JPH0541248A - 円筒形リチウム二次電池 - Google Patents
円筒形リチウム二次電池Info
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- JPH0541248A JPH0541248A JP3196296A JP19629691A JPH0541248A JP H0541248 A JPH0541248 A JP H0541248A JP 3196296 A JP3196296 A JP 3196296A JP 19629691 A JP19629691 A JP 19629691A JP H0541248 A JPH0541248 A JP H0541248A
- Authority
- JP
- Japan
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- electrode body
- separator
- lithium
- positive electrode
- negative electrode
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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
-
- 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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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、積層電極体の上下端部の端面におい
て析出物などの異物が一方の電極側からセパレータを乗
り越えて他方の電極側に達するのを簡単な構成で阻止し
て電池の内部短絡を効果的に防止したリチウム二次電池
を提供することにある。 【構成】本発明は、有機化合物の焼成体である炭素質物
に担持されたリチウム又はリチウムを主体とするアルカ
リ金属からなる負極体と、セパレータと、リチウム含有
複合酸化物を正極活物質とする正極体をこの順序で一体
的に積層巻回して成る発電要素を備えた非水溶媒二次電
池において、積層電極体の下端面には高分子絶縁層を形
成し、またその上端面では外装缶と封口部でセパレータ
を加圧変形させる程度に肉厚化した隔離板を用いて封口
・組立てているので、上下端面に露出している正・負極
の端部が被覆され、これによりデンドライト状金属リチ
ウムの発生や析出物などがセパレータを乗り越えて他方
の電極に達することを防ぐことにより電池の内部短絡が
防止される。
て析出物などの異物が一方の電極側からセパレータを乗
り越えて他方の電極側に達するのを簡単な構成で阻止し
て電池の内部短絡を効果的に防止したリチウム二次電池
を提供することにある。 【構成】本発明は、有機化合物の焼成体である炭素質物
に担持されたリチウム又はリチウムを主体とするアルカ
リ金属からなる負極体と、セパレータと、リチウム含有
複合酸化物を正極活物質とする正極体をこの順序で一体
的に積層巻回して成る発電要素を備えた非水溶媒二次電
池において、積層電極体の下端面には高分子絶縁層を形
成し、またその上端面では外装缶と封口部でセパレータ
を加圧変形させる程度に肉厚化した隔離板を用いて封口
・組立てているので、上下端面に露出している正・負極
の端部が被覆され、これによりデンドライト状金属リチ
ウムの発生や析出物などがセパレータを乗り越えて他方
の電極に達することを防ぐことにより電池の内部短絡が
防止される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内部短絡を防止した信
頼性の高い円筒形リチウム二次電池に関する。
頼性の高い円筒形リチウム二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器の発達に伴い、小型で軽
量かつエネルギー密度が高く、さらに繰り返し充放電が
可能な二次電池の開発が要望されている。この種の二次
電池では、負極活物質としてリチウム又はリチウム合金
を用い、正極活物質としてモリブデン、バナジウム、チ
タン、ニオブなどの酸化物、硫化物、セレン化物等を用
いたものが知られている。
量かつエネルギー密度が高く、さらに繰り返し充放電が
可能な二次電池の開発が要望されている。この種の二次
電池では、負極活物質としてリチウム又はリチウム合金
を用い、正極活物質としてモリブデン、バナジウム、チ
タン、ニオブなどの酸化物、硫化物、セレン化物等を用
いたものが知られている。
【０００３】また最近では、高エネルギー密度を有する
マンガン酸化物のサイクル特性を改良・向上させたスピ
ネル型ＬｉＭｎ2 Ｏ4 や、他のリチウムマンガン酸化物
についての検討が活発に行われている。
マンガン酸化物のサイクル特性を改良・向上させたスピ
ネル型ＬｉＭｎ2 Ｏ4 や、他のリチウムマンガン酸化物
についての検討が活発に行われている。
【０００４】ところで、リチウムマンガン酸化物を正極
活物質とし、リチウムを負極活物質とする二次電池系に
おいては、充・放電サイクルを繰り返えすと負極活物質
であるリチウムの溶解・析出反応が繰り返され、やがて
リチウム基板上に針状のリチウムデンドライト析出物を
形成するという問題が生じる。このため、これら二次電
池系では、正極活物質中で徐々に進行する結晶構造の崩
れとともに、負極側におけるリチウムデンドライトの生
成と溶媒の分解反応によって電池寿命は規定され、２０
０サイクル以上の寿命と長期間にわたる信頼性を有する
二次電池の製造は非常に困難であった。
活物質とし、リチウムを負極活物質とする二次電池系に
おいては、充・放電サイクルを繰り返えすと負極活物質
であるリチウムの溶解・析出反応が繰り返され、やがて
リチウム基板上に針状のリチウムデンドライト析出物を
形成するという問題が生じる。このため、これら二次電
池系では、正極活物質中で徐々に進行する結晶構造の崩
れとともに、負極側におけるリチウムデンドライトの生
成と溶媒の分解反応によって電池寿命は規定され、２０
０サイクル以上の寿命と長期間にわたる信頼性を有する
二次電池の製造は非常に困難であった。
【０００５】このような問題を回避するために、負極に
各種の有機化合物を焼成した炭素質物にリチウム又はリ
チウムを主体とするアルカリ金属を担持させて構成する
二次電池の開発が試みられている。このような負極を用
いることにより、リチウムデンドライトの析出が防止さ
れサイクル特性が向上し、かつ金属リチウムを使用して
いないため安全性についても向上されてきている。
各種の有機化合物を焼成した炭素質物にリチウム又はリ
チウムを主体とするアルカリ金属を担持させて構成する
二次電池の開発が試みられている。このような負極を用
いることにより、リチウムデンドライトの析出が防止さ
れサイクル特性が向上し、かつ金属リチウムを使用して
いないため安全性についても向上されてきている。
【０００６】一方、正極では、これらマンガン酸化物と
異なる反応形態である層状化合物のインターカレーショ
ン又はドーピング現象を利用した電極活物質が注目を集
めている。これらの電極活物質は、充・放電反応時にお
いて複雑な化学反応を起こさないことから極めて優れた
充放電サイクル特性を有することが期待される。中でも
炭素質材料を負極担持体とした負極と、正極活物質とし
てＬｉＣｏＯ2 ，ＬｉＮｉＯ2 やＴｉＳ2 ，ＭｏＳ2を
用いた正極とからなる二次電池系が提案されている。
異なる反応形態である層状化合物のインターカレーショ
ン又はドーピング現象を利用した電極活物質が注目を集
めている。これらの電極活物質は、充・放電反応時にお
いて複雑な化学反応を起こさないことから極めて優れた
充放電サイクル特性を有することが期待される。中でも
炭素質材料を負極担持体とした負極と、正極活物質とし
てＬｉＣｏＯ2 ，ＬｉＮｉＯ2 やＴｉＳ2 ，ＭｏＳ2を
用いた正極とからなる二次電池系が提案されている。
【０００７】しかし、炭素質材料を負極担持体とした場
合、ＴｉＳ2 ，ＭｏＳ2 等の金属カルコゲン化合物を正
極活物質として用いると、起電力は１．０〜１．２Ｖで
小さい。特に、正極活物質として３．５Ｖ程度の平均作
動動作を示すＬｉＣｏＯ2 ，ＬｉＮｉＯ2 ，ＬｉＣｏx
Ｎｉ1-x Ｏ2 等が検討されてきている。
合、ＴｉＳ2 ，ＭｏＳ2 等の金属カルコゲン化合物を正
極活物質として用いると、起電力は１．０〜１．２Ｖで
小さい。特に、正極活物質として３．５Ｖ程度の平均作
動動作を示すＬｉＣｏＯ2 ，ＬｉＮｉＯ2 ，ＬｉＣｏx
Ｎｉ1-x Ｏ2 等が検討されてきている。
【０００８】このようなリチウム二次電池の従来例を図
２について説明する。図２において、積層電極体４は活
物質からなる帯状正極５と炭素質物などからなる帯状負
極６との間に帯状セパレータ７を介在させて渦巻状に巻
回することにより構成される。帯状セパレータ７は帯状
正極５及び帯状負極６より少なくとも電極の上端及び下
端よりは幅広になっているので、セパレータ７の上端及
び下端は積層電極体４の上端面および下端面において正
極５及び負極６より幅広に突出している突出部８を形成
している。帯状電極５にはアルミニウム及びチタン製等
板状の正極リード９が、また帯状負極６にはニッケル及
びチタン製等板状の負極リード１０がそれぞれの電極の
集電のために取り付けられている。積層電極体４はその
上下端面にそれぞれ配置される円盤状の隔離板１１、１
２とともにステンレス製及びニッケル鍍金を施した鉄製
などの電池外装缶１３に収納されている。隔離板１１、
１２は合成樹脂などの絶縁材料で構成されていて、その
中心には中心孔が設けられている。また、上端面隔離板
１１は蓋体１４と安全弁１５と中蓋１６を積層電極体４
に対して隔離しており、また下端面隔離板１２は電池外
装缶１３をそれぞれ積層電極体４に対して隔離し、両者
を電気的に絶縁している。
２について説明する。図２において、積層電極体４は活
物質からなる帯状正極５と炭素質物などからなる帯状負
極６との間に帯状セパレータ７を介在させて渦巻状に巻
回することにより構成される。帯状セパレータ７は帯状
正極５及び帯状負極６より少なくとも電極の上端及び下
端よりは幅広になっているので、セパレータ７の上端及
び下端は積層電極体４の上端面および下端面において正
極５及び負極６より幅広に突出している突出部８を形成
している。帯状電極５にはアルミニウム及びチタン製等
板状の正極リード９が、また帯状負極６にはニッケル及
びチタン製等板状の負極リード１０がそれぞれの電極の
集電のために取り付けられている。積層電極体４はその
上下端面にそれぞれ配置される円盤状の隔離板１１、１
２とともにステンレス製及びニッケル鍍金を施した鉄製
などの電池外装缶１３に収納されている。隔離板１１、
１２は合成樹脂などの絶縁材料で構成されていて、その
中心には中心孔が設けられている。また、上端面隔離板
１１は蓋体１４と安全弁１５と中蓋１６を積層電極体４
に対して隔離しており、また下端面隔離板１２は電池外
装缶１３をそれぞれ積層電極体４に対して隔離し、両者
を電気的に絶縁している。
【０００９】電池外装缶１３の上端面部は、封口板を構
成する蓋体１４と安全弁１５と中蓋１６が上方開口を閉
塞するために電池外装缶１３の上端部１７に取り付けら
れている。すなわち、蓋体１４と安全弁１５と中蓋１６
のそれぞれの外周面は互いに重ね合わされ、この重ね合
わせ部の外側に封口ガスケット１８が嵌め込まれてい
る。そして、この重ね合わせ部を封口ガスケット１８を
介して電池外装缶１３の上端部１７にかしめ止めされる
ことで積層電極体等の発電要素は、電池外装缶１３内に
密封されている。また、閉蓋用蓋体１４には安全弁１５
が電池内にガスなどが発生して電池内圧が所定値以上に
上昇した場合に開裂しやすいように開裂用突起を有して
おり、更に閉蓋用蓋体１４と中蓋１６にはガスを逃がす
ためにガス抜き穴も設けられている。正極リード９は上
端面隔離板１１の中心孔を通って中蓋１６まで延び、負
極リード１０は下端面隔離板１２の中心孔を通って電池
外装缶１３の底面まで延び、それぞれそこで溶接されて
いる。
成する蓋体１４と安全弁１５と中蓋１６が上方開口を閉
塞するために電池外装缶１３の上端部１７に取り付けら
れている。すなわち、蓋体１４と安全弁１５と中蓋１６
のそれぞれの外周面は互いに重ね合わされ、この重ね合
わせ部の外側に封口ガスケット１８が嵌め込まれてい
る。そして、この重ね合わせ部を封口ガスケット１８を
介して電池外装缶１３の上端部１７にかしめ止めされる
ことで積層電極体等の発電要素は、電池外装缶１３内に
密封されている。また、閉蓋用蓋体１４には安全弁１５
が電池内にガスなどが発生して電池内圧が所定値以上に
上昇した場合に開裂しやすいように開裂用突起を有して
おり、更に閉蓋用蓋体１４と中蓋１６にはガスを逃がす
ためにガス抜き穴も設けられている。正極リード９は上
端面隔離板１１の中心孔を通って中蓋１６まで延び、負
極リード１０は下端面隔離板１２の中心孔を通って電池
外装缶１３の底面まで延び、それぞれそこで溶接されて
いる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のリチ
ウム二次電池では充・放電を繰り返している間に電池内
部で短絡事故が発生することがあった。すなわち、電池
の充電時において、本来負極表面に均一に析出するかあ
るいは負極内にドーピングされるべきリチウムが負極６
の上下端部に金属リチウムがデンドライト状に析出、成
長し、このデンドライト状の金属リチウムが図２に示す
積層電極体４の上端面および下端面においてセパレータ
７の突出部８を乗り越えて正極５と接触し、電池内部に
短絡を引き起こす原因となっていた。
ウム二次電池では充・放電を繰り返している間に電池内
部で短絡事故が発生することがあった。すなわち、電池
の充電時において、本来負極表面に均一に析出するかあ
るいは負極内にドーピングされるべきリチウムが負極６
の上下端部に金属リチウムがデンドライト状に析出、成
長し、このデンドライト状の金属リチウムが図２に示す
積層電極体４の上端面および下端面においてセパレータ
７の突出部８を乗り越えて正極５と接触し、電池内部に
短絡を引き起こす原因となっていた。
【００１１】積層電極体４の上下端面にはそれぞれ隔離
板１１，１２が配置されている。しかし、上下端面隔離
板１１，１２は積層電極体４と常に密着しているとは限
らないので、デンドライト状の金属リチウムが積層電極
体４の上下端面においてセパレータ７の突出部８を乗り
越えてしまい上述したような結果をもたらす場合があ
る。
板１１，１２が配置されている。しかし、上下端面隔離
板１１，１２は積層電極体４と常に密着しているとは限
らないので、デンドライト状の金属リチウムが積層電極
体４の上下端面においてセパレータ７の突出部８を乗り
越えてしまい上述したような結果をもたらす場合があ
る。
【００１２】本発明は、上記従来の課題を解決するため
になされたもので、積層電極体の上下端部の端面におい
て析出物などの異物が一方の電極側からセパレータを乗
り越えて他方の電極側に達するのを簡単な構成で阻止す
ることによって、電池の内部短絡を効果的に防止するよ
うにしたリチウム二次電池を提供することを目的とする
ものである。
になされたもので、積層電極体の上下端部の端面におい
て析出物などの異物が一方の電極側からセパレータを乗
り越えて他方の電極側に達するのを簡単な構成で阻止す
ることによって、電池の内部短絡を効果的に防止するよ
うにしたリチウム二次電池を提供することを目的とする
ものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、有機化合物の焼成体である炭素質物に担
持されたリチウム又はリチウムを主体とするアルカリ金
属からなる負極体と、セパレータと、リチウム含有複合
酸化物を正極活物質とする正極体をこの順序で一体的に
積層巻回して成る積層電極体を備えた円筒形リチウム二
次電池において、前記積層電極体の下端面には高分子絶
縁層を配置し、またその上端面には外装缶と封口部によ
り前記積層電極体を密封するとき前記セパレータの上部
のみを加圧変形させる程度に肉厚化した隔離板を配置し
て封口・組立てることを特徴とするものである。
に、本発明は、有機化合物の焼成体である炭素質物に担
持されたリチウム又はリチウムを主体とするアルカリ金
属からなる負極体と、セパレータと、リチウム含有複合
酸化物を正極活物質とする正極体をこの順序で一体的に
積層巻回して成る積層電極体を備えた円筒形リチウム二
次電池において、前記積層電極体の下端面には高分子絶
縁層を配置し、またその上端面には外装缶と封口部によ
り前記積層電極体を密封するとき前記セパレータの上部
のみを加圧変形させる程度に肉厚化した隔離板を配置し
て封口・組立てることを特徴とするものである。
【００１４】高分子絶縁層の素材としては、ポリエチレ
ン、ポリプロピレンあるいはその共重合体等のポリオレ
フィン系樹脂、ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミ
ド系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンテト
ラフルオロエチレンコーポリマー等の弗素系樹脂などの
電気絶縁性高分子物質があげられる。また、高分子絶縁
層の厚さは、積層電極体の端面に露出した正・負極の幅
方向の端部を被覆してリチウムデンドライトの発生を防
止するには０．４ｍｍ以上は確保し、好ましくは０．８
〜１．４ｍｍである。そして高分子絶縁層を積層電極体
の端面に形成する手段としては、負極、セパレータ、正
極からなる積層電極体を所定の径まで巻回し、その端面
に電気絶縁性高分子をトルエンなどの有機溶媒に溶解さ
せた溶液に、所定回浸漬させ、これに乾燥・固定・硬化
させる手段を用いることができる。なお、かかる高分子
絶縁層を図１の１に示されているように、積層電極体の
下端面に設ければ、積層電極体下端面に生じるデンドラ
イト状金属リチウムによるリチウム二次電池の内部短絡
の防止に有効である。
ン、ポリプロピレンあるいはその共重合体等のポリオレ
フィン系樹脂、ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミ
ド系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンテト
ラフルオロエチレンコーポリマー等の弗素系樹脂などの
電気絶縁性高分子物質があげられる。また、高分子絶縁
層の厚さは、積層電極体の端面に露出した正・負極の幅
方向の端部を被覆してリチウムデンドライトの発生を防
止するには０．４ｍｍ以上は確保し、好ましくは０．８
〜１．４ｍｍである。そして高分子絶縁層を積層電極体
の端面に形成する手段としては、負極、セパレータ、正
極からなる積層電極体を所定の径まで巻回し、その端面
に電気絶縁性高分子をトルエンなどの有機溶媒に溶解さ
せた溶液に、所定回浸漬させ、これに乾燥・固定・硬化
させる手段を用いることができる。なお、かかる高分子
絶縁層を図１の１に示されているように、積層電極体の
下端面に設ければ、積層電極体下端面に生じるデンドラ
イト状金属リチウムによるリチウム二次電池の内部短絡
の防止に有効である。
【００１５】積層電極体におけるセパレータは、所定回
巻回したときにその上下端部において、少なくとも負極
及び正極の幅方向の端部より突出部を０．５ｍｍ以上確
保し、好ましくはく０．８〜１．５ｍｍである。
巻回したときにその上下端部において、少なくとも負極
及び正極の幅方向の端部より突出部を０．５ｍｍ以上確
保し、好ましくはく０．８〜１．５ｍｍである。
【００１６】また、セパレータを押圧するために積層電
極体の上端部に配置される隔離板は、その厚さを０．４
〜５．５ｍｍに確保し、好ましい厚さは２．０ｍｍであ
り、正極リードを通す孔を備えている。そして、積層電
極体の上端部に配置される隔離板がセパレータを押圧す
ることで、セパレータの突出部は電池の内方向及び外方
向に押し曲げられることによって積層電極体上端面に生
ずるデンドライト状金属リチウムなどの析出物などの異
物が一方の電極側からセパレータを乗り越えて他方の電
極側に達することなどから起こるリチウム二次電池の内
部短絡の防止に有効である。
極体の上端部に配置される隔離板は、その厚さを０．４
〜５．５ｍｍに確保し、好ましい厚さは２．０ｍｍであ
り、正極リードを通す孔を備えている。そして、積層電
極体の上端部に配置される隔離板がセパレータを押圧す
ることで、セパレータの突出部は電池の内方向及び外方
向に押し曲げられることによって積層電極体上端面に生
ずるデンドライト状金属リチウムなどの析出物などの異
物が一方の電極側からセパレータを乗り越えて他方の電
極側に達することなどから起こるリチウム二次電池の内
部短絡の防止に有効である。
【００１７】さらに、本発明では、積層電極体としてリ
チウムをドープしかつ脱ドープし得る材料を負極材とす
る帯状負極と帯状正極とをセパレータを介在させて積層
した状態で巻回することにより帯状負極と帯状正極との
間にセパレータを介在させて構成した巻回電極体を用い
た非水電解質二次電池、いわゆる円筒型リチウム二次電
池に適用するのに最適である。この場合、負極活物質と
しては各種の有機化合物を焼成した炭素質物、金属リチ
ウム、リチウム合金、ポリアセチレンのような導電性ポ
リマーなどを用いることができ、これらはどれもリチウ
ムイオンをドープしかつ脱ドープし得るものである。正
極活物質としては、マンガン、モリブデン、バナジウ
ム、チタン、ニオブ、コバルトなどの酸化物、硫化物、
セレン化物などの他に、高エネルギー密度を有するマン
ガン酸化物のサイクル特性を改良・向上させたスピネル
型ＬｉＭｎ2 Ｏ4 や、他のリチウムマンガン酸化物など
の遷移金属化合物、遷移金属カルコゲン化物、アルカリ
遷移金属酸化物などを用いることができる。また、非水
電解質としては、例えば、リチウム塩を電解液としてこ
れを有機溶剤に溶解した非水電解質を用いることができ
る。
チウムをドープしかつ脱ドープし得る材料を負極材とす
る帯状負極と帯状正極とをセパレータを介在させて積層
した状態で巻回することにより帯状負極と帯状正極との
間にセパレータを介在させて構成した巻回電極体を用い
た非水電解質二次電池、いわゆる円筒型リチウム二次電
池に適用するのに最適である。この場合、負極活物質と
しては各種の有機化合物を焼成した炭素質物、金属リチ
ウム、リチウム合金、ポリアセチレンのような導電性ポ
リマーなどを用いることができ、これらはどれもリチウ
ムイオンをドープしかつ脱ドープし得るものである。正
極活物質としては、マンガン、モリブデン、バナジウ
ム、チタン、ニオブ、コバルトなどの酸化物、硫化物、
セレン化物などの他に、高エネルギー密度を有するマン
ガン酸化物のサイクル特性を改良・向上させたスピネル
型ＬｉＭｎ2 Ｏ4 や、他のリチウムマンガン酸化物など
の遷移金属化合物、遷移金属カルコゲン化物、アルカリ
遷移金属酸化物などを用いることができる。また、非水
電解質としては、例えば、リチウム塩を電解液としてこ
れを有機溶剤に溶解した非水電解質を用いることができ
る。
【００１８】ここで、上記有機溶媒としてはプロピレン
カーボネート、エチレンカーボネート、１，２−ジメト
キシエタン、１，２−ジエトキシエタン、γーブチルラ
クトン、１，３ージオキソラン、４ーメチルー１，３ー
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、プロピオニトリルなどの
単独もしくは複数の混合溶剤を用いることができる。ま
た、上記電解質としては、従来より公知のものはいずれ
をも用いることが可能であって、具体的には、ＬｉＣｌ
Ｏ4 ，ＬｉＡｓＦ6 ，ＬｉＰＦ6 ，ＬｉＢＦ4 ，ＬｉＢ
（Ｃ6 Ｈ5 ）4 ，ＬｉＣｌ，ＬｉＢｒ，ＣＨ3 ＳＯなど
を用いることができる。
カーボネート、エチレンカーボネート、１，２−ジメト
キシエタン、１，２−ジエトキシエタン、γーブチルラ
クトン、１，３ージオキソラン、４ーメチルー１，３ー
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、プロピオニトリルなどの
単独もしくは複数の混合溶剤を用いることができる。ま
た、上記電解質としては、従来より公知のものはいずれ
をも用いることが可能であって、具体的には、ＬｉＣｌ
Ｏ4 ，ＬｉＡｓＦ6 ，ＬｉＰＦ6 ，ＬｉＢＦ4 ，ＬｉＢ
（Ｃ6 Ｈ5 ）4 ，ＬｉＣｌ，ＬｉＢｒ，ＣＨ3 ＳＯなど
を用いることができる。
【００１９】
【作用】本発明のように積層電極体の上下端面及び上下
端部に電気絶縁層を形成すると、かかる上下端面に露出
している正・負極の端部が電気絶縁層によって被覆さ
れ、これによりデンドライト状金属リチウムの発生や析
出物などがセパレータを乗り越えて他方の電極に達する
ことを防ぐことにより電池の内部短絡を防止することが
できる。
端部に電気絶縁層を形成すると、かかる上下端面に露出
している正・負極の端部が電気絶縁層によって被覆さ
れ、これによりデンドライト状金属リチウムの発生や析
出物などがセパレータを乗り越えて他方の電極に達する
ことを防ぐことにより電池の内部短絡を防止することが
できる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して詳細に
説明する。 （実施例）図１は本発明の一実施例の縦断面図であり、
同図において、１３は負極端子を兼ねる有底電池外装缶
で、その底部および内側壁に隔離板１２を着設してい
る。この電池外装缶１３内に円筒形の積層電極体４を収
納した。この積層電極体４は、ノボラック樹脂を窒素雰
囲気下９５０℃で焼成した後、さらに、２，０００℃に
加熱して炭素化することによって製造し、粉砕して平均
径１０μｍの粉末とした炭素質物を活物質とする負極
６、ポリプロピレン製の多孔製シートからなりプロピレ
ンカーボネートに過塩素酸リチウム１モル／リットル溶
解したものからなる電解液を含浸させたセパレータ７お
よびＬｉＣｏＯ2 を活物質に用いた正極５をこの順序で
積層して帯状の積層体とし、負極６がこの積層体の外側
となるように巻回成形したものである。このとき、セパ
レータ７は積層電極体４の上下端部において１．０ミリ
の突出部２を確保している。また、積層電極体４の電池
外装缶底部側に位置する下端面及び下端部には高分子絶
縁層１が形成されている。
説明する。 （実施例）図１は本発明の一実施例の縦断面図であり、
同図において、１３は負極端子を兼ねる有底電池外装缶
で、その底部および内側壁に隔離板１２を着設してい
る。この電池外装缶１３内に円筒形の積層電極体４を収
納した。この積層電極体４は、ノボラック樹脂を窒素雰
囲気下９５０℃で焼成した後、さらに、２，０００℃に
加熱して炭素化することによって製造し、粉砕して平均
径１０μｍの粉末とした炭素質物を活物質とする負極
６、ポリプロピレン製の多孔製シートからなりプロピレ
ンカーボネートに過塩素酸リチウム１モル／リットル溶
解したものからなる電解液を含浸させたセパレータ７お
よびＬｉＣｏＯ2 を活物質に用いた正極５をこの順序で
積層して帯状の積層体とし、負極６がこの積層体の外側
となるように巻回成形したものである。このとき、セパ
レータ７は積層電極体４の上下端部において１．０ミリ
の突出部２を確保している。また、積層電極体４の電池
外装缶底部側に位置する下端面及び下端部には高分子絶
縁層１が形成されている。
【００２１】高分子絶縁層１は、ポリエチレン樹脂をト
ルエン中に１０重量％溶解させた溶液中に下端面を浸漬
させた後、乾燥させることにより形成される。ここで、
ポリエチレン樹脂の濃度は５〜１５重量％であることが
好ましい。かかる濃度が５重量％未満であると、樹脂濃
度が低いため多数回浸漬しないと被覆による絶縁効果が
達成できず、また１５重量％より大きいと粘度が高すぎ
て樹脂溶液が積層体へ浸透せず、高分子絶縁層がしっか
りと形成されないので、十分な絶縁効果を上げることが
できない。したがって、上記濃度範囲のポリエチレン樹
脂溶液に積層電極体４の下端面を浸漬することを１〜３
回程度繰り返すことが望ましい。また、電池外装缶１３
と帯状負極６とを接続する板状負極リード１０が積層電
極体４の巻回終了端側の上部に、中蓋１６と帯状正極５
とを接続する板状正極リード９が積層電極体４に巻き込
まれている帯状正極５の中央部それぞれに予め設けられ
ている。そして、電池外装缶１３の上端部１７（上方開
口）には２．０〜２．３ｍｍの肉厚の隔離板３が備えら
れ、セパレータ７の突出部２を押圧することによって突
出部２は押し曲げられる、この突出部２の押し曲げによ
りデンドライト状金属リチウムの発生や析出物などがセ
パレータ７を乗り越えて他方の電極に達することによっ
て起こる内部短絡を防いでいる。
ルエン中に１０重量％溶解させた溶液中に下端面を浸漬
させた後、乾燥させることにより形成される。ここで、
ポリエチレン樹脂の濃度は５〜１５重量％であることが
好ましい。かかる濃度が５重量％未満であると、樹脂濃
度が低いため多数回浸漬しないと被覆による絶縁効果が
達成できず、また１５重量％より大きいと粘度が高すぎ
て樹脂溶液が積層体へ浸透せず、高分子絶縁層がしっか
りと形成されないので、十分な絶縁効果を上げることが
できない。したがって、上記濃度範囲のポリエチレン樹
脂溶液に積層電極体４の下端面を浸漬することを１〜３
回程度繰り返すことが望ましい。また、電池外装缶１３
と帯状負極６とを接続する板状負極リード１０が積層電
極体４の巻回終了端側の上部に、中蓋１６と帯状正極５
とを接続する板状正極リード９が積層電極体４に巻き込
まれている帯状正極５の中央部それぞれに予め設けられ
ている。そして、電池外装缶１３の上端部１７（上方開
口）には２．０〜２．３ｍｍの肉厚の隔離板３が備えら
れ、セパレータ７の突出部２を押圧することによって突
出部２は押し曲げられる、この突出部２の押し曲げによ
りデンドライト状金属リチウムの発生や析出物などがセ
パレータ７を乗り越えて他方の電極に達することによっ
て起こる内部短絡を防いでいる。
【００２２】電池外装缶１３の上端部１７（上方開口）
において、封口部を構成する閉蓋用蓋体１４と安全弁１
５と中蓋１６が、それぞれの外周囲を互いに重ね合わさ
れ、この重ね合わせ部の外側に封口ガスケット１８が嵌
め込まれている。これによって液密的に封口するととも
に、予め備えられいる正極リード９が上端面隔離板３の
中心孔を通って中蓋１６まで延びそこで溶接された封口
部を嵌合した後、かしめるられて電池が組み立てられ
る。
において、封口部を構成する閉蓋用蓋体１４と安全弁１
５と中蓋１６が、それぞれの外周囲を互いに重ね合わさ
れ、この重ね合わせ部の外側に封口ガスケット１８が嵌
め込まれている。これによって液密的に封口するととも
に、予め備えられいる正極リード９が上端面隔離板３の
中心孔を通って中蓋１６まで延びそこで溶接された封口
部を嵌合した後、かしめるられて電池が組み立てられ
る。
【００２３】以上のように構成される単三形リチウム二
次電池１００本を用意し、１００サイクルに亘って充・
放電を繰り返して内部短絡の発生について調べたところ
全く内部短絡は生じなかった。
次電池１００本を用意し、１００サイクルに亘って充・
放電を繰り返して内部短絡の発生について調べたところ
全く内部短絡は生じなかった。
【００２４】〔比較例〕高分子絶縁層１を形成せず、セ
パレータ７の突出部２が０．４ｍｍ、隔離板の厚さが
０．３ｍｍという点を除いては実施例と同一の素材及び
寸法を用いて、同一構成の単三形リチウム二次電池１０
０本を用意して実施例と同様に１００サイクルに亘って
充・放電サイクルを繰り返した。その結果、比較例電池
のうち２３本に内部短絡が発生した。なお、上記実施例
においては、帯状の負極、セパレータ、正極を巻回した
積層電極体について説明したが、本発明はスパイラル電
極についても適用できることは勿論である。
パレータ７の突出部２が０．４ｍｍ、隔離板の厚さが
０．３ｍｍという点を除いては実施例と同一の素材及び
寸法を用いて、同一構成の単三形リチウム二次電池１０
０本を用意して実施例と同様に１００サイクルに亘って
充・放電サイクルを繰り返した。その結果、比較例電池
のうち２３本に内部短絡が発生した。なお、上記実施例
においては、帯状の負極、セパレータ、正極を巻回した
積層電極体について説明したが、本発明はスパイラル電
極についても適用できることは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の円筒形リ
チウム二次電池は、充・放電に伴なうデンドライト状金
属リチウム等の析出物の発生や、これらによって起こる
電池の内部短絡を防止することができるので、工業上価
値が大きく、かつ信頼性の高い円筒形リチウム二次電池
を提供することができる。
チウム二次電池は、充・放電に伴なうデンドライト状金
属リチウム等の析出物の発生や、これらによって起こる
電池の内部短絡を防止することができるので、工業上価
値が大きく、かつ信頼性の高い円筒形リチウム二次電池
を提供することができる。
【図１】本発明の一実施例の縦断面図。
【図２】従来の円筒形リチウム二次電池の縦断面図。
１…高分子絶縁層、２…突出部、３…隔離板、４…巻回
電極体、５…帯状正極、６…帯状負極、７…セパレー
タ、９…板状正極リード、１０…板状負極リード、１
１，１２…隔離板、１３…電池外装缶、１４…閉蓋用蓋
体、１５…安全弁、１６…中蓋、１７…上端部（上方開
口）、１８…封口ガスケット。
電極体、５…帯状正極、６…帯状負極、７…セパレー
タ、９…板状正極リード、１０…板状負極リード、１
１，１２…隔離板、１３…電池外装缶、１４…閉蓋用蓋
体、１５…安全弁、１６…中蓋、１７…上端部（上方開
口）、１８…封口ガスケット。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿左美 義明 東京都品川区南品川三丁目４番10号 東芝 電池株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 有機化合物の焼成体である炭素質物に担
持されたリチウム又はリチウムを主体とするアルカリ金
属からなる負極体と、セパレータと、リチウム含有複合
酸化物を正極活物質とする正極体をこの順序で一体的に
積層巻回して成る積層電極体を備えた円筒形リチウム二
次電池において、前記積層電極体の下端面には高分子絶
縁層を配置し、またその上端面には外装缶と封口部によ
り前記積層電極体を密封するとき前記セパレータの上部
のみを加圧変形させる程度に肉厚化した隔離板を配置し
て封口・組立てることを特徴とする円筒形リチウム二次
電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3196296A JPH0541248A (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | 円筒形リチウム二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3196296A JPH0541248A (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | 円筒形リチウム二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0541248A true JPH0541248A (ja) | 1993-02-19 |
Family
ID=16355448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3196296A Pending JPH0541248A (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | 円筒形リチウム二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0541248A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100573100B1 (ko) * | 1999-10-20 | 2006-04-24 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이온 폴리머전지 |
| CN111699585A (zh) * | 2018-08-13 | 2020-09-22 | 株式会社Lg化学 | 堆叠-折叠型电极组件和包括该堆叠-折叠型电极组件的锂金属电池 |
-
1991
- 1991-08-06 JP JP3196296A patent/JPH0541248A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100573100B1 (ko) * | 1999-10-20 | 2006-04-24 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이온 폴리머전지 |
| CN111699585A (zh) * | 2018-08-13 | 2020-09-22 | 株式会社Lg化学 | 堆叠-折叠型电极组件和包括该堆叠-折叠型电极组件的锂金属电池 |
| CN111699585B (zh) * | 2018-08-13 | 2023-08-22 | 株式会社Lg新能源 | 堆叠-折叠型电极组件和包括该堆叠-折叠型电极组件的锂金属电池 |
| US11942603B2 (en) | 2018-08-13 | 2024-03-26 | Lg Energy Solution, Ltd. | Stack-folding type electrode assembly and lithium metal battery including the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040422 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050705 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20051108 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |