JPH0610984B2 - 非水電解液電池 - Google Patents
非水電解液電池Info
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- JPH0610984B2 JPH0610984B2 JP61232919A JP23291986A JPH0610984B2 JP H0610984 B2 JPH0610984 B2 JP H0610984B2 JP 61232919 A JP61232919 A JP 61232919A JP 23291986 A JP23291986 A JP 23291986A JP H0610984 B2 JPH0610984 B2 JP H0610984B2
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- aqueous electrolyte
- microcapsules
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Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、リチウムやナトリウムなどのアルカリ金属
あるいはアルカリ土類金属を負極活物質として用いる非
水電解液電池に関するものである。
あるいはアルカリ土類金属を負極活物質として用いる非
水電解液電池に関するものである。
〈従来の技術〉 上記のような非水電解液電池、例えばリチウム電池で
は、プロピレンカーボネートやγ−ブチロラクトン等の
有機溶媒に、イオン導電性をもたせるための過塩素酸リ
チウム等のアルカリ金属塩を電解質として溶解させた有
機電解液が用いられている。そして、スパイラル型リチ
ウム電池のような大電流出力用のタイプのものでは、負
極や正極合剤をシート状に形成し、ポリプロピレン不織
布などからなるセパレータを介して渦巻状に巻回するな
どして電極面積を拡大した発電要素を、またインサイド
アウト型リチウム電池などでは、中空円筒状正極合剤の
内側にセパレータを介して負極を設けた発電要素を、そ
れぞれ電池缶内に密封収納する構造を採っている。
は、プロピレンカーボネートやγ−ブチロラクトン等の
有機溶媒に、イオン導電性をもたせるための過塩素酸リ
チウム等のアルカリ金属塩を電解質として溶解させた有
機電解液が用いられている。そして、スパイラル型リチ
ウム電池のような大電流出力用のタイプのものでは、負
極や正極合剤をシート状に形成し、ポリプロピレン不織
布などからなるセパレータを介して渦巻状に巻回するな
どして電極面積を拡大した発電要素を、またインサイド
アウト型リチウム電池などでは、中空円筒状正極合剤の
内側にセパレータを介して負極を設けた発電要素を、そ
れぞれ電池缶内に密封収納する構造を採っている。
この種の電池では、外部短絡などの誤使用時において電
池内部で発生した多量のガス、あるいは電池の火中投入
時などにおける加熱によって電池内圧が異常に高まった
場合、端子板に形成したガス抜き孔から異常ガス圧を電
池外部に放出し、こうして電池の防爆を図るようにした
構造を用いている。このような防爆構造としては、例え
ば、発電要素を収納した有底円筒状の電池缶の開口部に
封口体を配し、また電池缶開口部に載置した端子板には
この封口体の方向に向けた切刃を設けておき、電池内圧
上昇によって膨出した封口体を切刃によって破断させる
構造のものが知られている。
池内部で発生した多量のガス、あるいは電池の火中投入
時などにおける加熱によって電池内圧が異常に高まった
場合、端子板に形成したガス抜き孔から異常ガス圧を電
池外部に放出し、こうして電池の防爆を図るようにした
構造を用いている。このような防爆構造としては、例え
ば、発電要素を収納した有底円筒状の電池缶の開口部に
封口体を配し、また電池缶開口部に載置した端子板には
この封口体の方向に向けた切刃を設けておき、電池内圧
上昇によって膨出した封口体を切刃によって破断させる
構造のものが知られている。
〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記防爆構造を具備した電池では、電池
内圧上昇時の防爆には有効なものの、外部短絡時の大電
流に伴う発熱あるいは火中投入時などの外部よりの加熱
により電池温度が著しく上昇し、この温度上昇によって
例えばリチウム電池の場合電池内のリチウムの反応性が
高まり、電池破裂時や防爆時に外部の空気と接触した
り、あるいは防爆時に溶融状態で異常ガス圧と共に外部
に放出されて空気と接触した場合などの、リチウムの発
火による火炎には何ら対処できないという問題がある。
内圧上昇時の防爆には有効なものの、外部短絡時の大電
流に伴う発熱あるいは火中投入時などの外部よりの加熱
により電池温度が著しく上昇し、この温度上昇によって
例えばリチウム電池の場合電池内のリチウムの反応性が
高まり、電池破裂時や防爆時に外部の空気と接触した
り、あるいは防爆時に溶融状態で異常ガス圧と共に外部
に放出されて空気と接触した場合などの、リチウムの発
火による火炎には何ら対処できないという問題がある。
一方、セパレータの一部または全部として、ポリエチレ
ンなどの比較的低い温度で熱溶融する材質のものを用
い、電池温度異常上昇時にはこのポリエチレン部分を溶
融させてセパレータ内のイオン通路を減少させ、もって
内部抵抗を急激に高めて電池内を流れる電流を制限する
ようにした技術もある。そして、この技術を用いれば外
部ショート時における短絡電流値を低く制限できて電池
発熱が抑制でき、リチウムの反応性が抑えられるので上
記のような火炎発生を有効に防止しうる。しかしなが
ら、この場合でも火中投入などのように外部が高温にな
った場合の火炎防止には全く役に立たないという問題が
ある。
ンなどの比較的低い温度で熱溶融する材質のものを用
い、電池温度異常上昇時にはこのポリエチレン部分を溶
融させてセパレータ内のイオン通路を減少させ、もって
内部抵抗を急激に高めて電池内を流れる電流を制限する
ようにした技術もある。そして、この技術を用いれば外
部ショート時における短絡電流値を低く制限できて電池
発熱が抑制でき、リチウムの反応性が抑えられるので上
記のような火炎発生を有効に防止しうる。しかしなが
ら、この場合でも火中投入などのように外部が高温にな
った場合の火炎防止には全く役に立たないという問題が
ある。
〈問題点を解決するための手段〉 この発明の非水電解液電池は、リチウム，ナトリウムな
どのアルカリ金属あるいはアルカリ土類金属を活物質と
する負極をセパレータを介して正極合剤と対向させた発
電要素を用いてなる非水電解液電池において、前記アル
カリ金属あるいはアルカリ土類金属の無水塩を耐電解液
性のマイクロカプセル内に封入して電池内に収納したこ
とを要旨とする。
どのアルカリ金属あるいはアルカリ土類金属を活物質と
する負極をセパレータを介して正極合剤と対向させた発
電要素を用いてなる非水電解液電池において、前記アル
カリ金属あるいはアルカリ土類金属の無水塩を耐電解液
性のマイクロカプセル内に封入して電池内に収納したこ
とを要旨とする。
上記のようにマイクロカプセルを電池内に収納するため
の具体的な手段としては、このマイクロカプセルをセパ
レータの負極対向側の面に塗着させたり、マイクロカプ
セルを電解液中に分散するといったことが挙げられる。
の具体的な手段としては、このマイクロカプセルをセパ
レータの負極対向側の面に塗着させたり、マイクロカプ
セルを電解液中に分散するといったことが挙げられる。
また上記無水塩としては、アルカリ金属塩やアルカリ土
類金属塩などの粉末、具体的には、これらの金属のハロ
ゲン化物（塩化物がフッ化物など）、あるいは炭酸塩、
モリブデン塩などを用いることができる。更にこの無水
塩は電池に用いるアルカリ金属あるいはアルカリ土類金
属の溶融温度以上でも熱分解しないものを用いるのが好
ましく、例えばリチウム電池に用いられる無水塩として
は、リチウムが溶融する温度である約184℃以上まで実
質的に熱分解しないものがよい。
類金属塩などの粉末、具体的には、これらの金属のハロ
ゲン化物（塩化物がフッ化物など）、あるいは炭酸塩、
モリブデン塩などを用いることができる。更にこの無水
塩は電池に用いるアルカリ金属あるいはアルカリ土類金
属の溶融温度以上でも熱分解しないものを用いるのが好
ましく、例えばリチウム電池に用いられる無水塩として
は、リチウムが溶融する温度である約184℃以上まで実
質的に熱分解しないものがよい。
一方、上記マイクロカプセルとしては、例えば、ポリエ
チレンやポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂を用い
る。またこのようなマイクロカプセルは、大きさが直径
５〜100μｍ程度で、また上記溶融温度以下で熱破壊さ
れるものである。
チレンやポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂を用い
る。またこのようなマイクロカプセルは、大きさが直径
５〜100μｍ程度で、また上記溶融温度以下で熱破壊さ
れるものである。
〈作 用〉 上記手段を用いることで、外部ショート時や火中投入時
などにおいて電池発熱によりアルカリ金属またはアルカ
リ土類金属が溶ける前にマイクロカプセルが破壊され、
カプセル内の粉末状の無水塩がこれら金属の表面に拡が
ることによりその金属の表面の活性が低下する。また、
この無水塩はアルカリ金属またはアルカリ土類金属の発
火に対する消火力もあり、これらの金属が空気と接触し
て万一火災が生じた場合でも、これを速やかに鎮火する
ことができる。この無水塩によるアルカリ金属あるいは
アルカリ土類金属の消火機構は不明であるが、現象的に
は、発火しているアルカリ金属あるいはアルカリ土類金
属の表面を無水塩が粉末状あるいは溶融状態で覆い、こ
れら金属の表面を不活性にすると同時に、空気を遮断す
ることにより消火するものと考えられる。
などにおいて電池発熱によりアルカリ金属またはアルカ
リ土類金属が溶ける前にマイクロカプセルが破壊され、
カプセル内の粉末状の無水塩がこれら金属の表面に拡が
ることによりその金属の表面の活性が低下する。また、
この無水塩はアルカリ金属またはアルカリ土類金属の発
火に対する消火力もあり、これらの金属が空気と接触し
て万一火災が生じた場合でも、これを速やかに鎮火する
ことができる。この無水塩によるアルカリ金属あるいは
アルカリ土類金属の消火機構は不明であるが、現象的に
は、発火しているアルカリ金属あるいはアルカリ土類金
属の表面を無水塩が粉末状あるいは溶融状態で覆い、こ
れら金属の表面を不活性にすると同時に、空気を遮断す
ることにより消火するものと考えられる。
〈実施例〉 次にこの発明をリチウム電池に適用した例について説明
する。
する。
実施例１ 塩化リチウムＬｉＣｌを封入したポリエチレン製のマイ
クロカプセルを分散させたポリエチレンエマルジョン樹
脂１を、第１図(A)に示すようにポリプロピレン不織布
２上に塗着し、ドライヤー３によって乾燥させ巻取っ
た。このようにしてマイクロカプセル塗着処理をしたポ
リプロピレン不織布２を所定寸法に熱切断したものをセ
パレータ４として用い、リチウム負極５と正極合剤６と
をセパレータ４を介して積重後に渦巻状に巻回して発電
要素を作製し、これを有底円筒状の電池缶７に収納する
などして第２図に示すスパイラル型のリチウム電池を作
った。尚、上記積重はセパレータ４のマイクロカプセル
塗着面１２がリチウム負極５に対向するようにした。ま
た、第１図(B)で８は非水電解液、９はリード板、１０
は端子板、１１は絶縁ガスケットである。
クロカプセルを分散させたポリエチレンエマルジョン樹
脂１を、第１図(A)に示すようにポリプロピレン不織布
２上に塗着し、ドライヤー３によって乾燥させ巻取っ
た。このようにしてマイクロカプセル塗着処理をしたポ
リプロピレン不織布２を所定寸法に熱切断したものをセ
パレータ４として用い、リチウム負極５と正極合剤６と
をセパレータ４を介して積重後に渦巻状に巻回して発電
要素を作製し、これを有底円筒状の電池缶７に収納する
などして第２図に示すスパイラル型のリチウム電池を作
った。尚、上記積重はセパレータ４のマイクロカプセル
塗着面１２がリチウム負極５に対向するようにした。ま
た、第１図(B)で８は非水電解液、９はリード板、１０
は端子板、１１は絶縁ガスケットである。
このスパイラル型リチウム電池を誤って外部ショートさ
せた時や火中投入した場合、電池温度は急激に上昇す
る。そして、電池温度が、セパレータ４に塗着したマイ
クロカプセルの溶融温度以上になると、このカプセルが
熱破壊し、カプセル内の塩化リチウムＬｉＣｌがリチウ
ム負極５の表面に拡がる。そして、電池内圧上昇や電池
温度上昇などにより電池が破裂し、電池内のリチウムが
空気に接触した場合でも、この塩化リチウムＬｉＣｌに
よってリチウムの発火は有効に抑えられて火炎発生を防
ぐことができる。
せた時や火中投入した場合、電池温度は急激に上昇す
る。そして、電池温度が、セパレータ４に塗着したマイ
クロカプセルの溶融温度以上になると、このカプセルが
熱破壊し、カプセル内の塩化リチウムＬｉＣｌがリチウ
ム負極５の表面に拡がる。そして、電池内圧上昇や電池
温度上昇などにより電池が破裂し、電池内のリチウムが
空気に接触した場合でも、この塩化リチウムＬｉＣｌに
よってリチウムの発火は有効に抑えられて火炎発生を防
ぐことができる。
実施例２ 第２図において、有底円筒状の電池缶１４には、中空円
筒状の正極合剤１５の内側にセパレータ１６を介してリ
チウム負極１７を配してなる発電要素が収納されてい
る。電池缶１４の開口部には薄肉金属板製の封口体１８
及び切刃19aを有する端子板１９が載置され、上記発電
要素の一方の電極から導出したリード板２２を封口体１
８に抵抗溶接などにより結線した後、非水電解液２０を
注入し、また電池缶開口部を紋りかしめることで、合成
樹脂製の絶縁ガスケット２１を介してこれらの周縁部を
一体に挾圧して電池缶開口部の封口を行なっている。上
記の非水電解液２０には塩化リチウムＬｉＣｌを封入し
たポリエチレン製のマイクロカプセル２３（直径５〜10
0μｍ）が混入し分散されている。
筒状の正極合剤１５の内側にセパレータ１６を介してリ
チウム負極１７を配してなる発電要素が収納されてい
る。電池缶１４の開口部には薄肉金属板製の封口体１８
及び切刃19aを有する端子板１９が載置され、上記発電
要素の一方の電極から導出したリード板２２を封口体１
８に抵抗溶接などにより結線した後、非水電解液２０を
注入し、また電池缶開口部を紋りかしめることで、合成
樹脂製の絶縁ガスケット２１を介してこれらの周縁部を
一体に挾圧して電池缶開口部の封口を行なっている。上
記の非水電解液２０には塩化リチウムＬｉＣｌを封入し
たポリエチレン製のマイクロカプセル２３（直径５〜10
0μｍ）が混入し分散されている。
この実施例の電池では、外部ショート時や火中投入時な
どにおいて電池温度が上昇した場合は電解液中のマイク
ロカプセル２３が熱破壊し、内部の塩化リチウムＬｉＣ
ｌがリチウム負極１７の表面に直ちに付着する。このた
め、電池内圧の上昇により、上記封口体１８と切刃19a
とから構成される防爆機構が作動して電池の内外が連通
し、外部の空気が侵入した場合でもリチウム負極表面の
塩化リチウムＬｉＣｌによってリチウムの発火は抑制さ
れて火災発生が防止される。
どにおいて電池温度が上昇した場合は電解液中のマイク
ロカプセル２３が熱破壊し、内部の塩化リチウムＬｉＣ
ｌがリチウム負極１７の表面に直ちに付着する。このた
め、電池内圧の上昇により、上記封口体１８と切刃19a
とから構成される防爆機構が作動して電池の内外が連通
し、外部の空気が侵入した場合でもリチウム負極表面の
塩化リチウムＬｉＣｌによってリチウムの発火は抑制さ
れて火災発生が防止される。
〈発明の効果〉 以上の構成よりなるこの発明の非水電解液電池では、外
部ショートや火中投入時などにおけるアルカリ金属やア
ルカリ土類金属の発火による火災発生を有効に防止でき
て、安全性の高い電池を提供することができる。
部ショートや火中投入時などにおけるアルカリ金属やア
ルカリ土類金属の発火による火災発生を有効に防止でき
て、安全性の高い電池を提供することができる。
第１図(A)は実施例に用いるセパレータの製造工程を示
した説明図、第１図(B)はこのセパレータを用いて作製
した実施例の電池を示した断面図、第２図は他例の断面
図である。 １……ポリエチレンエマルジョン樹脂、２……ポリプロ
ピレン不織布、４，１６……セパレータ、５，１７……
リチウム負極、８，２０……非水電解液、２３……マイ
クロカプセル。
した説明図、第１図(B)はこのセパレータを用いて作製
した実施例の電池を示した断面図、第２図は他例の断面
図である。 １……ポリエチレンエマルジョン樹脂、２……ポリプロ
ピレン不織布、４，１６……セパレータ、５，１７……
リチウム負極、８，２０……非水電解液、２３……マイ
クロカプセル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水野 利男 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (72)発明者 名倉 秀哲 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】リチウム，ナトリウムなどのアルカリ金属
あるいはアルカリ土類金属を活物質とする負極をセパレ
ータを介して正極合剤と対向させた発電要素を用いてな
る非水電解液電池において、前記アルカリ金属あるいは
アルカリ土類金属の無水塩を耐電解液性のマイクロカプ
セル内に封入して電池内に収納したことを特徴とする非
水電解液電池。 - 【請求項２】前記マイクロカプセルをセパレータの負極
対向側の面に塗着させることで電池内に収納したことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の非水電解液電
池。 - 【請求項３】前記マイクロカプセルを電解液中に分散さ
せることで電池内に収納したことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の非水電解液電池。 - 【請求項４】マイクロカプセルがオレフィン系樹脂製で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項ま
たは第３項記載の非水電解液電池。 - 【請求項５】前記アルカリ金属またはアルカリ土類金属
の溶融温度以上まで前記無水塩が熱分解しないと共に、
この溶融温度以下で前記マイクロカプセルが熱破壊され
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第
３項または第４項記載の非水電解液電池。 - 【請求項６】防爆構造を有した電池であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項ま
たは第５項記載の非水電解液電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61232919A JPH0610984B2 (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | 非水電解液電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61232919A JPH0610984B2 (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | 非水電解液電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6386355A JPS6386355A (ja) | 1988-04-16 |
| JPH0610984B2 true JPH0610984B2 (ja) | 1994-02-09 |
Family
ID=16946890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61232919A Expired - Fee Related JPH0610984B2 (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | 非水電解液電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0610984B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2750220B1 (en) * | 2011-08-25 | 2017-02-22 | LG Chem, Ltd. | Separator comprising microcapsules and electrochemical device having the same |
| US10008738B2 (en) * | 2015-05-27 | 2018-06-26 | Ut-Battelle, Llc | Nanoconfined electrolytes and their use in batteries |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4973532A (en) * | 1989-04-05 | 1990-11-27 | Hoechst Celanese Corporation | Battery separator with integral thermal fuse |
| CA2119959C (en) * | 1993-03-30 | 2000-03-14 | Soichiro Kawakami | Secondary battery |
| WO2000044061A1 (de) * | 1999-01-23 | 2000-07-27 | Fortu Bat Batterien Gmbh | Nichtwässrige elektrochemische zelle |
| EP1905118B1 (en) * | 2005-07-13 | 2018-09-05 | LG Chem, Ltd. | Lithium secondary battery containing capsule for controlled-release of additives |
-
1986
- 1986-09-30 JP JP61232919A patent/JPH0610984B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2750220B1 (en) * | 2011-08-25 | 2017-02-22 | LG Chem, Ltd. | Separator comprising microcapsules and electrochemical device having the same |
| US10008738B2 (en) * | 2015-05-27 | 2018-06-26 | Ut-Battelle, Llc | Nanoconfined electrolytes and their use in batteries |
| US10811724B2 (en) | 2015-05-27 | 2020-10-20 | Ut-Battelle, Llc | Nanoconfined electrolytes and their use in batteries |
| US11605832B2 (en) | 2015-05-27 | 2023-03-14 | Ut-Battelle, Llc | Nanoconfined electrolytes and their use in batteries |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6386355A (ja) | 1988-04-16 |
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