JPH0645006A - 非水系電解液二次電池 - Google Patents
非水系電解液二次電池Info
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- JPH0645006A JPH0645006A JP4198399A JP19839992A JPH0645006A JP H0645006 A JPH0645006 A JP H0645006A JP 4198399 A JP4198399 A JP 4198399A JP 19839992 A JP19839992 A JP 19839992A JP H0645006 A JPH0645006 A JP H0645006A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
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- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/543—Terminals
- H01M50/562—Terminals characterised by the material
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 非水系電解液二次電池の過放電等における電
池特性の低下を抑制する。 【構成】 本発明の非水系電解液二次電池は、リチウム
イオンを吸蔵放出できるカーボン材料からなる負極と、
リチウム含有化合物からなる正極とを備え、該カーボン
材料からなる負極材料と直接的あるいは間接的に接する
負極構成部材がステンレススチールで構成されている。
池特性の低下を抑制する。 【構成】 本発明の非水系電解液二次電池は、リチウム
イオンを吸蔵放出できるカーボン材料からなる負極と、
リチウム含有化合物からなる正極とを備え、該カーボン
材料からなる負極材料と直接的あるいは間接的に接する
負極構成部材がステンレススチールで構成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、リチウムを吸蔵放出可
能なカーボン材料を負極とする非水系電解液二次電池に
関するものである。
能なカーボン材料を負極とする非水系電解液二次電池に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、リチウム二次電池の負極活物質に
金属リチウムが広く使用されている。しかしながら、金
属リチウム単体を負極活物質として用いる場合、放電の
際にリチウムイオンとなって溶出すると、負極表面が凹
凸状となり、充電の際に、リチウムが表面の凸部に集中
的に電析して樹枝状に成長する結果、樹枝状に成長した
リチウムが正極と接して内部短絡を引き起こしたり、あ
るいはリチウムが負極表面に苔状に析出して脱落を起こ
したりするため、充放電サイクルによる寿命が極めて短
いという問題点があった。
金属リチウムが広く使用されている。しかしながら、金
属リチウム単体を負極活物質として用いる場合、放電の
際にリチウムイオンとなって溶出すると、負極表面が凹
凸状となり、充電の際に、リチウムが表面の凸部に集中
的に電析して樹枝状に成長する結果、樹枝状に成長した
リチウムが正極と接して内部短絡を引き起こしたり、あ
るいはリチウムが負極表面に苔状に析出して脱落を起こ
したりするため、充放電サイクルによる寿命が極めて短
いという問題点があった。
【０００３】そこで、負極としてリチウム−アルミニウ
ム等のリチウム合金を使用することが提案された。この
リチウム合金を用いると、リチウムが負極表面状に樹枝
状あるいは苔状に生成することを抑制し、内部短絡や充
放電の繰り返しによる微粉化した負極活物質が負極から
脱落するを防止して、充放電サイクル特性を向上させる
ことができる。
ム等のリチウム合金を使用することが提案された。この
リチウム合金を用いると、リチウムが負極表面状に樹枝
状あるいは苔状に生成することを抑制し、内部短絡や充
放電の繰り返しによる微粉化した負極活物質が負極から
脱落するを防止して、充放電サイクル特性を向上させる
ことができる。
【０００４】しかしながら、リチウム−アルミニウム合
金等のリチウム合金は、非常に硬質で、電極に形成する
ために、リチウム合金を曲げたり、巻き取ったりするこ
とが困難であり、扁平型等の限られた形状の電池でしか
使用することができないという問題点があった。上記問
題点を解決するために、可撓性に優れ、充放電サイクル
の繰り返しに伴う苔状のリチウムが電析する恐れがない
カーボン材料が提案されている。
金等のリチウム合金は、非常に硬質で、電極に形成する
ために、リチウム合金を曲げたり、巻き取ったりするこ
とが困難であり、扁平型等の限られた形状の電池でしか
使用することができないという問題点があった。上記問
題点を解決するために、可撓性に優れ、充放電サイクル
の繰り返しに伴う苔状のリチウムが電析する恐れがない
カーボン材料が提案されている。
【０００５】しかしながら、カーボン材料を負極に用い
た電池では、非水系電解液中でのリチウムに対する溶解
電位が、負極の充放電と共に変動してしまい、放電時に
は１〜２Ｖになる。さらに、電池が短絡もしくは過放電
された場合、負極電位はリチウムに対して３Ｖ以上にな
ることがある。この場合、負極集電体が銅製であれば、
この金属銅が溶解し、溶解金属によって、セパレータの
多孔部が目詰まりとなり、その結果、電池特性の低下を
引き起こしてしまうという問題点があった。さらに、集
電体だけでなく、負極電位と同電位にある負極構成部材
においても同様に生じる問題でもある。
た電池では、非水系電解液中でのリチウムに対する溶解
電位が、負極の充放電と共に変動してしまい、放電時に
は１〜２Ｖになる。さらに、電池が短絡もしくは過放電
された場合、負極電位はリチウムに対して３Ｖ以上にな
ることがある。この場合、負極集電体が銅製であれば、
この金属銅が溶解し、溶解金属によって、セパレータの
多孔部が目詰まりとなり、その結果、電池特性の低下を
引き起こしてしまうという問題点があった。さらに、集
電体だけでなく、負極電位と同電位にある負極構成部材
においても同様に生じる問題でもある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な問題点を解決し、短絡や過放電された場合でも電池特
性の低下を生じないことを目的とするものである。
な問題点を解決し、短絡や過放電された場合でも電池特
性の低下を生じない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】本発明の非水系電解液二
次電池は、リチウムイオンを吸蔵放出できるカーボン材
料からなる負極と、リチウム含有化合物からなる正極と
を備え、前記カーボン材料からなる負極材料と直接的あ
るいは間接的に接する負極構成部材がステンレススチー
ルで構成されていることを特徴とするものである。
次電池は、リチウムイオンを吸蔵放出できるカーボン材
料からなる負極と、リチウム含有化合物からなる正極と
を備え、前記カーボン材料からなる負極材料と直接的あ
るいは間接的に接する負極構成部材がステンレススチー
ルで構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】また、前記負極構成部材は、負極集電体、
負極リード、負極外部端子から選ばれた少なくとも一つ
である。さらに、前記ステンレススチールがオーステナ
イト系であることが好ましい。
負極リード、負極外部端子から選ばれた少なくとも一つ
である。さらに、前記ステンレススチールがオーステナ
イト系であることが好ましい。
【０００９】
【作用】本発明によれば、過放電などにおいて、負極電
位が３Ｖ以上のような高電位になっても、溶解しない負
極構成部材を用いることによって、充放電サイクル等の
電池特性の低下を抑えることができる。これは、過放電
状態になっても、負極構成部材の非水系電解液への溶出
がないため、充放電サイクルを繰り返しても、セパレー
タの目詰まりなどが生じないためと考えられる。
位が３Ｖ以上のような高電位になっても、溶解しない負
極構成部材を用いることによって、充放電サイクル等の
電池特性の低下を抑えることができる。これは、過放電
状態になっても、負極構成部材の非水系電解液への溶出
がないため、充放電サイクルを繰り返しても、セパレー
タの目詰まりなどが生じないためと考えられる。
【００１０】
【実施例】図１は本発明にかかる非水系電解液二次電池
の断面図である。正極１と、負極２とをセパレータ３を
介して卷回し、渦巻電極体として、外装缶７内に挿入さ
れている。ここで、セパレータ３は、ポリプロピレン製
の微孔性薄膜よりなる。そして、負極２からは負極リー
ド５が延出して、負極外部端子である外装缶７と溶接さ
れ、電気接続されており、また、正極１からは、正極リ
ード４が延出して、安全弁機構を備えた正極外部端子６
に電気接続されている。この電極体を外装缶７に挿入
し、非水電解液を注入した後、、正極外部端子６を絶縁
パッキング８を介して外装缶開口部にかしめ固定され
る。この電池の寸法は、直径１４．２ｍｍ、厚高さ５
０．０ｍｍである。
の断面図である。正極１と、負極２とをセパレータ３を
介して卷回し、渦巻電極体として、外装缶７内に挿入さ
れている。ここで、セパレータ３は、ポリプロピレン製
の微孔性薄膜よりなる。そして、負極２からは負極リー
ド５が延出して、負極外部端子である外装缶７と溶接さ
れ、電気接続されており、また、正極１からは、正極リ
ード４が延出して、安全弁機構を備えた正極外部端子６
に電気接続されている。この電極体を外装缶７に挿入
し、非水電解液を注入した後、、正極外部端子６を絶縁
パッキング８を介して外装缶開口部にかしめ固定され
る。この電池の寸法は、直径１４．２ｍｍ、厚高さ５
０．０ｍｍである。
【００１１】この正極、負極及び非水電解液は以下のよ
うにして作製した。 ［正極の作製］ＬｉＣｏＯ2と、導電剤としてアセチレ
ンブラック及び結着剤としてフッ素樹脂ディスパージョ
ンをそれぞれ重量比で９０：６：４の比率で混練して正
極合剤を得た。
うにして作製した。 ［正極の作製］ＬｉＣｏＯ2と、導電剤としてアセチレ
ンブラック及び結着剤としてフッ素樹脂ディスパージョ
ンをそれぞれ重量比で９０：６：４の比率で混練して正
極合剤を得た。
【００１２】次いで、この正極合剤を集電体としてのア
ルミニウム製のラス板に圧延して、これを２５０℃で２
時間真空熱処理して正極を作製した。 ［負極の作製］４００メッシュパスのグラファイト粉末
と、結着剤としてのフッ素樹脂ディスパージョンとをそ
れぞれ重量比で９５：５の比率で混合して、負極合剤を
得た。
ルミニウム製のラス板に圧延して、これを２５０℃で２
時間真空熱処理して正極を作製した。 ［負極の作製］４００メッシュパスのグラファイト粉末
と、結着剤としてのフッ素樹脂ディスパージョンとをそ
れぞれ重量比で９５：５の比率で混合して、負極合剤を
得た。
【００１３】次いで、この負極合剤を集電体に圧延し
て、これを２５０℃で２時間真空下で熱処理して負極を
作製した。 ［非水電解液の作製］溶媒として、エチレンカーボネー
トと、ジメチルカーボネートとを体積比で１：１の比率
で混合して、溶質として、ＬｉＰＦ6を１モル／リット
ルを混合溶媒に溶かして、非水電解液を作製した。
て、これを２５０℃で２時間真空下で熱処理して負極を
作製した。 ［非水電解液の作製］溶媒として、エチレンカーボネー
トと、ジメチルカーボネートとを体積比で１：１の比率
で混合して、溶質として、ＬｉＰＦ6を１モル／リット
ルを混合溶媒に溶かして、非水電解液を作製した。
【００１４】〔実施例１〕上記の製法において、負極の
集電体として、オーステナイト系ステンレススチール製
（ＳＵＳ３１６）を用いる以外は同様にして、本発明電
池Ａを作製した。また、負極構成部材である外装缶７及
び負極リード５も負極集電体と同じオーステナイト系ス
テンレス製（ＳＵＳ３１６）材料を用い、正極外部端子
６及び正極リード４は正極集電体と同じアルミ製材料を
用いた。
集電体として、オーステナイト系ステンレススチール製
（ＳＵＳ３１６）を用いる以外は同様にして、本発明電
池Ａを作製した。また、負極構成部材である外装缶７及
び負極リード５も負極集電体と同じオーステナイト系ス
テンレス製（ＳＵＳ３１６）材料を用い、正極外部端子
６及び正極リード４は正極集電体と同じアルミ製材料を
用いた。
【００１５】〔実施例２〕負極集電体及び負極リード５
としてフェライト系ステンレス製（ＳＵＳ４３０）を用
いる以外は、実施例１と同様にして、本発明電池Ｂを作
製した。 〔比較例１〕負極集電体及び負極リード５として銅製を
用いる以外は、実施例１と同様にして、比較電池Ｃを作
製した。
としてフェライト系ステンレス製（ＳＵＳ４３０）を用
いる以外は、実施例１と同様にして、本発明電池Ｂを作
製した。 〔比較例１〕負極集電体及び負極リード５として銅製を
用いる以外は、実施例１と同様にして、比較電池Ｃを作
製した。
【００１６】次に、本発明電池Ａ、Ｂ及び比較電池Ｃを
それぞれ３００ｍＡの電流で、電池電圧が４．１Ｖに達
するまで充電した後、１０Ωの負荷により、電池電圧が
０Ｖに達するまで放電した。その後、１０Ωの負荷を接
続したまま各電池の電池電圧が０Ｖになった時点から、
それぞれ１２時間、２４時間及び３６時間そのままの状
態で放置し、表１に示すように本発明電池Ａ1、Ａ2及び
Ａ3、本発明電池Ｂ1、Ｂ2及びＢ3、比較電池Ｃ1、Ｃ2及
びＣ3とする。
それぞれ３００ｍＡの電流で、電池電圧が４．１Ｖに達
するまで充電した後、１０Ωの負荷により、電池電圧が
０Ｖに達するまで放電した。その後、１０Ωの負荷を接
続したまま各電池の電池電圧が０Ｖになった時点から、
それぞれ１２時間、２４時間及び３６時間そのままの状
態で放置し、表１に示すように本発明電池Ａ1、Ａ2及び
Ａ3、本発明電池Ｂ1、Ｂ2及びＢ3、比較電池Ｃ1、Ｃ2及
びＣ3とする。
【００１７】
【表１】
【００１８】そして、本発明電池Ａ、Ａ1、Ａ2及びＡ3
と、本発明電池Ｂ、Ｂ1、Ｂ2及びＢ3と、比較電池Ｃ、
Ｃ1、Ｃ2及びＣ3の充放電サイクル特性を図２、３及び
４に示した。この時のサイクル条件は、各電池をそれぞ
れ３００ｍＡの電流で電池電圧が４．１Ｖに達するまで
充電した後、３００ｍＡの電流で電池電圧が２．７５Ｖ
に達するまで放電するという充放電サイクルを繰り返す
ものである。
と、本発明電池Ｂ、Ｂ1、Ｂ2及びＢ3と、比較電池Ｃ、
Ｃ1、Ｃ2及びＣ3の充放電サイクル特性を図２、３及び
４に示した。この時のサイクル条件は、各電池をそれぞ
れ３００ｍＡの電流で電池電圧が４．１Ｖに達するまで
充電した後、３００ｍＡの電流で電池電圧が２．７５Ｖ
に達するまで放電するという充放電サイクルを繰り返す
ものである。
【００１９】図２、３及び４より、同じ時間過放電され
た本発明電池と比較電池とを比べると、明らかに本発明
電池の方が過放電後も初期容量が大きく、優れた充放電
サイクル特性を有していることが判る。図５は、過放電
された時間と各電池の５００サイクル時の電池容量との
関係を示したものである。
た本発明電池と比較電池とを比べると、明らかに本発明
電池の方が過放電後も初期容量が大きく、優れた充放電
サイクル特性を有していることが判る。図５は、過放電
された時間と各電池の５００サイクル時の電池容量との
関係を示したものである。
【００２０】図５より、本発明電池は、比較電池と比べ
て、過放電時間が長くなっても容量劣化が少なく優れて
いることが判る。さらに、比較電池では、過放電時間が
長くなれば長くなるほど、電池容量は大きく低下してい
るが、本発明は過放電時間が長くても比較電池のように
電池容量は大きく低下していないことが判る。尚、本発
明電池Ａ、Ａ1、Ａ2及びＡ3と本発明電池Ｂ、Ｂ1、Ｂ2
及びＢ3を比べるとステンレススチールがオーステナイ
ト系の本発明電池Ａ系列方が、フェライト系の本発明電
池Ｂ系列よりも電池性能が優れていることが判る。
て、過放電時間が長くなっても容量劣化が少なく優れて
いることが判る。さらに、比較電池では、過放電時間が
長くなれば長くなるほど、電池容量は大きく低下してい
るが、本発明は過放電時間が長くても比較電池のように
電池容量は大きく低下していないことが判る。尚、本発
明電池Ａ、Ａ1、Ａ2及びＡ3と本発明電池Ｂ、Ｂ1、Ｂ2
及びＢ3を比べるとステンレススチールがオーステナイ
ト系の本発明電池Ａ系列方が、フェライト系の本発明電
池Ｂ系列よりも電池性能が優れていることが判る。
【００２１】また、従来は内部短絡の防止策として、接
続リードに絶縁テープを用いたり、樹脂成形体等を電極
端面に配置したりしていたが、絶縁テープを導電部材へ
はりつけるには、装置が複雑になり、また工程も多く、
煩雑になるという問題点があった。そこで、本発明電池
では図１に示すように、正極外部端子６と電気的接続す
る正極リード４は、負極外装缶７と接して内部短絡を生
じないように部分的に絶縁性の塗料を塗布した絶縁膜９
で被覆されている。このように、リード部分に絶縁性の
塗料を塗布するという簡単な作業で電池内短絡を容易に
防止することができる。
続リードに絶縁テープを用いたり、樹脂成形体等を電極
端面に配置したりしていたが、絶縁テープを導電部材へ
はりつけるには、装置が複雑になり、また工程も多く、
煩雑になるという問題点があった。そこで、本発明電池
では図１に示すように、正極外部端子６と電気的接続す
る正極リード４は、負極外装缶７と接して内部短絡を生
じないように部分的に絶縁性の塗料を塗布した絶縁膜９
で被覆されている。このように、リード部分に絶縁性の
塗料を塗布するという簡単な作業で電池内短絡を容易に
防止することができる。
【００２２】
【発明の効果】本発明は、負極と同電位となる電池内部
の負極構成部材、即ち負極集電体等をステンレススチー
ル製で構成することにより、過放電などによって負極の
高電位が生じても負極集電体などが溶解することがない
ので、充放電サイクル等の電池特性の低下を抑制するこ
とができる。
の負極構成部材、即ち負極集電体等をステンレススチー
ル製で構成することにより、過放電などによって負極の
高電位が生じても負極集電体などが溶解することがない
ので、充放電サイクル等の電池特性の低下を抑制するこ
とができる。
【図１】本発明電池の断面図である。
【図２】本発明電池と比較電池のサイクル特性図であ
る。
る。
【図３】本発明電池と比較電池のサイクル特性図であ
る。
る。
【図４】本発明電池と比較電池のサイクル特性図であ
る。
る。
【図５】本発明電池と比較電池の５００サイクル時の電
池容量と過放電時間との関係を示す図である。
池容量と過放電時間との関係を示す図である。
１・・・正極 ２・・・負極 ３・・・セパレータ ４・・・正極リード ５・・・負極リード ６・・・正極外部端子 ７・・・外装缶 ８・・・絶縁パッキング ９・・・絶縁膜 Ａ〜Ａ3・・・本発明電池 Ｂ〜Ｂ3・・・本発明電池 Ｃ〜Ｃ3・・・比較電池
Claims (3)
- 【請求項１】 リチウムイオンを吸蔵放出できるカーボ
ン材料からなる負極と、リチウム含有化合物からなる正
極とを備え、前記カーボン材料からなる負極材料と直接
的あるいは間接的に接する負極構成部材がステンレスス
チールで構成されていることを特徴とする非水系電解液
二次電池。 - 【請求項２】 前記負極構成部材は、負極集電体、負極
リード、負極外部端子から選ばれた少なくとも一つであ
ることを特徴とする請求項１記載の非水系電解液二次電
池。 - 【請求項３】 前記ステンレススチールがオーステナイ
ト系であることを特徴とする請求項１記載の非水系電解
液二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4198399A JPH0645006A (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | 非水系電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4198399A JPH0645006A (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | 非水系電解液二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0645006A true JPH0645006A (ja) | 1994-02-18 |
Family
ID=16390487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4198399A Pending JPH0645006A (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | 非水系電解液二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0645006A (ja) |
-
1992
- 1992-07-24 JP JP4198399A patent/JPH0645006A/ja active Pending
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