JPH07192765A - 非水電解液二次電池 - Google Patents

非水電解液二次電池

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JPH07192765A
JPH07192765A JP5350464A JP35046493A JPH07192765A JP H07192765 A JPH07192765 A JP H07192765A JP 5350464 A JP5350464 A JP 5350464A JP 35046493 A JP35046493 A JP 35046493A JP H07192765 A JPH07192765 A JP H07192765A
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battery
porosity
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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
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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、セパレータとを備える非水電解液二次電
池において、前記セパレータとして、下記化1で表され
る交互共重合体からなる厚み50μm以下、気孔率50
%以上のフッ素樹脂製の不織布が用いられてなる。 【化1】 〔式中、XはF、Cl、Br又はIである。〕 【効果】セパレータとして、従来のポリプロピレン製不
織布に比し厚みが薄く、また従来のポリプロピレン製微
多孔膜に比し気孔率が大きい特定の不織布が用いられて
いるので、電池容量が大きく、しかも充放電サイクル特
性に優れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、非水電解液二次電池に
係わり、詳しくはサイクル特性を改善することを目的と
した、セパレータの改良に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】非水電
解液二次電池は、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、近年最も注目されている
電池の一つであり、その負極材料としては、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】かかる非水電解液二次電池の電池特性は、
使用するセパレータによって大きく変化する。従来は、
セパレータとして、ポリプロピレン樹脂製の微多孔膜
(以下、「PP微多孔膜」と称する。)が主として用い
られていた。
【0004】しかしながら、PP微多孔膜は気孔率が小
さく、このため充放電サイクル時にセパレータに目詰ま
りが起こり易く、このことがサイクル特性低下の原因と
なっていた。
【0005】上記セパレータの目詰まりは、気孔率が比
較的大きいポリプロピレン樹脂製の不織布(以下、「P
P不織布」と称する。)を用いれば解消し得る。
【0006】しかしながら、PP不織布はかなりの厚さ
(通常60μmを越える)を有するため、これをPP微
多孔膜に代えて用いると、容量が低下するという新たな
問題が生じる。
【0007】本発明は、従来のポリプロピレン製セパレ
ータを用いた場合の斯かる二律背反的な問題を解決する
べくなされたものであって、その目的とするところは、
セパレータとして全く新規な材質のものを用いることに
より、サイクル特性に優れ、しかも容量が大きい非水電
解液二次電池を提供するにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る非水電解液二次電池(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、セパレータとを備える非水
電解液二次電池において、前記セパレータとして、下記
化2で表される交互共重合体からなる厚み50μm以
下、気孔率50%以上のフッ素樹脂製の不織布が用いら
れてなる。
【0009】
【化2】
【0010】〔式中、XはF、Cl、Br又はIであ
る。〕
【0011】本発明において、不織布の厚みを50μm
以下に、また気孔率を40%以上に規制したのは、この
ように規制して初めて、電池容量が大きく、しかも優れ
たサイクル特性を発現する非水電解液二次電池を得るこ
とが可能となるからである。
【0012】本発明における気孔率とは、(セパレータ
の重量)÷(セパレータの体積×使用せる繊維の比重)
×100(%)で定義されるものである。
【0013】
【作用】セパレータとして、従来のPP不織布に比し厚
みが薄く、また従来のPP微多孔膜に比し気孔率が大き
い特定の不織布が用いられているので、活物質の充填密
度が高くなるとともに、充放電サイクル時のセパレータ
の目詰まりが起こりにくくなる。
【0014】
【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。
【0015】(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。
【0016】〔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。
【0017】〔電解液の調製〕エチレンカーボネートと
ジメ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。
【0018】〔セパレータ〕厚さ25μm、気孔率50
%のエチレン−クロロトリフルオロエチレン交互共重合
体製(数平均分子量:約10万)の不織布。
【0019】〔電池の組立〕以上の正負両極、電解液及
びセパレータを用いてAAサイズ(単3型)の本発明電
池BA1を組み立てた。
【0020】図1は作製した本発明電池BA1の断面図
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、正極リー
ド4、負極リード5、正極外部端子6、負極缶7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を介して渦巻き状に巻き取られた状態で負極
缶7内に収容されており、正極1は正極リード4を介し
て正極外部端子6に、また負極2は負極リード5を介し
て負極缶7に接続され、電池BA1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。
【0021】(実施例2)セパレータとして厚さ25μ
m、気孔率60%のエチレン−クロロトリフルオロエチ
レン交互共重合体(数平均分子量:約10万)製の不織
布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。
【0022】(実施例3)セパレータとして厚さ25μ
m、気孔率70%のエチレン−クロロトリフルオロエチ
レン交互共重合体(数平均分子量:約10万)製の不織
布を用いたこと以外は実施例1と同様にして、本発明電
池BA3を組み立てた。
【0023】(比較例1)セパレータとして厚さ25μ
m、気孔率20%のエチレン−クロロトリフルオロエチ
レン交互共重合体(数平均分子量:約10万)製の不織
布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。
【0024】(比較例2)セパレータとして厚さ25μ
m、気孔率30%のエチレン−クロロトリフルオロエチ
レン交互共重合体(数平均分子量:約10万)製の不織
布を用いたこと以外は実施例1と同様にして、比較電池
BC2を組み立てた。
【0025】(比較例3)セパレータとして厚さ100
μm、気孔率60%のエチレン−クロロトリフルオロエ
チレン交互共重合体(数平均分子量:約10万)製の不
織布を用いたこと以外は実施例1と同様にして、比較電
池BC3を組み立てた。
【0026】(比較例4)セパレータとして厚さ25μ
m、気孔率35%のポリプロピレン製の微多孔膜を用い
たこと以外は実施例1と同様にして、比較電池BC4を
組み立てた。
【0027】〔充放電サイクル試験〕各電池について、
200mAで4.1Vまで充電した後、200mAで放
電終止電圧2.75Vまで放電する工程を1サイクルと
する充放電サイクル試験を行い、充放電サイクル特性を
調べた。結果を表1並びに図2及び図3に示す。
【0028】
【表1】
【0029】表1並びに図2及び図3に示すように、気
孔率が50〜70%、厚み25μmのセパレータを使用
している本発明電池BA1〜BA3は、放電容量が大き
いとともに、充放電サイクルの進行に伴う放電容量の低
下が小さい。これは、気孔率が大きいために、保液性が
高いとともに目詰まりを起こしにくく、しかも厚みが薄
いために、活物質の充填密度が高いためである。これに
対して、気孔率がそれぞれ20%、30%及び35%と
小さいセパレータを用いた比較電池BC1、BC2及び
BC4は、充放電サイクルの進行に伴う放電容量の低下
が大きい。これは、気孔率が小さいために、保液性が低
いとともに目詰まりを起こし易いためである。気孔率が
60%と大きいセパレータを用いた比較電池BC3は、
充放電サイクルの進行に伴う放電容量の低下率は気孔率
が同じセパレータを使用している本発明電池BA2のそ
れと同程度であるが、セパレータが厚いため、放電容量
が小さい。
【0030】叙上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。
【0031】また、上述の実施例では、セパレータとし
てエチレン−クロロトリフルオロエチレン交互共重合体
を用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明で規制す
る他のフッ素樹脂製セパレータを用いた場合にも、同様
の優れた効果が発現される。
【0032】
【発明の効果】セパレータとして、従来のPP不織布に
比し厚みが薄く、また従来のPP微多孔膜に比し気孔率
が大きい特定の不織布が用いられているので、電池容量
が大きく、しかも充放電サイクル特性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例で作製した本発明電池の断面図である。
【図2】本発明電池及び比較電池の充放電サイクル特性
を示すグラフである。
【図3】本発明電池及び比較電池の充放電サイクル特性
を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── 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 (1)

    【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、セパレータとを備える非水電解液二
    次電池において、前記セパレータとして、下記化1で表
    される交互共重合体からなる厚み50μm以下、気孔率
    50%以上のフッ素樹脂製の不織布が用いられているこ
    とを特徴とする非水電解液二次電池。 【化1】 〔式中、XはF、Cl、Br又はIである。〕
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