JPH07192753A - リチウム二次電池 - Google Patents

リチウム二次電池

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JPH07192753A
JPH07192753A JP5350462A JP35046293A JPH07192753A JP H07192753 A JPH07192753 A JP H07192753A JP 5350462 A JP5350462 A JP 5350462A JP 35046293 A JP35046293 A JP 35046293A JP H07192753 A JPH07192753 A JP H07192753A
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JP
Japan
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battery
temperature
core
secondary battery
lithium secondary
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Pending
Application number
JP5350462A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuji Yamamoto
祐司 山本
Yoshihiro Shoji
良浩 小路
Atsushi Suemori
敦 末森
Koji Nishio
晃治 西尾
Toshihiko Saito
俊彦 斎藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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    • YGENERAL 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
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】リチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能
な炭素材料を負極材料とする負極と、リチウムイオンを
吸蔵及び放出することが可能な金属酸化物を正極活物質
とする正極とを巻芯の周りに渦巻状に巻回して得た渦巻
電極体を、前記巻芯を装着した状態のまま電池缶内に収
納してなるリチウム二次電池において、前記巻芯とし
て、短絡時などに電池温度が急激に上昇し始める温度未
満の温度で融解して周囲の熱を融解熱として吸熱し得る
高分子材料が用いられてなる。 【効果】短絡などにより電池温度が上昇しても、巻芯に
使用せる高分子材料が、電池温度が急上昇し始める前に
融解して周囲の熱を奪うので、電池温度が異常に上昇せ
ず、このため信頼性が高い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、リチウム二次電池に係
わり、詳しくは短絡により電池温度がある程度上昇して
も電池温度が異常上昇する虞れが少ない信頼性(安全
性)に優れたリチウム二次電池を得ることを目的とし
た、渦巻電極体の巻芯に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】リチウ
ム二次電池は、エネルギー密度が高く、しかも水の分解
電圧を考慮する必要が無いため高電圧化が可能であるな
どの利点を有することから、現在最も注目されている電
池の一つであり、負極材料としては、コークス、黒鉛、
有機物焼成体等のリチウムイオンを吸蔵及び放出するこ
とが可能な炭素材料などが、また正極材料(活物質)と
しては、LiCoO2 、LiNiO2 等のリチウムイオ
ンを吸蔵及び放出することが可能な金属酸化物などが、
それぞれ提案されている。
【0003】しかしながら、上述の如き利点を有する反
面、リチウム二次電池には、信頼性が乏しいという欠点
があった。かかる欠点の一つに、短絡時などの電池温度
の異常上昇が挙げられる。
【0004】本発明は、この問題を解決するべくなされ
たものであって、その目的とするところは、短絡時など
に電池温度が異常上昇しにくい、信頼性の高いリチウム
二次電池を提供するにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るリチウム二次電池(以下、「本発明電
池」と称する。)は、リチウムイオンを吸蔵及び放出す
ることが可能な炭素材料を負極材料とする負極と、リチ
ウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な金属酸化物
を正極活物質とする正極とを巻芯の周りに渦巻状に巻回
して得た渦巻電極体を、前記巻芯を装着した状態のまま
電池缶内に収納してなるリチウム二次電池において、前
記巻芯として、短絡時などに電池温度が急激に上昇し始
める温度未満の温度で融解して周囲の熱を融解熱として
吸熱し得る高分子材料が用いられてなる。
【0006】巻芯に用いられる高分子材料としては、ポ
リプロピレン、ポリエチレン、又は、これらの誘導体が
例示される。
【0007】高分子材料としては、一般に融点が200
°C以下のものが好適に用いられる。これは、短絡時な
どの電池温度は通常200°Cを少し越えた付近から急
上昇するので、その前に巻芯が融解して周囲の熱を融解
熱として吸熱させるようにすることが電池温度の異常上
昇を阻止する上で好ましいからである。
【0008】
【作用】短絡などにより電池温度が多少上昇しても、巻
芯に使用せる高分子材料が、電池温度が急上昇し始める
前に融解して周囲の熱を奪うので、巻芯が融解している
間は電池温度が急上昇しない。
【0009】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記実施例により何ら限定され
るものではなく、その要旨を変更しない範囲において適
宜変更して実施することが可能なものである。
【0010】(実施例1) 〔正極の作製〕正極活物質としてのLiCoO2 90重
量部と、導電剤としての人造黒鉛5重量部と、結着剤と
してのポリフッ化ビニリデン5重量部のN−メチルピロ
リドン溶液とを混練してスラリーを調製し、このスラリ
ーを正極集電体としてのアルミニウム箔の両面に、ドク
ターブレード法により塗布し、150°Cで2時間真空
乾燥して正極を作製した。
【0011】〔負極の作製〕天然黒鉛粉末95重量部
と、添加剤としてのFeO粉末5重量部と、結着剤とし
てのポリフッ化ビニリデン5重量部のN−メチルピロリ
ドン溶液とを混練してスラリーを調製し、このスラリー
を負極集電体としての銅箔の両面に、ドクターブレード
法により塗布し、150°Cで2時間真空乾燥して負極
を作製した。
【0012】〔電解液の調製〕エチレンカーボネートと
ジエチルカーボネートとの等体積混合溶媒に、LiPF
6 を1モル/リットル溶かして電解液(非水電解液)を
調製した。
【0013】〔電池の組立〕以上の正負両極、電解液及
びポリプロピレン製の巻芯を用いてAAサイズ(単3
型)の本発明電池BA1を組み立てた。なお、セパレー
タとしてイオン透過性のポリプロピレン製の微多孔膜を
用いた。
【0014】図1は作製した本発明電池BA1の一部切
り欠き斜視図であり、同図に示す本発明電池BA1は、
正極1及び負極2、これら両電極を離間するセパレータ
3、巻芯4、封口体5、電池缶6などからなる。正極1
及び負極2は非水電解液が注入されたセパレータ3を介
して巻芯4に渦巻き状に巻回された状態で電池缶6内に
収容されており、正極1は正極リード(図示せず)を介
して封口体5に、また負極2は負極リード(図示せず)
を介して電池缶6に接続され、電池内部で生じた化学エ
ネルギーを電気エネルギーとして外部へ取り出し得るよ
うになっている。図2に、使用した巻芯4の拡大正面図
を、また図3にその拡大側面図を示す。
【0015】(実施例2)巻芯として同じ寸法形状のポ
リプロピレン製の巻芯を用いたこと以外は実施例1と同
様にして、本発明電池BA2を組み立てた。
【0016】(比較例1)巻芯として同じ寸法形状のア
ルミニウム製の巻芯を用いたこと以外は実施例1と同様
にして、比較電池BC1を組み立てた。
【0017】〔短絡試験〕各電池を短絡させ、短絡後の
時間の経過とともに電池缶の表面温度がどのように上昇
するかを調べた。結果を図4に示す。
【0018】図4は、本発明電池BA1、BA2及び比
較電池BC1を短絡(外部短絡)させたときの電池缶の
温度上昇の様子を、縦軸に電池缶の表面温度(°C)
を、また横軸に短絡後の経過時間(分)をとって示した
グラフである。同図に示すように、本発明電池BA1、
BA2では短絡後8分経過しても電池缶の表面温度が1
25°C(BA1)、110°C程度と、さほど上昇し
ないのに対して、比較電池BC1では6分経過した時点
で、電池缶の表面温度が150°Cにまで上昇し、その
後も急上昇している。これは、本発明電池BA1、BA
2では融点が比較的低いポリプロピレン(融点:160
°C程度)又はポリエチレン(融点:140°C程度)
が巻芯として使用されているので、電池缶内部の温度が
これらの高分子材料の融点以上の温度まで上昇した時点
で、これらの高分子材料が融解し始めて、周囲の熱を融
解熱として奪い、電池温度の急激な上昇を阻止するのに
対して、比較電池BC1では融点が極めて高いアルミニ
ウム(融点:660°C)製の巻芯が使用されているの
で、周囲の熱を融解熱として奪うことができないからで
ある。
【0019】上述の実施例では本発明を円筒型電池に適
用する場合の具体例について説明したが、電池の形状に
特に制限はなく、本発明は扁平型、角型等、種々の形状
の非水系電池に適用し得るものである。
【0020】また、本発明における巻芯としてポリプロ
ピレン又はポリエチレンを使用する場合を例に挙げて説
明したが、これらの誘導体はもとより、その他短絡時な
どに電池温度が急激に上昇し始める温度未満の温度で融
解して周囲の熱を融解熱として吸熱し得る高分子材料で
あれば、特に制限なく使用することができる。
【0021】
【発明の効果】短絡などにより電池温度が多少上昇して
も、巻芯に使用せる高分子材料が、電池温度が急上昇し
始める前に融解して周囲の熱を奪うので、電池温度が異
常に上昇せず、このため信頼性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例で作製した本発明電池の一部切り欠き斜
視図である。
【図2】巻芯の拡大正面図である。
【図3】巻芯の拡大側面図である。
【図4】本発明電池及び比較電池を短絡させたときの電
池缶の温度上昇を示したグラフである。
【符号の説明】
BA1 本発明電池 1 正極 2 負極 3 セパレータ 4 巻芯
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西尾 晃治 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 斎藤 俊彦 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】リチウムイオンを吸蔵及び放出することが
    可能な炭素材料を負極材料とする負極と、リチウムイオ
    ンを吸蔵及び放出することが可能な金属酸化物を正極活
    物質とする正極とを巻芯の周りに渦巻状に巻回して得た
    渦巻電極体を、前記巻芯を装着した状態のまま電池缶内
    に収納してなるリチウム二次電池において、前記巻芯と
    して、短絡時などに電池温度が急激に上昇し始める温度
    未満の温度で融解して周囲の熱を融解熱として吸熱し得
    る高分子材料が用いられていることを特徴とするリチウ
    ム二次電池。
  2. 【請求項2】前記高分子材料の融点が、200°C以下
    である請求項1記載のリチウム二次電池。
  3. 【請求項3】前記高分子材料が、ポリプロピレン、ポリ
    エチレン又はこれらの誘導体である請求項1記載のリチ
    ウム二次電池。
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