JP5620811B2 - Cylindrical non-aqueous electrolyte primary battery - Google Patents

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Description

本発明は、重負荷パルス放電特性に優れ、生産性が良好な円筒形非水電解液一次電池に関するものである。   The present invention relates to a cylindrical non-aqueous electrolyte primary battery having excellent heavy load pulse discharge characteristics and good productivity.

円筒形非水電解液一次電池には、ガスメーター遮断弁や無線通信などの用途のように、大電流を瞬間的に取り出し得ること、すなわち、重負荷パルス放電特性に優れることが要求される場合がある。現在の円筒形非水電解液一次電池では、例えば、正極と負極とをセパレータを介して渦巻状に巻回した巻回構造の電極群を使用することで、大きな電極面積を確保して、前記の要求に対応している。   Cylindrical non-aqueous electrolyte primary batteries may be required to be able to take out a large current instantaneously, that is, excellent in heavy load pulse discharge characteristics, as in applications such as gas meter shut-off valves and wireless communications. is there. In the current cylindrical non-aqueous electrolyte primary battery, for example, by using an electrode group having a winding structure in which a positive electrode and a negative electrode are wound in a spiral shape via a separator, a large electrode area is secured, It corresponds to the request of.

また、円筒形非水電解液一次電池において、巻回構造の電極群を使用することに加えて、前記電極群に使用する負極を、金属リチウム箔とアルミニウム箔とを積層して構成する技術も提案されている(例えば、特許文献1、2)。特許文献1や特許文献2に記載の技術によれば、電池内において、負極の金属リチウム箔とアルミニウム箔とが電気化学的に合金化してリチウム−アルミニウム合金を形成し、これが微粉化することから、負極の表面積をより増加させることができ、電池の重負荷パルス放電特性を更に高めることができる。   In addition, in the cylindrical non-aqueous electrolyte primary battery, in addition to using a wound electrode group, a technique for forming a negative electrode used for the electrode group by laminating a metal lithium foil and an aluminum foil is also available. It has been proposed (for example, Patent Documents 1 and 2). According to the techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2, in the battery, the metal lithium foil and the aluminum foil of the negative electrode are electrochemically alloyed to form a lithium-aluminum alloy, which is pulverized. The surface area of the negative electrode can be further increased, and the heavy load pulse discharge characteristics of the battery can be further enhanced.

特開2007−250414号公報JP 2007-250414 A 特開2009−266715号公報JP 2009-266715 A

ところが、特許文献1や特許文献2に記載の電池は、高い重負荷パルス放電特性を備えている一方で、生産性の点で未だ改善の余地がある。また、円筒形非水電解液一次電池には、適用機器の改良に伴って、従来を上回る重負荷パルス放電特性が求められることも予想される。   However, while the batteries described in Patent Document 1 and Patent Document 2 have high heavy-load pulse discharge characteristics, there is still room for improvement in terms of productivity. In addition, it is expected that the cylindrical non-aqueous electrolyte primary battery will be required to have a heavy-load pulse discharge characteristic that exceeds that of the conventional battery as the application equipment is improved.

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、重負荷パルス放電特性に優れ、生産性が良好な円筒形非水電解液一次電池を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a cylindrical non-aqueous electrolyte primary battery having excellent heavy-load pulse discharge characteristics and good productivity.

前記目的を達成し得た本発明の円筒形非水電解液一次電池は、二酸化マンガンを含有する正極と、負極とが、セパレータを介して渦巻状に巻回された巻回構造の電極群を有するものであって、前記負極は、集電体の片面に、連続した1枚の層のみで構成された金属リチウム含有層を有しており、集電体における前記金属リチウム含有層の形成面の面積のうちの85%以上を、前記金属リチウム含有層が覆っており、前記金属リチウム含有層の、集電体側とは反対側の表面の少なくとも一部には、リチウム−アルミニウム合金が形成されていることを特徴とするものである。   The cylindrical non-aqueous electrolyte primary battery of the present invention that has achieved the above-described object has a wound structure electrode group in which a positive electrode containing manganese dioxide and a negative electrode are wound in a spiral shape via a separator. The negative electrode has a metal lithium-containing layer composed of only one continuous layer on one side of the current collector, and the surface of the current collector on which the metal lithium-containing layer is formed 85% or more of the area is covered with the metal lithium-containing layer, and a lithium-aluminum alloy is formed on at least a part of the surface of the metal lithium-containing layer opposite to the current collector side. It is characterized by that.

本発明によれば、重負荷パルス放電特性に優れ、生産性が良好な円筒形非水電解液一次電池を提供する。   According to the present invention, a cylindrical non-aqueous electrolyte primary battery having excellent heavy load pulse discharge characteristics and good productivity is provided.

本発明の円筒形非水電解液一次電池の一例を模式的に表わす縦断面図である。It is a longitudinal section showing typically an example of the cylindrical nonaqueous electrolyte primary battery of the present invention. 図1に示す円筒形非水電解液一次電池の横断面図である。It is a cross-sectional view of the cylindrical non-aqueous electrolyte primary battery shown in FIG. 従来の円筒形非水電解液一次電池の一例を模式的に表わす横断面図である。It is a cross-sectional view which represents typically an example of the conventional cylindrical nonaqueous electrolyte primary battery.

図1に、本発明の円筒形非水電解液一次電池の一例を模式的に表す縦断面図を示す。 図1に示す円筒形非水電解液一次電池1は、上方開口部を有する有底円筒状の外装缶2と、外装缶2内に装填された正極4と負極5とをセパレータを介して巻回してなる巻回構造の電極群3と、非水電解液(以下、単に「電解液」という)と、外装缶2の上方開口部を封止する封口構造とを有している。言い換えれば、図1の円筒形非水電解液一次電池1は、外装缶2と外装缶2の上方開口部を封止する封口構造とで囲まれる空間内に、正極4と負極5とをセパレータ6を介して巻回してなる巻回構造の電極群3や電解液といった発電要素を有するものである。前記外装缶2は、鉄やステンレス鋼などを素材とする。   In FIG. 1, the longitudinal cross-sectional view which represents typically an example of the cylindrical nonaqueous electrolyte primary battery of this invention is shown. A cylindrical non-aqueous electrolyte primary battery 1 shown in FIG. 1 has a bottomed cylindrical outer can 2 having an upper opening, and a positive electrode 4 and a negative electrode 5 loaded in the outer can 2 with a separator interposed therebetween. The electrode group 3 has a spirally wound structure, a non-aqueous electrolyte (hereinafter simply referred to as “electrolyte”), and a sealing structure that seals the upper opening of the outer can 2. In other words, the cylindrical non-aqueous electrolyte primary battery 1 in FIG. 1 has the positive electrode 4 and the negative electrode 5 separated in a space surrounded by the outer can 2 and the sealing structure that seals the upper opening of the outer can 2. 6 has a power generation element such as an electrode group 3 having a wound structure formed by winding via 6 and an electrolytic solution. The outer can 2 is made of iron, stainless steel, or the like.

封口構造は、外装缶2の上方開口部の内周縁に固定された蓋板7と、蓋板7の中央部に開設された開口に、ポリプロピレンなどを素材とする絶縁パッキング8を介して装着された端子体9と、蓋板7の下部に配置された絶縁板10とを有している。絶縁板10は、円盤状のベース部11の周縁に環状の側壁12を立設した上向きに開口する丸皿形状に形成されており、ベース部11の中央にはガス通口13が開設されている。蓋板7は、側壁12の上端部に受け止められた状態で、外装缶2の上方開口部の内周縁に、レーザー溶接で固定するか、またはパッキングを介したクリンプシールで固定されている。電池内圧が急激に上昇したときの対策として、蓋板7または外装缶2の缶底2aには、薄肉部(ベント)を設けることができる。正極4と端子体9の下面とは、正極リード体15で接続されている。また、負極5に取り付けられた負極リード体16は、外装缶2の上部内面に溶接されている。14は、外装缶2の缶底2a内側に配置された絶縁板である。   The sealing structure is attached to the cover plate 7 fixed to the inner peripheral edge of the upper opening of the outer can 2 and the opening formed in the center of the cover plate 7 through an insulating packing 8 made of polypropylene or the like. Terminal body 9 and insulating plate 10 disposed under cover plate 7. The insulating plate 10 is formed in a round plate shape having an annular side wall 12 standing on the periphery of the disk-shaped base portion 11 and opening upward, and a gas passage 13 is opened at the center of the base portion 11. Yes. The cover plate 7 is fixed to the inner peripheral edge of the upper opening of the outer can 2 by laser welding or a crimp seal through packing while being received by the upper end of the side wall 12. As a countermeasure when the battery internal pressure suddenly increases, a thin portion (vent) can be provided on the lid 7 or the can bottom 2a of the outer can 2. The positive electrode 4 and the lower surface of the terminal body 9 are connected by a positive electrode lead body 15. Further, the negative electrode lead body 16 attached to the negative electrode 5 is welded to the upper inner surface of the outer can 2. Reference numeral 14 denotes an insulating plate disposed inside the can bottom 2 a of the outer can 2.

図2には、図1に示した円筒形非水電解液一次電池の横断面図を示している。図2に示すように、巻回構造の電極群3は、シート状の正極4とシート状の負極5とを、セパレータ6を介して巻回してなるものであり、全体として略円柱形状に形成されている。図2に示す円筒形非水電解液一次電池では、正極4は、2枚の正極合剤シート41、42が、集電体43を介して積層された構造を有している。また、負極5は、金属リチウム含有層51と集電体52とが積層された構造を有している。そして、金属リチウム含有層51の集電体52側とは反対側の表面の少なくとも一部には、リチウム−アルミニウム合金が形成されている(ただし、図2では、金属リチウム含有層51において、リチウム−アルミニウム合金が形成された部分を区別して示していない)。   FIG. 2 shows a cross-sectional view of the cylindrical non-aqueous electrolyte primary battery shown in FIG. As shown in FIG. 2, the electrode group 3 having a winding structure is formed by winding a sheet-like positive electrode 4 and a sheet-like negative electrode 5 with a separator 6 interposed therebetween, and is formed in a substantially cylindrical shape as a whole. Has been. In the cylindrical non-aqueous electrolyte primary battery shown in FIG. 2, the positive electrode 4 has a structure in which two positive electrode mixture sheets 41 and 42 are laminated via a current collector 43. The negative electrode 5 has a structure in which a metallic lithium-containing layer 51 and a current collector 52 are laminated. A lithium-aluminum alloy is formed on at least a part of the surface of the metallic lithium-containing layer 51 opposite to the current collector 52 side (however, in FIG. -The part where the aluminum alloy is formed is not shown separately).

本発明の円筒形非水電解液一次電池は、図2に示すように、集電体の片面に、連続した1枚の層のみで構成された金属リチウム含有層を有する負極を備えている。   As shown in FIG. 2, the cylindrical non-aqueous electrolyte primary battery of the present invention includes a negative electrode having a metallic lithium-containing layer composed of only one continuous layer on one side of a current collector.

表面にリチウム−アルミニウム合金が形成された金属リチウム含有層を有する負極を用いて形成された巻回構造の電極群を有する従来の円筒形非水電解液一次電池の一例を模式的に表す横断面図を、図3に示す。   Cross section schematically representing an example of a conventional cylindrical non-aqueous electrolyte primary battery having an electrode group of a wound structure formed using a negative electrode having a metallic lithium-containing layer with a lithium-aluminum alloy formed on the surface The figure is shown in FIG.

図3に示すように、従来の円筒形非水電解液一次電池100では、例えば、金属リチウム含有層51を形成するための金属リチウム箔(リチウム−アルミニウム合金を形成するための金属リチウム箔とアルミニウム箔との積層体である場合を含む)を2枚使用し、集電体52の中央部近傍が電極群の巻回中心となるようにし、かかる部分は集電体の露出部53とし、2枚の金属リチウム箔を離間させて集電体52の表面に配置していた。すなわち、従来の円筒形非水電解液一次電池に係る負極においては、電極群の巻回中心に相当する位置やその近傍には、表面にリチウム−アルミニウム合金が形成された金属リチウム含有層が形成されていなかった。   As shown in FIG. 3, in the conventional cylindrical nonaqueous electrolyte primary battery 100, for example, a metal lithium foil for forming a metal lithium-containing layer 51 (a metal lithium foil and an aluminum for forming a lithium-aluminum alloy). (Including the case of a laminate with a foil), and the vicinity of the central portion of the current collector 52 is the winding center of the electrode group, and this portion is the exposed portion 53 of the current collector. The sheet of metal lithium foil was separated and disposed on the surface of the current collector 52. That is, in a negative electrode according to a conventional cylindrical nonaqueous electrolyte primary battery, a metal lithium-containing layer having a lithium-aluminum alloy formed on the surface is formed at or near the position corresponding to the winding center of the electrode group. Was not.

その主な理由は、図3に示す通り、負極に係る巻回中心に相当する位置やその近傍の部分は、正極と対向することがないことから、かかる部分に配置した金属リチウムが放電反応に関与し得ないと考えられており、そのため、無駄になると考えられる金属リチウムの使用を制限していたからである。   The main reason is that, as shown in FIG. 3, the position corresponding to the winding center of the negative electrode and the portion in the vicinity thereof do not face the positive electrode. This is because the use of metallic lithium, which is considered to be useless, has been limited.

ところが、本発明者が鋭意検討を重ねた結果、図2に示すように、負極に係る金属リチウム含有層を連続した1枚の層とし、放電反応に関与し得ないと考えられる電極群の巻回中心やその近傍における正極と対向しない領域においても金属リチウム含有層が存在するようにすると、前記のような予想に反して、従来の電池(金属リチウム含有層を、2枚の金属リチウム箔を用い、これらを離間させて配置して形成していた負極を有する電池)よりも重負荷パルス放電特性が向上することが判明した。   However, as a result of intensive studies by the inventor, as shown in FIG. 2, the metal lithium-containing layer of the negative electrode is formed as a continuous layer, and the winding of the electrode group considered not to be involved in the discharge reaction. Contrary to the above expectation, if a metal lithium-containing layer is present even in a region that does not face the positive electrode at the center of rotation or in the vicinity thereof, a conventional battery (metal lithium-containing layer is replaced with two metal lithium foils). It has been found that the heavy-load pulse discharge characteristics are improved as compared with a battery having a negative electrode formed by separating them and using them.

負極に係る金属リチウム含有層を連続した1枚の層とした場合、従来の電池に係る負極のように、2枚の金属リチウム箔を用い、これらを離間させて配置して金属リチウム含有層を形成した場合に比べて、重負荷パルス放電特性向上に大きく寄与するリチウム−アルミニウム合金が、負極の金属リチウム含有層の表面の全体にわたって、より均一に形成され得ると考えられ、これにより、負極の全体にわたって放電反応が均一化することで、重負荷パルス放電特性が向上したと考えられる。   When the metal lithium-containing layer related to the negative electrode is a single continuous layer, like the negative electrode related to the conventional battery, two metal lithium foils are used, and these metal lithium-containing layers are arranged apart from each other. Compared with the case where it is formed, it is considered that the lithium-aluminum alloy that greatly contributes to the improvement of the heavy load pulse discharge characteristics can be formed more uniformly over the entire surface of the metal lithium-containing layer of the negative electrode. It is considered that the heavy load pulse discharge characteristics have been improved by making the discharge reaction uniform throughout.

また、負極集電体の表面に2枚の金属リチウム箔を離間して配置して構成した負極を用いて巻回構造の電極群を形成すると、負極に厚み斑があるため、正極やセパレータと重ね合わせて渦巻状に巻回する際に巻ズレが生じやすく、これが電池の生産性低下の一因となっていた。   In addition, when an electrode group having a wound structure is formed using a negative electrode formed by disposing two metallic lithium foils on the surface of the negative electrode current collector, the negative electrode has thickness unevenness. Winding misalignment tends to occur when they are stacked and wound in a spiral shape, which has been a cause of battery productivity reduction.

これに対し、本発明では、負極に係る金属リチウム含有層を、2枚の金属リチウム箔を用い、これらを離間させて配置して形成するのではなく、1枚の金属リチウム箔のみを使用して形成することで連続した1枚の層とすることで、巻回構造の電極群を形成する際の巻ズレを抑えて、電極群の生産性、ひいては電池の生産性を高めている。   In contrast, in the present invention, the metal lithium-containing layer according to the negative electrode is not formed by using two metal lithium foils and separating them from each other, but using only one metal lithium foil. By forming the electrodes into a single continuous layer, the winding deviation when forming the electrode group having a wound structure is suppressed, and the productivity of the electrode group, and hence the productivity of the battery is improved.

なお、本明細書でいう「重負荷パルス放電」とは、300〜3000mAの電流で、0.01秒〜10秒程度の長さの瞬間的な放電を行うことを意味している。   As used herein, “heavy load pulse discharge” means instantaneous discharge having a length of about 0.01 seconds to 10 seconds at a current of 300 to 3000 mA.

本発明の円筒形非水電解液一次電池の有する負極に係る金属リチウム含有層は、例えば、金属リチウム箔またはリチウム合金箔の片面(集電体と接する面とは反対側の面)の一部にアルミニウム箔を配置し、電池内において電解液の共存下で、金属リチウム箔またはリチウム合金箔の表面にリチウム−アルミニウム合金を形成したものが挙げられる。   The metal lithium-containing layer according to the negative electrode of the cylindrical non-aqueous electrolyte primary battery of the present invention is, for example, a part of one side of the metal lithium foil or lithium alloy foil (the side opposite to the side in contact with the current collector) And an aluminum foil formed on the surface of a metal lithium foil or lithium alloy foil in the presence of an electrolyte in the battery.

金属リチウム含有層の表面においてリチウム−アルミニウム合金が形成されていると、微粉化によって、その表面積が大きくなり、また、負極表面での電解液との反応が抑えられ、電池特性低下の要因となる有機物被膜の形成が抑制される。そのため、電池の重負荷パルス放電特性が向上する。   If a lithium-aluminum alloy is formed on the surface of the metallic lithium-containing layer, the surface area increases due to micronization, and the reaction with the electrolyte solution on the negative electrode surface is suppressed, causing a decrease in battery characteristics. Formation of the organic film is suppressed. Therefore, the heavy load pulse discharge characteristics of the battery are improved.

なお、本発明の電池には、電池内でリチウム−アルミニウム合金を形成するのではなく、予め表面にリチウム−アルミニウム合金が形成された金属リチウム箔やリチウム合金箔を用いて構成した金属リチウム含有層を有する負極を用いてもよい。   The battery of the present invention does not form a lithium-aluminum alloy in the battery, but a metal lithium foil having a lithium-aluminum alloy formed in advance on the surface or a metal lithium-containing layer formed using a lithium alloy foil. You may use the negative electrode which has.

金属リチウム含有層の形成に用い得るリチウム合金箔としては、例えば、リチウム−マグネシウム合金箔、リチウム−スズ合金箔、リチウム−亜鉛合金箔、リチウム−アンチモン合金箔、リチウム−ケイ素合金箔などが挙げられる。これらのリチウム合金箔を構成するリチウム合金においては、リチウムの含有量が90質量%以上であることが好ましい。   Examples of the lithium alloy foil that can be used for forming the metal lithium-containing layer include a lithium-magnesium alloy foil, a lithium-tin alloy foil, a lithium-zinc alloy foil, a lithium-antimony alloy foil, and a lithium-silicon alloy foil. . In the lithium alloys constituting these lithium alloy foils, the lithium content is preferably 90% by mass or more.

金属リチウム含有層の形成に使用する金属リチウム箔またはリチウム合金箔の厚みは、例えば、0.05〜0.4mmであることが好ましい。   The thickness of the metal lithium foil or lithium alloy foil used for forming the metal lithium-containing layer is preferably 0.05 to 0.4 mm, for example.

金属リチウム箔やリチウム合金箔の表面にアルミニウム箔を配置して、表面にリチウム−アルミニウム合金を有する金属リチウム含有層を形成する場合、アルミニウム箔の厚みは、例えば、十分な量のリチウム−アルミニウム合金を形成させて、これを形成することによる効果をより良好に確保し、また、巻回構造の電極群の巻回時にアルミニウム箔の切断による巻回不良の発生などを抑制する観点から、3μm以上であることが好ましい。ただし、アルミニウム箔が厚すぎると、放電に関与しないアルミニウム量が増加して、電池の放電容量が小さくなる虞があるため、アルミニウム箔の厚みは15μm以下であることが好ましい。   When an aluminum foil is disposed on the surface of a metal lithium foil or lithium alloy foil and a metal lithium-containing layer having a lithium-aluminum alloy is formed on the surface, the thickness of the aluminum foil is, for example, a sufficient amount of lithium-aluminum alloy 3 μm or more from the viewpoint of ensuring the better effect of forming this, and suppressing the occurrence of winding failure due to cutting of the aluminum foil when winding the electrode group of the winding structure It is preferable that However, if the aluminum foil is too thick, the amount of aluminum not involved in the discharge increases and the discharge capacity of the battery may be reduced. Therefore, the thickness of the aluminum foil is preferably 15 μm or less.

負極においては、電池の重負荷パルス放電特性を高めるとともに、高容量化を図る観点から、集電体における金属リチウム含有層の形成面の面積のうち、金属リチウム含有層で覆われている領域の面積が、85%以上であり、90%以上であることが好ましい。   In the negative electrode, from the viewpoint of enhancing the heavy load pulse discharge characteristics of the battery and increasing the capacity, the area of the surface of the current collector on which the metal lithium-containing layer is formed is covered by the metal lithium-containing layer. The area is 85% or more, preferably 90% or more.

また、負極の金属リチウム含有層は、放電反応に伴って消費されるため、電池の放電を継続すると、金属リチウム含有層が切れてしまう虞がある。よって、負極の集電体における金属リチウム含有層の形成面の面積は、金属リチウム含有層の面積よりも大きくして、金属リチウム含有層が切れた場合にも電気的接続を良好に保ち得るようにすることが好ましい。具体的には、集電体における金属リチウム含有層の形成面の面積のうち、金属リチウム含有層で覆われている領域の面積を、例えば、95%以下とすることが好ましい。   Moreover, since the metal lithium content layer of a negative electrode is consumed with discharge reaction, there exists a possibility that a metal lithium content layer may be cut | disconnected if discharge of a battery is continued. Therefore, the area of the formation surface of the metal lithium-containing layer in the current collector of the negative electrode is made larger than the area of the metal lithium-containing layer so that the electrical connection can be maintained well even when the metal lithium-containing layer breaks. It is preferable to make it. Specifically, the area of the region covered with the metal lithium-containing layer in the area of the formation surface of the metal lithium-containing layer in the current collector is preferably 95% or less, for example.

負極に係る金属リチウム含有層においては、電池の重負荷パルス放電特性をより良好に高める観点から、集電体側とは反対側の表面の面積のうち、リチウム−アルミニウム合金が形成されている領域の面積が、85%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましい。   In the metal lithium-containing layer according to the negative electrode, from the viewpoint of improving the heavy load pulse discharge characteristics of the battery better, the area of the surface where the lithium-aluminum alloy is formed out of the surface area opposite to the current collector side. The area is preferably 85% or more, and more preferably 90% or more.

ただし、前記の通り、リチウム−アルミニウム合金は微粉化するため、例えば、電池に外部から衝撃が加わったときなどに、金属リチウム含有層の端部付近から、微粉化したリチウム−アルミニウム合金が脱落して、電池の放電容量の低下を引き起こしたり、脱落したリチウム−アルミニウム合金粉末が正極と接触して、電池電圧を低下させて電圧不良を引き起こしたりする虞がある。   However, since the lithium-aluminum alloy is pulverized as described above, the pulverized lithium-aluminum alloy falls off from the vicinity of the end portion of the metal lithium-containing layer, for example, when an external impact is applied to the battery. Thus, there is a possibility that the discharge capacity of the battery may be reduced, or the dropped lithium-aluminum alloy powder may come into contact with the positive electrode to reduce the battery voltage and cause a voltage failure.

よって、負極に係る金属リチウム含有層において、集電体側とは反対側の面の端部近傍には、リチウム−アルミニウム合金が形成されていないことが好ましい。具体的には、負極に係る金属リチウム含有層の集電体側とは反対側の表面の面積のうち、リチウム−アルミニウム合金が形成されている領域の面積は、98%以下であることが好ましく、95%以下であることがより好ましい。また、金属リチウム含有層の集電体側とは反対側の面においては、その端から少なくとも1mmまでの部分には、リチウム−アルミニウム合金が形成されていないことが好ましい。   Accordingly, in the metallic lithium-containing layer according to the negative electrode, it is preferable that no lithium-aluminum alloy is formed in the vicinity of the end of the surface opposite to the current collector side. Specifically, the area of the region where the lithium-aluminum alloy is formed is preferably 98% or less of the area of the surface opposite to the current collector side of the metal lithium-containing layer according to the negative electrode, More preferably, it is 95% or less. Moreover, it is preferable that the lithium-aluminum alloy is not formed in the part at least 1 mm from the edge in the surface on the opposite side to the collector side of the metallic lithium-containing layer.

本発明の電池に係る負極の金属リチウム含有層の表面のうち、リチウム−アルミニウム合金が形成されている領域の面積比率は、電子線マイクロアナライザ(EPMA)を用いて分析することにより、求める。   The area ratio of the region where the lithium-aluminum alloy is formed in the surface of the metal lithium-containing layer of the negative electrode according to the battery of the present invention is determined by analyzing using an electron beam microanalyzer (EPMA).

本発明の電池に係る負極集電体の素材としては、銅、ニッケル、鉄、ステンレスなどが挙げられる。負極集電体の厚み分だけ外装缶の内部体積が減少するため、負極集電体の厚み寸法は可及的に小さいことが好ましく、具体的には、例えば、0.1mm以下とすることが推奨される。すなわち、負極集電体が厚すぎると、負極活物質として作用するリチウムを含有する金属リチウム含有層(金属リチウム箔またはリチウム合金箔)などの厚みを薄くせざるを得ず、電池容量の低下を招く虞がある。また、負極集電体が薄すぎると、破れやすくなるため、負極集電体の厚みは、0.005mm以上とすることが望ましい。   Examples of the material for the negative electrode current collector according to the battery of the present invention include copper, nickel, iron, and stainless steel. Since the internal volume of the outer can decreases by the thickness of the negative electrode current collector, the thickness dimension of the negative electrode current collector is preferably as small as possible, specifically, for example, 0.1 mm or less. Recommended. That is, if the negative electrode current collector is too thick, the thickness of the metal lithium-containing layer (metal lithium foil or lithium alloy foil) containing lithium that acts as the negative electrode active material has to be reduced, and the battery capacity is reduced. There is a risk of inviting. Moreover, since it will be easy to tear when a negative electrode collector is too thin, it is desirable that the thickness of a negative electrode collector be 0.005 mm or more.

本発明に係る正極には、例えば、図2に示すように、2枚の正極合剤シートが集電体を介して積層された構成のシート状の正極を用いることができる。このような構造のシート状正極は、例えば、集電体が、2枚の正極合剤シートよりも数mm内側にくるようにして三者を重ね合わせ、巻回始端部となる長さ方向の端部から3〜10mmの部分をプレスすることで作製できる。なお、作業上の観点からは、巻回構造の電極群の作製に先立って、2枚の正極合剤シートと正極集電体とを一体化しておくことが好ましいが、独立した2枚の正極合剤シートと集電体とを、巻回構造の電極群の巻回時に一体化しても構わず、このような製法によっても特性上は特に問題はない。   As the positive electrode according to the present invention, for example, as shown in FIG. 2, a sheet-like positive electrode having a configuration in which two positive electrode mixture sheets are laminated via a current collector can be used. In the sheet-like positive electrode having such a structure, for example, the current collector is overlapped by three mm so that the current collector is located a few mm inside of the two positive electrode mixture sheets, and the lengthwise direction that becomes the winding start end portion It can be produced by pressing a portion of 3 to 10 mm from the end. From the viewpoint of work, it is preferable that the two positive electrode mixture sheets and the positive electrode current collector are integrated prior to the production of the electrode group having a wound structure. The mixture sheet and the current collector may be integrated at the time of winding the electrode group having a wound structure, and there is no particular problem in terms of characteristics even by such a manufacturing method.

正極合剤シートとしては、例えば、正極活物質に、導電助剤やバインダーを配合し、必要に応じて水などを添加してなる正極合剤(スラリー)を、ロールなどを用いて圧延するなどして予備シート化し、これを乾燥・粉砕したものを再度ロール圧延などしてシート形状に成形したものが使用できる。正極活物質としては、二酸化マンガンが使用される。また、導電助剤としては、例えば、黒鉛、カーボンブラック(ケッチェンブラックなど)、アセチレンブラックなどが挙げられ、これらを1種単独で用いる他、2種以上を混合して用いてもよい。バインダーとしては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ゴム系バインダーなどが使用できる。なお、PTFEの場合、ディスパージョンタイプのものでもよいし、粉末状のものでもよいが、ディスパージョンタイプのものが特に好適である。   As the positive electrode mixture sheet, for example, a positive electrode mixture (slurry) obtained by blending a positive electrode active material with a conductive additive or a binder and adding water or the like as necessary is rolled using a roll or the like. Then, a pre-sheet can be formed, and a product obtained by drying and pulverizing the sheet can be roll-rolled again to form a sheet shape. Manganese dioxide is used as the positive electrode active material. Examples of the conductive assistant include graphite, carbon black (Ketjen black, etc.) and acetylene black. These may be used alone or in combination of two or more. As the binder, polytetrafluoroethylene (PTFE), rubber binder, or the like can be used. In the case of PTFE, a dispersion type or a powder type may be used, but a dispersion type is particularly preferable.

正極合剤シートにおいては、例えば、正極活物質の含有量を92〜97質量%、導電助剤の含有量を2〜4質量%、およびバインダーの含有量を1〜4質量%とすることが好ましい。   In the positive electrode mixture sheet, for example, the content of the positive electrode active material is 92 to 97% by mass, the content of the conductive additive is 2 to 4% by mass, and the content of the binder is 1 to 4% by mass. preferable.

正極合剤シートは、1枚当たり、電池外装缶内径の4〜9%に相当する厚みを有していることが好ましい。このように厚い正極合剤シートを有する正極を備えることで、電池内での正極の占有体積率を高めて電池内の不要な隙間を減らし、正極活物質の充填量を増加させて電池の高容量化を達成することができる。なお、個々の正極合剤シートの具体的な厚みは、電池のサイズ(外装缶内径の大きさ)によって変動するが、通常は、0.5〜1.0mmである。   It is preferable that the positive electrode mixture sheet has a thickness corresponding to 4 to 9% of the inner diameter of the battery outer can per sheet. By providing a positive electrode having a thick positive electrode mixture sheet in this manner, the occupied volume ratio of the positive electrode in the battery is increased to reduce unnecessary gaps in the battery, and the filling amount of the positive electrode active material is increased to increase the battery capacity. Capacitance can be achieved. The specific thickness of each positive electrode mixture sheet varies depending on the size of the battery (the size of the outer diameter of the outer can), but is usually 0.5 to 1.0 mm.

また、正極合剤シートの密度は、例えば、2.1〜2.8g/cmであることが好ましい。なお、本明細書でいう正極合剤シートの密度は、乾燥状態の正極合剤シートの体積と質量によって求められる値である。 Moreover, it is preferable that the density of a positive mix sheet is 2.1-2.8 g / cm < 3 >, for example. In addition, the density of the positive mix sheet as used in this specification is a value calculated | required by the volume and mass of the positive mix sheet of a dry state.

なお、導電助剤に、BET比表面積が400〜2000m/gのカーボンブラック(特にケッチェンブラック)を用い、正極合剤シートにおける前記導電助剤の含有量を2.0〜4.0質量%とし、更に正極合剤シートの密度を2.2〜2.7g/cmとすることがより好ましく、これにより電池の中負荷での放電特性を高めることもできる。なお、本明細書でいう導電助剤のBET比表面積は、多分子吸着の理論式であるBET式を用いて、表面積を測定、計算したもので、活物質の表面と微細孔の比表面積である。また、後記の実施例におけるカーボンブラックのBET比表面積の測定には、窒素吸着法による比表面積測定装置(Mountech社製「Macsorb HM model−1201」)を用いた。 In addition, carbon black (especially Ketjen black) whose BET specific surface area is 400-2000 m < 2 > / g is used for a conductive support agent, Content of the said conductive support agent in a positive mix sheet is 2.0-4.0 mass. %, And the density of the positive electrode mixture sheet is more preferably 2.2 to 2.7 g / cm 3 , which can also enhance the discharge characteristics at the middle load of the battery. In addition, the BET specific surface area of the conductive assistant referred to in this specification is a surface area measured and calculated using the BET formula which is a theoretical formula of multimolecular adsorption. is there. Moreover, the specific surface area measuring apparatus by the nitrogen adsorption method ("Macsorb HM model-1201" by Mounttech) was used for the measurement of the BET specific surface area of carbon black in the Example mentioned later.

正極に用いる集電体としては、例えば、SUS316、SUS430、SUS444などのステンレス鋼を素材とするものが挙げられ、その形態としては、平織り金網、エキスパンドメタル、ラス網、パンチングメタル、箔(板)などが例示できる。集電体の厚みとしては、例えば、0.1〜0.4mmであることが好ましい。   Examples of the current collector used for the positive electrode include those made of stainless steel such as SUS316, SUS430, and SUS444, and the forms thereof include plain weave metal mesh, expanded metal, lath net, punching metal, and foil (plate). Etc. can be exemplified. The thickness of the current collector is preferably, for example, 0.1 to 0.4 mm.

なお、正極集電体の表面には、ペースト状の導電材を塗布しておくことが望ましい。正極集電体として立体構造を有する網状のものを用いた場合も、金属箔やパンチングメタルなどの本質的に平板からなる材料を用いた場合と同様に、導電材の塗布により集電効果の著しい改善が認められる。これは、網状の集電体の金属部分が正極合剤シートと直接的に接触する経路のみならず、網目内に充填された導電材を介しての経路が有効に利用されていることによるものと推定される。   Note that it is desirable to apply a paste-like conductive material to the surface of the positive electrode current collector. When a positive electrode current collector having a three-dimensional structure is used, as in the case of using an essentially flat material such as a metal foil or a punching metal, the current collecting effect is remarkable by applying a conductive material. Improvement is observed. This is because the route through the conductive material filled in the mesh is effectively used as well as the route in which the metal part of the mesh current collector is in direct contact with the positive electrode mixture sheet. It is estimated to be.

導電材としては、例えば、銀ペーストやカーボンペーストなどを用いることができる。特にカーボンペーストは、銀ペーストに比べて材料費が安く済み、しかも銀ペーストと略同等の接触効果が得られるため、非水電解液電池の製造コストの低減化を図る上で好適である。導電材のバインダーとしては、水ガラスやイミド系のバインダーなどの耐熱性の材料を用いることが好ましい。これは正極合剤シート中の水分を除去する際に200℃を超える高温で乾燥処理するためである。   As the conductive material, for example, silver paste or carbon paste can be used. In particular, the carbon paste is suitable for reducing the manufacturing cost of the non-aqueous electrolyte battery because the material cost is lower than that of the silver paste and the contact effect is almost the same as that of the silver paste. As the binder for the conductive material, it is preferable to use a heat resistant material such as water glass or an imide binder. This is because the drying treatment is performed at a high temperature exceeding 200 ° C. when moisture in the positive electrode mixture sheet is removed.

本発明の電池に係るセパレータとしては、特に制限はなく、従来から知られている非水電解液一次電池に採用されている微孔性フィルム製のセパレータや不織布製のセパレータを使用できる。   There is no restriction | limiting in particular as a separator which concerns on the battery of this invention, The separator made from a microporous film and the separator made from a nonwoven fabric employ | adopted for the conventionally known nonaqueous electrolyte primary battery can be used.

本明細書でいう「微孔性フィルム」とは、樹脂で構成されるフィルム状体(所謂シート状体や板状体を含む)で、微小な空孔を多数内包しているものをいい、フィルム内部をイオンが通過できるものである。例えば、樹脂に微小な微粒子(無機微粒子)を配合し、成形してフィルム状体とし、これを一軸方向または二軸方向に延伸して微粒子近傍にクラックを発生させることで空孔を形成したものなどが使用できる。微孔性フィルムを構成する樹脂としては、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などのポリオレフィン;ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)などのポリエステル;ポリフェニレンスルフィド(PPS);などが挙げられる。このような微孔性フィルムの市販品としては、例えば、旭化成株式会社製「ハイポア」(商品名)、東燃化学社製「セティーラ」(商品名)などが挙げられる。   As used herein, the term “microporous film” refers to a film-like body composed of a resin (including so-called sheet-like bodies and plate-like bodies) that includes a large number of minute pores, Ions can pass through the film. For example, fine particles (inorganic fine particles) are blended into a resin and molded into a film-like body, which is stretched uniaxially or biaxially to generate cracks in the vicinity of the fine particles to form pores Etc. can be used. Examples of the resin constituting the microporous film include polyolefins such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP); polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) and polybutylene terephthalate (PBT); polyphenylene sulfide (PPS); Can be mentioned. Examples of such commercially available microporous films include “Hypore” (trade name) manufactured by Asahi Kasei Corporation, “Setilla” (trade name) manufactured by Tonen Chemical Co., Ltd., and the like.

また、セパレータに係る不織布としては、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などのポリオレフィン;ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)などのポリエステル;ポリフェニレンスルフィド(PPS);などを素材とし、公知の各種製法で製造されたものを用いることができる。   In addition, as a nonwoven fabric related to the separator, for example, polyolefin such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP); polyester such as polyethylene terephthalate (PET) and polybutylene terephthalate (PBT); polyphenylene sulfide (PPS); Those produced by various known production methods can be used.

セパレータの厚みは、例えば、20〜100μmであることが好ましい。   The thickness of the separator is preferably 20 to 100 μm, for example.

なお、本発明の電池では、微孔性フィルムと不織布を構成要素に有するセパレータを使用することが好ましい。微孔性フィルムと不織布を構成要素とし、これらが積層されている構造のセパレータであれば、巻回構造の電極群において、正極表面の正極活物質によるセパレータの突き破れを抑制して、短絡の発生を防止することができ、更に、負極表面における微粉化したリチウム−アルミニウム合金の脱落に起因する電池特性の低下を防止することもできる。   In the battery of the present invention, a separator having a microporous film and a nonwoven fabric as constituent elements is preferably used. In the case of a separator having a structure in which a microporous film and a nonwoven fabric are laminated and these are laminated, in the electrode group having a wound structure, the breakage of the separator by the positive electrode active material on the positive electrode surface is suppressed, and a short circuit is prevented. Generation | occurrence | production can be prevented and also the fall of the battery characteristic resulting from omission of the micronized lithium-aluminum alloy in the negative electrode surface can also be prevented.

すなわち、微孔性フィルムと不織布とを併用すれば、微孔性フィルムのみでは容易に亀裂などが生じて短絡が発生してしまうような場合でも、亀裂などが容易には生じず貫通強度も大きい不織布の存在によって、短絡の発生を防止することができる。   That is, if a microporous film and a non-woven fabric are used in combination, even if a microporous film alone causes a crack or the like and a short circuit occurs, a crack or the like does not easily occur and the penetration strength is high. Occurrence of a short circuit can be prevented by the presence of the nonwoven fabric.

また、負極表面における微粉化したリチウム−アルミニウム合金は、例えば電池に外部から衝撃が加わったときなどに負極から脱落することがあるが、このような脱落したリチウム−アルミニウム合金がセパレータ中を通過して正極まで移動すると、正極活物質と反応して、電池の電圧が低下する電圧不良を引き起こしてしまう。前記の微孔性フィルムと不織布を構成要素に有するセパレータを用いれば、その微孔性フィルムによって、負極から脱落したリチウム−アルミニウム合金の正極への移動を防止して、前記の電圧不良の発生を抑えて、電池特性の低下を抑制することができる。   In addition, the finely divided lithium-aluminum alloy on the negative electrode surface may fall off the negative electrode, for example, when an external impact is applied to the battery. Such a dropped lithium-aluminum alloy passes through the separator. If it moves to the positive electrode, it reacts with the positive electrode active material, causing a voltage failure in which the voltage of the battery decreases. If a separator having the microporous film and the nonwoven fabric as constituent elements is used, the microporous film prevents the lithium-aluminum alloy that has fallen off from the negative electrode from moving to the positive electrode, thereby preventing the occurrence of the voltage failure. It is possible to suppress the deterioration of battery characteristics.

なお、セパレータに係る微孔性フィルムに亀裂などが生じている場合には、負極から脱落したリチウム−アルミニウム合金の正極への移動抑制作用が大きく損なわれてしまうが、微孔性フィルムと不織布を構成要素に有するセパレータであれば、前記の通り、微孔性フィルムの突き破れが不織布の存在によって抑制されるため、例えば、微孔性フィルムのみで構成されるセパレータを用いた場合に比べて、前記の電圧不良の発生をより高度に抑制することができる。   In addition, when the microporous film which concerns on a separator has a crack etc., the movement inhibitory effect to the positive electrode of the lithium-aluminum alloy which fell from the negative electrode will be greatly impaired. If it is a separator having a constituent element, as described above, since the breakthrough of the microporous film is suppressed by the presence of the nonwoven fabric, for example, compared to the case of using a separator composed only of a microporous film, The occurrence of the voltage failure can be suppressed to a higher degree.

また、微孔性フィルムと不織布を構成要素に有するセパレータでは、非水電解液一次電池において短絡などの急激な放電が生じた際に、これに伴って発生する熱によって微孔性フィルムを構成する樹脂が溶融し、セパレータの空孔を閉塞することにより電池の内部抵抗を上昇させて電池の安全性を確保するといったシャットダウン特性を確保することもできる。この他、不織布は、セパレータ中の電解液保持量を高めて電池の容量をより向上させるための電解液保持層としての作用も有している。   Further, in a separator having a microporous film and a non-woven fabric as constituent elements, when a sudden discharge such as a short circuit occurs in a non-aqueous electrolyte primary battery, the microporous film is configured by heat generated along with this. Shutdown characteristics such as increasing the internal resistance of the battery and ensuring the safety of the battery by melting the resin and closing the pores of the separator can be ensured. In addition, the nonwoven fabric also has an action as an electrolyte solution holding layer for increasing the amount of electrolyte solution held in the separator to further improve the battery capacity.

本発明の電池において、微孔性フィルムと不織布を構成要素に有するセパレータを用いる場合には、微孔性フィルムを負極と接するように配置し、不織布を正極と接するように配置することが好ましい。このような配置にすることで、正極表面の正極活物質による微孔性フィルムの突き破れを、正極と接する不織布の作用によって、より高度に抑制することができるため、負極から脱落したリチウム−アルミニウム合金の正極への移動をより良好に防止することができる。   In the battery of the present invention, when a separator having a microporous film and a nonwoven fabric as constituent elements is used, it is preferable that the microporous film is disposed so as to be in contact with the negative electrode and the nonwoven fabric is disposed so as to be in contact with the positive electrode. With such an arrangement, the breakage of the microporous film by the positive electrode active material on the surface of the positive electrode can be more highly suppressed by the action of the nonwoven fabric in contact with the positive electrode. The movement of the alloy to the positive electrode can be better prevented.

なお、前記の微孔性フィルムと不織布を構成要素に有するセパレータを使用する場合、不織布の厚みは、例えば、好ましくは10μm以上、より好ましくは20μm以上であって、好ましくは80μm以下、より好ましくは60μm以下、更に好ましくは50μm以下である。不織布が薄すぎると、巻回構造の電極群での微孔性フィルムの突き破れに起因する短絡や電圧不良の発生を防止する効果が小さくなることがある。また、不織布が薄すぎると、セパレータ中の電解液保持量も少なくなるため、電池の容量向上効果も小さくなることがある。他方、不織布が厚すぎると、電池容量が低下する傾向にある他、セパレータの抵抗値が上昇することで、負荷特性が低下したり、電池が本来有している容量分の電気を十分に放電することができなくなるといった容量が無駄になる現象が生じることがある。不織布が、前記厚みの中でも50μm以下(すなわち、10μm以上、より好ましくは20μm以上であって、50μm以下)の場合には、高容量化や負荷特性の向上を図り得ることから、特に好ましい。   When using the separator having the microporous film and the nonwoven fabric as constituent elements, the thickness of the nonwoven fabric is, for example, preferably 10 μm or more, more preferably 20 μm or more, preferably 80 μm or less, more preferably It is 60 μm or less, more preferably 50 μm or less. If the nonwoven fabric is too thin, the effect of preventing the occurrence of a short circuit or voltage failure due to the breakage of the microporous film in the wound electrode group may be reduced. In addition, if the nonwoven fabric is too thin, the amount of electrolyte retained in the separator is also reduced, and the battery capacity improvement effect may be reduced. On the other hand, if the nonwoven fabric is too thick, the battery capacity tends to decrease, and the resistance value of the separator increases, resulting in a decrease in load characteristics or sufficient discharge of electricity for the capacity of the battery. There is a case where a capacity is wasted such that it cannot be performed. When the nonwoven fabric has a thickness of 50 μm or less (that is, 10 μm or more, more preferably 20 μm or more and 50 μm or less) among the above thicknesses, it is particularly preferable because high capacity and load characteristics can be improved.

また、前記の微孔性フィルムと不織布を構成要素に有するセパレータを使用する場合、微孔性フィルムの厚みは、好ましくは10μm以上、より好ましくは20μm以上であって、好ましくは40μm以下である。微孔性フィルムが薄すぎると、巻回構造の電極群での微孔性フィルムの突き破れに起因する短絡が発生しやすくなることがあり、また、強度が小さいために電極巻回時にセパレータに破れが発生する虞がある。他方、微孔性フィルムが厚すぎると、電池容量の向上効果が小さくなることがある他、セパレータの抵抗値が上昇することで、負荷特性が低下したり、上述の容量が無駄になる現象が生じることがある。   Moreover, when using the separator which has the said microporous film and a nonwoven fabric as a component, the thickness of a microporous film becomes like this. Preferably it is 10 micrometers or more, More preferably, it is 20 micrometers or more, Preferably it is 40 micrometers or less. If the microporous film is too thin, a short circuit may easily occur due to the breakage of the microporous film in the wound electrode group. There is a risk of tearing. On the other hand, if the microporous film is too thick, the effect of improving the battery capacity may be reduced, and the resistance value of the separator increases, leading to a decrease in load characteristics or a waste of the above capacity. May occur.

セパレータの幅は、正極と負極の接触を抑制できるように設定すればよいが、前記の通り、正極の幅よりも大きいことが好ましく、また、負極の幅よりも大きいことがより好ましい。更に、前記の微孔性フィルムと不織布を構成要素に有するセパレータにおいては、微孔性フィルムの幅が負極の幅よりも大きいことが好ましい。セパレータに係る微孔性フィルムの幅が負極の幅よりも大きく、かつ、正極、負極、およびセパレータに係る微孔性フィルム並びに不織布の中で最も幅広い場合には、巻回構造の電極体の幅方向の両端にはみ出した微孔性フィルムを電極体の巻回中心側に折り返すことで、負極から脱落したリチウム−アルミニウム合金の移動抑制を、より高度に達成することができる。   The width of the separator may be set so that the contact between the positive electrode and the negative electrode can be suppressed, but as described above, it is preferably larger than the width of the positive electrode and more preferably larger than the width of the negative electrode. Furthermore, in the separator having the microporous film and the nonwoven fabric as constituent elements, the width of the microporous film is preferably larger than the width of the negative electrode. When the width of the microporous film according to the separator is larger than the width of the negative electrode and the widest among the microporous film and the nonwoven fabric according to the positive electrode, the negative electrode, and the separator, the width of the electrode body having a wound structure The movement of the lithium-aluminum alloy that has fallen off from the negative electrode can be achieved to a higher degree by folding the microporous film protruding from both ends in the direction toward the winding center of the electrode body.

他方、前記の微孔性フィルムと不織布を構成要素に有するセパレータにおいて、不織布には、前記のような微孔性フィルムを幅広にすることによる効果はない。そのため、不織布の電池内占有体積をより小さくする観点から、微孔性フィルムと不織布を構成要素に有するセパレータでは、不織布の幅を微孔性フィルムよりも小さくすることが好ましく、例えば、不織布を正極や負極と同程度の幅にすることがより好ましい。   On the other hand, in the separator having the microporous film and the non-woven fabric as constituent elements, the non-woven fabric has no effect by widening the microporous film as described above. Therefore, from the viewpoint of reducing the occupied volume of the nonwoven fabric in the battery, it is preferable to make the width of the nonwoven fabric smaller than that of the microporous film in the separator having the microporous film and the nonwoven fabric as constituent elements. It is more preferable that the width is equal to that of the negative electrode.

なお、例えば、正極合剤シートの空隙率が35〜50%であるような正極を有する非水電解液一次電池の場合には、セパレータと接する正極表面の凹凸が大きいために、セパレータの突き破れが生じやすいが、このような場合でも、微孔性フィルムと不織布を構成要素に有する前記のセパレータを採用することにより、短絡の発生を抑制し得る。なお、正極合剤シートの空隙率は次のようにして求める。例えば、正極合剤シートが、二酸化マンガン、ケッチェンブラックおよびPVDFで構成されている場合、それぞれの真比重を、4.5g/cm、2.0g/cm、および2.2g/cmとして、正極合剤シート単位体積あたりに含まれる各構成材料の計算上の質量の合計X(g/cm)を求め、実際の正極合剤シートの密度Y(g/cm)との差から〔(X−Y)/X〕×100として、空隙率(%)を求める。 For example, in the case of a non-aqueous electrolyte primary battery having a positive electrode in which the porosity of the positive electrode mixture sheet is 35 to 50%, since the unevenness of the positive electrode surface in contact with the separator is large, the separator is broken through. However, even in such a case, the occurrence of a short circuit can be suppressed by employing the separator having the microporous film and the nonwoven fabric as constituent elements. In addition, the porosity of a positive mix sheet is calculated | required as follows. For example, when the positive electrode mixture sheet is made of manganese dioxide, ketjen black, and PVDF, the true specific gravity is 4.5 g / cm 3 , 2.0 g / cm 3 , and 2.2 g / cm 3, respectively. The total X (g / cm 3 ) of the calculated mass of each constituent material contained per unit volume of the positive electrode mixture sheet is obtained, and the difference from the actual density Y (g / cm 3 ) of the positive electrode mixture sheet From [(X−Y) / X] × 100, the porosity (%) is obtained.

また、正極表面における凹凸の最大値(すなわち、最も高い凸部の最高位置を通る水平線と、最も低い凹部の最低位置を通る水平線との間の垂直距離)が、微孔性フィルムの厚みよりも大きい場合(より具体的には、例えば、40μm以上の場合)にも、正極表面の凹凸が大きいために、セパレータの突き破れが生じやすいが、微孔性フィルムと不織布を構成要素に有する前記のセパレータは、このような場合の短絡抑制にも効果的である。   Further, the maximum unevenness on the positive electrode surface (that is, the vertical distance between the horizontal line passing through the highest position of the highest convex part and the horizontal line passing through the lowest position of the lowest concave part) is larger than the thickness of the microporous film. Even if it is large (more specifically, for example, 40 μm or more), since the unevenness of the positive electrode surface is large, it is easy for the separator to break through. The separator is also effective for suppressing a short circuit in such a case.

本発明の電池に係る電解液としては、有機溶媒などの非水系溶媒に電解質としてLiPF、LiClO、LiCFSOなどを溶解して調製したものが挙げられる。 Examples of the electrolyte solution according to the battery of the present invention include a solution prepared by dissolving LiPF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3, etc. as an electrolyte in a non-aqueous solvent such as an organic solvent.

前記の電解質の中でも、電池の安全性をより向上させる観点から、LiCFSOを用いることが好ましい。なお、負極に金属リチウムを用い、溶質にLiCFSOを用いた場合には、電池の保存中にLiCFSOからイオン化したフッ素が活性なリチウムと反応して、負極表面に不働態であるフッ化リチウムの被膜を生成し、電池の内部抵抗が増大するため、放電特性が低下する。しかし、本発明の電池では、負極の一部にリチウム−アルミニウム合金を有しており、このリチウム−アルミニウム合金はリチウム単独に比して活性度が低いため、保存中に存在するフッ素イオンとリチウム−アルミニウム合金とが反応し難く、負極表面における不働態被膜の生成が抑えられ、放電特性の低下を抑えることができる。 Among the electrolytes described above, LiCF 3 SO 3 is preferably used from the viewpoint of further improving battery safety. When metallic lithium is used for the negative electrode and LiCF 3 SO 3 is used for the solute, fluorine ionized from LiCF 3 SO 3 reacts with active lithium during storage of the battery, and the negative electrode surface is in a passive state. Since a certain lithium fluoride film is formed and the internal resistance of the battery is increased, the discharge characteristics are deteriorated. However, in the battery of the present invention, a part of the negative electrode has a lithium-aluminum alloy, and this lithium-aluminum alloy has lower activity than lithium alone, so that fluorine ions and lithium present during storage -It is hard to react with an aluminum alloy, the production | generation of the passive state film in the negative electrode surface is suppressed, and the fall of a discharge characteristic can be suppressed.

本発明の円筒形非水電解液一次電池は、重負荷パルス放電特性が良好であることから、こうした特性を生かして、ガスメーター遮断弁や無線通信などのように非常に短時間の放電が繰り返し要求される機器の駆動電源用途を始めとして、従来から知られている円筒形非水電解液一次電池が適用されている各種用途に好ましく用いることができる。   Since the cylindrical non-aqueous electrolyte primary battery of the present invention has good heavy load pulse discharge characteristics, taking advantage of these characteristics, it is repeatedly required to discharge in a very short time, such as a gas meter shut-off valve or wireless communication. For example, it can be preferably used in various applications to which a conventionally known cylindrical non-aqueous electrolyte primary battery is applied.

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は、本発明を制限するものではない。なお、本実施例で使用する「%」は、特に断らない限り質量基準(質量%)である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. However, the following examples do not limit the present invention. In addition, "%" used in a present Example is a mass reference | standard (mass%) unless there is particular notice.

実施例1
実施例1の円筒形非水電解液一次電池について、「正極の作製」、「負極の作製」、「電極巻回体の作製」、「電池組み立て」、「後処理(予備放電、エージング)」の順に説明する。
Example 1
For the cylindrical non-aqueous electrolyte primary battery of Example 1, “preparation of positive electrode”, “preparation of negative electrode”, “preparation of electrode winding body”, “battery assembly”, “post-treatment (preliminary discharge, aging)” Will be described in the order.

<正極の作製>
まず、以下の手順で、正極合剤(質量比で、固形分:水分=100:30のもの)を調製した。BET比表面積が600m/gのカーボンブラック:3%と二酸化マンガン(東ソー社製):92%とを、プラネタリーミキサーを用いて乾式で5分間混合した後、水を固形分の20%(質量比)となるように添加して5分間混合した。PTFEディスパージョン(ダイキン工業社製「D−1」)を、固形分が、正極合剤の固形分で5%に当たる量だけ用意し、これを残りの水で希釈して、前記の混合物に添加し、5分間混合して正極合剤を得た。
<Preparation of positive electrode>
First, a positive electrode mixture (in mass ratio, solid content: water content = 100: 30) was prepared by the following procedure. Carbon black having a BET specific surface area of 600 m 2 / g: 3% and manganese dioxide (manufactured by Tosoh Corporation): 92% were mixed by a dry method using a planetary mixer for 5 minutes, and then water was added to a solid content of 20% ( Mass ratio) and mixed for 5 minutes. Prepare PTFE dispersion ("D-1" manufactured by Daikin Industries, Ltd.) in an amount corresponding to 5% of the solid content of the positive electrode mixture, dilute it with the remaining water, and add to the above mixture And mixed for 5 minutes to obtain a positive electrode mixture.

前記の正極合剤を、直径:250mmの2本ロールを用い、ロール温度を125±5℃に調整し、プレス圧:7トン/cm、ロール間隔:0.4mm、回転速度:10rpmの条件で、ロール圧延してシート化した。ロールを通過した正極合剤(予備シート)を105±5℃で残水分が2%以下になるまで乾燥した。次いで乾燥後の予備シートを粉砕機を用いて粉砕した。この際、前記予備シートが、元の見かけ体積の2倍以上になるまで粉砕した。粉砕後の粒子径は、大部分が1mm以下であり、バインダーとして添加したPTFEも1mm以下の長さの繊維状に切断されていた。粉砕後の材料について、再度ロールによるシート化を行った。ロールの間隔は0.6±0.05mmに調整し、ロール温度:125±10℃、プレス圧:7トン/cm、回転速度:10rpmの条件でシート化して正極合剤シートを得た。得られた正極合剤シートは、厚みが1.0mmで、外装缶内径の5.9%に相当する。また、正極合剤シートの密度は2.5g/cmであり、前記手法により求めた空隙率は、42%であった。この正極合剤シートを裁断して、幅:38mm、長さ:51mmの内周用の正極合剤シート(図2における正極合剤シート43)と、幅:38mm、長さ:62mmの外周用の正極合剤シート(図2における正極合剤シート41)を得た。 Using the above positive electrode mixture, two rolls having a diameter of 250 mm, adjusting the roll temperature to 125 ± 5 ° C., press pressure: 7 ton / cm, roll interval: 0.4 mm, rotation speed: 10 rpm The sheet was rolled and rolled. The positive electrode mixture (preliminary sheet) that passed through the roll was dried at 105 ± 5 ° C. until the residual moisture was 2% or less. Next, the dried preliminary sheet was pulverized using a pulverizer. At this time, the preliminary sheet was pulverized until it became twice or more the original apparent volume. Most of the particle size after pulverization was 1 mm or less, and PTFE added as a binder was also cut into fibers having a length of 1 mm or less. The pulverized material was formed into a sheet again by a roll. The interval between the rolls was adjusted to 0.6 ± 0.05 mm, and a positive electrode mixture sheet was obtained by forming a sheet under the conditions of roll temperature: 125 ± 10 ° C., press pressure: 7 ton / cm, and rotation speed: 10 rpm. The obtained positive electrode mixture sheet has a thickness of 1.0 mm and corresponds to 5.9% of the inner diameter of the outer can. Moreover, the density of the positive mix sheet was 2.5 g / cm < 3 >, and the porosity calculated | required by the said method was 42%. This positive electrode mixture sheet is cut into a positive electrode mixture sheet (positive electrode mixture sheet 43 in FIG. 2) having a width of 38 mm and a length of 51 mm, and an outer periphery having a width of 38 mm and a length of 62 mm. The positive electrode mixture sheet (positive electrode mixture sheet 41 in FIG. 2) was obtained.

正極集電体には、ステンレス鋼(SUS316)製のエキスパンドメタルを用いた。このエキスパンドメタルを、幅:34mm、長さ:56mmに切断し、長さ方向の中央部に、厚み:0.1mm、幅:3mmのステンレス鋼製のリボンを正極リード体として抵抗溶接により取り付けた。更にこのエキスパンドメタルに、カーボンペースト(日本黒鉛社製)を、網の目をつぶさない程度に塗布した後、105±5℃の温度で乾燥して正極集電体とした。なお、カーボンペーストの塗布量は、乾燥後の塗布量で5mg/cmとなるようにした。 As the positive electrode current collector, an expanded metal made of stainless steel (SUS316) was used. The expanded metal was cut into a width of 34 mm and a length of 56 mm, and a stainless steel ribbon having a thickness of 0.1 mm and a width of 3 mm was attached to the center in the length direction by resistance welding as a positive electrode lead body. . Further, a carbon paste (manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd.) was applied to the expanded metal so as not to crush the mesh, and then dried at a temperature of 105 ± 5 ° C. to obtain a positive electrode current collector. The coating amount of the carbon paste was set to 5 mg / cm 2 after drying.

次に、内周用の正極合剤シートと外周用の正極合剤シートの間に正極集電体を介在させた状態で、長さ方向の片端部のみを固定して三者を一体化した。具体的には、内周用の正極合剤シートと外周用の正極合剤シートを、長さ方向の片端を揃えると共に、正極集電体の端部が、2枚の正極合剤シートの、両者を揃えた片端部からはみ出ないようにセットし、その状態で、2枚の正極合剤シートの、両者を揃えた片端部から5mmの箇所をプレスにより圧着することで、三者を一体化した。その後、2枚の正極合剤シートと正極集電体とを一体化したものを250±10℃で6時間熱風乾燥して、幅が38mmのシート状正極を得た。   Next, in a state where the positive electrode current collector is interposed between the positive electrode mixture sheet for the inner periphery and the positive electrode mixture sheet for the outer periphery, only one end in the length direction is fixed and the three parties are integrated. . Specifically, the positive electrode mixture sheet for the inner periphery and the positive electrode mixture sheet for the outer periphery are aligned with one end in the length direction, and the end of the positive electrode current collector is composed of two positive electrode mixture sheets. Set the two so that they do not protrude from one end, and in that state, press the 5mm part of the two positive electrode mixture sheets from the end where both are aligned, so that the three parties are integrated. did. Thereafter, the two positive electrode mixture sheets and the positive electrode current collector were integrated with hot air at 250 ± 10 ° C. for 6 hours to obtain a sheet-like positive electrode having a width of 38 mm.

<負極(負極前駆体)の作製>
負極は、幅:38mm、長さ:200mm、厚み:15μmの銅箔(負極集電体)上に、幅:37mm、長さ:192mm、厚み:0.22mmの金属リチウム箔を配置し、さらにその上に、幅:35mm、長さ:192mm、厚み:6μmのアルミニウム箔を、それらの片端(長さ方向の片端)をそろえて配置して構成した。まず、前記の金属リチウム箔を前記銅箔上に配置し、この金属リチウム箔の上に、前記のアルミニウム箔を配置して、シート状負極(リチウム−アルミニウム合金形成前のシート状負極前駆体、以下、便宜上「シート状負極」という)を作製した。
<Preparation of negative electrode (negative electrode precursor)>
The negative electrode has a metal lithium foil having a width of 37 mm, a length of 192 mm, and a thickness of 0.22 mm on a copper foil (negative electrode current collector) having a width of 38 mm, a length of 200 mm, and a thickness of 15 μm. On top of that, an aluminum foil having a width of 35 mm, a length of 192 mm and a thickness of 6 μm was arranged by arranging one end thereof (one end in the length direction). First, the metal lithium foil is disposed on the copper foil, the aluminum foil is disposed on the metal lithium foil, and a sheet-shaped negative electrode (sheet-shaped negative electrode precursor before lithium-aluminum alloy formation, Hereinafter, for convenience, a “sheet-like negative electrode”) was prepared.

<巻回構造の電極群の作製>
幅:45mm、長さ:170mm、厚み:20μmの微孔性ポリエチレンフィルムと、幅:42mm、長さ:170mm、厚み:20μmの不織布とをそろえて積層し、微孔性ポリエチレンフィルムの長さ方向の片端から65mmの位置で熱溶着してセパレータを作製した。
<Preparation of wound electrode group>
Width: 45 mm, length: 170 mm, thickness: 20 μm microporous polyethylene film and width: 42 mm, length: 170 mm, thickness: 20 μm non-woven fabric are laminated together, and the length direction of the microporous polyethylene film A separator was manufactured by heat welding at a position 65 mm from one end of the film.

シート状負極の銅箔上に、接着テープを介してセパレータを貼り付けた。なお、セパレータを負極に貼り付ける際には、不織布面を正極側とし、また、セパレータの微孔性フィルムと不織布との熱溶着部分が、接着テープとの接着部分に含まれるようにした。次に、セパレータの微孔性フィルムと不織布との熱溶着部分を中心にして、2つ割の直径:3.5mmの巻回芯に挟み、1周巻いた。次いで、負極をセパレータと共に1周巻き込んだ後、シート状正極の固定した側を巻回芯側に載置して巻回した。巻回終了後は、銅箔が最外周を覆う形となった。   A separator was pasted on the copper foil of the sheet-like negative electrode via an adhesive tape. In addition, when affixing a separator to a negative electrode, the nonwoven fabric surface was made into the positive electrode side, and the heat welding part of the microporous film of a separator and a nonwoven fabric was included in the adhesion part with an adhesive tape. Next, centering on the heat-welded part between the microporous film of the separator and the nonwoven fabric, the separator was sandwiched between two winding cores having a diameter of 3.5 mm and wound once. Next, after winding the negative electrode together with the separator once, the side on which the sheet-like positive electrode was fixed was placed on the winding core side and wound. After winding, the copper foil covered the outermost periphery.

<電池の組み立て>
円筒形非水電解液一次電池の組み立て工程を、図1を参照して説明する。ニッケルメッキした鉄缶からなる有底円筒形の外装缶2の内底部2aに、厚み:0.2mmのポリプロピレン製の絶縁板14を挿入し、その上に巻回構造の電極群3を、正極リード体15が上側を向く姿勢で挿入した。電極群3の負極リード体16を外装缶2の内面に抵抗溶接し、正極リード体15は、絶縁板10を挿入した後に、端子体9の下面に抵抗溶接した。この時点で絶縁抵抗を測定し、短絡がないことを確認した。
<Battery assembly>
An assembly process of the cylindrical non-aqueous electrolyte primary battery will be described with reference to FIG. A polypropylene insulating plate 14 having a thickness of 0.2 mm is inserted into an inner bottom portion 2a of a bottomed cylindrical outer can 2 made of nickel-plated iron cans, and an electrode group 3 having a wound structure is formed thereon. The lead body 15 was inserted with the posture facing upward. The negative electrode lead body 16 of the electrode group 3 was resistance welded to the inner surface of the outer can 2, and the positive electrode lead body 15 was resistance welded to the lower surface of the terminal body 9 after inserting the insulating plate 10. At this point, the insulation resistance was measured and it was confirmed that there was no short circuit.

電解液には、プロピレンカーボネートとジメトキシエタンとの混合溶媒(体積比で1:2)に、LiClOを0.5mol/lの濃度で溶解させた非水系の溶液を用意し、これを外装缶2内に3.5ml注入した。注入は3回に分け、最終工程で減圧しつつ全量を注入した。電解液の注入後、蓋板7を外装缶2の上方開口部に嵌合し、レーザー溶接により外装缶2の開口端部の内周部と蓋板7の外周部とを溶接して外装缶2の開口部を封口した。 As the electrolyte, a non-aqueous solution prepared by dissolving LiClO 4 at a concentration of 0.5 mol / l in a mixed solvent of propylene carbonate and dimethoxyethane (volume ratio of 1: 2) was prepared, and this was used as an outer can. 3.5 ml was injected into 2. Injection was divided into three times, and the whole amount was injected while reducing the pressure in the final step. After injecting the electrolytic solution, the lid plate 7 is fitted into the upper opening of the outer can 2 and the inner peripheral portion of the opening end of the outer can 2 and the outer peripheral portion of the lid plate 7 are welded by laser welding. 2 openings were sealed.

<後処理(予備放電、エージング)>
封口した電池を、1Ωの抵抗で30秒間予備放電し、70℃で6時間保管した後、1Ωの定抵抗で1分間、2次予備放電を行い、シート状負極のセパレータ側表面にリチウム−アルミニウム合金を形成させた。予備放電後の電池を、室温で7日間エージングし、開路電圧を測定して安定電圧が得られていることを確認して、外径:17.0mm、総高:45.0mmの円筒形非水電解液一次電池を得た。この電池の負極容量と正極容量との比は、1.00であった。
<Post-processing (preliminary discharge, aging)>
The sealed battery was pre-discharged with a resistance of 1Ω for 30 seconds, stored at 70 ° C. for 6 hours, then subjected to a secondary pre-discharge with a constant resistance of 1Ω for 1 minute, and lithium-aluminum on the separator-side surface of the sheet-like negative electrode. An alloy was formed. The battery after the preliminary discharge was aged at room temperature for 7 days, and the open circuit voltage was measured to confirm that a stable voltage was obtained. The non-cylindrical shape having an outer diameter of 17.0 mm and a total height of 45.0 mm A water electrolyte primary battery was obtained. The ratio of the negative electrode capacity to the positive electrode capacity of this battery was 1.00.

比較例1
幅:38mm、長さ:200mm、厚み:15μmの銅箔(負極集電体)上に、幅:37mm、長さ:71mm、厚み:0.22mmの金属リチウム箔と、幅:37mm、長さ:98mm、厚み:0.22mmの金属リチウム箔とを配置し、さらにその上に、それぞれ幅:30mm、長さ:71mm、厚み:6μmのアルミニウム箔と、幅:30mm、長さ:98mm、厚み:6μmのアルミニウム箔とを配置して構成した。まず、前記2枚の金属リチウム箔を離間させた状態で前記銅箔上に配置し、これら2枚の金属リチウム箔の上に、前記2枚のアルミニウム箔をそれぞれ配置して、シート状負極を作製した。
Comparative Example 1
Width: 37 mm, length: 200 mm, thickness: on a 15 μm copper foil (negative electrode current collector), width: 37 mm, length: 71 mm, thickness: 0.22 mm metal lithium foil, width: 37 mm, length : 98 mm, thickness: 0.22 mm metal lithium foil is arranged, and further, on it, width: 30 mm, length: 71 mm, thickness: 6 μm aluminum foil, width: 30 mm, length: 98 mm, thickness : 6 μm aluminum foil was arranged. First, the two metal lithium foils are arranged on the copper foil in a state of being separated from each other, and the two aluminum foils are respectively arranged on the two metal lithium foils to form a sheet-like negative electrode. Produced.

そして、このシート状負極を用いた以外は、実施例1と同様にして円筒形非水電解液一次電池を作製した。   A cylindrical nonaqueous electrolyte primary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that this sheet-like negative electrode was used.

実施例1および比較例1の円筒形非水電解液一次電池について、下記放電容量測定およびパルス放電特性評価を行った。これらの結果を、各電池の有する負極の構成と併せて表1に示す。また、実施例1および比較例1の円筒形非水電解液一次電池のうち、前記の放電容量測定およびパルス放電特性評価に用いなかったものを分解して負極を取り出し、その金属リチウム含有層における集電体とは反対側の表面の面積のうち、リチウム−アルミニウム合金が形成されている領域の面積を、EPMAにより求めた。その結果も表1に併記する。   The cylindrical nonaqueous electrolyte primary batteries of Example 1 and Comparative Example 1 were subjected to the following discharge capacity measurement and pulse discharge characteristic evaluation. These results are shown in Table 1 together with the structure of the negative electrode of each battery. Also, among the cylindrical non-aqueous electrolyte primary batteries of Example 1 and Comparative Example 1, those which were not used for the discharge capacity measurement and pulse discharge characteristic evaluation were disassembled, the negative electrode was taken out, and the metal lithium-containing layer Of the area of the surface opposite to the current collector, the area of the region where the lithium-aluminum alloy was formed was determined by EPMA. The results are also shown in Table 1.

<放電容量測定>
各円筒形非水電解液一次電池について、23℃で、40mAの電流値で連続放電し、電池電圧が2.0Vになるまでの放電容量を測定した。なお、各電池の試料数は5個とし、その平均値を実施例1および比較例1の電池の放電容量とした。
<Discharge capacity measurement>
Each cylindrical non-aqueous electrolyte primary battery was continuously discharged at 23 ° C. with a current value of 40 mA, and the discharge capacity until the battery voltage reached 2.0 V was measured. In addition, the number of samples of each battery was set to five, and the average value was made into the discharge capacity of the battery of Example 1 and Comparative Example 1.

<パルス放電特性>
各円筒形非水電解液一次電池を、理論容量の80%に当たる2000mAh分の電流を放電した状態とし、これらの電池について、−30℃で、500mAの電流値で1300msパルス放電した後の電圧を測定した。
<Pulse discharge characteristics>
Each cylindrical non-aqueous electrolyte primary battery was in a state in which a current of 2000 mAh corresponding to 80% of the theoretical capacity was discharged, and the voltage after pulse discharge for 1300 ms at −30 ° C. at a current value of 500 mA was obtained. It was measured.

Figure 0005620811
Figure 0005620811

表1における「金属リチウム含有層の数」は、負極集電体の片面に設けられた金属リチウム含有層の数を表しており、「1」は連続した1枚の層のみであることを、「2」は離間して存在する2枚の層であることを、それぞれ意味している。また、表1における「金属リチウム含有層による被覆面積割合」は、集電体の片面の面積のうち、金属リチウム含有層で被覆された領域の面積の割合を意味しており、「リチウム−アルミニウム合金形成領域の面積割合」は、金属リチウム含有層における集電体とは反対側の表面の面積のうち、リチウム−アルミニウム合金が形成されている領域の面積の割合を意味している。   “Number of metal lithium-containing layers” in Table 1 represents the number of metal lithium-containing layers provided on one side of the negative electrode current collector, and “1” is only one continuous layer. “2” means two layers that are separated from each other. In Table 1, “the ratio of the area covered by the metal lithium-containing layer” means the ratio of the area of the region covered with the metal lithium-containing layer in the area of one surface of the current collector. The “area ratio of the alloy formation region” means the ratio of the area of the region where the lithium-aluminum alloy is formed in the area of the surface of the metallic lithium-containing layer opposite to the current collector.

表1に示す通り、集電体の片面に、連続した1枚の層のみで構成された金属リチウム含有層を有しており、集電体における金属リチウム含有層の形成面のうち、金属リチウム含有層で覆われている領域の面積が適正であり、かつ金属リチウム含有層の表面にリチウム−アルミニウム合金が形成されている実施例1の円筒形非水電解液一次電池は、集電体の片面に離間して形成した2枚の金属リチウム含有層を有し、かつ集電体における金属リチウム含有層の形成面のうち、金属リチウム含有層で覆われている領域の面積が適正でない比較例1の電池に比べて、パルス放電特性評価後の電圧が高く、重負荷パルス放電特性が優れている。また、実施例1の電池は、比較例1の電池に比べて、巻回構造の電極群を形成する際の巻ズレが良好に抑制でき、生産性も良好であった。   As shown in Table 1, it has a metallic lithium-containing layer composed of only one continuous layer on one side of the current collector, and among the formation surfaces of the metallic lithium-containing layer in the current collector, metallic lithium The cylindrical non-aqueous electrolyte primary battery of Example 1 in which the area of the region covered with the containing layer is appropriate and the lithium-aluminum alloy is formed on the surface of the metallic lithium-containing layer is the current collector. Comparative example in which the area of the region covered with the metal lithium-containing layer is not appropriate among the formation surfaces of the metal lithium-containing layer in the current collector, having two metal lithium-containing layers formed apart on one side Compared with the battery No. 1, the voltage after the pulse discharge characteristics evaluation is high, and the heavy load pulse discharge characteristics are excellent. In addition, the battery of Example 1 was able to suppress the winding deviation when forming the electrode group having a wound structure, and the productivity was good as compared with the battery of Comparative Example 1.

1 円筒形非水電解液一次電池
2 外装缶
3 巻回構造の電極群
4 正極
5 負極
6 セパレータ
41、42 正極合剤シート
43 正極集電体
51 金属リチウム含有層
52 負極集電体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylindrical nonaqueous electrolyte primary battery 2 Exterior can 3 Electrode group of winding structure 4 Positive electrode 5 Negative electrode 6 Separator 41, 42 Positive electrode mixture sheet 43 Positive electrode current collector 51 Metal lithium content layer 52 Negative electrode current collector

Claims (2)

二酸化マンガンを含有する正極と、負極とが、セパレータを介して渦巻状に巻回された巻回構造の電極群を有する円筒形非水電解液一次電池であって、
前記負極は、箔からなる集電体の片面に、連続した1枚の箔からなる層のみで構成された金属リチウム含有層を有しており、
集電体における前記金属リチウム含有層の形成面の面積のうちの85%以上を、前記金属リチウム含有層が覆っており、
前記金属リチウム含有層における集電体とは反対側の表面の少なくとも一部には、リチウム−アルミニウム合金が形成されていることを特徴とする円筒形非水電解液一次電池。
A cylindrical non-aqueous electrolyte primary battery having an electrode group having a wound structure in which a positive electrode containing manganese dioxide and a negative electrode are wound in a spiral shape through a separator,
The negative electrode, on one surface of a current collector made of a foil, has a metal lithium-containing layer consisting only of a layer consisting of continuous single foil,
The metal lithium-containing layer covers 85% or more of the area of the formation surface of the metal lithium-containing layer in the current collector,
A cylindrical non-aqueous electrolyte primary battery, wherein a lithium-aluminum alloy is formed on at least a part of the surface of the metallic lithium-containing layer opposite to the current collector.
金属リチウム含有層の、集電体側とは反対側の表面の面積のうち、85〜98%の領域で、リチウム−アルミニウム合金が形成されている請求項1に記載の円筒形非水電解液一次電池。   2. The cylindrical non-aqueous electrolyte primary according to claim 1, wherein the lithium-aluminum alloy is formed in a region of 85 to 98% of the surface area of the metallic lithium-containing layer opposite to the current collector side. 3. battery.
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