JPH05182647A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
Nonaqueous electrolyte secondary batteryInfo
- Publication number
- JPH05182647A JPH05182647A JP3359090A JP35909091A JPH05182647A JP H05182647 A JPH05182647 A JP H05182647A JP 3359090 A JP3359090 A JP 3359090A JP 35909091 A JP35909091 A JP 35909091A JP H05182647 A JPH05182647 A JP H05182647A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- battery
- aqueous electrolyte
- resin layer
- electrolyte secondary
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
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
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は非水電解液二次電池に関
し、特に電極として渦巻き型電極を使用する非水電解液
二次電池に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery, and more particularly to a non-aqueous electrolyte secondary battery using a spiral electrode as an electrode.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年の電子技術のめざましい進歩は、電
子機器の小型・軽量化を次々と実現させている。それに
伴い、移動用電源としての電池に対しても益々小型・軽
量且つ高エネルギー密度のものが求められるようになっ
ている。2. Description of the Related Art Recent remarkable advances in electronic technology have made electronic devices smaller and lighter one after another. Along with this, there is an increasing demand for batteries as mobile power sources that are smaller, lighter, and have higher energy density.
【0003】従来、一般用途の二次電池としては鉛電
池、ニッケル・カドミウム電池等の水溶液系電池が主流
であった。しかし、これらの水溶液系電池はサイクル特
性には優れるが、電池重量やエネルギー密度の点では十
分満足できるものとは言えない。Conventionally, an aqueous solution type battery such as a lead battery or a nickel-cadmium battery has been mainly used as a secondary battery for general use. However, although these aqueous solution type batteries have excellent cycle characteristics, they cannot be said to be sufficiently satisfactory in terms of battery weight and energy density.
【0004】最近、リチウムあるいはリチウム合金を負
極に用いた非水電解液二次電池の研究・開発が盛んに行
われている。この非水電解液二次電池は高エネルギー密
度を有し、自己放電も少なく、軽量という優れた特徴を
有するものである。ところが、この非水電解液二次電池
においては、充放電サイクルの進行に伴い、充電時にリ
チウムがデントライト状に結晶成長し、正極に到達して
内部ショートに至る可能性が高くなる欠点があり、この
ことが実用化への大きな障害となっている。Recently, non-aqueous electrolyte secondary batteries using lithium or a lithium alloy as a negative electrode have been actively researched and developed. This non-aqueous electrolyte secondary battery has high energy density, little self-discharge, and is lightweight. However, in this non-aqueous electrolyte secondary battery, with the progress of the charge / discharge cycle, lithium grows in a dendrite-like crystal during charging, and there is a drawback that the possibility of reaching the positive electrode and causing an internal short circuit increases. However, this is a major obstacle to practical use.
【0005】これに対し、負極に炭素材料を使用した非
水電解液二次電池は、化学的、物理的方法により、予め
炭素材料に担持させたリチウム、正極活物質の結晶構造
中のリチウム、電解液中に溶解しているリチウム等の、
炭素層間へのドープ・脱ドープを利用するもので、充放
電サイクルが進行しても充電時のデンドライト状の析出
は見られず、1000回を超える優れた充放電サイクル
特性を示す。On the other hand, the non-aqueous electrolyte secondary battery using a carbon material for the negative electrode has lithium preliminarily supported on the carbon material by chemical and physical methods, lithium in the crystal structure of the positive electrode active material, Such as lithium dissolved in the electrolyte,
It utilizes doping / dedoping between carbon layers, and does not show dendrite-like precipitation during charging even if the charging / discharging cycle progresses, and shows excellent charging / discharging cycle characteristics exceeding 1000 times.
【0006】これらの材料を用いた非水電解液二次電池
の用途としては、ビデオ・カメラやラップ・トップ・パ
ソコン等の供給電源が挙げられるが、このような機器は
比較的消費電流が大きいものが多いため、電池構造とし
ては渦巻式電極構造が適している。この渦巻き式電極
は、帯状の正極と帯状の負極をセパレータを介して渦巻
状に巻いたもので、電極面積が大きくとれることから重
負荷に耐えられるものである。The non-aqueous electrolyte secondary battery using these materials can be used as a power supply for video cameras, laptops, personal computers, etc., but such devices consume a relatively large amount of current. Since many of them are used, the spiral electrode structure is suitable as the battery structure. This spiral electrode is formed by spirally winding a strip-shaped positive electrode and a strip-shaped negative electrode with a separator interposed therebetween, and has a large electrode area, so that it can bear a heavy load.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
渦巻型電極を電池外装缶に挿入するに際しては、生産性
の点から電極外径と電池外装缶内径との間にある程度の
クリアランスを設けなければならない。一方、電池特性
は、渦巻き型電極が緩まないように電極に対して内側方
向に圧力が加わっている方が良い傾向がある。そこで、
渦巻き型電極においては、組立時に巻回した電極が暖ま
らないように、電極最外周の巻終わり部と電極本体とを
粘着テープにて固定される。しかしながら、粘着テープ
を使用する場合には、電解液と粘着テープの組み合わせ
によっては、電解液注液後に粘着剤が溶解して粘着テー
プの固定能力が失われ、これにより、電極が緩み、サイ
クル特性等の電池特性が劣化するといった不都合が生じ
ていた。By the way, when inserting such a spiral type electrode into the battery outer can, a certain amount of clearance must be provided between the outer diameter of the electrode and the inner diameter of the battery outer can from the viewpoint of productivity. I have to. On the other hand, the battery characteristics tend to be better when pressure is applied inwardly to the electrodes so that the spiral electrodes do not loosen. Therefore,
In the spiral electrode, the winding end portion of the outermost circumference of the electrode and the electrode body are fixed with an adhesive tape so that the wound electrode does not get warm during assembly. However, when using an adhesive tape, depending on the combination of the electrolytic solution and the adhesive tape, the adhesive may dissolve after the electrolyte is injected and the ability to fix the adhesive tape may be lost, which may cause loosening of the electrode and cycle characteristics. However, the battery characteristics are deteriorated.
【0008】そこで、本発明はこのような従来の実情に
鑑みて提案されたものであり、渦巻き型電極を使用した
場合に、巻回された電極が緩むことがなく、良好なサイ
クル特性が得られるとともに高い生産性が得られる非水
電解液二次電池を提供することを目的とする。Therefore, the present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and when a spirally wound electrode is used, the wound electrode does not loosen and good cycle characteristics are obtained. It is an object of the present invention to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery capable of achieving high productivity.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の非水電解液二次電池は、円筒型の電池外
装缶内に、帯状の正極と帯状の負極をセパレータを介し
て巻回してなる渦巻き型電極と、非水電解液を収納して
なる非水電解液二次電池において、上記電池外装缶の内
側表面に樹脂層が配設されていることを特徴とするもの
である。In order to achieve the above-mentioned object, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention comprises a cylindrical battery outer can with a belt-shaped positive electrode and a belt-shaped negative electrode via a separator. A spiral wound electrode and a non-aqueous electrolyte secondary battery containing a non-aqueous electrolyte, wherein a resin layer is provided on the inner surface of the battery outer can. Is.
【0010】また、樹脂層を構成する樹脂が上記非水電
解液中に浸漬されることにより体積が増加する樹脂であ
ることを特徴とするものである。さらには、負極の負極
活物質は、(002)面の面間隔が3.70Å以上、真
密度が1.70g/cm3 未満であり、且つ空気気流中
における示差熱分析で700℃以上に発熱ピークを有し
ない炭素質材料であることを特徴とするものである。Further, the present invention is characterized in that the resin constituting the resin layer is a resin whose volume increases by being immersed in the non-aqueous electrolyte solution. Further, the negative electrode active material of the negative electrode has a (002) plane spacing of 3.70 Å or more, a true density of less than 1.70 g / cm 3 , and a heat generation of 700 ° C. or more in a differential thermal analysis in an air stream. It is characterized by being a carbonaceous material having no peak.
【0011】本発明においては、上記渦巻き型電極の緩
みを防止し、サイクル特性に優れた非水電解液二次電池
を得るために、電池外装缶の側面の内側表面に樹脂層を
配設し、この樹脂層が配設された電池外装缶に渦巻き型
電極を挿入し、さらに電解液を注入して電池を構成す
る。In the present invention, in order to prevent the spiral electrode from loosening and to obtain a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent cycle characteristics, a resin layer is provided on the inner surface of the side surface of the battery outer can. Then, the spiral electrode is inserted into the battery outer can in which this resin layer is arranged, and the electrolytic solution is further injected to form the battery.
【0012】すなわち、渦巻き型電極を使用する非水電
解液二次電池においては、電極挿入を容易なものとし、
生産性の向上を図るためには、電池外装缶と電極との間
にある程度のクリアランスを設ける必要がある。ところ
が、電池とした場合にこのようなクリアランスを有して
いると、電極が緩み、安定な充放電反応が得られなくな
る。That is, in a non-aqueous electrolyte secondary battery using a spiral electrode, the insertion of electrodes is facilitated,
In order to improve productivity, it is necessary to provide some clearance between the battery outer can and the electrode. However, in the case of a battery, if such a clearance is provided, the electrode becomes loose and a stable charge / discharge reaction cannot be obtained.
【0013】このような非水電解液二次電池において、
電池外装缶の内側表面に樹脂層を配設すると、電極挿入
時に電極と電池外装缶との間にクリアランスを有してい
ても、電解液注入により、上記樹脂層が膨潤し、渦巻き
型電極に対して外側から中心軸方向へ均一に圧力がかか
る。したがって、これにより電極の緩みが抑えられ、充
放電に際しては、電極が十分に機能を発揮するような
る。In such a non-aqueous electrolyte secondary battery,
When a resin layer is provided on the inner surface of the battery outer can, even if there is a clearance between the electrode and the battery outer can when the electrode is inserted, the resin layer swells due to the injection of the electrolytic solution to form a spiral electrode. On the other hand, pressure is applied uniformly from the outside toward the central axis. Therefore, the loosening of the electrode is suppressed by this, and the electrode comes to fully exhibit its function during charging and discharging.
【0014】なお、上記樹脂層の材料となる樹脂塗料と
しては、樹脂層としたときに電解液を構成する有機溶媒
の内の1種または複数種に接触することにより膨潤し、
また電解液の全構成溶媒に溶解しない性質を持つものを
選択することができる。そのような樹脂塗料としては、
アクリル樹脂塗料、アルキド樹脂塗料、ウレタン樹脂塗
料、エポキシ樹脂塗料、ビニル樹脂塗料等種々のものが
使用可能であり、特に、この種の電池に一般的に用いら
れている電解液に対しては、アクリル樹脂を主要素とし
たアクリル樹脂塗料や、塩化ビニル、塩化/酢酸ビニル
共重合体、ビニルブチラール樹脂等を主要素としたビニ
ル樹脂塗料等の使用が望ましい。また、樹脂層の厚さ
は、膨潤後において10〜500μmが望ましく、10
μm以下では効果が小さく、逆に500μm以上では電
池容量の減少が大きくなる。膨潤により増加する厚さ
は、膨潤前の樹脂層の厚さに対して10%以上であるこ
とが好ましい。As the resin coating material for the resin layer, when the resin layer is formed, it swells by coming into contact with one or more of the organic solvents that make up the electrolytic solution,
Further, it is possible to select one having a property of not being dissolved in all the constituent solvents of the electrolytic solution. As such resin paint,
Various kinds of acrylic resin paints, alkyd resin paints, urethane resin paints, epoxy resin paints, vinyl resin paints and the like can be used, and particularly for electrolytic solutions commonly used in batteries of this type, It is desirable to use an acrylic resin paint containing an acrylic resin as a main element, a vinyl resin paint containing vinyl chloride, a chloride / vinyl acetate copolymer, a vinyl butyral resin, etc. as a main element. The thickness of the resin layer is preferably 10 to 500 μm after swelling.
If it is less than μm, the effect is small, and conversely, if it is more than 500 μm, the decrease in battery capacity becomes large. The thickness increased by swelling is preferably 10% or more of the thickness of the resin layer before swelling.
【0015】電解液としては、例えばリチウム塩を電解
質とし、これを有機溶媒に溶解した電解液が用いられ
る。ここで有機溶媒としては、特に限定されるものでは
ないが、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカー
ボネート、ジエチルカーボネート、1,2−ジメトキシ
エタン、1,2−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクト
ン、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−
メチル−1,3−ジオキソラン、ジエチルエーテル、ス
ルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピ
オニトリル等の単独もしくは二種類以上の混合溶媒が使
用できる。電解質も従来より公知のものがいずれも使用
でき、LiClO4 、LiAsF6 、LiPF6 、Li
BF4 、LiB(C6 H5 )4 、LiCl、LiBr、
CH3 SO3 Li、CF3 SO3 Li等が用いられる。As the electrolytic solution, for example, an electrolytic solution in which a lithium salt is used as an electrolyte and this is dissolved in an organic solvent is used. Here, the organic solvent is not particularly limited, but for example, propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, 1,3 -Dioxolane, 4-
Methyl-1,3-dioxolane, diethyl ether, sulfolane, methylsulfolane, acetonitrile, propionitrile and the like may be used alone or in combination of two or more kinds. Any known electrolyte can be used as the electrolyte, such as LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , and Li.
BF 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , LiCl, LiBr,
CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li and the like are used.
【0016】上記負極に使用する負極活物質としては、
充放電反応に伴いリチウム等のアルカリ金属をドープ・
脱ドープする材料を用いることができる。そのような材
料としては、例えば、ポリアセチレン、ポリピロール等
の導電性ポリマー、あるいはコークス、ポリマー炭、カ
ーボン・ファイバー等の炭素材料が挙げられるが、単位
体積当りのエネルギー密度が大きい点から、炭素材料が
望ましい。As the negative electrode active material used for the above negative electrode,
Dope an alkali metal such as lithium along with the charge / discharge reaction.
A material for dedoping can be used. Examples of such a material include conductive polymers such as polyacetylene and polypyrrole, and carbon materials such as coke, polymer charcoal, and carbon fiber, but carbon materials are preferable because of their large energy density per unit volume. desirable.
【0017】また、特に、上記炭素材料の中でも、(0
02)面の面間隔が3.70Å以上、真密度1.70g
/cm3 未満であり、且つ空気気流中に於ける示差熱分
析で700℃以上に発熱ピークを有しない炭素質材料は
リチウムのドープ能力が大きく好ましい。In particular, among the above carbon materials, (0
02) surface spacing is 3.70Å or more, true density 1.70g
/ Cm 3 and a carbonaceous material which has no exothermic peak at 700 ° C. or higher in a differential thermal analysis in an air stream has a large lithium doping ability and is preferable.
【0018】ここで、リチウムをドープ・脱ドープ可能
な負極活物質は、リチウムにドープされることによって
体積が増大する性質を有する。したがって、渦巻き型電
極に使用したときに、電極内に圧力が生じ、このことが
渦巻き型電極の緩みを防止するのに有利に働く。これに
対して、(002)面の面間隔が3.70Å以上と大き
な炭素材料は、リチウムドープ能力には優れるものの、
リチウムドープによる体積増大が小さい。このため、渦
巻き型電極に使用した場合に、上記効果がほとんど期待
できず、特にその機能を十分に発揮させるのが困難であ
ったが、本発明によれば、樹脂層によって電極に十分な
圧力がかかるようになるので、(002)面の面間隔が
3.70Å以上と大きな炭素材料を使用した場合でも、
電極に緩みが生じることがなく、上記炭素質材料のドー
プ能力が十分に発揮されることとなる。Here, the negative electrode active material capable of being doped / dedoped with lithium has a property of increasing in volume by being doped with lithium. Therefore, when used in a spiral electrode, a pressure is generated in the electrode, which is advantageous for preventing the spiral electrode from loosening. On the other hand, a carbon material having a large (002) plane spacing of 3.70 Å or more has excellent lithium doping ability,
The volume increase due to lithium doping is small. For this reason, when used in a spiral electrode, the above-mentioned effect can hardly be expected, and in particular, it was difficult to sufficiently exert its function.However, according to the present invention, a sufficient pressure is applied to the electrode by the resin layer. Therefore, even if a carbon material with a large (002) plane spacing of 3.70Å or more is used,
The electrode will not be loosened, and the doping ability of the carbonaceous material will be sufficiently exhibited.
【0019】上記形態的パラメータを有する材料として
は、有機材料を焼成等の手法により炭素化して得られる
炭素質材料が挙げられ、炭素化の出発原料としてはフル
フリルアルコールあるいはフルフラールのホモポリマ
ー、コポリマーよりなるフラン樹脂が好適である。具体
的には、フルフラール+フェノール、フルフリルアルコ
ール+ジメチロール尿素、フルフリルアルコール、フル
フリルアルコール+ホルムアルデヒド、フルフリルアル
コール+フルフラール、フルフラール+ケトン類等より
なる重合体が、非水電解液二次電池用負極活物質として
非常に良好な特性を示す。Examples of the material having the above-mentioned morphological parameters include a carbonaceous material obtained by carbonizing an organic material by a method such as firing, and furfuryl alcohol or furfural homopolymer or copolymer is used as a starting material for carbonization. Furan resin consisting of is preferred. Specifically, a polymer composed of furfural + phenol, furfuryl alcohol + dimethylol urea, furfuryl alcohol, furfuryl alcohol + formaldehyde, furfuryl alcohol + furfural, furfural + ketones, etc. is a non-aqueous electrolyte secondary battery. It has very good characteristics as a negative electrode active material.
【0020】あるいは、原料として水素/炭素原子比
0.6〜0.8の石油ピッチを用い、これに酸素を含む
官能基を導入し、いわゆる酸素架橋を施して酸素含有量
10〜20重量%の前駆体とした後、焼成して得られる
炭素質材料も好適である。さらには、前記フラン樹脂や
石油ピッチ等を炭素化する際にリン化合物、あるいはホ
ウ素化合物を添加することにより、リチウムに対するド
ープ量を大きなものとした炭素質材料も使用可能であ
る。Alternatively, a petroleum pitch having a hydrogen / carbon atom ratio of 0.6 to 0.8 is used as a raw material, a functional group containing oxygen is introduced into the petroleum pitch, and so-called oxygen cross-linking is performed to obtain an oxygen content of 10 to 20% by weight. A carbonaceous material obtained by firing after the precursor of is also suitable. Further, a carbonaceous material having a large doping amount with respect to lithium by adding a phosphorus compound or a boron compound when carbonizing the furan resin, petroleum pitch or the like can also be used.
【0021】一方、正極に使用する正極活物質として
は、二酸化マンガン、五酸化バナジウムのような遷移金
属酸化物や、硫化鉄、硫化チタンのような遷移金属カル
コゲン化物、さらにはこれらとリチウムとの複合化合物
などを用いることができる。特に、高電圧、高エネルギ
ー密度が得られ、サイクル特性にも優れることから、リ
チウム・コバルト複合酸化物やリチウム・コバルト・ニ
ッケル複合酸化物が望ましい。On the other hand, as the positive electrode active material used for the positive electrode, transition metal oxides such as manganese dioxide and vanadium pentoxide, transition metal chalcogenides such as iron sulfide and titanium sulfide, and further, these and lithium are used. A complex compound or the like can be used. Particularly, a lithium / cobalt / nickel composite oxide or a lithium / cobalt / nickel composite oxide is preferable because a high voltage and a high energy density are obtained and the cycle characteristics are excellent.
【0022】[0022]
【作用】渦巻き型電極を使用する非水電解液二次電池に
おいては、電池外装缶への電極挿入を容易なものとし、
生産性の向上を図るためには、電池外装缶と電極との間
にある程度のクリアランスが設けられている必要があ
る。ところが、電池とした場合に、電池外装缶と電極と
の間にこのようなクリアランスを有していると、電極が
緩み、安定な充放電反応が得られなくなる。[Function] In the non-aqueous electrolyte secondary battery using the spiral electrode, the electrode can be easily inserted into the battery case,
In order to improve productivity, it is necessary to provide some clearance between the battery outer can and the electrode. However, in the case of a battery, if such a clearance is provided between the battery case and the electrode, the electrode becomes loose and a stable charge / discharge reaction cannot be obtained.
【0023】本発明の非水電解液二次電池は、電池外装
缶の内側表面に樹脂層を配設し、この樹脂層が配設され
た電池外装缶に渦巻き電極を挿入した後、電解液を注入
して組み立てられる。したがって、電極挿入時に電極外
径と電池外装缶内径の間にクリアランスを有していて
も、電解液の注入により、上記樹脂層が膨潤し、これに
より渦巻き電極に対して外周側から中心軸方向へ持続的
に均一に圧力がかかる。これにより、電極の緩みが防止
され、充放電反応が円滑に進行することとなる。In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, a resin layer is provided on the inner surface of the battery outer can, and the spiral electrode is inserted into the battery outer can provided with the resin layer. Can be assembled by injecting. Therefore, even if there is a clearance between the outer diameter of the electrode and the inner diameter of the battery case when the electrode is inserted, the resin layer swells due to the injection of the electrolytic solution, which causes the spiral electrode to move from the outer peripheral side toward the central axis direction. The pressure is applied continuously and evenly. Thereby, the loosening of the electrode is prevented, and the charge / discharge reaction proceeds smoothly.
【0024】また、このとき、特に負極活物質として
(002)面の面間隔が3.70Å以上、真密度1.7
0g/cm3 未満であり、且つ空気気流中における示差
熱分析で700℃以上に発熱ピークを有しない炭素質材
料を使用すると、該炭素質材料はリチウムドープ能力が
高いため、良好なサイクル特性とともに放電容量の増大
も得られる。At this time, in particular, the negative electrode active material has a (002) plane spacing of 3.70 Å or more and a true density of 1.7.
When a carbonaceous material having a lithium doping capacity of less than 0 g / cm 3 and having no exothermic peak at 700 ° C. or higher in a differential thermal analysis in an air stream is used, the carbonaceous material has a high lithium doping ability, and thus exhibits good cycle characteristics. An increase in discharge capacity can also be obtained.
【0025】[0025]
【実施例】本発明の好適な実施例について図面を参照し
ながら説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0026】実施例1 本実施例は電池外装缶の内側表面に配設する樹脂層の樹
脂としてアクリル樹脂を使用した例である。 Example 1 This example is an example in which an acrylic resin is used as the resin of the resin layer provided on the inner surface of the battery outer can.
【0027】図1は本実施例の電池の概略的な縦断面図
を示すものであり、この電池を以下のように作成した。FIG. 1 shows a schematic vertical cross-sectional view of the battery of this example, which was prepared as follows.
【0028】先ず、負極1は次のようにして作製した。First, the negative electrode 1 was manufactured as follows.
【0029】出発原料として石油ピッチを用い、これに
酸素を含む官能基を10〜20重量%導入(いわゆる酸
素架橋)した後、不活性ガス気流中1000℃で焼成し
て、ガラス状炭素に近い性質を持った炭素質材料を得
た。この炭素質材料について、X線回折測定を行った結
果、(002)面の面間隔は3.76Aであった。また
ピクノメータ法により真比重を測定したところ、1.5
8g/cm3 であった。この炭素質材料を粉砕し、平均
粒径10μmの炭素材料粉末とした。Petroleum pitch was used as a starting material, and 10 to 20% by weight of a functional group containing oxygen was introduced into this (so-called oxygen cross-linking), followed by firing at 1000 ° C. in an inert gas stream to approximate glassy carbon. A carbonaceous material with properties was obtained. As a result of X-ray diffraction measurement of this carbonaceous material, the spacing between (002) planes was 3.76A. The true specific gravity measured by the pycnometer method was 1.5.
It was 8 g / cm 3 . This carbonaceous material was crushed to obtain a carbon material powder having an average particle size of 10 μm.
【0030】このようにして得た炭素材料粉末を負極活
物質担持体とし、これを90重量部、結着材としてポリ
フッ化ビニリデン(PVDF)10重量部を混合し、負
極合剤を調製した。この負極合剤を、溶剤であるN−メ
チルピロリドンに分散させてスラリー(ペースト状)に
した。The carbon material powder thus obtained was used as a negative electrode active material carrier, and 90 parts by weight of this material were mixed with 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder to prepare a negative electrode mixture. This negative electrode mixture was dispersed in N-methylpyrrolidone as a solvent to form a slurry (paste form).
【0031】負極集電体として厚さ10μmの帯状の銅
箔を用い、この集電体の両面に負極合剤スラリーを塗布
し、乾燥させた後圧縮成型して帯状負極1を作製した。
成型後の合剤厚さは両面共に80μmで同一とし、電極
の幅は41.5mm、長さは700mmとした。A strip-shaped copper foil having a thickness of 10 μm was used as the negative electrode current collector, and the negative electrode mixture slurry was applied to both surfaces of this current collector, dried and then compression-molded to produce strip-shaped negative electrode 1.
The thickness of the mixture after molding was 80 μm on both sides, and the width of the electrode was 41.5 mm and the length was 700 mm.
【0032】正極2は次のようにして作製した。炭酸リ
チウム1モルと炭酸コバルト0.5モルを混合し、空気
中、温度900℃で5時間焼成してLiCoO2 を得
た。正極活物質としてこのLiCoO2 を91重量部、
導電剤としてグラファイト6重量部、結着剤としてポリ
フッ化ビニリデン3重量部を混合し、正極合剤とした。
この正極合剤をN−メチルピロリドンに分散させてスラ
リー(ペースト状)にした。The positive electrode 2 was manufactured as follows. 1 mol of lithium carbonate and 0.5 mol of cobalt carbonate were mixed and fired in air at a temperature of 900 ° C. for 5 hours to obtain LiCoO 2 . 91 parts by weight of this LiCoO 2 as a positive electrode active material,
6 parts by weight of graphite as a conductive agent and 3 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder were mixed to obtain a positive electrode mixture.
This positive electrode mixture was dispersed in N-methylpyrrolidone to form a slurry (paste form).
【0033】正極集電体として厚さ20μmの帯状のア
ルミニウム箔を用い、この集電体の両面に均一に正極合
剤スラリーを塗布し、乾燥させた後圧縮成型して帯状正
極2を作製した。成型後の合剤厚さは両面共に80μm
で同一とし、電極の幅は40.5mm、長さは650m
mとした。A strip-shaped aluminum foil having a thickness of 20 μm was used as the positive electrode current collector, and the positive electrode mixture slurry was uniformly applied to both surfaces of this current collector, dried, and then compression-molded to produce the band-shaped positive electrode 2. .. The mixture thickness after molding is 80 μm on both sides
The width of the electrode is 40.5 mm and the length is 650 m.
m.
【0034】帯状負極1、帯状正極2及び厚さ25μ
m、幅44mmの微多孔性ポリプロピレンフィルムより
成るセパレータ3を負極、セパレータ、正極、セパレー
タの順に積層してから、この積層体を渦巻型に多数回巻
回することによって、図2に示す渦巻型電極体15を作
製した。この渦巻型電極体中心部の中空部分の内径は
3.5mm、外径は20mmであった。Strip negative electrode 1, strip positive electrode 2 and thickness 25 μ
The separator 3 made of a microporous polypropylene film having a width of 44 mm and a width of 44 mm is laminated in the order of the negative electrode, the separator, the positive electrode, and the separator, and then the laminated body is spirally wound many times to obtain the spiral wound type shown in FIG. The electrode body 15 was produced. The inner diameter of the hollow portion at the center of this spiral electrode body was 3.5 mm, and the outer diameter was 20 mm.
【0035】次に、ニッケルメッキを施した鉄製電池外
装缶5の側面内側にアクリル樹脂(アクリルラッカー)
を塗布し、常温で24時間乾燥して樹脂層20を形成し
た。Next, an acrylic resin (acrylic lacquer) is applied to the inside of the side surface of the nickel-plated iron battery case 5.
Was applied and dried at room temperature for 24 hours to form a resin layer 20.
【0036】そして、図1に示すように、この側面内側
に樹脂層20を配設した電池外装缶5に渦巻型電極体1
5を収納した。渦巻式電極上下両面には絶縁板4を配設
し、アルミニウム製正極リード12を正極集電体から導
出して電池蓋7に、ニッケル製負極リード11を負極集
電体から導出して電池缶5に溶接した。この電池缶5の
中にプロピレンカーボネートと1,2−ジメトキシエタ
ンとの等容量混合溶媒中にLiPF6 を1モル/lの割
合で溶解した電解液を注入した。Then, as shown in FIG. 1, the spirally wound electrode body 1 is attached to the battery case 5 having the resin layer 20 disposed on the inner side surface thereof.
Stored 5. Insulating plates 4 are provided on both upper and lower surfaces of the spirally wound electrode, an aluminum positive electrode lead 12 is led out from the positive electrode current collector, and a nickel negative electrode lead 11 is led out from the negative electrode current collector to a battery can. Welded to 5. An electrolytic solution prepared by dissolving LiPF 6 in a mixed solvent of equal volume of propylene carbonate and 1,2-dimethoxyethane at a ratio of 1 mol / l was injected into the battery can 5.
【0037】アスファルトで表面を塗布した絶縁封口ガ
スケットを介して電池缶5をかしめることにより、電池
蓋7を固定し、電池内の気密性を保持させた。以上のよ
うな工程で、直径20mm、高さ50mmの円筒型非水
電解液電池を作成した。The battery can 5 was caulked through an insulating sealing gasket whose surface was coated with asphalt to fix the battery lid 7 and maintain airtightness in the battery. Through the above steps, a cylindrical non-aqueous electrolyte battery having a diameter of 20 mm and a height of 50 mm was prepared.
【0038】なお、本実施例で採用したアクリル樹脂よ
りなる樹脂層の膨潤性を調べるために、別途電池外装缶
の側面内側にアクリル樹脂を塗布して溶媒を乾燥させる
ことにより樹脂層を形成し、この樹脂層の厚さを測定し
た。そして、電解液を注入して室温24時間放置し、電
解液を除去した直後の樹脂層の厚さを測定した。電解液
浸漬前後の樹脂層の厚さ及び電解液浸漬による膨潤率を
表1に示す。In order to examine the swelling property of the resin layer made of the acrylic resin used in this example, a resin layer was formed by separately applying the acrylic resin on the inner side surface of the battery outer can and drying the solvent. The thickness of this resin layer was measured. Then, the electrolytic solution was injected and left at room temperature for 24 hours, and the thickness of the resin layer immediately after removing the electrolytic solution was measured. Table 1 shows the thickness of the resin layer before and after the immersion in the electrolytic solution and the swelling ratio due to the immersion in the electrolytic solution.
【0039】[0039]
【表1】 [Table 1]
【0040】実施例2 本実施例は電池外装缶の内側表面に配設する樹脂層の樹
脂として塩化ビニル樹脂を使用した例である。 Example 2 This example is an example in which a vinyl chloride resin is used as the resin of the resin layer provided on the inner surface of the battery outer can.
【0041】電池外装缶の内側表面に塗布する樹脂とし
てアクリル樹脂を使用する代わりに塩化ビニル樹脂(塩
化ビニル/酢酸ビニル共重合体)を塗布して樹脂層20
を形成すること以外は実施例1と同様にして非水電解液
二次電池を作成した。Instead of using an acrylic resin as the resin applied to the inner surface of the battery outer can, a vinyl chloride resin (vinyl chloride / vinyl acetate copolymer) is applied to coat the resin layer 20.
A non-aqueous electrolyte secondary battery was made in the same manner as in Example 1 except that the above was formed.
【0042】なお塩化ビニル樹脂塗料についても、アク
リル樹脂塗料に場合と同様にして膨潤性を調べた。その
結果を表2に示す。With respect to the vinyl chloride resin paint, the swelling property was examined in the same manner as the acrylic resin paint. The results are shown in Table 2.
【0043】[0043]
【表2】 [Table 2]
【0044】比較例 電池外装缶に樹脂層を配設しないこと以外は実施例1と
同様にして非水電解液電池を作成した。 Comparative Example A non-aqueous electrolyte battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that no resin layer was provided on the battery case.
【0045】上記構成の電池を各々20本作製し、各電
池について、上限電圧を4.1Vに設定して1Aの定電
流で2.5時間充電した後、7.5Ωの定抵抗で2.7
5Vまで放電する充放電サイクルを繰り返し行い、充放
電サイクルの繰り返しに伴うエネルギー密度の変化を調
べた。Twenty batteries each having the above-described structure were produced, and the upper limit voltage of each battery was set to 4.1 V and charged with a constant current of 1 A for 2.5 hours, and then with a constant resistance of 7.5 Ω. 7
The charging / discharging cycle of discharging to 5 V was repeated, and the change of the energy density with the repeating charging / discharging cycle was examined.
【0046】図4に各電池のサイクル数とエネルギー密
度の関係を示す。また、表3に10サイクル目のエネル
ギー密度(以下、初期エネルギー密度と記す)、200
サイクル目のエネルギー密度および平均サイクル劣化率
を示す。なお、平均サイクル劣化率とは、初期エネルギ
ー密度に対する200サイクル目のエネルギー密度の比
から求めた1サイクル当たりの平均サイクル劣化率であ
る。また、表3および図3に示すエネルギー密度はいず
れも平均値(n=20)である。FIG. 4 shows the relationship between the number of cycles of each battery and the energy density. In Table 3, energy density at 10th cycle (hereinafter referred to as initial energy density), 200
The energy density of the cycle and the average cycle deterioration rate are shown. The average cycle deterioration rate is the average cycle deterioration rate per cycle obtained from the ratio of the energy density at the 200th cycle to the initial energy density. The energy densities shown in Table 3 and FIG. 3 are average values (n = 20).
【0047】[0047]
【表3】 [Table 3]
【0048】表3および図3からわかるように、実施例
電池1および実施例電池2は、比較例電池1に比べて初
期エネルギー密度が高く、また1サイクル当たりの平均
サイクル劣化率も低く、200サイクル経過後において
も十分なエネルギー密度を維持している。したがって、
渦巻き型電極を使用する非水電解液二次電池において、
電池缶外装缶の内側表面に樹脂層を配設することは、エ
ネルギー密度が高く、良好な充放電サイクル特性を得る
上で有効であることがわかった。As can be seen from Table 3 and FIG. 3, Example Battery 1 and Example Battery 2 have a higher initial energy density than Comparative Example Battery 1 and a low average cycle deterioration rate per cycle of 200. A sufficient energy density is maintained even after the cycle. Therefore,
In a non-aqueous electrolyte secondary battery using a spiral electrode,
It was found that disposing the resin layer on the inner surface of the outer can of the battery can has a high energy density and is effective in obtaining good charge / discharge cycle characteristics.
【0049】また、本発明の効果は、特に、リチウムド
ープ能力には優れるもののリチウムドープ後の体積膨張
率が小さいために十分な機能を発揮するのが困難な炭素
材料、即ち(002)面の面間隔が3.70Å以上、真
密度1.70g/cm3 未満であり、且つ空気気流中に
於ける示差熱分析で700℃以上に発熱ピークを有しな
い炭素質材料を用いた非水電解液二次電池の場合に特に
大きく、本発明により飛躍的に機能が向上する。Further, the effect of the present invention is particularly excellent in the lithium doping ability, but since the volume expansion coefficient after lithium doping is small, it is difficult to exert a sufficient function, that is, on the (002) plane. Non-aqueous electrolyte using a carbonaceous material having a surface spacing of 3.70 Å or more and a true density of less than 1.70 g / cm 3 and having no exothermic peak at 700 ° C. or more in differential thermal analysis in an air stream. In the case of a secondary battery, it is particularly large, and the function is dramatically improved by the present invention.
【0050】[0050]
【発明の効果】上述の説明からも明らかなように、本発
明の非水電解液二次電池は、電池外装缶の内側表面に樹
脂層を設け、この樹脂層が配設された電池外装缶に渦巻
き電極を挿入した後、非水電解液を注入して組み立てら
れるので、電極の挿入が容易であり生産性の向上が可能
であるとともに、電極に緩みが生じることがなく、良好
なサイクル特性を得ることが可能である。As is apparent from the above description, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is provided with a resin layer on the inner surface of the battery outer can, and the battery outer can in which this resin layer is disposed. After inserting the spiral electrode into the assembly, the assembly is performed by injecting the non-aqueous electrolyte, which makes it easy to insert the electrode, improving productivity, and preventing loosening of the electrode, and good cycle characteristics. It is possible to obtain
【0051】また、特に負極の負極活物質として(00
2)面の面間隔が3.70Å以上、真密度が1.70g
/cm3 未満であり、且つ空気気流中における示差熱分
析で700℃以上に発熱ピークを有しない炭素質材料を
使用した場合には、サイクル特性の向上とともに電池容
量の増大も可能となる。したがって、本発明によれば、
ビデオ・カメラやラップ・トップ・パソコン等の消費電
流が大きな装置の供給電源として好適な非水電解液二次
電池を得ることが可能である。In particular, as a negative electrode active material for the negative electrode, (00
2) Face spacing is 3.70Å or more, and true density is 1.70g.
If the carbonaceous material is less than / cm 3 and does not have an exothermic peak at 700 ° C. or higher in the differential thermal analysis in the air flow, the cycle characteristics can be improved and the battery capacity can be increased. Therefore, according to the present invention,
It is possible to obtain a non-aqueous electrolyte secondary battery that is suitable as a power supply for devices with large current consumption, such as video cameras, laptops, and personal computers.
【図1】本発明の非水電解液二次電池の一例を示す概略
縦断面図である。FIG. 1 is a schematic vertical sectional view showing an example of a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention.
【図2】上記非水電解液二次電池に使用される渦巻き型
電極の一例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a spiral electrode used in the non-aqueous electrolyte secondary battery.
【図3】非水電解液二次電池のサイクル数とエネルギー
密度の関係を示す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the number of cycles and the energy density of a non-aqueous electrolyte secondary battery.
1 ・・・負極 2 ・・・正極 3 ・・・セパレータ 20・・・樹脂層 1 ... Negative electrode 2 ... Positive electrode 3 ... Separator 20 ... Resin layer
Claims (3)
帯状の負極をセパレータを介して巻回してなる渦巻き型
電極と、非水電解液を収納してなる非水電解液二次電池
において、 上記電池外装缶の内側表面に樹脂層が配設されているこ
とを特徴とする非水電解液二次電池。1. A spirally wound electrode formed by winding a strip-shaped positive electrode and a strip-shaped negative electrode through a separator in a cylindrical battery case, and a non-aqueous electrolyte secondary containing a non-aqueous electrolyte. In the battery, a non-aqueous electrolyte secondary battery in which a resin layer is provided on the inner surface of the battery outer can.
中に浸漬されることにより体積が増加する樹脂であるこ
とを特徴とする請求項1記載の非水電解液二次電池。2. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the resin constituting the resin layer is a resin whose volume increases by being immersed in the non-aqueous electrolyte.
間隔が3.70Å以上、真密度が1.70g/cm3 未
満であり、且つ空気気流中における示差熱分析で700
℃以上に発熱ピークを有しない炭素質材料であることを
特徴とする請求項1記載の非水電解液二次電池。3. The negative electrode active material of the negative electrode has a (002) plane spacing of 3.70 Å or more, a true density of less than 1.70 g / cm 3 , and a differential thermal analysis of 700 in air flow.
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the non-aqueous electrolyte secondary battery is a carbonaceous material having no exothermic peak at a temperature equal to or higher than ° C.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35909091A JP3153922B2 (en) | 1991-12-28 | 1991-12-28 | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35909091A JP3153922B2 (en) | 1991-12-28 | 1991-12-28 | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000323213A Division JP3381717B2 (en) | 2000-10-23 | 2000-10-23 | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05182647A true JPH05182647A (en) | 1993-07-23 |
JP3153922B2 JP3153922B2 (en) | 2001-04-09 |
Family
ID=18462696
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35909091A Expired - Fee Related JP3153922B2 (en) | 1991-12-28 | 1991-12-28 | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3153922B2 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09139232A (en) * | 1995-09-14 | 1997-05-27 | Toshiba Corp | Lithium battery |
JP2000173658A (en) * | 1998-12-02 | 2000-06-23 | Nitto Denko Corp | Glue, adhesive or adhesive tape sheet for battery |
US6235426B1 (en) | 1998-09-21 | 2001-05-22 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Nonaqueous electrolyte secondary cell wit PTC current collector tabs |
JP2010055987A (en) * | 2008-08-29 | 2010-03-11 | Sony Corp | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2011222388A (en) * | 2010-04-13 | 2011-11-04 | Sharp Corp | Laminated secondary battery |
-
1991
- 1991-12-28 JP JP35909091A patent/JP3153922B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09139232A (en) * | 1995-09-14 | 1997-05-27 | Toshiba Corp | Lithium battery |
US6235426B1 (en) | 1998-09-21 | 2001-05-22 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Nonaqueous electrolyte secondary cell wit PTC current collector tabs |
US6458485B2 (en) | 1998-09-21 | 2002-10-01 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Nonaqueous electrolyte secondary cell |
JP2000173658A (en) * | 1998-12-02 | 2000-06-23 | Nitto Denko Corp | Glue, adhesive or adhesive tape sheet for battery |
JP2010055987A (en) * | 2008-08-29 | 2010-03-11 | Sony Corp | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2011222388A (en) * | 2010-04-13 | 2011-11-04 | Sharp Corp | Laminated secondary battery |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3153922B2 (en) | 2001-04-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3556270B2 (en) | Lithium secondary battery | |
JP3019421B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP3077218B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP4228593B2 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
JP3321853B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JPH05121066A (en) | Negative electrode for nonaqueous battery | |
JPH1131513A (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
JPH0547419A (en) | Battery | |
JP2001057233A (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP3153922B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JPH06295744A (en) | Nonaqueous secondary battery | |
JP4186463B2 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
JPH07134984A (en) | Cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery | |
JP3579340B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP3309449B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JPH11273738A (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
JP3458389B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP3211259B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP3381717B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP3501365B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP3163642B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JPH05283107A (en) | Laminated battery and its manufacture | |
JP3568247B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JPH11273728A (en) | Nonaqueous electrolyte battery | |
JP3337077B2 (en) | Manufacturing method of non-aqueous electrolyte secondary battery |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20001212 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080202 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090202 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100202 Year of fee payment: 9 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |