JPH05166538A - 非水電解液二次電池 - Google Patents
非水電解液二次電池Info
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- JPH05166538A JPH05166538A JP3331982A JP33198291A JPH05166538A JP H05166538 A JPH05166538 A JP H05166538A JP 3331982 A JP3331982 A JP 3331982A JP 33198291 A JP33198291 A JP 33198291A JP H05166538 A JPH05166538 A JP H05166538A
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/04—Cells with aqueous electrolyte
- H01M6/06—Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid
- H01M6/10—Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid with wound or folded electrodes
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- 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
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｌｉx ＣｏＯ2 の正極活物質の量を減少させ
ることなく正極板を構成し、電池容量を低下させないで
過放電劣化を抑制した非水電解液二次電池を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 正極活物質としてＬｉx ＣｏＯ2 を主体とし
て用い、負極として炭素質材料を主体として用い、帯状
に形成した正極板１、及び帯状に形成した負極板２をセ
パレータ３を介して巻回した渦巻状極板群と電解液とを
電池缶内に収納した非水電解液二次電池において、正極
板１の面積を負極板２の面積よりも大きくした非水電解
液二次電池。
ることなく正極板を構成し、電池容量を低下させないで
過放電劣化を抑制した非水電解液二次電池を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 正極活物質としてＬｉx ＣｏＯ2 を主体とし
て用い、負極として炭素質材料を主体として用い、帯状
に形成した正極板１、及び帯状に形成した負極板２をセ
パレータ３を介して巻回した渦巻状極板群と電解液とを
電池缶内に収納した非水電解液二次電池において、正極
板１の面積を負極板２の面積よりも大きくした非水電解
液二次電池。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は非水電解液二次電池、と
くにＬｉx ＣｏＯ2 （但し式中１．０≧ｘ≧０．５とす
る）を正極活物質に用い、負極に炭素質材料を用いた電
池に関する。
くにＬｉx ＣｏＯ2 （但し式中１．０≧ｘ≧０．５とす
る）を正極活物質に用い、負極に炭素質材料を用いた電
池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器のポータブル化、コード
レス化が急速に進み、これらの駆動用電源として小形・
軽量で、高エネルギー密度を有する二次電池への要望が
高い。このような点で非水系二次電池、とくにリチウム
二次電池はとりわけ高電圧・高エネルギー密度を有する
電池としての期待が大きい。
レス化が急速に進み、これらの駆動用電源として小形・
軽量で、高エネルギー密度を有する二次電池への要望が
高い。このような点で非水系二次電池、とくにリチウム
二次電池はとりわけ高電圧・高エネルギー密度を有する
電池としての期待が大きい。
【０００３】最近、Ｌｉx ＣｏＯ2 を正極活物質とし、
負極に炭素材を用いた電池系が、高エネルギー密度のリ
チウム二次電池として注目されている。この電池系の特
徴は、Ｌｉx ＣｏＯ2 がリチウムに対して４ボルトの高
電圧を有するため、電池電圧が高いことと、正負極とも
にインタカレーション反応を利用しているところにあ
る。とくに、負極に金属リチウムを用いていないので、
デンドライト状リチウムの析出による短絡などもなく安
全性が期待でき、急速充電も期待できるものである。
負極に炭素材を用いた電池系が、高エネルギー密度のリ
チウム二次電池として注目されている。この電池系の特
徴は、Ｌｉx ＣｏＯ2 がリチウムに対して４ボルトの高
電圧を有するため、電池電圧が高いことと、正負極とも
にインタカレーション反応を利用しているところにあ
る。とくに、負極に金属リチウムを用いていないので、
デンドライト状リチウムの析出による短絡などもなく安
全性が期待でき、急速充電も期待できるものである。
【０００４】そしてこの電池系においては、帯状に形成
した正極板、及び帯状に形成した負極板を多孔質フィル
ムからなるセパレータを介して巻回した渦巻状極板群と
電解液とが電池缶内に収納される円筒形の非水電解液二
次電池の開発が盛んに行われている。
した正極板、及び帯状に形成した負極板を多孔質フィル
ムからなるセパレータを介して巻回した渦巻状極板群と
電解液とが電池缶内に収納される円筒形の非水電解液二
次電池の開発が盛んに行われている。
【０００５】一般に、この種の二次電池には高出力、高
容量で長寿命であることが基本的に要望されているが、
最近の電子機器の高機能化にともない、機器を使用して
いない状態でもメモリーバックアップや他の制御回路の
コントロールで電力を消費するものが増えてきた。すな
わち、電池を機器に装着したまま放置すると電池は放電
し続け、容量が尽きて電池電圧は最終的にゼロボルトに
達することになる。従って、電池は、このような過放電
とも云える放電をした後でも再び充電することによって
回復するものでなければ実用性が低い。ところが、Ｌｉ
x ＣｏＯ2 を正極に用い、炭素質材料を負極に用いたリ
チウム二次電池の場合、このような過放電を行なうと、
再び充放電しても元の容量に回復せず、電池容量が低く
なる欠点があった。元来この電池系のリチウム源はＬｉ
x ＣｏＯ2 中に含まれるリチウムのみであり、充電でそ
のリチウムが負極炭素中に移動し、放電で再び正極に戻
る反応機構を有するが、過放電時には負極から移動すべ
きリチウムがなくなり、負極がきわめて貴な電位にまで
立ち上がることがわかった。そのため、負極の劣化が起
こり、再び充放電しても元の容量に回復せず、電池容量
が低くなることがわかった。そこで、予めリチウム源を
確保することと電位をより卑なレベルに抑える手段とし
て、特開平２−２６５１６７でＬｉx ＭｏＯ3 などの既
にリチウムを含み、かつＬｉＣｏＯ2 より卑な放電電位
を有する酸化物を正極に添加した電池が開示された。と
ころが、これによると過放電劣化の抑制の効果はあった
が、十分な効果を得るためには十分な添加量を確保する
必要があり、その添加によって元来充放電に寄与するＬ
ｉx ＣｏＯ2 の充填量が減るため電池容量を犠牲にする
ことがわかった。リチウム二次電池の特長は高エネルギ
ー密度にあるため、電池容量の犠牲は好ましくなく、高
容量を確保しつつ耐過放電性を向上させる手段の開発が
望まれている。
容量で長寿命であることが基本的に要望されているが、
最近の電子機器の高機能化にともない、機器を使用して
いない状態でもメモリーバックアップや他の制御回路の
コントロールで電力を消費するものが増えてきた。すな
わち、電池を機器に装着したまま放置すると電池は放電
し続け、容量が尽きて電池電圧は最終的にゼロボルトに
達することになる。従って、電池は、このような過放電
とも云える放電をした後でも再び充電することによって
回復するものでなければ実用性が低い。ところが、Ｌｉ
x ＣｏＯ2 を正極に用い、炭素質材料を負極に用いたリ
チウム二次電池の場合、このような過放電を行なうと、
再び充放電しても元の容量に回復せず、電池容量が低く
なる欠点があった。元来この電池系のリチウム源はＬｉ
x ＣｏＯ2 中に含まれるリチウムのみであり、充電でそ
のリチウムが負極炭素中に移動し、放電で再び正極に戻
る反応機構を有するが、過放電時には負極から移動すべ
きリチウムがなくなり、負極がきわめて貴な電位にまで
立ち上がることがわかった。そのため、負極の劣化が起
こり、再び充放電しても元の容量に回復せず、電池容量
が低くなることがわかった。そこで、予めリチウム源を
確保することと電位をより卑なレベルに抑える手段とし
て、特開平２−２６５１６７でＬｉx ＭｏＯ3 などの既
にリチウムを含み、かつＬｉＣｏＯ2 より卑な放電電位
を有する酸化物を正極に添加した電池が開示された。と
ころが、これによると過放電劣化の抑制の効果はあった
が、十分な効果を得るためには十分な添加量を確保する
必要があり、その添加によって元来充放電に寄与するＬ
ｉx ＣｏＯ2 の充填量が減るため電池容量を犠牲にする
ことがわかった。リチウム二次電池の特長は高エネルギ
ー密度にあるため、電池容量の犠牲は好ましくなく、高
容量を確保しつつ耐過放電性を向上させる手段の開発が
望まれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来は
Ｌｉx ＣｏＯ2 の正極活物質にそれより卑な放電電位を
有する酸化物を添加して過放電劣化を抑制していたが、
その従来技術の問題点は、上記酸化物の添加量を多くす
る必要があって、充放電に寄与するＬｉx ＣｏＯ 2 の量
を減少させることになり、電池容量が低下することであ
った。
Ｌｉx ＣｏＯ2 の正極活物質にそれより卑な放電電位を
有する酸化物を添加して過放電劣化を抑制していたが、
その従来技術の問題点は、上記酸化物の添加量を多くす
る必要があって、充放電に寄与するＬｉx ＣｏＯ 2 の量
を減少させることになり、電池容量が低下することであ
った。
【０００７】本発明はこのような課題を解決するもの
で、電池容量を低下させることなく充分な容量を確保し
つつ過放電劣化の抑制を行うことを目的とするものであ
る。
で、電池容量を低下させることなく充分な容量を確保し
つつ過放電劣化の抑制を行うことを目的とするものであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は帯状に形成した
Ｌｉx ＣｏＯ2 を主体とする正極板、及び帯状に形成し
た炭素質材料を主体とした負極板をセパレータを介して
巻回した渦巻状極板群と電解液とを電池缶内に収納した
円筒形の非水電解液二次電池において正極板の面積を負
極板の面積よりも大きくして前記する課題を解決したも
のである。
Ｌｉx ＣｏＯ2 を主体とする正極板、及び帯状に形成し
た炭素質材料を主体とした負極板をセパレータを介して
巻回した渦巻状極板群と電解液とを電池缶内に収納した
円筒形の非水電解液二次電池において正極板の面積を負
極板の面積よりも大きくして前記する課題を解決したも
のである。
【０００９】
【作用】本発明は電池構成時には負極はリチウムを含ま
ず、充電によってこの電池系内の唯一のリチウム源であ
る正極のＬｉx ＣｏＯ2 からリチウムが負極炭素中へ移
動し、放電で再びリチウムが正極へ戻る電池反応機構を
利用するものである。そして、最初の充電過程において
負極に移動したリチウムの一部は負極上での副反応によ
って消費されるため、充放電に寄与する有効リチウム量
はこの段階で実質的にこの電池系内からわずかに減少す
るが、通常の充放電ではさほど問題とはならない。
ず、充電によってこの電池系内の唯一のリチウム源であ
る正極のＬｉx ＣｏＯ2 からリチウムが負極炭素中へ移
動し、放電で再びリチウムが正極へ戻る電池反応機構を
利用するものである。そして、最初の充電過程において
負極に移動したリチウムの一部は負極上での副反応によ
って消費されるため、充放電に寄与する有効リチウム量
はこの段階で実質的にこの電池系内からわずかに減少す
るが、通常の充放電ではさほど問題とはならない。
【００１０】また、渦巻状極板群を有するこの種の電池
では、例えばその群最外周の外側の極板面のように正負
極が互いに対向しない部分すなわち非対向部分が構造上
必ず存在する。そして通常の上記充放電反応はセパレー
タを介して正負極が互いに対向する部分すなわち対向部
分においてのみ行われる。従って非対向部分はほとんど
電池構成時の状態のまま未反応部分として残り、正負極
板の対向状態が電池特性に影響を与えるとは考えられな
かった。ところが、負極板の面積を正極板の面積よりも
大とし非対向部分の多くを負極とした構造の電池の場
合、特に過放電劣化が著しいことがわかった。そして非
対向部分の負極炭素中にも電極内電位勾配により電気化
学的にリチウムが徐々にではあるが移動しており、これ
に応じて副反応によるリチウム消費が促進されるため、
過放電時には負極から正極へ移動すべき有効リチウムが
より早い時点でなくなり、加えて正極にリチウムが供給
されなくなるため正極はより貴な電位に保たれ、ゼロボ
ルトの時点（正負極とも等電位になる）では負極がきわ
めて貴な電位（リチウム基準で３．３〜３．５ボルト）
にまで立ち上がっていることがわかった。すなわち、負
極がきわめて貴な電位になり負極が劣化することが過放
電劣化の原因であると考えられる。
では、例えばその群最外周の外側の極板面のように正負
極が互いに対向しない部分すなわち非対向部分が構造上
必ず存在する。そして通常の上記充放電反応はセパレー
タを介して正負極が互いに対向する部分すなわち対向部
分においてのみ行われる。従って非対向部分はほとんど
電池構成時の状態のまま未反応部分として残り、正負極
板の対向状態が電池特性に影響を与えるとは考えられな
かった。ところが、負極板の面積を正極板の面積よりも
大とし非対向部分の多くを負極とした構造の電池の場
合、特に過放電劣化が著しいことがわかった。そして非
対向部分の負極炭素中にも電極内電位勾配により電気化
学的にリチウムが徐々にではあるが移動しており、これ
に応じて副反応によるリチウム消費が促進されるため、
過放電時には負極から正極へ移動すべき有効リチウムが
より早い時点でなくなり、加えて正極にリチウムが供給
されなくなるため正極はより貴な電位に保たれ、ゼロボ
ルトの時点（正負極とも等電位になる）では負極がきわ
めて貴な電位（リチウム基準で３．３〜３．５ボルト）
にまで立ち上がっていることがわかった。すなわち、負
極がきわめて貴な電位になり負極が劣化することが過放
電劣化の原因であると考えられる。
【００１１】一方、本発明に係る正極板の面積を負極板
の面積よりも大とし非対向部分の多くを正極とした構造
の電池の場合、過放電劣化が著しく軽減される結果とな
る。この場合はゼロボルトの時点（正負極とも等電位に
なる）での負極は貴な電位に立ち上がるものの、上記の
負極面積大の構造を有する電池と比べてゼロボルトの時
点での負極電位は比較的卑なレベル（リチウム基準で
２．８〜３．０ボルト）に保たれていることがわかっ
た。これは、副反応によるリチウム消費が対向部分のみ
に限定されることにある。その上予め非対向部分の正極
中に十分な有効リチウム源を有するために負極でのリチ
ウム消費分を補うことと、その非対向部分の十分なリチ
ウム源が過放電時における正極電位をより卑な電位に保
つ効果を有するためだと考えられる。
の面積よりも大とし非対向部分の多くを正極とした構造
の電池の場合、過放電劣化が著しく軽減される結果とな
る。この場合はゼロボルトの時点（正負極とも等電位に
なる）での負極は貴な電位に立ち上がるものの、上記の
負極面積大の構造を有する電池と比べてゼロボルトの時
点での負極電位は比較的卑なレベル（リチウム基準で
２．８〜３．０ボルト）に保たれていることがわかっ
た。これは、副反応によるリチウム消費が対向部分のみ
に限定されることにある。その上予め非対向部分の正極
中に十分な有効リチウム源を有するために負極でのリチ
ウム消費分を補うことと、その非対向部分の十分なリチ
ウム源が過放電時における正極電位をより卑な電位に保
つ効果を有するためだと考えられる。
【００１２】そこで正極は正極活物質のＬｉx ＣｏＯ2
に導電剤と結着剤を加えた合剤を正極集電材の金属箔の
両面に形成した帯状の極板とし、負極はリチウムとの層
間化合物を作りうる炭素材料（この電池の負極の充放電
は炭素の層間へのリチウムのインタカレーション反応を
利用するため）に結着剤を加えて負極集電体の金属箔の
両面に形成した帯状の極板を用いた。この電池では炭素
材料に比べ正極活物質は高密度充填が可能で極板厚みは
正極の方が薄い構成となるため、本発明の正極板の面積
を負極板の面積よりも大とし非対向部分の多くを正極と
した構造の電池は充分な容量の確保ができる。
に導電剤と結着剤を加えた合剤を正極集電材の金属箔の
両面に形成した帯状の極板とし、負極はリチウムとの層
間化合物を作りうる炭素材料（この電池の負極の充放電
は炭素の層間へのリチウムのインタカレーション反応を
利用するため）に結着剤を加えて負極集電体の金属箔の
両面に形成した帯状の極板を用いた。この電池では炭素
材料に比べ正極活物質は高密度充填が可能で極板厚みは
正極の方が薄い構成となるため、本発明の正極板の面積
を負極板の面積よりも大とし非対向部分の多くを正極と
した構造の電池は充分な容量の確保ができる。
【００１３】以上のように、基本的に正極板の面積を負
極板の面積よりも大とすることで高容量を確保し、かつ
耐過放電特性を向上することができる。さらに好ましく
は非対向部分には負極炭素を含まない形態とすることで
ある。
極板の面積よりも大とすることで高容量を確保し、かつ
耐過放電特性を向上することができる。さらに好ましく
は非対向部分には負極炭素を含まない形態とすることで
ある。
【００１４】なお、本発明の電池は活物質組成を変える
などの複雑な手法は一切要らないので、その実現は容易
である。
などの複雑な手法は一切要らないので、その実現は容易
である。
【００１５】
【実施例】以下、図面とともに本発明の１実施例を説明
する。
する。
【００１６】図３は本発明の実施例ならびに比較例に用
いた渦巻状極板群を有する円筒形電池の縦断面図であ
る。図３において、１は正極活物質のＬｉx ＣｏＯ2 に
導電剤（炭素粉末）と結着剤（四フッ化エチレン樹脂）
を混合した合剤を正極集電材の金属箔（アルミニウム
箔）の両面に形成した帯状の正極板、２は負極炭素材料
に結着剤（アクリル酸樹脂）を加えて負極集電体の金属
箔（銅箔）の両面に形成した帯状の負極板である。そし
てこれらをポリプロピレン製の多孔質フィルムのセパレ
ータ３を介して巻回し渦巻状極板群とした。正極板１の
集電は正極板にスポット溶接で固定したチタンリード４
を封口板５の内側にスポット溶接で固定して行い、負極
板２の集電は負極板にスポット溶接で固定したニッケル
リード６を電池ケース７の底部内側にスポット溶接で固
定して行った。そして、電解液８、絶縁リング９と共に
ポリプロピレン製のガスケット１０を介して封口し、直
径１４ミリ、高さ５０ミリの完成電池とした。
いた渦巻状極板群を有する円筒形電池の縦断面図であ
る。図３において、１は正極活物質のＬｉx ＣｏＯ2 に
導電剤（炭素粉末）と結着剤（四フッ化エチレン樹脂）
を混合した合剤を正極集電材の金属箔（アルミニウム
箔）の両面に形成した帯状の正極板、２は負極炭素材料
に結着剤（アクリル酸樹脂）を加えて負極集電体の金属
箔（銅箔）の両面に形成した帯状の負極板である。そし
てこれらをポリプロピレン製の多孔質フィルムのセパレ
ータ３を介して巻回し渦巻状極板群とした。正極板１の
集電は正極板にスポット溶接で固定したチタンリード４
を封口板５の内側にスポット溶接で固定して行い、負極
板２の集電は負極板にスポット溶接で固定したニッケル
リード６を電池ケース７の底部内側にスポット溶接で固
定して行った。そして、電解液８、絶縁リング９と共に
ポリプロピレン製のガスケット１０を介して封口し、直
径１４ミリ、高さ５０ミリの完成電池とした。
【００１７】なお、電解液には１モルの過塩素酸リチウ
ムを炭酸プロピレンと炭酸エチレンとの混合溶媒中に溶
かしたものを用いた。この電池の構成直後は放電状態に
あり、充電から開始する。
ムを炭酸プロピレンと炭酸エチレンとの混合溶媒中に溶
かしたものを用いた。この電池の構成直後は放電状態に
あり、充電から開始する。
【００１８】まず、図４に示したように比較例電池とし
て負極板の面積が正極板の面積よりも大である極板構成
の電池を試作した。この構成は図４（Ａ）の渦巻状極板
群の要部の一部縦断面図に示すように帯状正極板４１の
幅方向の両端部が対向する帯状負極板４２の幅方向の両
端部より少なくとも内側に位置するものである。さらに
図４（Ｂ）の渦巻状極板群の要部の一部横断面図に示す
ように巻回中心部における帯状正極板４１の内端がその
内側に帯状負極板４２を有してかつ帯状負極板４２の内
端よりも巻回後方の位置に配置し、巻回最外周部におけ
る帯状負極板４２の外端がその内側に帯状正極板４１を
有してかつ帯状正極板４１の外端よりも巻回後方の位置
に配置する極板群構造を有するものである。
て負極板の面積が正極板の面積よりも大である極板構成
の電池を試作した。この構成は図４（Ａ）の渦巻状極板
群の要部の一部縦断面図に示すように帯状正極板４１の
幅方向の両端部が対向する帯状負極板４２の幅方向の両
端部より少なくとも内側に位置するものである。さらに
図４（Ｂ）の渦巻状極板群の要部の一部横断面図に示す
ように巻回中心部における帯状正極板４１の内端がその
内側に帯状負極板４２を有してかつ帯状負極板４２の内
端よりも巻回後方の位置に配置し、巻回最外周部におけ
る帯状負極板４２の外端がその内側に帯状正極板４１を
有してかつ帯状正極板４１の外端よりも巻回後方の位置
に配置する極板群構造を有するものである。
【００１９】図５中の破線で示した曲線は、この比較例
電池の１００ｍＡの定電流充放電を充電終始電圧を４．
１ボルト、放電終始電圧を３．０ボルトに設定して行な
った時の１０サイクル目の充放電電圧特性である。この
比較例電池の場合、放電平均電圧は３．７ボルトであっ
た。図６中の破線で示した曲線は、この充放電をくり返
し行なったときの放電容量−サイクル特性を示したもの
である。図６からも明らかなように１００サイクル経過
しても放電容量は初期の９０％以上を維持しておりサイ
クル可逆性にすぐれていることがわかる。ついで、この
比較例電池の耐過放電性について検討した。過放電は、
上記条件で１０サイクルの充放電を行なった後、放電状
態で電池を取り出し、これを１キロオームの抵抗で放電
し、ゼロボルトに達した後に抵抗を接続したままさらに
１０日間放置するというものである。この過放電を１０
サイクル目に経験させた後、再び充放電を行なった結
果、その充放電電圧特性は図５の実線で示すように容量
が２０％近く低下した。そして、さらにサイクルをくり
返しても図６の実線で示したように容量が低下したまま
であった。従って、この比較例電池は過放電を経験する
ことによって、容量特性が劣化するものであることがわ
かった。
電池の１００ｍＡの定電流充放電を充電終始電圧を４．
１ボルト、放電終始電圧を３．０ボルトに設定して行な
った時の１０サイクル目の充放電電圧特性である。この
比較例電池の場合、放電平均電圧は３．７ボルトであっ
た。図６中の破線で示した曲線は、この充放電をくり返
し行なったときの放電容量−サイクル特性を示したもの
である。図６からも明らかなように１００サイクル経過
しても放電容量は初期の９０％以上を維持しておりサイ
クル可逆性にすぐれていることがわかる。ついで、この
比較例電池の耐過放電性について検討した。過放電は、
上記条件で１０サイクルの充放電を行なった後、放電状
態で電池を取り出し、これを１キロオームの抵抗で放電
し、ゼロボルトに達した後に抵抗を接続したままさらに
１０日間放置するというものである。この過放電を１０
サイクル目に経験させた後、再び充放電を行なった結
果、その充放電電圧特性は図５の実線で示すように容量
が２０％近く低下した。そして、さらにサイクルをくり
返しても図６の実線で示したように容量が低下したまま
であった。従って、この比較例電池は過放電を経験する
ことによって、容量特性が劣化するものであることがわ
かった。
【００２０】つぎに正極板の面積が負極板の面積よりも
大である本発明の１実施例よりなる極板構成の電池を試
作した。この構成は図１（Ａ）の渦巻状極板群の要部の
一部縦断面図に示すように、帯状負極板２の幅方向の両
端部が対向する帯状正極板１の幅方向の両端部より少な
くとも内側に位置している。さらに図１（Ｂ）の渦巻状
極板群の要部の一部横断面図に示すように巻回中心部に
おける帯状負極板２の内端がその内側に帯状正極板１を
有してかつ帯状正極板１の内端よりも巻回後方の位置に
配置し、巻回最外周部における帯状正極板１の外端がそ
の内側に帯状負極板２を有してかつ帯状負極板２の外端
よりも巻回後方の位置に配置する極板群構造を有するも
のである。なお、正負極板１，２はいずれも極板厚みを
比較例電池と同じものとし、正極板１を比較例電池の負
極板４２と同じ寸法、負極板２を比較例電池の正極板４
１と同じ寸法とした。この場合、正極板１は負極板２よ
り薄いため極板群の径は少し小さくなった。しかし、こ
の電池を上記比較例電池と同様の条件で充放電した結
果、対向部分の容量が同じため、比較例電池とほとんど
同じ容量を有する電池となった。さらに、この電池を上
記比較例電池と同様の条件で過放電を経験させた後、再
び充放電を行なった。図２はこの電池の充放電電圧特性
を示したものである。この図２は過放電を行なう前の特
性（図２中破線）と過放電をした後の特性（実線）を比
較したもので、この本発明の１実施例の電池の場合、比
較例電池と比較しても明らかなように過放電での性能劣
化はきわめて少なくすぐれたものであった。さらにその
後、サイクルをくり返したが、そのサイクル可逆性はす
ぐれたもので、過放電を経験しない電池の特性とほとん
ど変わらないものが得られた。
大である本発明の１実施例よりなる極板構成の電池を試
作した。この構成は図１（Ａ）の渦巻状極板群の要部の
一部縦断面図に示すように、帯状負極板２の幅方向の両
端部が対向する帯状正極板１の幅方向の両端部より少な
くとも内側に位置している。さらに図１（Ｂ）の渦巻状
極板群の要部の一部横断面図に示すように巻回中心部に
おける帯状負極板２の内端がその内側に帯状正極板１を
有してかつ帯状正極板１の内端よりも巻回後方の位置に
配置し、巻回最外周部における帯状正極板１の外端がそ
の内側に帯状負極板２を有してかつ帯状負極板２の外端
よりも巻回後方の位置に配置する極板群構造を有するも
のである。なお、正負極板１，２はいずれも極板厚みを
比較例電池と同じものとし、正極板１を比較例電池の負
極板４２と同じ寸法、負極板２を比較例電池の正極板４
１と同じ寸法とした。この場合、正極板１は負極板２よ
り薄いため極板群の径は少し小さくなった。しかし、こ
の電池を上記比較例電池と同様の条件で充放電した結
果、対向部分の容量が同じため、比較例電池とほとんど
同じ容量を有する電池となった。さらに、この電池を上
記比較例電池と同様の条件で過放電を経験させた後、再
び充放電を行なった。図２はこの電池の充放電電圧特性
を示したものである。この図２は過放電を行なう前の特
性（図２中破線）と過放電をした後の特性（実線）を比
較したもので、この本発明の１実施例の電池の場合、比
較例電池と比較しても明らかなように過放電での性能劣
化はきわめて少なくすぐれたものであった。さらにその
後、サイクルをくり返したが、そのサイクル可逆性はす
ぐれたもので、過放電を経験しない電池の特性とほとん
ど変わらないものが得られた。
【００２１】その他いくつか極板寸法を変えて、正負極
の面積比の異なる電池を試作し同様の試験を行ったが、
過放電劣化を抑制するためには少なくとも正極板の面積
が負極板の面積よりも大である本発明の極板構成の電池
が有効であることがわかった。中でも本実施例に示した
電池のように非対向面がすべて正極板からなる構成の電
池が最もすぐれた耐過放電特性を示した。
の面積比の異なる電池を試作し同様の試験を行ったが、
過放電劣化を抑制するためには少なくとも正極板の面積
が負極板の面積よりも大である本発明の極板構成の電池
が有効であることがわかった。中でも本実施例に示した
電池のように非対向面がすべて正極板からなる構成の電
池が最もすぐれた耐過放電特性を示した。
【００２２】なお、群構造などの電池の構造に関わる因
子は電池製造時の歩留まりや製造工程の繁雑さ、さらに
は電池の安全性などにも影響すると考えられるので、こ
れらの観点からも最適な設計を行う必要がある。ただ
し、基本的には正極板の面積が負極板の面積よりも大で
ある本発明の極板構成の電池が過放電には有効な手段で
ある。
子は電池製造時の歩留まりや製造工程の繁雑さ、さらに
は電池の安全性などにも影響すると考えられるので、こ
れらの観点からも最適な設計を行う必要がある。ただ
し、基本的には正極板の面積が負極板の面積よりも大で
ある本発明の極板構成の電池が過放電には有効な手段で
ある。
【００２３】なお、有効リチウムがなんらかの形で消費
されることが原因で起こる性能劣化が他にある（例えば
きわめて高温で保存する場合などの容量劣化やサイクル
に伴う容量低下など）としたら、電池系内に有効なリチ
ウム源をより多く保持しうる本発明の電池はリチウムの
消費分を補い性能劣化を緩和する可能性も期待しうるも
のである。
されることが原因で起こる性能劣化が他にある（例えば
きわめて高温で保存する場合などの容量劣化やサイクル
に伴う容量低下など）としたら、電池系内に有効なリチ
ウム源をより多く保持しうる本発明の電池はリチウムの
消費分を補い性能劣化を緩和する可能性も期待しうるも
のである。
【００２４】
【発明の効果】以上の実施例の説明で明らかなように、
本発明を適用することにより、機器に装着されたまま電
池が過放電されても、再び充電することによって性能が
回復するので、実用上きわめて有利でかつ高容量の非水
電解液電池を提供しうる。
本発明を適用することにより、機器に装着されたまま電
池が過放電されても、再び充電することによって性能が
回復するので、実用上きわめて有利でかつ高容量の非水
電解液電池を提供しうる。
【図１】（Ａ）本発明の１実施例の電池の渦巻状極板群
の要部の一部縦断面図 （Ｂ）同要部の一部横断面図
の要部の一部縦断面図 （Ｂ）同要部の一部横断面図
【図２】本発明の１実施例の電池の充放電電圧特性を示
す図
す図
【図３】渦巻状極板群を有する円筒形電池の縦断面図
【図４】（Ａ）比較例電池の渦巻状極板群の要部の一部
縦断面図 （Ｂ）同要部の１部横断面図
縦断面図 （Ｂ）同要部の１部横断面図
【図５】比較例電池の充放電電圧特性を示す図
【図６】比較例電池の容量−サイクル特性を示す図
１，４１ 正極板 ２，４２ 負極板 ３，４３ セパレータ ４ チタンリード ５ 封口板 ６ ニッケルリード ７ 電池ケース ８ 電解液 ９ 絶縁リング １０ ガスケット
Claims (2)
- 【請求項１】正極活物質としてＬｉx ＣｏＯ2 （但し式
中１．０≧ｘ≧０．５とする）を主体として用い、負極
として炭素質材料を主体として用いる電池であり、帯状
に形成した正極板、及び帯状に形成した負極板をセパレ
ータを介して巻回した渦巻状極板群と電解液とを電池缶
内に収納した非水電解液二次電池において、正極板の面
積を負極板の面積よりも大きくした非水電解液二次電
池。 - 【請求項２】渦巻状極板群において帯状負極板の幅方向
の両端部が対向する帯状正極板の幅方向の両端部より内
側に位置し、巻回中心部における帯状負極板の内端がそ
の内側に帯状正極板を有してかつ帯状正極板の内端より
も巻回後方の位置に配置し、巻回最外周部における帯状
正極板の外端がその内側に帯状負極板を有してかつ帯状
負極の外端よりも巻回後方の位置に配置した請求項１記
載の非水電解液二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3331982A JPH05166538A (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 非水電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3331982A JPH05166538A (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 非水電解液二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05166538A true JPH05166538A (ja) | 1993-07-02 |
Family
ID=18249822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3331982A Pending JPH05166538A (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05166538A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080020278A1 (en) * | 2004-10-29 | 2008-01-24 | Medtronic, Inc. | Lithium-ion battery |
| US20080044728A1 (en) * | 2004-10-29 | 2008-02-21 | Medtronic, Inc. | Lithium-ion battery |
| JP2008517419A (ja) * | 2004-08-30 | 2008-05-22 | トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ インコーポレイテッド | 溶融塩電解質を備えるリチウムイオン電池の充放電サイクル安定性の改善 |
| JP2011060471A (ja) * | 2009-09-08 | 2011-03-24 | Nec Energy Devices Ltd | 非水系電解質二次電池 |
| JP2012190714A (ja) * | 2011-03-11 | 2012-10-04 | Gs Yuasa Corp | 非水電解質二次電池 |
| US8785046B2 (en) | 2004-10-29 | 2014-07-22 | Medtronic, Inc. | Lithium-ion battery |
| US8980453B2 (en) | 2008-04-30 | 2015-03-17 | Medtronic, Inc. | Formation process for lithium-ion batteries |
| US9077022B2 (en) | 2004-10-29 | 2015-07-07 | Medtronic, Inc. | Lithium-ion battery |
| JP2015173124A (ja) * | 2015-05-28 | 2015-10-01 | 株式会社Ｇｓユアサ | 非水電解質二次電池 |
| US9287580B2 (en) | 2011-07-27 | 2016-03-15 | Medtronic, Inc. | Battery with auxiliary electrode |
| US9587321B2 (en) | 2011-12-09 | 2017-03-07 | Medtronic Inc. | Auxiliary electrode for lithium-ion battery |
| CN113646945A (zh) * | 2019-01-17 | 2021-11-12 | 株式会社Lg新能源 | 锂金属电池 |
-
1991
- 1991-12-16 JP JP3331982A patent/JPH05166538A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008517419A (ja) * | 2004-08-30 | 2008-05-22 | トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ インコーポレイテッド | 溶融塩電解質を備えるリチウムイオン電池の充放電サイクル安定性の改善 |
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| US9065145B2 (en) * | 2004-10-29 | 2015-06-23 | Medtronic, Inc. | Lithium-ion battery |
| US9077022B2 (en) | 2004-10-29 | 2015-07-07 | Medtronic, Inc. | Lithium-ion battery |
| US9899710B2 (en) | 2008-04-30 | 2018-02-20 | Medtronic, Inc. | Charging process for lithium-ion batteries |
| US10615463B2 (en) | 2008-04-30 | 2020-04-07 | Medtronic, Inc. | Formation process for lithium-ion batteries with improved tolerace to overdischarge conditions |
| US8980453B2 (en) | 2008-04-30 | 2015-03-17 | Medtronic, Inc. | Formation process for lithium-ion batteries |
| JP2011060471A (ja) * | 2009-09-08 | 2011-03-24 | Nec Energy Devices Ltd | 非水系電解質二次電池 |
| JP2012190714A (ja) * | 2011-03-11 | 2012-10-04 | Gs Yuasa Corp | 非水電解質二次電池 |
| US9287580B2 (en) | 2011-07-27 | 2016-03-15 | Medtronic, Inc. | Battery with auxiliary electrode |
| US9587321B2 (en) | 2011-12-09 | 2017-03-07 | Medtronic Inc. | Auxiliary electrode for lithium-ion battery |
| JP2015173124A (ja) * | 2015-05-28 | 2015-10-01 | 株式会社Ｇｓユアサ | 非水電解質二次電池 |
| CN113646945A (zh) * | 2019-01-17 | 2021-11-12 | 株式会社Lg新能源 | 锂金属电池 |
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