JPH01319250A - リチウム電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、リチウム電池に関し、特にセパレータの貫
通不良の発生を防止できるようにした構造に関する。

（従来の技術） 一般にリチウム電池は、ポリプロピレン不織布、ポリエ
チレンマイクロポーラスフィルムなどからなるセパレー
タを挟んでその両側にそれぞれ二酸化マンガンを活物質
とする正極合剤と、金属リチウムを積層し、これらをケ
ース内に密封した構造であり、内部抵抗が低く取り出し
得る電流容量が極めて大きな電池として実用化されてい
る。

（発明が解決しようとする課題） この種のリチウム電池では、以下の問題が指摘されてい
た。

つまり、電池の両極が短絡すると、非常に大きな短絡電
流が流れ、この短絡電流によって電池内部が過熱して破
裂などの危険性を伴なうことになり、前記セパレータを
正極合剤が貫通することによってこの種の短絡現象が発
生しやすい。

正極合剤の貫通の原因としては、正極合剤の塗布条件に
よることがその一因として指摘されている。

塗布方法としては、一般に二酸化マンガンを主成分とす
る正極合剤にテフロン水性デイスパージョンと水を混練
してスラリー状とし、これを多孔性集電体に塗布し、乾
燥、定着していたが、塗布むらによる厚みのばらつきや
、正極合剤の接触面の凹凸や遊離した正極合剤粉末がセ
パレータの表面に食い込むことによる極間距離の不均一
によってセパレータを正極合剤の一部が貫通する。

このような不具合を除去する対策として、セパレータを
多数枚重ねて用いる方法が考えられるが、重ねた場合に
は、内部抵抗が大きくなるだけでなく、正極活物質の充
填容量も低下し、この種の電池の好特性を失い兼ねるも
のとなる。

本発明は以上の問題点に鑑みてなされたもので、内部抵
抗をそれほど高めること無くセパレータの貫通不良を防
止でき、内部短絡による破裂の危険性を回避できるよう
にしたリチウム電池を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、この発明は、不織布またはマ
イクロポーラスフィルムからなるセパレータを挾んでそ
の両側にそれぞれ二酸化マンガンを主成分とする正極合
剤と、金属リチウムを積層したリチウム電池において、
前記セパレータの両面には、ポリアクリルアミド、ポリ
アクリル酸ソーダ、ポリエチレン、ポリプロピレンなど
の中から選ばれたイオン透過性の高分子物質の塗布によ
り、イオン透過性の薄膜が予め形成されていることを特
徴とする。

（作　用） 以上の構成によれば、セパレータの表面にこれよりもマ
イクロポーラスなイオン透過性の薄膜が形成されること
によって、正極合剤の接触面の凹凸や組立時に遊離した
正極合剤の微粉末のセパレータ表面への入り込みによる
内部短絡や、正極合剤の厚みのばらつきによる極間距離
の部分的不均一に起因する局部放電反応を大きく抑制で
きるものである。

（実　施　例） 以下、この発明の一実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。

図に示す電池は、負極臼１と正極端子板３およびガスケ
ット４からなるケース内に正極合剤６とセパレータ５お
よび金属リチウム７からなる発電要素２が非水電解液９
とともに絶縁板８を介在させて密封されている。

セパレータ５．正極合剤６．金属リチウム７はそれぞれ
帯状に形成されており、これらはセパレータ５を挟んで
交互に正極合剤６．金属リチウム７が配置されるように
重ね合わされ、渦巻状にまかれている。

そして、前記金属リチウム７と負極臼１は負極リード板
１１を介して接続され、正極合剤６と正極端子板３は正
極リード板１０を介して接続されている。

また、非水電解液９としては、非水の有機溶媒にアルカ
リ金属塩を溶かした有機電解液が用いられている。

前記セパレータ５は、イオン透過性が大で適度な機械的
強度を持つ多孔性の絶縁体、例えばポリプロピレン不織
布、ポリエチレンマイクロポーラスフィルムなどが用い
られるが、この発明では、前記セパレータ５の両面には
第２図に拡大して示すように予めイオン透過性の薄膜１
２が形成されていることが特徴となっている。

この薄膜１２は、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸
ソーダ、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのイオン透
過性高分子物質の中から選ばれたものであって、以下の
塗布方法によってセパレータ５の表面に形成される。

すなわち、例えばポリアクリルアミド、ポリアクリル酸
ソーダの粉末は水に容易に溶解し、粘性を帯びた水溶液
となる。

したがって、この水溶液にセパレータ５を浸漬し、引き
揚げ、乾燥すれば容易にセパレータ５の表面にイオン透
過性の薄膜１２が形成されることになる。

なお、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ソーダを過
剰に溶解した溶液は粘性が高くなり過ぎ、これにセパレ
ータらを浸漬し、乾燥した状態では、濃淡部ができ厚い
被膜に形成され、この被膜が抵抗体となって電池性能が
低下する。

その逆に薄い溶液の場合には十分な被膜が形成されず、
貫通不良の原因を解消できない。

したがって、前記ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸
ソーダは適度な濃度とすることが必要であり、具体的に
は水１００部に対して０．０１〜０．２部添加した水溶
液中にセパレータを浸漬すれば、適度な厚みのイオン透
過性の薄膜１２を形成することができる。

その後前述したように二酸化マンガンを主成分とする正
極合剤６をセパレータ５の一面に、他の面に金属リチウ
ムを積層し、渦巻状に巻回すれば発電要素２を形成でき
るのである。

なお、以上の薄膜１２を形成したセパレータ５と従来の
薄膜をまったく形成しないセパレータを用いた電池の内
部抵抗を比較測定した結果、従来が０．２５Ωであった
のに対し、本発明が０．３０Ωとなり、従来に比べて多
少内部抵抗が増加はする。しかし、正極合剤６のセパレ
ータ５に対する接触面の凹凸や、遊離した正極合剤６の
粉末は薄膜１０に接触し、セパレータ５の内部への嵌入
ないしは侵入がなく、これによって極間距離の不均一に
よる局部放電反応や内部短絡を未然に防止できるのであ
る。

（発明の効果） 以上実施例によって詳細に説明したように、この発明に
よるリチウム電池にあっては、セパレータの表面にこれ
よりもマイクロポーラ、スなイオン透過性の薄膜が形成
されることによって、正極合剤の接触面の凹凸や遊離し
た合剤微粉末のセパレータ表面への入り込みによる内部
短絡や、正極合剤の厚みのばらつきによる極間距離の部
分的不均一に起因する局部放電反応を大きく抑制できる
ことになる。

したがってこの発明では内部短絡による破裂などの危険
性を回避でき、またそこまで至らなくても電池性能のば
らつきを一定の範囲に収めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る筒形リチウム電池の一実施例を
示す断面図、第２図は第１図のＡ部拡大断面図である。 ５・・・セパレータ　　　６・・・正極合剤７・・・金
属リチウム　　１２・・・イオン逍遥性薄膜特許出願人
　　　　　　　富士電気化学株式会社代　理　人　　　
　　　　弁理士　−色　健　軸向　　　　　　　　　弁
理士　松　本　雅　利第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）不織布またはマイクロポーラスフィルムからなる
   セパレータを挟んでその両側にそれぞれ二酸化マンガン
   を主成分とする正極合剤と、金属リチウムを積層したリ
   チウム電池において、前記セパレータの両面には、ポリ
   アクリルアミド、ポリアクリル酸ソーダ、ポリエチレン
   、ポリプロピレンなどの中から選ばれたイオン透過性の
   高分子物質の塗布により、イオン透過性の薄膜が予め形
   成されていることを特徴とするリチウム電池。