JPH04349367A - 円筒型非水電解液二次電池 - Google Patents
円筒型非水電解液二次電池Info
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- JPH04349367A JPH04349367A JP3020480A JP2048091A JPH04349367A JP H04349367 A JPH04349367 A JP H04349367A JP 3020480 A JP3020480 A JP 3020480A JP 2048091 A JP2048091 A JP 2048091A JP H04349367 A JPH04349367 A JP H04349367A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は円筒型非水電解液二次
電池、さらに詳細には負極活物質にリチウムを用い、セ
パレータを介して交互に正極を積層した素電池を渦巻状
に卷回し、非水電解液とともに容器内に封入した非水電
解液二次電池に関するものである。
電池、さらに詳細には負極活物質にリチウムを用い、セ
パレータを介して交互に正極を積層した素電池を渦巻状
に卷回し、非水電解液とともに容器内に封入した非水電
解液二次電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】リチウムを負極活物質とし、電解液に非
水電解液を用いる電池においては、電極面積を広げて大
電流放電時の電池特性を良好にするために、正極板と負
極板とをセパレータを介して重ね、渦巻状に巻回して電
池が構成される。また、電池内の放電反応を円滑に進め
て放電容量を増加させるために、極めて薄いセパレータ
(厚さ20〜50μm)が用いられている。
水電解液を用いる電池においては、電極面積を広げて大
電流放電時の電池特性を良好にするために、正極板と負
極板とをセパレータを介して重ね、渦巻状に巻回して電
池が構成される。また、電池内の放電反応を円滑に進め
て放電容量を増加させるために、極めて薄いセパレータ
(厚さ20〜50μm)が用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】ところが、上記負極
活物質に金属リチウムを用いる非水電解液二次電池は、
ニッケルとカドミウムを用いた水溶液系二次電池に比較
して、大電流放電時の電圧降下が著しいという問題点が
ある。これは、非水電解液中でのリチウムイオンの極端
に低いイオン移動度に由来している。言い換えるならば
、負極活物質としてリチウムを、そして電解液溶媒とし
て有機溶媒を用いる限り回避できない問題である。
活物質に金属リチウムを用いる非水電解液二次電池は、
ニッケルとカドミウムを用いた水溶液系二次電池に比較
して、大電流放電時の電圧降下が著しいという問題点が
ある。これは、非水電解液中でのリチウムイオンの極端
に低いイオン移動度に由来している。言い換えるならば
、負極活物質としてリチウムを、そして電解液溶媒とし
て有機溶媒を用いる限り回避できない問題である。
【0004】電圧降下を少しでも抑えるために、さまざ
まの工夫がなされてきた。その一例として正極や負極の
厚さをできる限り薄くして一定の容器内に収められる電
極の面積を広くしたり、集電体の数を増やしたりするこ
とが考えられた。
まの工夫がなされてきた。その一例として正極や負極の
厚さをできる限り薄くして一定の容器内に収められる電
極の面積を広くしたり、集電体の数を増やしたりするこ
とが考えられた。
【0005】しかしながら、正極の厚さを薄くするほど
に単位面積当たりの正極重量に占める電極基板重量の割
合が増加すること、集電体の数を増やすほどに限られた
容積の容器の中にあって、実際に電池として有効に作用
する電極の占める空間が狭められることといった問題が
新たに発生し、これは電池とした場合の特性低下という
問題に発展し、根本的な解決には至らなかった。
に単位面積当たりの正極重量に占める電極基板重量の割
合が増加すること、集電体の数を増やすほどに限られた
容積の容器の中にあって、実際に電池として有効に作用
する電極の占める空間が狭められることといった問題が
新たに発生し、これは電池とした場合の特性低下という
問題に発展し、根本的な解決には至らなかった。
【0006】そこで、電極の厚さを薄くしたり、集電体
の数を増やすことなく、電極に効率的に電流を流したり
することのできる非水電解液二次電池が求められていた
。
の数を増やすことなく、電極に効率的に電流を流したり
することのできる非水電解液二次電池が求められていた
。
【0007】本発明は上述の問題点に鑑みなされたもの
であり、電極の厚さを薄くしたり、集電体の数を増加さ
せることなく、電極に効率的に電流を流したりすること
のできる非水電解液二次電池を提供することを目的とす
る。
であり、電極の厚さを薄くしたり、集電体の数を増加さ
せることなく、電極に効率的に電流を流したりすること
のできる非水電解液二次電池を提供することを目的とす
る。
【0008】
【問題点を解決するための手段】上記問題点を解決する
ため、本発明はリチウムを活物質とする複数枚の負極と
、前記負極の枚数と同数の正極とがセパレータを間に介
して交互に積層され、かつ正極集電体を卷回中心として
渦巻状に卷回された素電池と非水電解液とが容器内に封
入された円筒型非水電解液二次電池であって、前記素電
池は卷回中心に位置する正極集電体に複数の正極が接続
され、一方前記複数の負極は卷回終了部で負極集電体に
接続されていることを特徴とする。
ため、本発明はリチウムを活物質とする複数枚の負極と
、前記負極の枚数と同数の正極とがセパレータを間に介
して交互に積層され、かつ正極集電体を卷回中心として
渦巻状に卷回された素電池と非水電解液とが容器内に封
入された円筒型非水電解液二次電池であって、前記素電
池は卷回中心に位置する正極集電体に複数の正極が接続
され、一方前記複数の負極は卷回終了部で負極集電体に
接続されていることを特徴とする。
【0009】すなわち、極板群の巻回中心に位置する巻
芯棒を兼ねた正極集電体に2枚以上の正極を接続し、正
極の枚数と同じ枚数の負極をセパレータを間に介しなが
ら交互に重ねた後に巻回して素電池を作製することを特
徴とする。
芯棒を兼ねた正極集電体に2枚以上の正極を接続し、正
極の枚数と同じ枚数の負極をセパレータを間に介しなが
ら交互に重ねた後に巻回して素電池を作製することを特
徴とする。
【0010】本発明による素電池においては、正極集電
体に2枚以上の正極が接続されているので、正極1枚当
たりの長さを短くすることができる。言い換えるならば
、負極の一方の端に設けられた負極集電体から正極のも
う一方の端に設けられた正極集電体へ電流やイオンの流
れる距離を短くすることができるのである。これによっ
て、たとえリチウムイオンのイオン移動度が低くとも、
電流の効率的な集電ができるようになる。つまり電池の
電圧降下を低く抑え込むことが可能になり、特に大電流
放電時の電池特性が良好になる。また、電圧降下が抑え
込まれるならば、同じ電流値で放電したときには、放電
容量が増加することになる。
体に2枚以上の正極が接続されているので、正極1枚当
たりの長さを短くすることができる。言い換えるならば
、負極の一方の端に設けられた負極集電体から正極のも
う一方の端に設けられた正極集電体へ電流やイオンの流
れる距離を短くすることができるのである。これによっ
て、たとえリチウムイオンのイオン移動度が低くとも、
電流の効率的な集電ができるようになる。つまり電池の
電圧降下を低く抑え込むことが可能になり、特に大電流
放電時の電池特性が良好になる。また、電圧降下が抑え
込まれるならば、同じ電流値で放電したときには、放電
容量が増加することになる。
【0011】ここで正極と負極を2枚ずつにすれば電極
中を電流が流れる距離は、1/2になり、ゆえに電圧降
下も1/2に抑制することができる。3枚ずつにすれば
、電圧降下は1/3にまで抑制することができる。
中を電流が流れる距離は、1/2になり、ゆえに電圧降
下も1/2に抑制することができる。3枚ずつにすれば
、電圧降下は1/3にまで抑制することができる。
【0012】本発明をさらに詳しく説明する。
【0013】ここで正極の長さについては、容器の容積
によって限定されてくる。正極を2枚にすれば、各々の
正極の長さは、正極1枚で巻回したときの正極の長さの
ほぼ半分で済む。このとき必ずしもすべての正極が同じ
長さである必要はない。ただし、渦巻状に巻回し終わっ
たときに、それぞれの正極がセパレータと負極を介して
ほぼ同じ位置で対向するような長さが好ましい。なぜな
らば、それぞれの正極にセパレータを介して対向するそ
れぞれの負極同志が、巻回の巻終わり部分において相互
に最短距離で接続しあえるからである。
によって限定されてくる。正極を2枚にすれば、各々の
正極の長さは、正極1枚で巻回したときの正極の長さの
ほぼ半分で済む。このとき必ずしもすべての正極が同じ
長さである必要はない。ただし、渦巻状に巻回し終わっ
たときに、それぞれの正極がセパレータと負極を介して
ほぼ同じ位置で対向するような長さが好ましい。なぜな
らば、それぞれの正極にセパレータを介して対向するそ
れぞれの負極同志が、巻回の巻終わり部分において相互
に最短距離で接続しあえるからである。
【0014】ある任意の正極に対して対向しているセパ
レータの長さは、原理的には該正極の端部から少しでも
はみ出る長さで十分である。セパレータは、正極と負極
の直接の接触、いわゆる内部短絡を防ぐために設けられ
ているからである。充放電を繰り返すことによって負極
上に成長するリチウムの樹脂状結晶(デンドライト)が
、セパレータの端を回り込んで正極に接触し、内部短絡
が発生する危険性を考慮するならば、セパレータだけで
巻回できるほどにセパレータを長くすることも考えられ
る。しかし限られた容積の容器内においてセパレータを
いたずらに長くすることは、電極を短くあるいは薄くせ
ざるを得ないことになり、電池としての性能が低下する
ことが危惧され、望ましいことではない。
レータの長さは、原理的には該正極の端部から少しでも
はみ出る長さで十分である。セパレータは、正極と負極
の直接の接触、いわゆる内部短絡を防ぐために設けられ
ているからである。充放電を繰り返すことによって負極
上に成長するリチウムの樹脂状結晶(デンドライト)が
、セパレータの端を回り込んで正極に接触し、内部短絡
が発生する危険性を考慮するならば、セパレータだけで
巻回できるほどにセパレータを長くすることも考えられ
る。しかし限られた容積の容器内においてセパレータを
いたずらに長くすることは、電極を短くあるいは薄くせ
ざるを得ないことになり、電池としての性能が低下する
ことが危惧され、望ましいことではない。
【0015】このような内部短絡の危険性に対しては、
次のような本発明の一つの実施形態をもってその解決策
とすることも可能である。その実施形態とは、セパレー
タを切断した後、セパレータの端を正極側へ折り曲げて
その正極の端をくるんでしまうものである。この場合に
は、少なくとも正極の厚さだけセパレータを長く切断し
、セパレータの端を正極側へ正極をくるむように折り曲
げるだけで十分である。
次のような本発明の一つの実施形態をもってその解決策
とすることも可能である。その実施形態とは、セパレー
タを切断した後、セパレータの端を正極側へ折り曲げて
その正極の端をくるんでしまうものである。この場合に
は、少なくとも正極の厚さだけセパレータを長く切断し
、セパレータの端を正極側へ正極をくるむように折り曲
げるだけで十分である。
【0016】本発明に従って素電池を作製した場合の負
極の集電方法については、次に述べる方法を用いるとよ
い。すなわち、素電池の巻き終わりの部分で、負極をセ
パレータよりもさらに長めに切断した後、負極同志を負
極集電体または、負極集電体を兼ねた容器に一つにまと
めて接続するものである。
極の集電方法については、次に述べる方法を用いるとよ
い。すなわち、素電池の巻き終わりの部分で、負極をセ
パレータよりもさらに長めに切断した後、負極同志を負
極集電体または、負極集電体を兼ねた容器に一つにまと
めて接続するものである。
【0017】
【作用】極板群の巻回中心に位置する巻芯棒を兼ねた正
極集電体に2枚以上の正極を接続し、正極の枚数と同じ
枚数の負極をセパレータを間に介しながら交互に重ねた
後に巻回して素電池を作製することによって、電圧降下
の少ないリチウム二次電池が得られる。
極集電体に2枚以上の正極を接続し、正極の枚数と同じ
枚数の負極をセパレータを間に介しながら交互に重ねた
後に巻回して素電池を作製することによって、電圧降下
の少ないリチウム二次電池が得られる。
【0018】
【実施例】次に本発明を好適な実施例を用いて、詳細に
説明する。
説明する。
【0019】下記の試験においては、以下に示すような
構成のリチウム二次電池を構成し、試験に用いた。
構成のリチウム二次電池を構成し、試験に用いた。
【0020】正極:アモルファス化した五酸化バナジウ
ム粉末+エチレンプロピレンターポリマー(EPDM)
2.5wt%のシクロヘキサン溶液+アセチレンブラッ
ク(重量比90:3:7)混合物を金属集電体上の表と
裏に塗布して乾燥させたもの。
ム粉末+エチレンプロピレンターポリマー(EPDM)
2.5wt%のシクロヘキサン溶液+アセチレンブラッ
ク(重量比90:3:7)混合物を金属集電体上の表と
裏に塗布して乾燥させたもの。
【0021】負極:金属リチウム
【0022】電解液:1.5M濃度の六フッ化ひ酸リチ
ウム(LiAsF6)のエチレンカーボネート(EC)
/2メチルテトラヒドロフラン(2MeTHF)(体積
比1/1)溶液
ウム(LiAsF6)のエチレンカーボネート(EC)
/2メチルテトラヒドロフラン(2MeTHF)(体積
比1/1)溶液
【0023】セパレータ:25μm厚さのポリプロピレ
ン製多孔性膜
ン製多孔性膜
【0024】雰囲気:アルゴン
【0025】できあがった電池は、放電電流を3mA/
cm2、充電電流を0.5mA/cm2の定電流とし、
1.8〜3.3Vの電圧範囲内で充放電サイクルを繰り
返した。
cm2、充電電流を0.5mA/cm2の定電流とし、
1.8〜3.3Vの電圧範囲内で充放電サイクルを繰り
返した。
【0026】
【実施例1】図1に示すように、2枚の正極1aと1b
(長さ140mmのものと長さ150mmのもの)を重
ねて、1本の正極集電体4にスポット溶接した。セパレ
ータ2で表面と裏面を覆った金属リチウム負極2枚3a
と3bをそれぞれの正極の上に1枚ずつ交互に重ねた後
、正極集電体4を中心に渦巻状に巻回した。図2に示す
ように最外周にはセパレータ2がその内側には負極3が
配置するように巻回を終了し、最外周の1周の間にセパ
レータ2のみを介して2枚の負極3aと3bが対向する
ように正極1aと1bを切断した。2枚の負極3aと3
bの端同志が重なるように、負極2枚と負極にはさまれ
たセパレータ2とを切断した後、負極の端同志をまとめ
て一緒に1本の負極集電体5に接続した。最外周に位置
するセパレータ2はさらに1周ほど余分に巻回し、巻回
後の素電池がほどけないように熱融着して止め、素電池
を完成させた。
(長さ140mmのものと長さ150mmのもの)を重
ねて、1本の正極集電体4にスポット溶接した。セパレ
ータ2で表面と裏面を覆った金属リチウム負極2枚3a
と3bをそれぞれの正極の上に1枚ずつ交互に重ねた後
、正極集電体4を中心に渦巻状に巻回した。図2に示す
ように最外周にはセパレータ2がその内側には負極3が
配置するように巻回を終了し、最外周の1周の間にセパ
レータ2のみを介して2枚の負極3aと3bが対向する
ように正極1aと1bを切断した。2枚の負極3aと3
bの端同志が重なるように、負極2枚と負極にはさまれ
たセパレータ2とを切断した後、負極の端同志をまとめ
て一緒に1本の負極集電体5に接続した。最外周に位置
するセパレータ2はさらに1周ほど余分に巻回し、巻回
後の素電池がほどけないように熱融着して止め、素電池
を完成させた。
【0027】できあがった素電池を円筒型の容器に挿入
し、電解液を満たして、電池を完成させた。この電池を
(A1)とした。図5(A1)に充放電サイクル数と放
電容量密度の関係を示した。
し、電解液を満たして、電池を完成させた。この電池を
(A1)とした。図5(A1)に充放電サイクル数と放
電容量密度の関係を示した。
【0028】
【比較例1】正極1と負極3が1枚ずつである以外は、
実施例1と同様の電池を作製した。素電池の作製方法は
、すなわち以下のとおりである。
実施例1と同様の電池を作製した。素電池の作製方法は
、すなわち以下のとおりである。
【0029】図3に示すように、1枚の正極1(長さ2
90mmのもの)を1本の正極集電体4にスポット溶接
した。セパレータ2で表面と裏面を覆った金属リチウム
負極1枚3を正極の上に重ねた後、正極集電体4を中心
に渦巻状に巻回した。図4に示すように、負極の巻終わ
りに1本の負極集電体を接続した。最外周に位置するセ
パレータはさらに1周ほど余分に巻回し、巻回後の素電
池がほどけないように熱融着して止め、素電池を完成さ
せた。
90mmのもの)を1本の正極集電体4にスポット溶接
した。セパレータ2で表面と裏面を覆った金属リチウム
負極1枚3を正極の上に重ねた後、正極集電体4を中心
に渦巻状に巻回した。図4に示すように、負極の巻終わ
りに1本の負極集電体を接続した。最外周に位置するセ
パレータはさらに1周ほど余分に巻回し、巻回後の素電
池がほどけないように熱融着して止め、素電池を完成さ
せた。
【0030】できあがった素電池を円筒型の容器に挿入
し、電解液を満たして、電池を完成させた。この電池を
電池(B1)とした。図5(B1)に充放電サイクル数
と放電容量密度の関係を示した。実施例1の電池(A1
)と比較して、各充放電サイクル数当たりの放電容量密
度が小さい。これは、実施例1の電池(A1)において
は本発明の効果によって電池の内部抵抗が低減されたた
めである。
し、電解液を満たして、電池を完成させた。この電池を
電池(B1)とした。図5(B1)に充放電サイクル数
と放電容量密度の関係を示した。実施例1の電池(A1
)と比較して、各充放電サイクル数当たりの放電容量密
度が小さい。これは、実施例1の電池(A1)において
は本発明の効果によって電池の内部抵抗が低減されたた
めである。
【0031】図5に示すように本発明により放電容量密
度の大きい円筒型二次電池を作製できることが判明した
。
度の大きい円筒型二次電池を作製できることが判明した
。
【0032】
【発明の効果】リチウムを活物質とする負極と、正極と
がセパレータを間に介して、渦巻状に巻回された素電池
と非水電解液とが容器内に封入された円筒型非水電解液
電池であって、巻回中心に位置する正極集電体に2枚以
上の正極を接続し、正極の枚数と同じ枚数の負極をセパ
レータを間に介しながら交互に重ねた後に巻回して素電
池を作製することによって、放電容量密度の大きいとい
う優れた特性を有する円筒型リチウム二次電池を得るこ
とができ、その工業的価値は極めて大である。
がセパレータを間に介して、渦巻状に巻回された素電池
と非水電解液とが容器内に封入された円筒型非水電解液
電池であって、巻回中心に位置する正極集電体に2枚以
上の正極を接続し、正極の枚数と同じ枚数の負極をセパ
レータを間に介しながら交互に重ねた後に巻回して素電
池を作製することによって、放電容量密度の大きいとい
う優れた特性を有する円筒型リチウム二次電池を得るこ
とができ、その工業的価値は極めて大である。
【図1】本発明の実施例にかかわる素電池の巻始めの状
態を示す図。
態を示す図。
【図2】本発明の実施例にかかわる素電池の巻終わりの
状態を示す図。
状態を示す図。
【図3】本発明の比較例にかかわる素電池の巻始めの状
態を示す図。
態を示す図。
【図4】本発明の比較例にかかわる素電池の巻終わりの
状態を示す図。
状態を示す図。
【図5】本発明にかかわる円筒型非水電解液リチウム二
次電池における充放電サイクル数と放電容量密度の関係
を示す特性図。
次電池における充放電サイクル数と放電容量密度の関係
を示す特性図。
1、1a、1b 正極
2 セパレー
タ3、3a、3b 負極
タ3、3a、3b 負極
Claims (1)
- 【請求項1】リチウムを活物質とする複数枚の負極と、
前記負極の枚数と同数の正極とがセパレータを間に介し
て交互に積層され、かつ正極集電体を卷回中心として渦
巻状に卷回された素電池と非水電解液とが容器内に封入
された円筒型非水電解液二次電池であって、前記素電池
は卷回中心に位置する正極集電体に複数の正極が接続さ
れ、一方前記複数の負極は卷回終了部で負極集電体に接
続されていることを特徴とする円筒型非水電解液二次電
池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3020480A JPH04349367A (ja) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | 円筒型非水電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3020480A JPH04349367A (ja) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | 円筒型非水電解液二次電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04349367A true JPH04349367A (ja) | 1992-12-03 |
Family
ID=12028289
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3020480A Pending JPH04349367A (ja) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | 円筒型非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04349367A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07154924A (ja) * | 1993-11-26 | 1995-06-16 | Nec Corp | 携帯電子機器の電池使用方式 |
KR100472514B1 (ko) * | 2002-11-21 | 2005-03-11 | 삼성에스디아이 주식회사 | 젤리롤형 전극조립체 및 그 제조방법 |
-
1991
- 1991-01-21 JP JP3020480A patent/JPH04349367A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07154924A (ja) * | 1993-11-26 | 1995-06-16 | Nec Corp | 携帯電子機器の電池使用方式 |
KR100472514B1 (ko) * | 2002-11-21 | 2005-03-11 | 삼성에스디아이 주식회사 | 젤리롤형 전극조립체 및 그 제조방법 |
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