的に防止される。またセパレータ102は非水電解液に対しても安定であり、上記効果と相まって長期にわたり電池の放電容量が安定化される。
【0020】
(実施の形態2)
次に、本発明の適用例である実施の形態2のリチウム電池について説明する。本リチウム電池の全体的な仕様は、セパレータ以外は参考の形態1と同じであるため説明の重複を控える。実施の形態2におけるリチウム電池のセパレータは、外観は前記図1のセパレータ102とほぼ同様であるが、PPまたはPEをセパレータ本体とし、これに機械的強度の高い材料からなる繊維を補強剤(補強繊維)としてランダムな方向に埋設した微多孔膜で構成されている。
【0021】
補強繊維には、ポリアミド(6−ナイロン)、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン、以降PTFE)、ポリシリコン(ポリジメチルシロキサン)等のいずれかを用いる。これらの材料も前記参考の形態1におけるセパレータ102の材質とともに表1に示されるように、少なくとも引張り強度が350kg/cm2以上の性能を有している。補強繊維はセパレータ表面に露出せず、すべてセパレータ本体の内部に埋設されている。
【0022】
このような実施の形態2のリチウム電池によれば、従来より強度の高いセパレータを使用することから、正極板と負極板を良好に絶縁でき、長期間にわたって放電容量を安定させることができる。
さらに本実施の形態2では、補強繊維がセパレータ本体に埋設されているため、非水電解液と接触しないことから、従来は機械的強度が高いが非水電解液に対して反応性等の問題のあった材質も利用できる特徴がある。したがってセパレータの作製にあたり選択できる材料の種類が幅広くなり、生産性の上でも有利である。
【0023】
また当該セパレータは、補強繊維をランダム方向に埋設しているため、単一材料からなるセパレータには求めにくい優れた強靭性を有する特徴がある。これにより、多方向に対してセパレータ強度を高めることができる。さらに補強繊維の密度を調節することで、セパレータ強度をある程度自在に調節することも可能である。
(2)各セパレータの作製
次に、上記参考の形態1および実施の形態2の各セパレータの作製方法について説明する。ここからは便宜上、参考の形態1のセパレータ102をA型セパレータ、実施の形態2のセパレータをB型セパレータと称する。
(2−1)A型セパレータの作製
A型セパレータは、その材質にABS、EP、PC、PET、PEM等のうちのいずれかを用いる。これらの材質は、例えばペレットや粉末から一度加熱して溶融し、これを射出成形したり、一定の厚みを有する板体から切り出す等、公知の種々の方法を用いて加工できる。具体的には公知の乾式プロセス(材料を機械的に穿孔し、延伸する)が挙げられる。これらの方法のいずれかにより、厚さ約50μm、孔径約0.2μm、空孔率40%の微多孔膜をA型セパレータとして作製する。
(2−2)B型セパレータの作製
B型セパレータは、補強繊維にポリアミド(6−ナイロン)、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン、以降PTFE)、ポリシリコン(ポリジメチルシロキサン)等のいずれかの材質からなる繊維(直径1μm)を選ぶ。そして公知の相分離法により、炭化水素系の溶媒に溶解したPPまたはPEを前記繊維に対し、重量比1:1で混合する。これを所定の厚みのシート状として冷却固化した後、溶媒を除去する。そして前記乾式プロセスにより、厚さ約50μm、孔径約0.2μm、空孔率40%の微多孔膜をB型セパレータとして作製する。
(3)リチウム電池の製造方法
次に、参考の形態1および実施の形態2のリチウム電池の各作製方法を全体的に説明する。
【0024】
まず、正極板103、A型セパレータ(もしくはB型セパレータ)、負極板104をこの順に重ねて巻き回し、絶縁板108を入れた外装缶101の内部に収納する。このとき、負極板104と外装缶101の底面とを短冊状の金属材料からなる負極タブ(不図示)により接続する。
次に、外装缶101に絶縁板109を入れ、正極端子110を封口板106の中央に差し込み、当該正極端子110と正極板103とを正極タブ109により接続する。そして外装缶101の内部に非水電解液を充填し、封口板103の周縁にリング状の絶縁ガスケットを装着して、これを外装缶101の開口縁部にかしめ加工により固定し、電池を密封する。
【0025】
なお実際の作製時には、正極板に予めタブ105を取り付けておき、後にこれを正極端子110と接続するのが好ましい。また負極板104にも同様に、外装缶101に入れる前にタブを取り付けておけば作製し易い。
(4)実施例
参考の形態1および実施の形態2の各リチウム電池について、従来のリチウム電池と性能比較する実験を行う目的で、上記表1に挙げた全ての材質からなるセパレータを作製し、これらを用いてリチウム電池を作製した。その実施例にかかるデータを以下に説明する。
*非水電解液; 1M-LiPF6(溶媒)、EC:DEC=1:1(電解質、体積比)
*正極活物質合剤; LiCoO2:炭素:PTFE=90:6:4(重量比)
*負極活性物質合剤; 黒鉛:PTFE(結着剤)=96:4(重量比)
なお当該PTFEは、ここでは結着剤として用いている。
*正極芯体; アルミニウム箔(厚さ20μm)
*負極芯体; 銅箔(厚さ20μm)
正極板(負極板)の仕様; 厚さ約20μm
*A型セパレータ; ABS、EP、PC、PET、PMF
*B型セパレータ;リアミド(6-ナイロン)、フッ素樹脂(PTFE)、ポリシリコン(ポリジメチルシロキサン)→補強繊維PP、PE→セパレータ本体
セパレータの仕様(A型およびB型に共通); 厚さ約50μm、孔径約0.2μm、空孔率40%
正極板(負極板)は正極(負極)活物質合剤を正極(負極)芯体に塗布して作製した。電池寸法は、基本的には直径14mm、高さ50mmの円筒型電池とし、この電池の外装缶に収納できるように正極板(負極板)、セパレータのサイズを統一して定めた。なお、他の形状および寸法の電池も作製したが、これについては適時述べていく。
【0026】
また、従来型のリチウム電池についても実施例に対する比較例としていくつか作製した。この場合、セパレータ以外の材質以外は全て上記実施例のリチウム電池と同様にした。比較例のリチウム電池のセパレータの材質には、PP、PE、ポリイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ポリシリコン、およびPEフィルム+ポリイミドフィルムを圧着してなる積層フィルムをそれぞれ使用した。
【0027】
このように作製した各リチウム電池について、充電電流1mA/cm2で充電電圧が4.2Vに達するまで充電を行い、その後速やかに放電電流1mA/cm2で放電を開始し、その終止電圧が3Vに達するまで放電し続けた。この終止電圧3Vに達した時点での放電容量を、後述する「保存開始前」の放電容量として測定し、その値が約400mAhであることを確認した。
(5)放電維持性能についての考察
以下、実施例と比較例の各リチウム電池について放電維持性能を比較し、これを考察する。具体的にはリチウム電池のセパレータ材質や電池形状、および電池のサイズ等を変化させ、これによるリチウム電池の容量劣化率の変化をそれぞれ測定して参考にした。
【0028】
なお「容量劣化率」とは、保存開始前の放電容量に対する、一定条件下で保存後の放電容量の変化量の比をいい、具体的に下の数1にて算出される。
【0029】
(数1)
容量劣化率(%)
=[{(保存前の放電容量)-(60℃、一ヶ月保存後の放電容量)}/(保存前の放電容量)]×100
ここで本実験では、公知の加速試験法によりリチウム電池を「60℃で一ヶ月保存」して、通常条件下(室温下)で約1年6ヶ月保存した状態にほぼ相当させている。
(5−1)容量維持率に与えるセパレータ材質の影響
各セパレータ材質を用いたリチウム電池について容量維持率を測定した結果を表2に示す。同表で、参考電池1〜5はA型セパレータ、本発明電池7〜9、11〜13はB型セパレータをそれぞれ用いたものである。また本発明電池7〜9、11〜13の「セパレータ材質」の項目では、左がセパレータ本体、右が補強繊維としてそれぞれ用いた材質を表している。比較電池1〜7は、比較例として作製した従来型のリチウム電池である。
【0030】
【表2】
【0031】
上記結果が得られた理由について考察する。
セパレータにPE、PPをそれぞれ単一材料として用いた比較電池1、2は容量低下率が最も高く、これに次いでポリイミド、ポリアミド、フッ素樹脂(PTFE)、ポリシリコン等をそれぞれ用いた比較電池3〜6が11〜13%に到る容量劣化率を示している。
【0032】
これは従来技術のところで述べたように、セパレータの機械的強度が不足しているか、あるいはセパレータが非水電解液と反応するなどによって、電池内部で短絡が生じ、それが放電容量の低下に寄与した結果と考えられる。また比較電池7のように、機械的強度が部分的に弱く(PE)、非水電解液とも反応しうる(ポリイミド)構成でセパレータを作製した場合にも、容量低下率の数値が大きくなることも再確認された。
【0033】
このような比較電池1〜7に対し、例えばA型セパレータを備えた参考電池1〜5では、明らかに容量低下率の改善がみられる。特にEPからなるA型セパレータを備えた参考電池2は、参考電池1〜5の中でも最もその放電維持性能が優れていることを示している。EPは、表1で示すように500kg/cm2の引張り強度を有し、しかも非水電解液に対する安定性が良いことから、このような優れた放電維持性能を示したものと思われる。このような強度と反応性のバランスによる高い電池性能は、A型セパレータを備えた参考電池1〜5のすべてに共通しているとみられる。
【0034】
一方、B型セパレータを備えた本発明電池7〜9、11〜13に目を向けると、これらの直接の比較対象となりえる比較電池1および2に対し、明確な性能の向上が認められる。つまり非水電解液に対するPEまたはPPの安定性と、補強繊維の優れた機械的強度の相乗効果によって、このような良好な放電維持性能が得られたものと考えられる。
(5−2)容量維持率に関する電池形状の影響
上記の実験で、EPからなるA型セパレータ、およびポリアミドを補強繊維としたPPからなるB型セパレータが良好な性能を有していることが分かった。次にこれらのセパレータを備えるリチウム電池(参考電池2および本発明電池7)について、電池内部の組成は同様にし、それぞれ電池形状のみを角型に変えたリチウム電池(参考電池2Bおよび本発明電池7B)を別途用意した。円筒型電池と角型電池との容量維持率を比較した結果を下記の表3の(a)、(b)に示す。
【0035】
なお、角型電池の仕様は次の通りである。
角型電池;縦14mm×横14mm×高さ50mm
(保存開始前の放電容量;約400mAh)
また、ここで示す容量劣化率は、上記表2におけるそれと同様である。
【0036】
【表3】
【0037】
上記に示したように角型電池2B、7Bの場合には、円筒型電池2、7と比較してそれぞれ若干の性能劣化が見られる。
この原因としては次のように考えられる。すなわち角型電池の断面は長方形状であり、スパイラル状に収納される正極板、セパレータ、負極板などの発電要素は外装缶内部で楕円形の断面形状をとる。このため、楕円の長軸端部で発電要素に展張力がかかり、このような差異を生じたものとみられる。しかしながら角型電池の場合においても、90%以上の放電容量が維持されることが分かり、本発明の効果は電池の形状が円筒型と角型のいずれにおいても十分認めることができる。
(5−3)容量維持率に与える電池寸法の影響
次に前記参考電池2および本発明電池7について、円筒型外装缶の電池寸法を変化させたときに容量劣化率に及ぼす影響を調べ、そのときの測定結果を下記の表4の(a)、(b)に示した。電池寸法の変化は同表に示すように、直径を2倍、4倍と増加させ、それに合わせて高さも増加させたものである。これにより参考電池2、本発明電池7について、比較用にL(Large)サイズ、VL(Very Large)サイズの参考電池2L、2VL、本発明電池7L、7VLをそれぞれ作製した。
【0038】
なお、ここで示す容量劣化率も上記表3と同様である。
【0039】
【表4】
【0040】
同表の示す通り、当実験では、電池寸法に比例して容量劣化率が低減するという結果が得られた。これは、電池寸法が大きくなれば、外装缶に収納される正極板、セパレータ、負極板などの発電要素のスパイラル構造における歪みが小さくなり(すなわち巻き廻しやすくなり)、均一に発電要素が収納されるためであると考えられる。
【0041】
ところで、放電容量4(40)Ahの大型電池2L、7L(2VL、7VL)において、このような優れた容量維持性が実現可能であることは、大きな実用的効果を示唆するものである。つまり言い換えれば、小型電池を並列に接続して放電容量を得るのと比較して、本実施の形態の電池を大型化して用いることにより、放電容量のロスを効果的に減少させることが可能であるとみられる。
(6)まとめ
以上説明したように、上記実施の形態における非水電解液電池によれば、従来に比べて優れた放電維持性能が得られることが分かった。これは主に本発明のように、正極板と負極板を隔てるセパレータの材質を選択するか、またはセパレータの構造を改良することによって得られた結果であると考えられる。
【0042】
ここで本実施例では、ポリアミドの例として6−ナイロンを使用したが、6,6−ナイロン、6,12−ナイロン、芳香族ポリアミド等を用いてもよい。またフッ素樹脂の例として、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を使用したが、ポリフッ化ビニリデン(PVF)等を用いてもよい。
その他、ポリシリコンについても、本実施例の例に限定されることなく、種々の材料を用いてもよい。
【0043】
なお、放電維持性能を調べる各実験では、非水電解液の電解質としてヘキサフルオロリン酸リチウムを用いた場合について調べたが、上述したトリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiSO3CF3)、テトラフルオロホウ酸リチウム(LiBF4)、ヘキサフルオロヒ酸リチウム(LiAsF6)、リチウムトリフルオロメタンスルホン酸イミド(LiN(SO2CF3)2)、リチウムトリフルオロメタンスルホン酸メチド(LiC(SO2CF3)3)を用いた場合も同様の傾向を示す結果が得られた。
【0044】
また、B型セパレータは補強繊維を埋設することにより構成した例を示したが、本発明はこれに限定せず、例えば図2のように補強繊維にPPまたはPEをコートした被覆繊維を作製し、この被覆繊維から微多孔性の織布または不織布を作製してセパレータとしてもよい。図2(a)は当該被覆繊維の不織布からなるセパレータ、図2(b)は被覆繊維の内部構造を示す拡大断面図である。
【0045】
また上記とは別に、補強繊維として挙げた材料をフィルム状に加工し、これにPPまたはPEをコートしてセパレータとしてもよい。
さらにB型セパレータの補強繊維については、高分子材料以外のものを用いても良い。例えばファインセラミックス繊維の一例であるアルミナ繊維を補強繊維として用意し、これを含むセパレータを構成してもよい。また繊維ではなくアルミナ粉末をセパレータ本体に含ませても良い。
【0046】
さらに補強繊維に粉末状のアルミナを加えても、ある程度の効果が期待できる。
【0047】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、正極板と負極板がセパレータを介して対向され、これに非水電解液を含浸してなる発電要素の非水電解液電池において、引張り強度が350 kg/cm 2 以上の材料からなる第一部材が、非水電解液に対する化学的安定性がポリプロピレンとほぼ同等以上であるポリオレフィンの第二部材に被覆されてなるセパレータを用いることから、従来に比べてセパレータの強度が向上し、正極板および負極板などの発電要素が膨潤しても、良好に両者を隔てることが可能となる。したがって電池の内部短絡の発生を抑制できるので、従来においては為し得なかった良好な放電維持性能を確保することができるという効果がある。このような効果は、特に電池の容器(外装缶)を円筒型とした場合に有効であると認められる。
【0048】
また本発明では、機械的強度が高いものの、非水電解液に対する反応性などの問題で従来は用いにくかった材料をセパレータの補強繊維として使用できる。この補強繊維は電解液と接触しないので、幅広い種類の材料が使用可能である。また補強繊維は繊維自体をPPやPEでコートして被覆繊維とし、この被覆繊維で織布または不織布を作製してセパレータとできるなど、作製面でも幾つかの選択が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の参考の形態1及び実施の形態2における非水電解液電池の構成について説明するための概略断面図である。
【図2】 本発明の実施の形態2のバリエーションにおける非水電解液電池のセパレータの構造を示す図である。
(a)はセパレータを構成する被覆繊維からなる不織布の拡大外観図である。
(b)は前記被覆繊維の拡大断面図である。
【符号の説明】
101 外装缶
102 セパレータ
103 正極板
104 負極板
105 絶縁ガスケット
106 封口板
107 絶縁板
108 絶縁板
109 正極タブ
110 正極端子
111 負極端子
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a non-aqueous electrolyte battery, and more particularly to improvement of a separator inserted between a positive electrode plate and a negative electrode plate.
[0002]
[Prior art]
In recent years, lithium tetrafluoroborate (LiBF) has been added to any organic solvent such as ethylene carbonate (hereinafter referred to as EC), γ-butyrolactone, and 1,2-dimethoxyethane.Four) Or lithium perchlorate (LiClO)FourA lithium battery using a non-proton (non-aqueous) electrolyte solution in which, for example, is dissolved as a negative electrode active material has been developed. In general, a lithium battery uses a strip-shaped positive electrode plate and a negative electrode plate which are stacked with a separator interposed therebetween, wound and immersed in the non-aqueous electrolyte, as a power generation element, that is, an electrode body.
[0003]
Such a lithium battery has a high electromotive force and can supply a large amount of power, so that it is now widely used as a backup power source for mobile phones, cameras, mobile computers, and the like.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, since the lithium battery as described above requires excellent insulation for the separator that separates the positive electrode plate and the negative electrode plate, for example, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 2732370, the separator is made of polyethylene or polypropylene (hereinafter referred to as “polyethylene”). Techniques made by PE and PP are generally used. Since PE and PP are relatively inexpensive and easily available, they are considered to be suitable materials for the separator, and are not limited to this, and are also versatile, such as being used for battery containers for large storage batteries.
[0005]
However, such a conventional lithium battery has several problems to be considered in the discharge sustaining performance. Among these, there is a problem that the positive electrode plate and the negative electrode plate swell with the electrolyte solution and locally bite into the separator, causing an internal short circuit. As a result, the discharge capacity may be significantly reduced in proportion to the storage period of the battery.
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the object thereof is non-aqueous electrolysis capable of maintaining a power capacity better over a long period of time compared to the prior art by suppressing the occurrence of a local short circuit. An object is to provide a liquid battery.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention is a power generation element nonaqueous electrolyte battery in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are opposed to each other with a separator interposed therebetween and impregnated with a nonaqueous electrolyte solution.Separator in which a fibrous first member is embedded in a film-like second member, or a separator formed by weaving or fusion-bonding fibers in which a fibrous first member is coated on a film-like second member The first member has a tensile strength of 350. kg / cm 2 The second member is made of any one of the above polyamide, fluororesin, and polysilicon, and the second member is made of polyethylene or polypropylene.
[0009]
According to the non-aqueous electrolyte battery of the present invention including such a separator, first, the strength of the separator is improved, and the positive electrode plate and the negative electrode plate are swollen by the non-aqueous electrolyte, and a pressure is applied to the separator. However, deformation is effectively prevented. 350kg / cm2The above tensile strength is calculated as a value sufficient to prevent a short circuit between the positive electrode plate and the negative electrode plate and to have a good separator function without being damaged even when the separator receives a pressing force as described above. It is the value.
[0010]
Second, since the occurrence of an internal short circuit of the battery is suppressed in this way, the discharge capacity of the battery can be maintained over a long period of time.
Furthermore, if the container (exterior can) of the nonaqueous electrolyte battery of the present invention is cylindrical, and the positive electrode plate, the separator, and the negative electrode plate are used as electrode bodies having a spiral structure, and this electrode body is accommodated in the external can, for example, Compared to the type battery, deformation when the power generation element is housed (pushed) is reduced, and the power generation element can be kept in a stable state in the outer can, so that stabilization of the discharge capacity can be expected in particular.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(1) Configuration of non-aqueous electrolyte battery
  Less than,Reference form andEmbodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
  (referenceForm 1)
  FIG.Reference examples andIt is a cross-sectional perspective view which shows the structure of the lithium battery which is one application example of the nonaqueous electrolyte battery of this invention. A lithium battery 100 shown in the figure is stored in a bottomed cylindrical outer can 101 in a state in which a sheet-like positive electrode plate 103 and a negative electrode plate 104 are spirally wound via a separator 102. The opening of the can 101 is sealed by caulking with a sealing plate 106 via an insulating gasket 105.
[0012]
The positive electrode plate 103, the negative electrode plate 104, and the separator 102 are impregnated with a non-aqueous electrolyte. Insulating plates 107 and 108 are interposed between the power generation element including the separator 102, the positive electrode plate 103, the negative electrode plate 104, and the like and the outer can 101.
As the negative electrode active material, metallic lithium, lithium compounds, lithium alloys (aluminum, lead, tin), and various materials (carbon, oxide, sulfide) capable of occluding and releasing lithium can be used. On the other hand, lithium cobaltate, lithium nickelate, lithium manganate, niobium oxide, vanadium oxide, or the like can be used as the positive electrode active material.
[0013]
As the solvent of the non-aqueous electrolyte, a 50:50 mixed solvent of EC and diethyl carbonate (hereinafter referred to as DEC), or a single EC or DEC is used. In addition, various nonaqueous solvents such as propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, γ-butyrolactone, sulfolane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-ethoxymethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane and the like can be used. . Furthermore, a mixed solvent in which these non-aqueous solvents are mixed may be used. In particular, a mixed solvent of EC and another organic solvent exhibits high charge / discharge current efficiency.
It is known.
[0014]
On the other hand, as the electrolyte of the non-aqueous electrolyte, lithium hexafluorophosphate (LiPF6), Lithium trifluoromethanesulfonate (LiSO)ThreeCFThree), Lithium tetrafluoroborate (LiBF)Four), Lithium hexafluoroarsenate (LiAsF)6), Lithium trifluoromethanesulfonic acid imide (LiN (SO2CFThree)2), Lithium trifluoromethanesulfonic acid methide (LiC (SO2CFThree)Three) Etc. can be used.
[0015]
The separator 102 is a microporous plate having micro-order perforations in the thickness direction, and various nonaqueous electrolyte components (electrolytic ions) can flow between the positive electrode plate 103 and the negative electrode plate 104 during power generation. ing.
In the lithium battery 100 having such an internal structure, the side surface of the outer can 101 is covered with an outer film (not shown), and the bottom surface of the outer can 101 serves as the negative electrode terminal 111. Meanwhile, the positive terminal 110 is disposed at the center of the sealing plate 106. The positive electrode terminal 110 (negative electrode terminal 111) is connected to the positive electrode plate 103 (negative electrode plate 104) by a positive electrode tab 109 (negative electrode tab; (not shown)), whereby electric power is taken out of the battery.
[0016]
Here, the main feature of the lithium battery 100 is the separator 102. In the first embodiment, the separator 102 is structurally similar to a conventionally used microporous film, except that it is made of a material that is superior in mechanical strength to a conventionally used material. .
Specifically, the material of the separator 102 is acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (for example, polymerization ratio 1: 1: 1, hereinafter referred to as ABS), epichlorohydrin-bisphenol A epoxy resin (hereinafter referred to as EP), bisphenol-based polycarbonate. (Hereinafter referred to as PC), polyester (polyethylene terephthalate, hereinafter referred to as PET), polymelamine formaldehyde (polymelamine resin, hereinafter referred to as PMF) and the like. These polymer materials have at least a tensile strength of 350 kg / cm as shown in the mechanical strength table of various polymer materials shown in Table 1 below.2(PET) or better.
[0017]
[Table 1]
[0018]
Although detailed explanation is omitted, each material listed in Table 1 is immersed in a non-aqueous electrolyte at 80 ° C. for one month, and it is confirmed whether or not each material is dissolved in the electrolyte. As a result, it has been confirmed that the chemical stability with respect to the non-aqueous electrolyte is almost equal to or higher than that of PP.
It is known that PE, which has been conventionally used as a separator material along with PP, is as stable as PP with respect to non-aqueous electrolytes.
[0019]
When a conventional PP or PE separator is used, for example, the positive electrode plate 103 and the negative electrode plate 104 are swollen with a non-aqueous electrolyte, and when the separator is pressurized locally (particularly in places where it is strongly pressurized). ) The electrode plate breaks through the separator and causes an internal short circuit.
In contrast, according to the lithium battery 100, conventionally used PE (230 kg / cm2) And PP (320 kg / cm2), The separator is made of a material having a higher strength than the above, and therefore, even when the separator 102 is in a pressurized state, its deformation is suppressed. Thereby, the occurrence of an internal short circuit or the like is effectively prevented. Separator 102 is also stable with respect to the non-aqueous electrolyte, and combined with the above effect, the discharge capacity of the battery is stabilized over a long period of time.
[0020]
  (Embodiment 2)
  next,Application examples of the present inventionThe lithium battery according to the second embodiment will be described. The overall specifications of the lithium battery are as follows except for the separator.Reference form 1Because it is the same as, we will refrain from duplicating explanations. The appearance of the lithium battery separator in the second embodiment is substantially the same as that of the separator 102 of FIG. 1, but PP or PE is used as the separator body, and fibers made of a material having high mechanical strength are used as a reinforcing agent (reinforcing material). (Fiber) is composed of a microporous membrane embedded in a random direction.
[0021]
    For reinforcing fiberTheAny of lyamide (6-nylon), fluororesin (polytetrafluoroethylene, hereinafter PTFE), polysilicon (polydimethylsiloxane), or the like is used. These materials also have a tensile strength of at least 350 kg / cm as shown in Table 1 together with the material of the separator 102 in Reference Embodiment 1.2It has the above performance. The reinforcing fibers are not exposed on the separator surface and are all embedded in the separator body.
[0022]
  According to the lithium battery of the second embodiment, since the separator having higher strength than the conventional one is used, the positive electrode plate and the negative electrode plate are improved.Can be insulated for a long timeThe discharge capacity can be stabilized.
  Further, in the second embodiment, since the reinforcing fiber is embedded in the separator body, it does not come into contact with the non-aqueous electrolyte solution. There is a feature that can use the material with. Therefore, the types of materials that can be selected for manufacturing the separator are widened, which is advantageous in terms of productivity.
[0023]
    Moreover, since the said separator has embed | buried the reinforcement fiber in the random direction, it has the characteristics which have the outstanding toughness which cannot be calculated | required by the separator which consists of a single material. Thereby, separator strength can be raised with respect to multiple directions. Further, the separator strength can be adjusted to some extent by adjusting the density of the reinforcing fibers.
  (2) Production of each separator
  Next, a method for manufacturing each separator according to Embodiment 1 and Embodiment 2 will be described. From here, for convenience, the separator 102 of Reference Embodiment 1 is referred to as an A-type separator, and the separator of Embodiment 2 is referred to as a B-type separator.
(2-1) Production of A-type separator
  The A-type separator uses ABS, EP, PC, PET, PEM, or the like as its material. These materials can be processed using various known methods such as, for example, heating and melting once from a pellet or powder, and injection molding or cutting out from a plate having a certain thickness. Specifically, a known dry process (a material is mechanically perforated and stretched) can be mentioned. By using any of these methods, a microporous film having a thickness of about 50 μm, a pore diameter of about 0.2 μm, and a porosity of 40% is manufactured as an A-type separator.
(2-2) Production of B-type separator
  B-type separator is a reinforcing fiberToA fiber (diameter: 1 μm) made of any material such as lyamide (6-nylon), fluororesin (polytetrafluoroethylene, hereinafter PTFE), polysilicon (polydimethylsiloxane), or the like is selected. Then, PP or PE dissolved in a hydrocarbon solvent is mixed with the fiber at a weight ratio of 1: 1 by a known phase separation method. This is cooled and solidified as a sheet having a predetermined thickness, and then the solvent is removed. By the dry process, a microporous film having a thickness of about 50 μm, a pore diameter of about 0.2 μm, and a porosity of 40% is produced as a B-type separator.
(3) Lithium battery manufacturing method
  Next, each manufacturing method of the lithium battery of Reference Embodiment 1 and Embodiment 2 will be described as a whole.
[0024]
First, the positive electrode plate 103, the A-type separator (or B-type separator), and the negative electrode plate 104 are overlapped and wound in this order, and housed in the outer can 101 containing the insulating plate 108. At this time, the negative electrode plate 104 and the bottom surface of the outer can 101 are connected by a negative electrode tab (not shown) made of a strip-shaped metal material.
Next, the insulating plate 109 is inserted into the outer can 101, the positive electrode terminal 110 is inserted into the center of the sealing plate 106, and the positive electrode terminal 110 and the positive electrode plate 103 are connected by the positive electrode tab 109. Then, the inside of the outer can 101 is filled with a non-aqueous electrolyte, and a ring-shaped insulating gasket is attached to the periphery of the sealing plate 103, which is fixed to the opening edge of the outer can 101 by caulking, and the battery is sealed. To do.
[0025]
  In actual production, it is preferable to attach the tab 105 to the positive electrode plate in advance and connect it to the positive electrode terminal 110 later. Similarly, if the tab is attached to the negative electrode plate 104 before it is put in the outer can 101, it is easy to manufacture.
(4) Examples
  For each of the lithium batteries of Reference Embodiment 1 and Embodiment 2, separators made of all the materials listed in Table 1 above were prepared for the purpose of conducting experiments for performance comparison with conventional lithium batteries. A battery was produced. Data according to the embodiment will be described below.
* Non-aqueous electrolyte: 1M-LiPF6(Solvent), EC: DEC = 1: 1 (electrolyte, volume ratio)
* Positive electrode active material mixture; LiCoO2: Carbon: PTFE = 90: 6: 4 (weight ratio)
* Negative electrode active material mixture; Graphite: PTFE (binder) = 96: 4 (weight ratio)
Note that the PTFE is used here as a binder.
* Positive electrode core; Aluminum foil (thickness 20 μm)
* Negative electrode core; Copper foil (thickness 20 μm)
Specification of positive electrode plate (negative electrode plate); Thickness of about 20μm
* A-type separator; ABS, EP, PC, PET, PMF
* B-type separator;PoReamide (6-nylon), fluororesin (PTFE), polysilicon (polydimethylsiloxane) → reinforcing fiber PP, PE → separator body
Separator specifications (common to both A and B types); Thickness of about 50 μm, hole diameter of about 0.2 μm, porosity of 40%
  The positive electrode plate (negative electrode plate) was prepared by applying a positive electrode (negative electrode) active material mixture to a positive electrode (negative electrode) core. The battery dimensions were basically a cylindrical battery having a diameter of 14 mm and a height of 50 mm, and the sizes of the positive electrode plate (negative electrode plate) and the separator were standardized so as to be housed in an outer can of the battery. Although batteries of other shapes and dimensions were also produced, this will be described in a timely manner.
[0026]
Also, some conventional lithium batteries were produced as comparative examples for the examples. In this case, all the materials other than the separator were the same as the lithium battery of the above example. As a material for the separator of the lithium battery of the comparative example, PP, PE, polyimide, polyamide, fluororesin, polysilicon, and a laminated film formed by pressure bonding PE film + polyimide film were used.
[0027]
About each lithium battery produced in this way, charging current 1mA / cm2The battery is charged until the charging voltage reaches 4.2 V, and then the discharge current is 1 mA / cm immediately.2Then, the discharge was started, and the discharge was continued until the end voltage reached 3V. The discharge capacity at the time when the final voltage reached 3 V was measured as the discharge capacity before “storage start” described later, and it was confirmed that the value was about 400 mAh.
(5) Consideration on discharge maintenance performance
Hereinafter, the discharge maintenance performance of each of the lithium batteries of Examples and Comparative Examples will be compared and discussed. Specifically, the lithium battery separator material, battery shape, battery size, and the like were changed, and the change in the capacity deterioration rate of the lithium battery due to this was measured and used as a reference.
[0028]
The “capacity deterioration rate” refers to the ratio of the change amount of the discharge capacity after storage under a certain condition to the discharge capacity before the start of storage, and is specifically calculated by the following equation (1).
[0029]
(Equation 1)
Capacity deterioration rate (%)
= [{(Discharge capacity before storage)-(discharge capacity after storage at 60 ° C. for one month)} / (discharge capacity before storage)] × 100
  Here, in this experiment, the lithium battery was “stored at 60 ° C. for one month” by a known accelerated test method, and substantially corresponds to a state where it was stored for about one year and six months under normal conditions (at room temperature).
(5-1) Effect of separator material on capacity retention rate
  Table 2 shows the results of measuring the capacity retention rate of lithium batteries using the separator materials. In the same table, reference batteries 1 to 5 are A-type separators, batteries of the present invention.7-9, 11-13Are respectively B-type separators. The present invention battery7-9, 11-13In the item of “Separator material”, the left indicates the material used as the separator body and the right as the reinforcing fiber. Comparative batteries 1 to 7 are conventional lithium batteries prepared as comparative examples.
[0030]
[Table 2]
[0031]
The reason why the above results were obtained will be considered.
Comparative batteries 1 and 2 using PE and PP as a single material for the separator have the highest capacity reduction rate, followed by comparative batteries 3 and 3 using polyimide, polyamide, fluororesin (PTFE), polysilicon, etc. 6 shows the capacity deterioration rate reaching 11 to 13%.
[0032]
As described in the prior art, this is because the separator has insufficient mechanical strength or the separator reacts with the non-aqueous electrolyte, causing a short circuit inside the battery, which contributes to a decrease in discharge capacity. The result is considered. Also, when the separator is made with a (polyimide) structure that is partially weak in mechanical strength (PE) and can also react with a non-aqueous electrolyte solution as in the comparative battery 7, the numerical value of the capacity reduction rate is large. Was also reconfirmed.
[0033]
  For such comparative batteries 1 to 7, for example, an A-type separator was provided.referenceIn the batteries 1 to 5, the capacity reduction rate is clearly improved. Especially equipped with an A-type separator made of EPreferenceBattery 2 isreferenceIt shows that the discharge maintaining performance is the best among the batteries 1-5. EP is 500 kg / cm as shown in Table 1.2It is considered that such excellent discharge maintaining performance was exhibited because of its excellent tensile strength and stability to the non-aqueous electrolyte. High battery performance due to such a balance between strength and reactivity is equipped with an A-type separator.referenceIt seems to be common to all of the batteries 1-5.
[0034]
  On the other hand, the battery of the present invention provided with a B-type separator7-9, 11-13Turning to, a clear improvement in performance is recognized for these comparative batteries 1 and 2, which can be directly compared. That is, it is considered that such a good discharge maintaining performance was obtained by the synergistic effect of the stability of PE or PP with respect to the non-aqueous electrolyte and the excellent mechanical strength of the reinforcing fiber.
(5-2) Influence of battery shape on capacity retention rate
  From the above experiments, it was found that the A-type separator made of EP and the B-type separator made of PP using polyamide as a reinforcing fiber have good performance. Next, for lithium batteries (reference battery 2 and the present invention battery 7) provided with these separators, the lithium battery (reference battery 2B and the present invention battery 7B) having the same composition inside the battery and having only the battery shape changed to a square shape, respectively. ) Was prepared separately. The results of comparing the capacity retention rates of the cylindrical battery and the prismatic battery are shown in Table 3 (a) and (b) below.
[0035]
The specifications of the prismatic battery are as follows.
Square battery: 14 mm long x 14 mm wide x 50 mm high
(Discharge capacity before starting storage; about 400 mAh)
The capacity deterioration rate shown here is the same as that in Table 2 above.
[0036]
[Table 3]
[0037]
  As shown above, in the case of the prismatic batteries 2B and 7B, a slight performance deterioration is observed as compared with the cylindrical batteries 2 and 7, respectively.
  This is considered as follows. In other words, the rectangular battery has a rectangular cross section, and power generation elements such as a positive electrode plate, a separator, and a negative electrode plate housed in a spiral shape have an elliptical cross-sectional shape inside the outer can. For this reason, it is considered that the tension is applied to the power generation element at the end of the long axis of the ellipse, and this difference is caused. However, it can be seen that a discharge capacity of 90% or more is maintained even in the case of a prismatic battery, and the effect of the present invention can be sufficiently recognized whether the battery has a cylindrical shape or a rectangular shape.
(5-3) Effect of battery size on capacity retention rate
  Then saidreferenceBattery 2 andInvention batteryFor No. 7, the effect on the capacity deterioration rate when the battery size of the cylindrical outer can was changed was examined, and the measurement results at that time are shown in Tables 4 (a) and 4 (b) below. As shown in the same table, the change in the battery dimensions is that the diameter was increased to 2 times or 4 times, and the height was increased accordingly. ThisreferenceBattery 2,Invention battery7 for comparison, L (Large) size, VL (Very Large) sizereferenceBatteries 2L, 2VL,Invention battery7L and 7VL were respectively produced.
[0038]
The capacity deterioration rate shown here is the same as in Table 3 above.
[0039]
[Table 4]
[0040]
As shown in the table, in this experiment, a result that the capacity deterioration rate was reduced in proportion to the battery size was obtained. This is because as the battery size increases, the distortion in the spiral structure of the power generation elements such as the positive electrode plate, separator, and negative electrode plate stored in the outer can is reduced (that is, it is easy to wind), and the power generation elements are uniformly stored. This is considered to be because of this.
[0041]
By the way, in the large batteries 2L and 7L (2VL, 7VL) having a discharge capacity of 4 (40) Ah, the fact that such excellent capacity maintenance can be realized suggests a large practical effect. In other words, it is possible to effectively reduce the loss of the discharge capacity by using the battery of this embodiment in a larger size as compared to obtaining a discharge capacity by connecting small batteries in parallel. There seems to be.
(6) Summary
As explained above, according to the nonaqueous electrolyte battery in the above embodiment, it has been found that excellent discharge maintaining performance can be obtained as compared with the conventional case. This is considered to be a result obtained mainly by selecting the material of the separator separating the positive electrode plate and the negative electrode plate as in the present invention or by improving the separator structure.
[0042]
    In this example, 6-nylon was used as an example of polyamide, but 6,6-nylon, 6,12-nylon, aromatic polyamide, and the like may be used. Moreover, although polytetrafluoroethylene (PTFE) was used as an example of the fluororesin, polyvinylidene fluoride (PVF) or the like may be used.
    OtherTheResilicon is not limited to the example of this embodiment, and various materials may be used.
[0043]
In each experiment for examining the discharge maintaining performance, the case where lithium hexafluorophosphate was used as the electrolyte of the non-aqueous electrolyte was examined. However, the above-described lithium trifluoromethanesulfonate (LiSOThreeCFThree), Lithium tetrafluoroborate (LiBF)Four), Lithium hexafluoroarsenate (LiAsF)6), Lithium trifluoromethanesulfonic acid imide (LiN (SO2CFThree)2), Lithium trifluoromethanesulfonic acid methide (LiC (SO2CFThree)Three), The same tendency was obtained.
[0044]
In addition, although the example in which the B-type separator is configured by embedding reinforcing fibers is shown, the present invention is not limited to this, and for example, a coated fiber in which PP or PE is coated on the reinforcing fibers as shown in FIG. Further, a microporous woven fabric or non-woven fabric may be produced from the coated fiber to form a separator. FIG. 2A is a separator made of a nonwoven fabric of the coated fiber, and FIG. 2B is an enlarged cross-sectional view showing the internal structure of the coated fiber.
[0045]
In addition to the above, the material mentioned as the reinforcing fiber may be processed into a film shape and coated with PP or PE to form a separator.
Further, the reinforcing fibers of the B-type separator may be other than the polymer material. For example, an alumina fiber which is an example of a fine ceramic fiber may be prepared as a reinforcing fiber and a separator including this may be configured. Further, alumina powder instead of fiber may be included in the separator body.
[0046]
Furthermore, even if powdered alumina is added to the reinforcing fiber, a certain degree of effect can be expected.
[0047]
【The invention's effect】
  As described above, according to the present invention,In a non-aqueous electrolyte battery of a power generation element in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are opposed to each other via a separator and impregnated with a non-aqueous electrolyte, the tensile strength is 350 kg / cm 2 The first member made of the above material uses a separator that is covered with a second member of polyolefin that has a chemical stability almost equal to or higher than that of polypropylene.Therefore, the strength of the separator is improved as compared with the conventional case, and even when the power generation elements such as the positive electrode plate and the negative electrode plate swell, it is possible to separate the two well. Therefore, since the occurrence of an internal short circuit of the battery can be suppressed, there is an effect that it is possible to ensure good discharge maintenance performance that could not be achieved in the past. Such an effect is recognized to be particularly effective when the battery container (outer can) is cylindrical.
[0048]
In the present invention, a material that has high mechanical strength but is difficult to use conventionally due to problems such as reactivity with the non-aqueous electrolyte can be used as the reinforcing fiber of the separator. Since this reinforcing fiber does not come into contact with the electrolytic solution, a wide variety of materials can be used. In addition, the reinforcing fiber can be selected in terms of production, such as coating the fiber itself with PP or PE to form a coated fiber, and producing a woven or non-woven fabric with the coated fiber as a separator.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 of the present inventionReference Embodiment 1 and Embodiment 2It is a schematic sectional drawing for demonstrating the structure of the nonaqueous electrolyte battery in.
FIG. 2 is a view showing a structure of a separator of a nonaqueous electrolyte battery in a variation of Embodiment 2 of the present invention.
  (A) is an expansion external view of the nonwoven fabric which consists of a covering fiber which comprises a separator.
  (B) is an expanded sectional view of the coated fiber.
[Explanation of symbols]
  101 Exterior can
  102 Separator
  103 positive electrode plate
  104 Negative electrode plate
  105 Insulation gasket
  106 Sealing plate
  107 Insulation plate
  108 Insulation plate
  109 Positive Tab
  110 Positive terminal
  111 Negative terminal

Claims (3)

正極板と負極板がセパレータを介して対向され、これに非水電解液を含浸してなる発電要素の非水電解液電池において、フィルム状の第二部材に繊維状の第一部材が埋設されたセパレータを備え、前記第一部材は、引張り強度が350 kg/cm 2 以上のポリアミド、フッ素樹脂、ポリシリコンのいずれかからなり、前記第二部材はポリエチレン、ポリプロピレンのいずれかからなることを特徴とする非水電解液電池。In a non-aqueous electrolyte battery of a power generation element in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are opposed via a separator and impregnated with a non-aqueous electrolyte solution, a fibrous first member is embedded in a film-like second member. The first member is made of any one of polyamide, fluororesin and polysilicon having a tensile strength of 350 kg / cm 2 or more, and the second member is made of either polyethylene or polypropylene. Non-aqueous electrolyte battery. 正極板と負極板がセパレータを介して対向され、これに非水電解液を含浸してなる発電要素の非水電解液電池において、フィルム状の第二部材に繊維状の第一部材が被覆されてなる繊維を編み込み又は融合圧着して構成されているセパレータを備え、前記第一部材は、引張り強度が350 kg/cm 2 以上のポリアミド、フッ素樹脂、ポリシリコンのいずれかからなり、前記第二部材はポリエチレン、ポリプロピレンのいずれかからなることを特徴とする非水電解液電池。In a non-aqueous electrolyte battery of a power generation element in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are opposed via a separator and impregnated with a non-aqueous electrolyte solution, a fibrous first member is coated on a film-like second member. And the first member is made of any one of polyamide, fluororesin, and polysilicon having a tensile strength of 350 kg / cm 2 or more, and the second member. non-aqueous electrolyte cell member you characterized in that it consists of one of polyethylene, polypropylene. 正極板、負極板およびセパレータはスパイラル構造の電極体を構成しており、この電極体が円筒型容器に収納されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の非水電解液電池。 3. The nonaqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the positive electrode plate, the negative electrode plate, and the separator constitute a spiral electrode body, and the electrode body is housed in a cylindrical container.
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