JPH0562662A - 非水電解質二次電池 - Google Patents
非水電解質二次電池Info
- Publication number
- JPH0562662A JPH0562662A JP3222622A JP22262291A JPH0562662A JP H0562662 A JPH0562662 A JP H0562662A JP 3222622 A JP3222622 A JP 3222622A JP 22262291 A JP22262291 A JP 22262291A JP H0562662 A JPH0562662 A JP H0562662A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- separator
- secondary battery
- positive electrode
- negative electrode
- polyimide resin
- Prior art date
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- Pending
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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
- 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
Landscapes
- Cell Separators (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は充放電サイクル特性に優れ、また安
全性にも優れた非水電解質二次電池を提供することを目
的とする。 【構成】 リチウムを吸蔵、放出することのできる正極
１と負極５で構成される非水電解質二次電池において、
セパレータとしてポリオレフィン多孔質膜３とポリイミ
ド多孔体４の複合体を用いる。 【効果】 セパレータにポリオレフィン多孔質膜とポリ
イミド多孔体の複合体を用いることにより、微小短絡な
どが原因で電池が発熱し、ポリオレフィン多孔質膜が溶
融した場合でも、正、負極の大面積での直接接触による
短絡を抑え、これにともなう急激な温度上昇による電池
の破裂、発火を防止することができる。
全性にも優れた非水電解質二次電池を提供することを目
的とする。 【構成】 リチウムを吸蔵、放出することのできる正極
１と負極５で構成される非水電解質二次電池において、
セパレータとしてポリオレフィン多孔質膜３とポリイミ
ド多孔体４の複合体を用いる。 【効果】 セパレータにポリオレフィン多孔質膜とポリ
イミド多孔体の複合体を用いることにより、微小短絡な
どが原因で電池が発熱し、ポリオレフィン多孔質膜が溶
融した場合でも、正、負極の大面積での直接接触による
短絡を抑え、これにともなう急激な温度上昇による電池
の破裂、発火を防止することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は多孔質膜をセパレータに
用いた、高電圧で高エネルギー密度を有する非水電解質
二次電池に関する。
用いた、高電圧で高エネルギー密度を有する非水電解質
二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】リチウムまたはリチウム化合物を負極と
する非水電解質二次電池は、高電圧で高エネルギー密度
が期待され、近年、研究開発が盛んである。
する非水電解質二次電池は、高電圧で高エネルギー密度
が期待され、近年、研究開発が盛んである。
【０００３】従来、非水電解質二次電池の正極活物質に
は、ＬｉＣｏＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｃｒ2Ｏ 5、ＭｎＯ2、ＴｉＳ
2、ＭｏＳ2などの遷移金属の酸化物およびカルコゲン化
合物が知られており、負極活物質としては金属リチウム
や、アルミニウムやアルミニウム合金などのリチウムを
吸蔵、放出することのできる金属および合金の板もしく
は粉末が多く検討されている。そして、前記の正極と負
極を隔離するセパレータとしては、有機材料または無機
材料からなる多孔質膜や繊維材料からなる不織布などが
用いられている。なかでも、ポリオレフィン製の多孔質
膜が優れた特性を有し広く用いられている。
は、ＬｉＣｏＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｃｒ2Ｏ 5、ＭｎＯ2、ＴｉＳ
2、ＭｏＳ2などの遷移金属の酸化物およびカルコゲン化
合物が知られており、負極活物質としては金属リチウム
や、アルミニウムやアルミニウム合金などのリチウムを
吸蔵、放出することのできる金属および合金の板もしく
は粉末が多く検討されている。そして、前記の正極と負
極を隔離するセパレータとしては、有機材料または無機
材料からなる多孔質膜や繊維材料からなる不織布などが
用いられている。なかでも、ポリオレフィン製の多孔質
膜が優れた特性を有し広く用いられている。
【０００４】図２（Ａ）、（Ｂ）に従来の非水電解質リ
チウム二次電池の構成を示す。スポット溶接により取り
付けた、芯材と同材質の正極リード１４を有する正極板
１１と、負極リード１５を有する負極板１２との間に、
両極板より幅の広い帯状のポリプロピレン多孔質膜１３
からなるセパレータを介在させ、正極板と負極板とセパ
レータとを渦巻状に卷回して電極体を構成する。さら
に、上記電極体の上下それぞれにポリプロピレン製の絶
縁板１６、１７を配して電槽１８に挿入し、電槽１８の
上部に段部１８ａを形成させた後、非水電解液として、
１モル／ｌの過塩素酸リチウムを溶解したプロピレンカ
ーボネート溶液を注入し、封口板１９で密閉して非水電
解質リチウム二次電池を作成した。
チウム二次電池の構成を示す。スポット溶接により取り
付けた、芯材と同材質の正極リード１４を有する正極板
１１と、負極リード１５を有する負極板１２との間に、
両極板より幅の広い帯状のポリプロピレン多孔質膜１３
からなるセパレータを介在させ、正極板と負極板とセパ
レータとを渦巻状に卷回して電極体を構成する。さら
に、上記電極体の上下それぞれにポリプロピレン製の絶
縁板１６、１７を配して電槽１８に挿入し、電槽１８の
上部に段部１８ａを形成させた後、非水電解液として、
１モル／ｌの過塩素酸リチウムを溶解したプロピレンカ
ーボネート溶液を注入し、封口板１９で密閉して非水電
解質リチウム二次電池を作成した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のポリオレフィン多孔質膜をセパレータとして用いた
場合、充放電サイクルが進むにつれて、もしくは過度に
充電を行った場合に、負極表面にリチウムデンドライト
の析出が起こり、これがセパレータを貫通し正極と接触
して内部短絡を生じることがある。このとき、短絡を生
じた部分の温度上昇により、ポリオレフィンからなるセ
パレータが溶融してしまい、正極と負極の接触面積が加
速的に広がる。そのため、電池は急激な温度上昇を起こ
し、最終的に電池が破裂し発火する危険性があるという
問題を有していた。
来のポリオレフィン多孔質膜をセパレータとして用いた
場合、充放電サイクルが進むにつれて、もしくは過度に
充電を行った場合に、負極表面にリチウムデンドライト
の析出が起こり、これがセパレータを貫通し正極と接触
して内部短絡を生じることがある。このとき、短絡を生
じた部分の温度上昇により、ポリオレフィンからなるセ
パレータが溶融してしまい、正極と負極の接触面積が加
速的に広がる。そのため、電池は急激な温度上昇を起こ
し、最終的に電池が破裂し発火する危険性があるという
問題を有していた。
【０００６】本発明はこのような課題を解決するもの
で、充放電サイクルを繰り返しても内部短絡を起こさな
いセパレータを備えた、安全で寿命の長い非水電解質二
次電池を提供することを目的とするものである。
で、充放電サイクルを繰り返しても内部短絡を起こさな
いセパレータを備えた、安全で寿命の長い非水電解質二
次電池を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、リチウムを吸蔵、放出することのできる正
極と負極、およびセパレータを主体としてなる非水電解
質二次電池であって、前記セパレータがポリオレフィン
多孔質膜とポリイミド樹脂を主体とし構成したものであ
る。
に本発明は、リチウムを吸蔵、放出することのできる正
極と負極、およびセパレータを主体としてなる非水電解
質二次電池であって、前記セパレータがポリオレフィン
多孔質膜とポリイミド樹脂を主体とし構成したものであ
る。
【０００８】また、ポリオレフィン多孔質膜がポリプロ
ピレン多孔質膜またはポリエチレン多孔質膜のいずれか
を主体として構成したものである。
ピレン多孔質膜またはポリエチレン多孔質膜のいずれか
を主体として構成したものである。
【０００９】
【作用】この構成によれば、セパレータをポリオレフィ
ン多孔質膜単独ではなく、耐熱性の高いポリイミド樹脂
からなるネットや多孔性シートとの複合体とすることに
より、微小短絡による発熱のためポリオレフィンが溶融
した場合でも、ポリイミド樹脂は溶融せずに残り、正極
と負極の接触を防ぎ二次的な大面積での短絡を防止し、
短絡にともなう電池の急激な温度上昇を防ぐことができ
る。その結果、リチウムデンドライトにより両極が微小
短絡し、最終的に両電極の接触による急激な温度上昇に
よる電池の破裂、発火などの危険性を未然に防止するこ
とができることとなる。
ン多孔質膜単独ではなく、耐熱性の高いポリイミド樹脂
からなるネットや多孔性シートとの複合体とすることに
より、微小短絡による発熱のためポリオレフィンが溶融
した場合でも、ポリイミド樹脂は溶融せずに残り、正極
と負極の接触を防ぎ二次的な大面積での短絡を防止し、
短絡にともなう電池の急激な温度上昇を防ぐことができ
る。その結果、リチウムデンドライトにより両極が微小
短絡し、最終的に両電極の接触による急激な温度上昇に
よる電池の破裂、発火などの危険性を未然に防止するこ
とができることとなる。
【００１０】
【実施例】以下に本発明の一実施例の非水電解質リチウ
ム二次電池について図面を参照しながら説明する。
ム二次電池について図面を参照しながら説明する。
【００１１】まず、セパレータとしてポリプロピレン多
孔質膜とポリイミド樹脂ネットの複合材料を用いた場合
について説明する。セパレータとして用いるポリプロピ
レン多孔質膜は、厚さ２０μｍから２００μｍ、空孔率
２０％から９０％、ポリイミド樹脂ネットは、厚さ３０
μｍから２００μｍ、孔径２０μｍから１００μｍであ
ることが望ましい。
孔質膜とポリイミド樹脂ネットの複合材料を用いた場合
について説明する。セパレータとして用いるポリプロピ
レン多孔質膜は、厚さ２０μｍから２００μｍ、空孔率
２０％から９０％、ポリイミド樹脂ネットは、厚さ３０
μｍから２００μｍ、孔径２０μｍから１００μｍであ
ることが望ましい。
【００１２】正極活物質としてのＬｉＣｏＯ2と導電剤
としてのアセチレンブラックと結着剤としてのポリ四フ
ッ化エチレン樹脂を重量比で１００：５：５の割合で混
合し、水を加えてペースト状としたものをチタニウムの
芯材に塗布後、乾燥し正極とした。負極としてはリチウ
ム金属をニッケルの芯材に圧着したものを用いた。
としてのアセチレンブラックと結着剤としてのポリ四フ
ッ化エチレン樹脂を重量比で１００：５：５の割合で混
合し、水を加えてペースト状としたものをチタニウムの
芯材に塗布後、乾燥し正極とした。負極としてはリチウ
ム金属をニッケルの芯材に圧着したものを用いた。
【００１３】図１（Ａ）に本実施例の非水電解質リチウ
ム二次電池の構成を示す。スポット溶接により取り付け
た、芯材と同材質の正極リード５を有する正極板１と、
負極リード６を有する負極板２との間に、両極板より幅
の広い帯状のポリプロピレン多孔質膜３とポリイミド樹
脂ネット４からなるセパレータを介在させ、正極板と負
極板とセパレータとを渦巻状に卷回して電極体を構成す
る。さらに、上記電極体の上下それぞれにポリプロピレ
ン製の絶縁板７、８を配して電槽９に挿入し、電槽９の
上部に段部９ａを形成させた後、非水電解液として、１
モル／ｌの過塩素酸リチウムを溶解したプロピレンカー
ボネート溶液を注入し、封口板１０で密閉して非水電解
質リチウム二次電池を作成した。セパレータとして用い
たポリプロピレン多孔質膜とポリイミド樹脂ネット複合
体は、図１（Ｂ）に示すように、厚さ２５μｍ、空孔率
３８％のポリプロピレン多孔質膜層と厚さ５４μｍ、孔
径３５μｍのネット状のポリイミド樹脂層の２層よりな
るものである。以上のように作製した電池を電池Ａとす
る。なお比較例としてセパレータにポリプロピレン多孔
質膜のみを用いた電池Ｂについても本実施例の電池と同
様の方法で作製した。
ム二次電池の構成を示す。スポット溶接により取り付け
た、芯材と同材質の正極リード５を有する正極板１と、
負極リード６を有する負極板２との間に、両極板より幅
の広い帯状のポリプロピレン多孔質膜３とポリイミド樹
脂ネット４からなるセパレータを介在させ、正極板と負
極板とセパレータとを渦巻状に卷回して電極体を構成す
る。さらに、上記電極体の上下それぞれにポリプロピレ
ン製の絶縁板７、８を配して電槽９に挿入し、電槽９の
上部に段部９ａを形成させた後、非水電解液として、１
モル／ｌの過塩素酸リチウムを溶解したプロピレンカー
ボネート溶液を注入し、封口板１０で密閉して非水電解
質リチウム二次電池を作成した。セパレータとして用い
たポリプロピレン多孔質膜とポリイミド樹脂ネット複合
体は、図１（Ｂ）に示すように、厚さ２５μｍ、空孔率
３８％のポリプロピレン多孔質膜層と厚さ５４μｍ、孔
径３５μｍのネット状のポリイミド樹脂層の２層よりな
るものである。以上のように作製した電池を電池Ａとす
る。なお比較例としてセパレータにポリプロピレン多孔
質膜のみを用いた電池Ｂについても本実施例の電池と同
様の方法で作製した。
【００１４】以上の電池Ａ，Ｂの２種類の電池につい
て、充放電電流密度０．５ｍＡ／ｃｍ 2、電圧範囲４．
２Ｖから３．０Ｖで充放電試験を行った。それぞれの電
池のｎは５０とし、充放電サイクル試験中のそれぞれの
電池の破裂の発生数を測定した。比較例であるポリプロ
ピレン多孔質膜のみをセパレータとして用いた電池Ｂで
は４３個の電池が破裂してしまっているが、本実施例の
ポリプロピレン多孔質膜とポリイミド樹脂ネットからな
るセパレータを用いた電池Ａでは８個にとどまってい
る。これは、比較例の電池Ｂではセパレータの溶融にと
もなう大面積での短絡のために急激な温度上昇が生じ破
裂を起こしたが、本実施例の電池Ａでは、ポリイミド樹
脂ネットによりポリプロピレン多孔質膜が溶融しても、
両極の接触が阻止されたため急激な温度上昇は生じてい
ないと考えられる。
て、充放電電流密度０．５ｍＡ／ｃｍ 2、電圧範囲４．
２Ｖから３．０Ｖで充放電試験を行った。それぞれの電
池のｎは５０とし、充放電サイクル試験中のそれぞれの
電池の破裂の発生数を測定した。比較例であるポリプロ
ピレン多孔質膜のみをセパレータとして用いた電池Ｂで
は４３個の電池が破裂してしまっているが、本実施例の
ポリプロピレン多孔質膜とポリイミド樹脂ネットからな
るセパレータを用いた電池Ａでは８個にとどまってい
る。これは、比較例の電池Ｂではセパレータの溶融にと
もなう大面積での短絡のために急激な温度上昇が生じ破
裂を起こしたが、本実施例の電池Ａでは、ポリイミド樹
脂ネットによりポリプロピレン多孔質膜が溶融しても、
両極の接触が阻止されたため急激な温度上昇は生じてい
ないと考えられる。
【００１５】なお、本実施例ではセパレータとしてポリ
プロピレン多孔質膜とポリイミド樹脂ネットの複合材料
を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定
されるものではなく、ポリオレフィン多孔質膜としてポ
リエチレン多孔質膜を用いた場合にも同様の効果が得ら
れる。
プロピレン多孔質膜とポリイミド樹脂ネットの複合材料
を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定
されるものではなく、ポリオレフィン多孔質膜としてポ
リエチレン多孔質膜を用いた場合にも同様の効果が得ら
れる。
【００１６】また、ポリイミド樹脂はネット状に限ら
ず、多孔性の状態をもつものであればどのような形態で
もよい。
ず、多孔性の状態をもつものであればどのような形態で
もよい。
【００１７】さらに、正極活物質としてＬｉＣｏＯ2、
負極活物質としてリチウム金属を用いたが、正極活物質
にＶ2Ｏ5、Ｃｒ2Ｏ5、ＭｎＯ2、ＴｉＳ2、ＭｏＯ2など
を、負極活物質にリチウムを吸蔵、放出することのでき
るアルミニウムなどの金属や合金、炭素材料などを用い
た場合でも同様の効果が得られる。
負極活物質としてリチウム金属を用いたが、正極活物質
にＶ2Ｏ5、Ｃｒ2Ｏ5、ＭｎＯ2、ＴｉＳ2、ＭｏＯ2など
を、負極活物質にリチウムを吸蔵、放出することのでき
るアルミニウムなどの金属や合金、炭素材料などを用い
た場合でも同様の効果が得られる。
【００１８】
【発明の効果】以上の実施例の説明からも明らかなよう
に本発明によれば、正極、負極、およびセパレータより
なる非水電解質二次電池において、セパレータにポリプ
ロピレン多孔質膜とポリイミド樹脂の複合体を用いるこ
とによって、微小短絡を原因とするセパレータの溶融に
よる２次的な大面積での両極の接触を防ぎ、これに起因
する電池の急激な温度上昇を防止することができる。こ
の構成により安全性に優れた非水電解質リチウム二次電
池を提供することが可能となる。
に本発明によれば、正極、負極、およびセパレータより
なる非水電解質二次電池において、セパレータにポリプ
ロピレン多孔質膜とポリイミド樹脂の複合体を用いるこ
とによって、微小短絡を原因とするセパレータの溶融に
よる２次的な大面積での両極の接触を防ぎ、これに起因
する電池の急激な温度上昇を防止することができる。こ
の構成により安全性に優れた非水電解質リチウム二次電
池を提供することが可能となる。
【図１】（Ａ）は本発明の一実施例の非水電解質リチウ
ム二次電池の縦断面図 （Ｂ）は同要部拡大断面図
ム二次電池の縦断面図 （Ｂ）は同要部拡大断面図
【図２】（Ａ）は従来の非水電解質リチウム二次電池の
縦断面図 （Ｂ）は同要部拡大断面図
縦断面図 （Ｂ）は同要部拡大断面図
１ 正極 ２ 負極 ３ ポリプロピレン多孔質膜 ４ ポリイミド樹脂ネット ５ 正極リード板 ６ 負極リード板 ７ 上部絶縁板 ８ 下部絶縁板 ９ 電槽 ９ａ 段部 １０ 封口板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 美藤 靖彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 豊口 吉徳 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】リチウムを吸蔵、放出する正極と、負極
と、セパレータとを主体としてなる非水電解質二次電池
であって、前記セパレータがポリオレフィン多孔質膜と
ポリイミド樹脂多孔体を主体としてなる非水電解質二次
電池。 - 【請求項２】ポリオレフィン多孔質膜がポリプロピレン
多孔質膜またはポリエチレン多孔質膜のいずれかを主体
とする請求項１記載の非水電解質二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3222622A JPH0562662A (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 非水電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3222622A JPH0562662A (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 非水電解質二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0562662A true JPH0562662A (ja) | 1993-03-12 |
Family
ID=16785341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3222622A Pending JPH0562662A (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 非水電解質二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0562662A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0858117A1 (en) * | 1997-02-05 | 1998-08-12 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Cathode for lithium secondary battery |
| US6007938A (en) * | 1997-03-24 | 1999-12-28 | Alcatel | Battery with spiral electrode assembly |
| JP2002025526A (ja) * | 2000-07-07 | 2002-01-25 | Sony Corp | 非水電解液電池 |
| JP2002151042A (ja) * | 2000-11-15 | 2002-05-24 | Yuasa Corp | セパレータ及びその製造方法並びにそれを用いた電池及びその製造方法 |
| WO2006106782A1 (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | リチウム二次電池 |
| JP2010003552A (ja) * | 2008-06-20 | 2010-01-07 | Sharp Corp | ２次電池およびその電極部 |
| US8189674B2 (en) | 2006-07-26 | 2012-05-29 | Sony Corporation | Decoding method, program for decoding method, recording medium with recorded program for decoding method, and decoding device |
| US8231999B2 (en) | 2008-02-06 | 2012-07-31 | Sony Corporation | Separator and battery using the same |
| US8455053B2 (en) | 2007-07-06 | 2013-06-04 | Sony Corporation | Separator, battery using the same, and method for manufacturing separator |
-
1991
- 1991-09-03 JP JP3222622A patent/JPH0562662A/ja active Pending
Cited By (11)
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|---|---|---|---|---|
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| US8455053B2 (en) | 2007-07-06 | 2013-06-04 | Sony Corporation | Separator, battery using the same, and method for manufacturing separator |
| US9627669B2 (en) | 2007-07-06 | 2017-04-18 | Sony Corporation | Separator including glass layer covering polyolefin resin layer having a three-dimensional mesh framework, and battery using the same |
| US10424772B2 (en) | 2007-07-06 | 2019-09-24 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Separator, battery and electronic device |
| US8231999B2 (en) | 2008-02-06 | 2012-07-31 | Sony Corporation | Separator and battery using the same |
| JP2010003552A (ja) * | 2008-06-20 | 2010-01-07 | Sharp Corp | ２次電池およびその電極部 |
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