JPH056778A - 非水溶媒二次電池 - Google Patents
非水溶媒二次電池Info
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- JPH056778A JPH056778A JP3150407A JP15040791A JPH056778A JP H056778 A JPH056778 A JP H056778A JP 3150407 A JP3150407 A JP 3150407A JP 15040791 A JP15040791 A JP 15040791A JP H056778 A JPH056778 A JP H056778A
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- lithium
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- 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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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は負極合剤を所定の導電層を介して負極
集電体に被覆することによって、負極合剤を電気的に良
好に被覆した負極体を備え、充放電時に負極集電体と負
極合剤の界面でのガス発生を抑制した非水溶媒二次電池
を提供することにある。 【構成】本発明の非水溶媒二次電池は、負極体上の導電
層に導電性カーボンペースト溶液に少量の水溶性高分子
を添加したものを用いているので、充放電時に負極集電
体と負極合剤の界面でのガス発生を抑制するとともに負
極集電体と負極合剤との界面での導電性を向上できるた
め、安定した放電特性を有すると共に充放電サイクル寿
命、重負荷放電特性等を大幅に改善することができる。
集電体に被覆することによって、負極合剤を電気的に良
好に被覆した負極体を備え、充放電時に負極集電体と負
極合剤の界面でのガス発生を抑制した非水溶媒二次電池
を提供することにある。 【構成】本発明の非水溶媒二次電池は、負極体上の導電
層に導電性カーボンペースト溶液に少量の水溶性高分子
を添加したものを用いているので、充放電時に負極集電
体と負極合剤の界面でのガス発生を抑制するとともに負
極集電体と負極合剤との界面での導電性を向上できるた
め、安定した放電特性を有すると共に充放電サイクル寿
命、重負荷放電特性等を大幅に改善することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、炭素質物を担持体に用
いた非水溶媒二次電池に関する。
いた非水溶媒二次電池に関する。
【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
次電池としては、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。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。
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
次電池としては、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。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。
【０００３】これらの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すことによって負極活
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。そのため、これら二
次電池系においては、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、２００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。
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すことによって負極活
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。そのため、これら二
次電池系においては、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、２００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。
【０００４】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。
【０００５】一方、正極には、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、正極活物質としてＬｉＣ
ｏＯ2，ＬｉＮｉＯ2 やＴｉＳ2 ，ＭｏＳ2 を用いた二
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、正極活物質としてＬｉＣ
ｏＯ2，ＬｉＮｉＯ2 やＴｉＳ2 ，ＭｏＳ2 を用いた二
次電池系が提案されている。
【０００６】しかし、炭素質材料を負極活物質とした場
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。そこで、正極活物質として３．５Ｖ程度の平均作
動動作を示す、ＬｉＣｏＯ2 ，ＬｉＮｉＯ2 ，ＬｉＣｏ
x 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。そこで、正極活物質として３．５Ｖ程度の平均作
動動作を示す、ＬｉＣｏＯ2 ，ＬｉＮｉＯ2 ，ＬｉＣｏ
x Ｎｉ1-x Ｏ2 等が検討されてきている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、炭素質材料を
負極担持体として使用した電池は放電電流が小さい場合
は問題ないが、放電電流が大きくなると共に放電特性が
不均一となり、単位面積当り、０．５ｍＡ／ｃｍ2 以上
では特にその傾向が顕著であった。すなわち、非水溶媒
二次電池の負極体において、負極集電体と負極合剤の界
面に導電性不良箇所があると、電池反応が行われる際に
前記界面の電流分布が不均一となり、電流密度の粗密化
が生じる。電流密度の粗密化は電解液の分解電圧より高
い電圧で反応を行う部分を負極集電体と負極合剤の界面
に生じさせる。このため、導電性不良箇所が存在したま
ま行われると、前述した電解液の分解電圧より高い電圧
で反応がなされる部分において負極合剤中の電解液と負
極集電体が反応し、電解液の分解が生じて水素ガス、炭
酸ガスなどのガスが発生する。このガスは電池の充放電
の繰り返しの度に負極集電体と負極合剤の界面に少しず
つ蓄積され、該負極合剤を負極集電体から徐々に剥離せ
しめる。したがって、負極集電体と負極合剤の界面での
接触面積は数度の充放電の繰り返しにおいても減少し、
負極集電体と負極合剤の間の電子伝導性が著しく低下す
る。その結果、電池の充放電の繰り返しに伴って負極合
剤が十分な機能を有するにも係わらず、容量絶対値が低
下し、電池性能の不均一化を生じさせるという問題があ
った。
負極担持体として使用した電池は放電電流が小さい場合
は問題ないが、放電電流が大きくなると共に放電特性が
不均一となり、単位面積当り、０．５ｍＡ／ｃｍ2 以上
では特にその傾向が顕著であった。すなわち、非水溶媒
二次電池の負極体において、負極集電体と負極合剤の界
面に導電性不良箇所があると、電池反応が行われる際に
前記界面の電流分布が不均一となり、電流密度の粗密化
が生じる。電流密度の粗密化は電解液の分解電圧より高
い電圧で反応を行う部分を負極集電体と負極合剤の界面
に生じさせる。このため、導電性不良箇所が存在したま
ま行われると、前述した電解液の分解電圧より高い電圧
で反応がなされる部分において負極合剤中の電解液と負
極集電体が反応し、電解液の分解が生じて水素ガス、炭
酸ガスなどのガスが発生する。このガスは電池の充放電
の繰り返しの度に負極集電体と負極合剤の界面に少しず
つ蓄積され、該負極合剤を負極集電体から徐々に剥離せ
しめる。したがって、負極集電体と負極合剤の界面での
接触面積は数度の充放電の繰り返しにおいても減少し、
負極集電体と負極合剤の間の電子伝導性が著しく低下す
る。その結果、電池の充放電の繰り返しに伴って負極合
剤が十分な機能を有するにも係わらず、容量絶対値が低
下し、電池性能の不均一化を生じさせるという問題があ
った。
【０００８】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、その目的は負極合剤を所定の導電層を介し
て負極集電体に被覆することによって、負極合剤を電気
的に良好に被覆した負極体を備え、充放電時に負極集電
体と負極合剤の界面でのガス発生を抑制した非水溶媒二
次電池を提供することにある。
れたもので、その目的は負極合剤を所定の導電層を介し
て負極集電体に被覆することによって、負極合剤を電気
的に良好に被覆した負極体を備え、充放電時に負極集電
体と負極合剤の界面でのガス発生を抑制した非水溶媒二
次電池を提供することにある。
【０００９】
【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
属から成る負極体と、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と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、前記負極体上の導電層には導電性カーボンペ
ースト溶液に少量の水溶性高分子を添加したものを用い
た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
属から成る負極体と、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と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、前記負極体上の導電層には導電性カーボンペ
ースト溶液に少量の水溶性高分子を添加したものを用い
たことを特徴とするものである。
【００１０】本発明で用いられるリチウム含有複合酸化
物は、一般的に次のような方法で作られる。すなわちリ
チウムと、Ｃｏ，Ｎｉ，ＦｅまたはＭｎから選ばれる１
種または２種以上の遷移金属の炭酸塩，硝酸塩，硫酸
塩，水酸化物などを出発物質として、これらを化学量論
比で混合し焼成することによって得られる。なお出発物
質としては炭酸塩が好ましい。焼成温度は出発物質によ
り多少異なるが、通常は６００〜１０００℃の温度範囲
で好ましくは６００〜８００℃の範囲である。
物は、一般的に次のような方法で作られる。すなわちリ
チウムと、Ｃｏ，Ｎｉ，ＦｅまたはＭｎから選ばれる１
種または２種以上の遷移金属の炭酸塩，硝酸塩，硫酸
塩，水酸化物などを出発物質として、これらを化学量論
比で混合し焼成することによって得られる。なお出発物
質としては炭酸塩が好ましい。焼成温度は出発物質によ
り多少異なるが、通常は６００〜１０００℃の温度範囲
で好ましくは６００〜８００℃の範囲である。
【００１１】負極担持体である炭素質材料は電池特性の
向上のために、好ましくは有機化合物を焼成してなる炭
素質材料を用いる。この炭素質材料の原料となる有機化
合物としては、通常使用されているものであれば特に限
定されるものではなく、フェノール樹脂、特にノボラッ
ク樹脂並びにポリアクリロニトリルなどを用いることが
できる。なお、炭素質材料としては、特願平１−２８３
０８６号に示すような有機化合物焼成体の特性を有する
ものが特に好ましい。
向上のために、好ましくは有機化合物を焼成してなる炭
素質材料を用いる。この炭素質材料の原料となる有機化
合物としては、通常使用されているものであれば特に限
定されるものではなく、フェノール樹脂、特にノボラッ
ク樹脂並びにポリアクリロニトリルなどを用いることが
できる。なお、炭素質材料としては、特願平１−２８３
０８６号に示すような有機化合物焼成体の特性を有する
ものが特に好ましい。
【００１２】また、負極集電体としては例えば、ニッケ
ル、チタン、ニッケルメッキを施した鉄、ステンレス鋼
などの金属からなる金網、エキスパンドメタル、パンチ
ドメタル、金属箔などを挙げることができる。
ル、チタン、ニッケルメッキを施した鉄、ステンレス鋼
などの金属からなる金網、エキスパンドメタル、パンチ
ドメタル、金属箔などを挙げることができる。
【００１３】本発明の導電性カーボンペースト溶液を導
電層に用いる場合の導電剤としては、通常使用されてい
るものであれば、特に限定されるものではないが、中で
もアセチレンブラックを用いることが好ましく、さらに
はケッチェンブラックを用いることが特に好ましい。ま
た、導電層の厚さは３〜５０μｍの範囲とすることが好
ましい。この理由は導電層の厚さを３μｍ未満にすると
電池の使用時における変形に伴い負極が変形して負極集
電体が部分的に露出して導電層としての機能が損なわれ
るばかりか十分な導電性が得られなくなる恐れがあり、
一方導電層の厚さが５０μｍを越えると負極集電体に導
電層を形成する工程に手間がかかり電池の生産性が低下
する恐れがあるからである。
電層に用いる場合の導電剤としては、通常使用されてい
るものであれば、特に限定されるものではないが、中で
もアセチレンブラックを用いることが好ましく、さらに
はケッチェンブラックを用いることが特に好ましい。ま
た、導電層の厚さは３〜５０μｍの範囲とすることが好
ましい。この理由は導電層の厚さを３μｍ未満にすると
電池の使用時における変形に伴い負極が変形して負極集
電体が部分的に露出して導電層としての機能が損なわれ
るばかりか十分な導電性が得られなくなる恐れがあり、
一方導電層の厚さが５０μｍを越えると負極集電体に導
電層を形成する工程に手間がかかり電池の生産性が低下
する恐れがあるからである。
【００１４】また、導電性カーボンペーストからなる導
電層は、例えば、導電性カーボンブラックと高沸点エス
テルとアルコールの混合溶媒と硬化剤であるフェノール
樹脂とを混練し、ペースト状の溶液に水溶性高分子であ
るポリアクリル酸を少量添加したものを負極集電体に塗
布・乾燥することにより形成される。導電層内における
導電性カーボンブラック量は全体の３０重量％以上であ
り、好ましくは３５〜５５重量％である。フェノール樹
脂量は全体の３０重量％以上であり、好ましくは３５〜
４５重量％である。水溶性高分子量は１０重量％以上で
あり、好ましくは１５〜２５重量％である。この理由
は、カーボンブラック量を３０重量％未満にすると負極
集電体と負極合剤との界面に導電不良の箇所が存在し易
くなるため好ましくない。フェノール樹脂量を３０％未
満にすると、このものの持つ特性が損なわれてしまうた
め好ましくない。また、水溶性高分子量は１０重量％未
満にすると、集電体と合剤との界面のバインディング効
果が損なわれるため好ましくない。
電層は、例えば、導電性カーボンブラックと高沸点エス
テルとアルコールの混合溶媒と硬化剤であるフェノール
樹脂とを混練し、ペースト状の溶液に水溶性高分子であ
るポリアクリル酸を少量添加したものを負極集電体に塗
布・乾燥することにより形成される。導電層内における
導電性カーボンブラック量は全体の３０重量％以上であ
り、好ましくは３５〜５５重量％である。フェノール樹
脂量は全体の３０重量％以上であり、好ましくは３５〜
４５重量％である。水溶性高分子量は１０重量％以上で
あり、好ましくは１５〜２５重量％である。この理由
は、カーボンブラック量を３０重量％未満にすると負極
集電体と負極合剤との界面に導電不良の箇所が存在し易
くなるため好ましくない。フェノール樹脂量を３０％未
満にすると、このものの持つ特性が損なわれてしまうた
め好ましくない。また、水溶性高分子量は１０重量％未
満にすると、集電体と合剤との界面のバインディング効
果が損なわれるため好ましくない。
【００１５】しかして、本発明の非水溶媒二次電池に用
いられる非水電解液としては、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＣｌＯ
4 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、等のリチウム塩な
どが挙げられる。非水電解液の溶媒としては、プロピレ
ンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（Ｅ
Ｃ）、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフ
ラン、γ−ブチロラクトン、１，２ジメトキシエタン
（ＤＭＥ）が挙げられる。これらの溶媒は１種または２
種以上の混合物を用いることができ、特に充放電サイク
ル寿命を長くする観点から、プロピレンカーボネートと
１，２ジメトキシエタンとの混合溶媒、エチレンカーボ
ネートと２−メチルテトラヒドロフランとの混合溶媒、
エチレンカーボネートと１，２−ジメトキシエタンとの
混合溶媒、プロピレンカーボネートとエチレンカーボネ
ートとの混合溶媒が好ましい。
いられる非水電解液としては、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＣｌＯ
4 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、等のリチウム塩な
どが挙げられる。非水電解液の溶媒としては、プロピレ
ンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（Ｅ
Ｃ）、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフ
ラン、γ−ブチロラクトン、１，２ジメトキシエタン
（ＤＭＥ）が挙げられる。これらの溶媒は１種または２
種以上の混合物を用いることができ、特に充放電サイク
ル寿命を長くする観点から、プロピレンカーボネートと
１，２ジメトキシエタンとの混合溶媒、エチレンカーボ
ネートと２−メチルテトラヒドロフランとの混合溶媒、
エチレンカーボネートと１，２−ジメトキシエタンとの
混合溶媒、プロピレンカーボネートとエチレンカーボネ
ートとの混合溶媒が好ましい。
【００１６】なお、本発明にかかる導電性カーボンペー
スト溶液に少量の水溶性高分子を添加したものは、本発
明の非水溶媒二次電池以外に箔状の金属体に活物質を塗
布した電極を使用した電池には適用できることは勿論で
ある。
スト溶液に少量の水溶性高分子を添加したものは、本発
明の非水溶媒二次電池以外に箔状の金属体に活物質を塗
布した電極を使用した電池には適用できることは勿論で
ある。
【００１７】
【作用】本発明の非水溶媒二次電池は、導電性カーボン
ペースト溶液に少量の水溶性高分子を添加したものを負
極体の導電層に用いているので、負極集電体と負極合剤
との界面での導電性を向上でき、導電性不良箇所の発生
を防止できるので、負極集電体と電解液を反応させガス
を発生させる負極集電体と負極合剤との界面の電流密度
を均一化できる。その結果、負極集電体に負極合剤を電
気的に良好に接続できるため、安定した放電特性を有す
ると共に充放電サイクル寿命、重負荷放電特性等を改善
することができる。
ペースト溶液に少量の水溶性高分子を添加したものを負
極体の導電層に用いているので、負極集電体と負極合剤
との界面での導電性を向上でき、導電性不良箇所の発生
を防止できるので、負極集電体と電解液を反応させガス
を発生させる負極集電体と負極合剤との界面の電流密度
を均一化できる。その結果、負極集電体に負極合剤を電
気的に良好に接続できるため、安定した放電特性を有す
ると共に充放電サイクル寿命、重負荷放電特性等を改善
することができる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例により図面
を参照して詳細に説明する。 （実施例）正極体は次のような方法により製造した。ま
ず、市販の炭酸リチウム、炭酸コバルトを、ＬｉとＣｏ
のモル比でＬｉ／Ｃｏ＝１．１０になるように評量し、
乳鉢において充分混合した。この混合物をアルミナ製の
ルツボに入れ、電気炉において、８００℃で６時間加熱
処理を行った。次に、得られた焼成物は冷却後再度粉砕
し、同様に８００℃で６時間加熱処理を行い、その後、
蒸留水で充分に洗浄し、未反応のアルカリ分を洗い流し
た。この生成物は粉末Ｘ線法でＬｉＣｏＯ2 と確認され
た。この生成物９０重量％、導電材としてアセチレンブ
ラック７重量％及び結着剤としてエチレン−プロピレン
−環状ジエンの三元共重合体３重量％をヘキサン中で混
練してスラリー状の正極合剤を調整し、この正極合剤を
厚さ１０μｍのステンレス基板上に塗布、風乾した後、
加圧して一定厚にし、０．２６ｍｍ厚の正極合剤層を有
する板上の正極を製造した。
を参照して詳細に説明する。 （実施例）正極体は次のような方法により製造した。ま
ず、市販の炭酸リチウム、炭酸コバルトを、ＬｉとＣｏ
のモル比でＬｉ／Ｃｏ＝１．１０になるように評量し、
乳鉢において充分混合した。この混合物をアルミナ製の
ルツボに入れ、電気炉において、８００℃で６時間加熱
処理を行った。次に、得られた焼成物は冷却後再度粉砕
し、同様に８００℃で６時間加熱処理を行い、その後、
蒸留水で充分に洗浄し、未反応のアルカリ分を洗い流し
た。この生成物は粉末Ｘ線法でＬｉＣｏＯ2 と確認され
た。この生成物９０重量％、導電材としてアセチレンブ
ラック７重量％及び結着剤としてエチレン−プロピレン
−環状ジエンの三元共重合体３重量％をヘキサン中で混
練してスラリー状の正極合剤を調整し、この正極合剤を
厚さ１０μｍのステンレス基板上に塗布、風乾した後、
加圧して一定厚にし、０．２６ｍｍ厚の正極合剤層を有
する板上の正極を製造した。
【００１９】一方、負極体は次のような方法により製造
した。まず、ポリアクリル酸水溶液（ポリアクリル酸濃
度２５重量％）１０重量部を１００ｍｌのメタノールで
希釈した溶液１００重量部と導電性カーボンペーストＬ
Ｘ−６００７（レジノカラー工業社製）２０重量部を混
練した後、厚さ１０μｍのニッケル箔に塗布、乾燥、硬
化して導電層を作成した。次いで負極担持体である炭素
質材料は、ノボラック樹脂を窒素雰囲気化で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１５μｍの粉末
とした。結着剤に用いるＣＭＣとＳＢＲについてはアン
モニウム塩で中和した物を使用し、予め蒸留水で溶解さ
せ、ＳＢＲは変性のＳＢＲラテックスのディスパージョ
ンを使用し上記した炭素質材料と結着剤の割合が重量化
で９６：４（ＣＭＣとＳＢＲの割合が重量比で１：２）
となるように分散させスラリー状の負極合剤を製造し
た。この負極合剤を上記した導電層を塗布したニッケル
箔上に塗布、乾燥、圧延して厚さ０．２ｍｍの負極合剤
層を有する板上の負極を製造した。
した。まず、ポリアクリル酸水溶液（ポリアクリル酸濃
度２５重量％）１０重量部を１００ｍｌのメタノールで
希釈した溶液１００重量部と導電性カーボンペーストＬ
Ｘ−６００７（レジノカラー工業社製）２０重量部を混
練した後、厚さ１０μｍのニッケル箔に塗布、乾燥、硬
化して導電層を作成した。次いで負極担持体である炭素
質材料は、ノボラック樹脂を窒素雰囲気化で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１５μｍの粉末
とした。結着剤に用いるＣＭＣとＳＢＲについてはアン
モニウム塩で中和した物を使用し、予め蒸留水で溶解さ
せ、ＳＢＲは変性のＳＢＲラテックスのディスパージョ
ンを使用し上記した炭素質材料と結着剤の割合が重量化
で９６：４（ＣＭＣとＳＢＲの割合が重量比で１：２）
となるように分散させスラリー状の負極合剤を製造し
た。この負極合剤を上記した導電層を塗布したニッケル
箔上に塗布、乾燥、圧延して厚さ０．２ｍｍの負極合剤
層を有する板上の負極を製造した。
【００２０】このようにして得られた正極及び負極を用
いて、図１に示すような単三（ＡＡ）サイズの非水溶媒
二次電池を組み立てた。すなわち、非水溶媒二次電池１
は、底部に絶縁体２が配置され、負極端子を兼ねる有底
円筒状のステンレス容器３を有する。この容器３には、
電極群４が収納されている。この電極群４は、負極５、
セパレータ６及び正極７をこの順序で積層した帯状物
を、負極５が外側に位置するように渦巻き状に巻回した
構造になっている。セパレータ６は電解液を含浸したポ
リプロピレン性多孔質フィルムから形成されている。各
電解液はプロピレンカーボネートと１，２−ジメトキシ
エタンとの混合溶媒（体積比率５０：５０）に、電解質
として六弗化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6 ）を０．５モ
ル濃度含有する。容器３内で電極群４の上方には、中心
を開口した絶縁板８が配置されている。容器３の上部開
口部には絶縁封口体９が、容器３の上端に気密にかしめ
固定されている。また絶縁板８の中央開口部には正極端
子１０が嵌合されており、この正極端子１０には正極リ
ード１１を介して正極７が接続されている。なお負極５
は図示しない負極リードを介して負極端子である容器３
に接続されている。
いて、図１に示すような単三（ＡＡ）サイズの非水溶媒
二次電池を組み立てた。すなわち、非水溶媒二次電池１
は、底部に絶縁体２が配置され、負極端子を兼ねる有底
円筒状のステンレス容器３を有する。この容器３には、
電極群４が収納されている。この電極群４は、負極５、
セパレータ６及び正極７をこの順序で積層した帯状物
を、負極５が外側に位置するように渦巻き状に巻回した
構造になっている。セパレータ６は電解液を含浸したポ
リプロピレン性多孔質フィルムから形成されている。各
電解液はプロピレンカーボネートと１，２−ジメトキシ
エタンとの混合溶媒（体積比率５０：５０）に、電解質
として六弗化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6 ）を０．５モ
ル濃度含有する。容器３内で電極群４の上方には、中心
を開口した絶縁板８が配置されている。容器３の上部開
口部には絶縁封口体９が、容器３の上端に気密にかしめ
固定されている。また絶縁板８の中央開口部には正極端
子１０が嵌合されており、この正極端子１０には正極リ
ード１１を介して正極７が接続されている。なお負極５
は図示しない負極リードを介して負極端子である容器３
に接続されている。
【００２１】（比較例１）負極集電体に負極合剤を導電
層を介さずに直接被覆して構成される負極を用いた以外
は本実施例と同様の非水溶媒二次電池を組み立てた。
層を介さずに直接被覆して構成される負極を用いた以外
は本実施例と同様の非水溶媒二次電池を組み立てた。
【００２２】（比較例２）導電層を作成する際に水溶性
高分子を使用しなかった以外は本実施例と同様の非水溶
媒二次電池を組み立てた。
高分子を使用しなかった以外は本実施例と同様の非水溶
媒二次電池を組み立てた。
【００２３】このようにして組立てた実施例、比較例
１，２の３種類の非水溶媒二次電池について、２０℃の
一定温度、１００ｍＡの一定電流で４．３Ｖから３．０
Ｖまでの電圧範囲の充放電評価を行った。その結果を図
２に示す。図中Ａは本実施例の電池、Ｂは比較例１の電
池、Ｃは比較例２の電池の放電容量維持率曲線である。
図２から明らかなように、本実施例の非水溶媒二次電池
は、比較例１，２の電池に比べ、充放電サイクルを繰り
返し行っても高い容量維持率を示し、優れた性能を有す
ることが分かる。
１，２の３種類の非水溶媒二次電池について、２０℃の
一定温度、１００ｍＡの一定電流で４．３Ｖから３．０
Ｖまでの電圧範囲の充放電評価を行った。その結果を図
２に示す。図中Ａは本実施例の電池、Ｂは比較例１の電
池、Ｃは比較例２の電池の放電容量維持率曲線である。
図２から明らかなように、本実施例の非水溶媒二次電池
は、比較例１，２の電池に比べ、充放電サイクルを繰り
返し行っても高い容量維持率を示し、優れた性能を有す
ることが分かる。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の非水溶媒
二次電池は、導電性カーボンペースト溶液に少量の水溶
性高分子を添加したものを負極体の導電層に用いている
ので、負極集電体と負極合剤との界面での導電性が向上
でき、導電性不良箇所の発生を防止できるので、負極集
電体と電解液を反応させガスを発生させる負極集電体と
負極合剤との界面の電流密度を均一化できる。したがっ
て、負極集電体に負極合剤を電気的に良好に接続できる
ため、安定した放電特性を有すると共に充放電サイクル
寿命、重負荷放電特性等が改善された非水溶媒二次電池
を提供することができる。
二次電池は、導電性カーボンペースト溶液に少量の水溶
性高分子を添加したものを負極体の導電層に用いている
ので、負極集電体と負極合剤との界面での導電性が向上
でき、導電性不良箇所の発生を防止できるので、負極集
電体と電解液を反応させガスを発生させる負極集電体と
負極合剤との界面の電流密度を均一化できる。したがっ
て、負極集電体に負極合剤を電気的に良好に接続できる
ため、安定した放電特性を有すると共に充放電サイクル
寿命、重負荷放電特性等が改善された非水溶媒二次電池
を提供することができる。
【図１】本発明の一実施例の非水溶媒二次電池の一部断
面図。
面図。
【図２】実施例１及び比較例１，２，の非水溶媒二次電
池における充放電サイクル数に対する放電容量維持率の
変化を示す特性図。
池における充放電サイクル数に対する放電容量維持率の
変化を示す特性図。
１…非水溶媒二次電池、２…絶縁体、３…ステンレス容
器、４…電極群、５…負極、６…セパレータ、７…正
極、８…絶縁板、９…絶縁封口板、１０…正極端子、１
１…正極リード。
器、４…電極群、５…負極、６…セパレータ、７…正
極、８…絶縁板、９…絶縁封口板、１０…正極端子、１
１…正極リード。
───────────────────────────────────────────────────── 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)
- 【特許請求の範囲】 【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
属から成る負極体と、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と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、前記負極体上の導電層には導電性カーボンペ
ースト溶液に少量の水溶性高分子を添加したものを用い
たことを特徴とする非水溶媒二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3150407A JPH056778A (ja) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | 非水溶媒二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3150407A JPH056778A (ja) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | 非水溶媒二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH056778A true JPH056778A (ja) | 1993-01-14 |
Family
ID=15496287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3150407A Pending JPH056778A (ja) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | 非水溶媒二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH056778A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010137415A1 (ja) * | 2009-05-28 | 2010-12-02 | 日産自動車株式会社 | リチウムイオン二次電池用負極及びこれを用いた電池 |
| JP2012124133A (ja) * | 2010-12-10 | 2012-06-28 | Furukawa Sky Kk | 集電体、電極構造体、非水電解質電池及び蓄電部品 |
| JP2014026932A (ja) * | 2012-07-30 | 2014-02-06 | Toyota Motor Corp | 非水電解液二次電池及びその製造方法 |
| US8906255B2 (en) | 2012-03-27 | 2014-12-09 | Tdk Corporation | Lithium-ion secondary battery |
| US9601802B2 (en) | 2012-03-27 | 2017-03-21 | Tdk Corporation | Nonaqueous electrolyte for lithium-ion secondary battery containing vanadium and lithium-ion secondary battery containing same |
-
1991
- 1991-06-21 JP JP3150407A patent/JPH056778A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010137415A1 (ja) * | 2009-05-28 | 2010-12-02 | 日産自動車株式会社 | リチウムイオン二次電池用負極及びこれを用いた電池 |
| JP2013219055A (ja) * | 2009-05-28 | 2013-10-24 | Nissan Motor Co Ltd | リチウムイオン二次電池用負極及びこれを用いた電池 |
| US8927149B2 (en) | 2009-05-28 | 2015-01-06 | Nissan Motor Co., Ltd. | Negative electrode for lithium ion secondary battery and battery using same |
| JP2012124133A (ja) * | 2010-12-10 | 2012-06-28 | Furukawa Sky Kk | 集電体、電極構造体、非水電解質電池及び蓄電部品 |
| US8906255B2 (en) | 2012-03-27 | 2014-12-09 | Tdk Corporation | Lithium-ion secondary battery |
| US9601802B2 (en) | 2012-03-27 | 2017-03-21 | Tdk Corporation | Nonaqueous electrolyte for lithium-ion secondary battery containing vanadium and lithium-ion secondary battery containing same |
| JP2014026932A (ja) * | 2012-07-30 | 2014-02-06 | Toyota Motor Corp | 非水電解液二次電池及びその製造方法 |
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