JPH0458467A - 非水系電池 - 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、リチウム或いはリチウム合金を負極活物質と
した負極と、炭素繊維を正極集電体として用いた正極と
を備えた非水系電池に係り、特に正極と、正極缶若しく
は正極封口体或いは導電部材との接続の改良に関するも
のである。

（ロ）従来の技術 リチウム或いはリチウム合金を負極活物質とした負極と
、金属の酸化物、硫化物、ハロゲン化物等を正極活物質
とした正極と、非水系の電解液を備えた非水系電池は、
高エネルギー密度を有し、且つ自己放電が少ないという
利点を有するため注目されており、事実、負極活物質と
じてリチウム金属を用い、正極活物質としてＭｎ　Ｏ７
、Ｃｕ０（ＣＦ）ｎを用いる電池が実用化されるに至っ
ている。またこの種電池は、二次電池としても、を目さ
れ、負極活物質としてＬｉ−、Ａｆ’合金、正極活物質
とＬでリチウム含有二酸化マンガ／を用いた掃平形電池
が実用化されている。ところでこの種電池は、その用途
拡大に伴いその安定性については更に改善が望まれてお
り、内部短絡を起こさない正極の集電体材料として炭素
繊維材料が検討されている。これは、正極集電体材料に
炭素繊維を用いた場合、従来の金属集電体を用いた場合
に観察される金属集電体のセパレータ貫通による内部短
絡を抑える点に基づいている。

しかし、炭素繊維を正極集電体として用いた場合、正極
集電体と正極缶或いは正極封口体もしくは正極集電体と
リード金属板との接続に問題がある。即ち、金属の集電
体の場合には、スポット溶接により缶或いは封口体との
接続が可能であるが、炭素ａ＆維ではスポット溶接がで
きないために接続が困難であった。

（ハ）発明が解決しようとする課題 本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであって、正
極集電体としての炭素繊維と、正極缶若しくは正極封口
体或いは導電部材との接合を改良することにより、非水
系電池の安全性と放電特性、特に二次電池とした場合に
は充放電サイクル特性を向上させようとするものである
。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、リチウム或いはリチウム合金を負極活物質と
する負極と、正極集電体とじて炭素繊維を用いる正極と
を備え、前記正極集電体としての炭素繊維と、正極缶若
しくは正極封口体とを直接或いは導電部材を介して電気
的に接合する非水系電池において、前記炭素繊維と、前
記正極缶若しくは前記正極封口体或いは前記導電部材と
の接合を導電性熱硬化性樹脂で行うことを特徴とするも
のである。

そして、この導電性熱硬化性樹脂の分解温度と−では、
２００℃以上のものが好適である。

（ホ）作　用 正極集電体に炭素繊維を用いた場合、スポット等による
溶接は不可能であるが、導電性を有する接着剤を用いる
ことにより接続が可能となる。接着剤である導電性熱硬
化性樹脂には銅、鎧、ニッケル等を含有した熱硬化性の
エポキシ樹脂が用いろｔ′Ｌでいたが、二の種卵水系電
池は、正極の電位が非常に責であるために、銅、銀、ニ
ッケル等の金属が溶解！、電池特性に悪影響を及ぼす。

ま−こ、負極活物質としてのリチウム或いはリチウムａ
金は非常に水と反応しやすいために、正極は般に電池組
立前に２００　”Ｃ以上の温度で熱処理されるが、エポ
キシ樹脂は２００℃以上では分解してしまい、集電体と
正極リード（導１ｉ部材）を構成する金属板との接触を
七分に保つことができない。このため熱硬化性樹脂に含
有される導電剤としては、炭素材料が最も望ましい。ま
た、非水系電解液中で溶解しにくい金属、即ちアルミニ
ウム、チタン、クロム、タンタル等の粉末を用いること
も可能である。

そして、熱硬化性樹脂としては、正極の熱処理温度を考
慮して分解温度が２００℃以上、特に望ましいのは、２
３０℃以上であることから、ポリアミド系の熱硬化性樹
脂を用いることが望ましい 以上のように、導電性熱硬化性樹脂の導電剤として炭素
粉末または非水電解液中で溶解しにくい金属の粉末を用
い、熱硬化性樹脂として分解温度が２００℃以上のもの
を用いるのが好ましい。このように、本発明によれば内
部短絡を起こさず、放電特性、充放電特性にすぐれた非
水系電池を得ることができる。

（勺実施例 以下、本発明の実施例と比較例との対比について詳述す
る。

［実施例１コ モ均粒径３０μｍ以下の化学二酸化マンガン５０ｇと、
■、］○Ｈ１４ｇとを乳鉢にて混合した後、空気中にお
いて３７５℃で２０時間熱処理する。この熱処理によっ
て、Ｌ１ハ４　ｎ　Ｏｓを含有するＭｎ　Ｏｒが得られ
る。このようにして得られた活物質粉末と、導電剤とじ
てアセチレンブラック及び結着剤と−でのフン素樹脂デ
ィスバージョンを重量比でそれぞれ９０：６：４の比率
で混合して正極合剤とした。

そして、正極集電体には炭素繊維を用い、正極１−ド（
導電部材）である金属板のステンレスとの接合は、カー
ボン−ポリアミド系樹脂の熱硬化性樹脂により行った。

この正極集電体に正極合剤を圧延し、２５０℃で２時間
真空熱処理して正極と−た。

一方、負極は、リチウム金属を用い、ポリプロピレンの
セパレータを介して正極と共に渦巻状に巻き取り円筒形
の電池を組み立てた。電解液には。

ＩＭＬ　ｉ　Ｃ１Ｏ，−ＰＣ＋ＤＭＥを用いた。

第１図は、本発明に係る円筒形電池の縦断面図である。

１が本発明の要旨とする正極であり、正極集電体として
炭素繊維を用いており、２の正極り一ド（導電部材）と
導電性熱硬化性樹脂により接合されている。３は負極の
リチウムであり、ポリプロピレン製のセパレータ４によ
り、正極１と隔離されている。５．６は、それぞれステ
ンレス製の負極缶と、正極封口体であり、絶縁バッキン
グ７により隔離されている。８は負極リードである。電
池寸法は、直径１４．２ｍｍ、高さ５０．０市とじた。

このようにして得た電池を本発明電池Ａ１とする。

［実施例２］ 正極集電体としての炭素繊維と正極リードとの接合ヲ、
ニッケルーエポキシ樹脂の導電性熱硬化性樹脂によって
行うことを除いて他は、前記実施例１と同様にして本発
明電池Ａ２を作製した。

［実施例３］ 前記実施例２と同様の導電性熱硬化性樹脂を用い、真空
熱処理を１５０℃で２時間行うことを除いて、他は前記
実施例１と同様にして本発明電池Ａ３を作製した。

［比較例］ 正極集電体としての炭素繊維を単に正極封口体に接触さ
せたことを除いて他は前記実施例１と同様にして比ｖ１
１Ｌ池Ｂ１を作製した。

これら電池、八１、Ａ２、Ａ３、Ｂを用い、充放電サイ
クル試験を行った。第２図は、これら電池の充放電サイ
クル特性図である。この時の充放電条件は、各電池を２
０ｍ、Ａで２　、０　Ｖまて′放電し、２０ｍＡで３．
５〜７まで充電を行うというものである。

第２図より、本発明電池Ａ１、Ａ２、Ａ３は、比較電池
Ｂに比べて、充放電サイクル特性が優れていることがわ
かる。

また本発明電池Ａ１は、本発明電池Ａ２、Ａ３よりも、
優れている。これは本発明電池Ａ２では真空熱処理時に
導電性熱硬化性樹脂の分解が生じ、接合部分の抵抗が大
きくなり、分極が増加するために放電容量が減少してい
ると推定される。

また本発明電池Ａ３では、熱処理が不十分なために、水
分の影響により負極が劣化し、電池特性が低下したため
と考えられる。

また、このように分解温度の高い導電性熱硬化性樹脂を
用いると、大電流が一時的に流れた場合正極集電体と正
極リードの接合部分における、局部的な温度上昇に基づ
く樹脂の分解を防ぐ効果も持つ。

（ト）発明の効果 本発明によれば、正極集電体としての炭素繊維と、正極
缶若しくは正極封口体或いは導電部材との接合を導電性
熱硬化性樹脂で行っており、その電気的接合を改良する
ことができるので、この種非水系！池の安定性と放電特
性、特に二次電池を構成した場合には充放電サイクル特
性を向上させることができ、その工業的価値は極めて大
きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明電池の縦断面図、第２図は電池のサイク
ル特性図である。 ｌ・・・正極、２・・・正極リード（導電部材）、３・
・負極、４・・・セパレータ、５・・・負極缶、６・・
・正極封口体、７　・絶縁バッキング、８・・・負極リ
ード、Ａ１、Ａ２、Ａ３・・・本発明電池、 Ｂ・・・比較電池。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）リチウム或いはリチウム合金を負極活物質とする
   負極と、正極集電体として炭素繊維を用いる正極とを備
   え、前記正極集電体としての炭素繊維と、正極缶若しく
   は正極封口体とを直接或いは導電部材を介して電気的に
   接合するものにおいて、 前記炭素繊維と、前記正極缶若しくは前記正極封口体或
   いは前記導電部材との接合を、導電性熱硬化性樹脂で行
   うことを特徴とする非水系電池。
2. （２）前記導電性熱硬化性樹脂の分解温度が、２００℃
   以上であることを特徴とする請求項（１）記載の非水系
   電池。