JPH03252048A - 非水電解液電池 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、リチウム、ナトリウムなどの軽金属を活物質
とする帯状負極と、金属の酸化物あるいはハロゲン化物
などを活物質とする帯状正極との間に、セパレータを介
して渦巻状に掻回してなる電極体を備えた非水電解液電
池°に関するものである。

（ロ）従来の技術 一般に、大きな電流を取り出すことが可能な電池を構成
する場合には、正、負極の間にセパレータを介在させ渦
巻状に捲回して電極体を構成する方法がとられる。これ
により、正負極の対向面積を大きくすることができるか
らである。しかしながら、有機電解液を用いる非水電解
液電池においては、電解液の電導度が低いので、前述し
たように正、負極の対向面積を大きくするだけでは充分
ではない。

このため、セパレータの厚みをできるだけ薄くくして、
正負極間の距離を極力小さくする必要がある。このよう
な例として、特開昭６０−２３９５４号公報に見られる
始く、セパレータにポリエチレン製やポリプロピレン製
の微多孔膜を用いる方法がある。

しかしながら、このように、薄いセパレータを用いて渦
巻状の電極体を構成しただけではまだ充分とは言えなか
った。

つまり、一般にこの種電源の正極は、活物質に導電剤と
しての炭素粉末と、結着剤としてのフッ素樹脂を混合し
、この混合物に水などを加えて得たペーストを、ステン
レスなどからなる芯体に塗著した後乾燥させて作製して
いる。このため、正極を取ｒ）扱う場合には、正極端部
の活物質が芯体から脱落し易く、また、渦巻状の電極体
を構成する場合においても、帯状の正極板が渦巻状に湾
曲することになるので、活物質が芯体から剥離、脱落す
ることがある。そして、この脱落した活物質粉末が正極
とセパレータの間に存在する状態で電極を捲回すると、
微小な活物質粉末が厚みの薄い微多孔膜セパレータの孔
中に入り込んで、内部短絡を引き起こし、電圧不良が発
生するという問題があった。

（ハ）発明が解決しようとする課題 本発明は、セパレータに合成樹脂製微多孔膜を用いた渦
巻状の電極体を製造する際に、微小な正極活物質粉末に
より生じる内部短絡を防止しようとするものである。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明の非水電解液電池は、帯状の正極と、軽金属を活
物質とする帯状の負極との間に合成樹脂製微多孔膜セパ
レータを介して渦巻状にｔ！回してなる電極体を備え、
前記セパレータは少なくとも・方の表面の孔径が内部の
孔径より小さいことを特徴とするものである。

（ホ）作用 正、負極間に介在するセパレータとして厚みの薄い合成
樹脂製微多孔膜を用いることにより、イオンの移動距離
を小さくすることができる。またイオンが移動し易いよ
うにするためには、セパレータの孔径を大きくすること
が望ましく、一般に０、　１〜１．０μの孔径の微多孔
膜が用いられている。

ところが、セパレータの孔径が大きくなると、微小な正
極活物質粉末がセパレータの孔中に入り込み、セパレー
タが薄いこともあって、容易に内部短絡を引き起こし、
電池の電圧不良が生じる。

これは、セパレータの孔径が大きくなる程その傾向が著
しくなる。

そこで、内部短絡を防止するために、微多孔膜セパレー
タの孔径を小さくすることも考えられるが、孔径を単に
小さくしだけでは、セパレータの空孔率や透気度などが
変化し、イオンの移動の妨げとなり、電池特性に悪影響
を及ぼしてしまう。

本発明では、微多孔膜セパレータの表面の孔径を小さく
し、内部の孔径を表面より大きくすることにより、セパ
レータ全体としての空孔率及び透気度の低下を抑制し、
電池の放電特性に対する悪影響を防止することを可能と
した。一方、微多孔膜セパレータの表面の孔径が小さく
なることから電極を捲回する際に微小な正極活物質粉末
がセパレータの孔中に入り込んでセパレータを通過する
ことを抑制でき、これにより、電池内部短絡を防止する
ことが可能となる。

微多孔膜セパレータは、少なくとも一方の表面の孔径を
小さくすれば、内部短絡防止の効果があり、両方の表面
の孔径を内部の孔径より小さくすれば、より一層の内部
短絡防止効果が得られる。

また、セパレータの一方の表面においてのみ孔径を小さ
くする場合には、正極に面する表面の孔径を小さくする
と、微小な正極活物質粉末がセパレータの孔中に入り込
むことを効率よく防止でき有効である。

また、微多孔膜セパレータの表面の孔径は、ＯＯ１以上
以下１μ未満とすることが望ましく、これにより、内部
短絡をより一層防止することかり能となる。

（へ）実施例 本発明の一実施例を以下に示し、比較例との対比に言及
する。

正極活物質としての二酸化マンガン粉末、導電剤として
の炭素粉末、及び結着剤としてのフッ素樹脂粉末を混合
し水を加えてペーストを作製し、このペーストをステン
レス製のラス板に塗着、乾燥した後、加熱処理して帯状
の正極を得た。

セパレータには、膜厚が３０μ、透気度が１００秒／１
００ｃｃ・枚、空孔率が６０％のポリエチレン製の微多
孔膜を用意した。第２図は、このセパレータの断面図で
あり、一方の表面の孔径のみ中央部及び他方の表面の孔
径より小さくなっており、この小さい部分の平均孔径は
０．０５μとなっている。

上記セパレータの孔径の大きな面をリチウム負極に対向
するようにして、セパレータでリチウム負極を覆い、こ
れに正極を重ねた後、これらを渦巻状に捲き取り電極体
を作製した。次いで、この電極体を電池外装缶に挿入し
、電解液としてプロピレンカーボネートとジオキソラン
の混合溶媒に過塩素酸リチウムを溶解したものを注液し
た後、封口して本発明電池Ａを得た。

第１図は、上記電池の縦断面図であり、図面において、
１は正極、２は負極、３はセパレータ、４は正極端子を
兼用する電池外装缶、５は外装缶４の開口部を絶縁バッ
キング６を介して封口する負極端子兼用の封口蓋、７は
正極ｌと外装缶４とを電気的に接続する正極リード、８
は負極２と封口蓋５を電気的に接続する負極リード、９
およびｌＯは絶縁部材である。

また、比較として、第３図のセパレータの縦断面図に示
すように、孔径が表面と内部で均一で０２μであり、且
つ膜厚、透気度及び空孔率は前述と同一のセパレータを
用い、その他は前記電池Ａと同一条件で比較電池Ｂを作
製した。

前記電池Ａ及びＢを夫々５００個用いて開路電圧を測定
し、開路電圧不良数を調べた。また、これら電池Ａ及び
Ｂを、室温と一２０℃の二通りの温度において、１．Ｏ
Ａの電流で３秒間放電した後、７秒間休止し、これを繰
り返すという条件でパルス放電を行なった。これらの結
果を下表に示す。尚、表中のパルス放電相対値は、電池
Ｂのパルス放電回数を１００として示している。

表 上表より、本発明電池Ａは開路電圧不良の発生が減少し
ていることがわかる。これは、本発明電池に用いたセパ
レータの孔径が、その表面において小さくなっているた
め、正極活物質粉末がセパレータを通過して負極に達す
ることができず、内部短絡がなくなったためと考えられ
る。

また、パルス放電特性の結果を見ても、本発明電池Ａは
室温、−２０℃のいずれの場合においても、比較電池Ｂ
と略同程度の特性を示している。

この理由は、セパレータの表面の孔径が小さくなっても
、内部の孔径が大きいため、実質的にイオンの移動に与
える影響は比較電池Ｂと変わらないからと考えられる。

（ト）効果 本発明の非水型液質電池は、少なくとも一方の表面の孔
径が内部の孔径より小さいセパレータを用いたものであ
るから、正極活物質粉末がセパレータの孔中に入り込み
、セパレータを通過することによる電池内部短絡を防止
することができると共に、セパレータ全体としての空孔
率及び透気度を維持でき、電池の放電特性の低下を防ｉ
卜することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明電池の縦断面図、第２図は本発明電池の
セパレータの断面図、第３図は比較電池のセパレータの
断面図である。 １・・・正極、２・・・負極、３・・・セパレータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）帯状の正極と、軽金属を活物質とする帯状の負極
   との間に、合成樹脂製微多孔膜セパレータを介して渦巻
   状に捲回してなる電極体を備え、前記セパレータは少な
   くとも一方の表面の孔径が内部の孔径より小さいことを
   特徴とする非水電解液電池。