JPH07272760A - リチウム二次電池 - Google Patents
リチウム二次電池Info
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- JPH07272760A JPH07272760A JP6058712A JP5871294A JPH07272760A JP H07272760 A JPH07272760 A JP H07272760A JP 6058712 A JP6058712 A JP 6058712A JP 5871294 A JP5871294 A JP 5871294A JP H07272760 A JPH07272760 A JP H07272760A
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- Japan
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- positive electrode
- electrode active
- cycle
- lithium
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- Pending
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- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
(57)【要約】
【目的】 放電容量の低下を防止して、高寿命化を可能
にしたリチウム二次電池を提供する。 【構成】 負極集電体５にリチウムあるいはリチウム合
金からなる負極活物質６を支持させた負極板２と、正極
集電体３にリチウムイオンが侵入，脱離可能な正極活物
質４を支持させた正極板１と、両極活物質４，６の間に
あってこれらに対して化学的に安定であり、かつリチウ
ムイオンが正極活物質４と電気化学反応をするための移
動を行い得る物質からなる電解質物質とでリチウム二次
電池を構成する。正極活物質４の表面層に所定間隔で所
定深さの切込み溝８を設ける。
にしたリチウム二次電池を提供する。 【構成】 負極集電体５にリチウムあるいはリチウム合
金からなる負極活物質６を支持させた負極板２と、正極
集電体３にリチウムイオンが侵入，脱離可能な正極活物
質４を支持させた正極板１と、両極活物質４，６の間に
あってこれらに対して化学的に安定であり、かつリチウ
ムイオンが正極活物質４と電気化学反応をするための移
動を行い得る物質からなる電解質物質とでリチウム二次
電池を構成する。正極活物質４の表面層に所定間隔で所
定深さの切込み溝８を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、リチウム二次電池の改
良に関するものである。
良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のリチウム二次電池は、リチウムを
負極活物質とし、電解液に非プロトン溶媒を用いること
によって、高電圧，高エネルギー密度としている。この
場合、正極活物質としては、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｍｏ等のカル
コゲナイド化合物、またはＶ2Ｏ5 ，Ｇ3 Ｏ8 ，ＬｉＭ
ｎ2 Ｏ4 等の酸化物等が用いられている。
負極活物質とし、電解液に非プロトン溶媒を用いること
によって、高電圧，高エネルギー密度としている。この
場合、正極活物質としては、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｍｏ等のカル
コゲナイド化合物、またはＶ2Ｏ5 ，Ｇ3 Ｏ8 ，ＬｉＭ
ｎ2 Ｏ4 等の酸化物等が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のリチウム二次電池では、放電，充電のサイク
ルの進行に伴い、次第に放電容量が低下していく問題点
がある。
うな従来のリチウム二次電池では、放電，充電のサイク
ルの進行に伴い、次第に放電容量が低下していく問題点
がある。
【０００４】これは、次のような理由によるものであ
る。即ち、リチウム二次電池では、正極活物質中にリチ
ウムが挿入され、これにより活物質粒子の膨張が起こ
る。これが放電である。次に、挿入されたリチウムを正
極活物質より脱離する操作、いわゆる充電を行っても、
一部のリチウムは活物質中に取り込まれたまま残留す
る。この時残留したリチウムは、正極活物質の結晶格子
中に入り込み、その格子中の安定な位置に取り込まれ
る。つまり、最初の放電により活物質は膨張する。ま
た、その後の充放電にて正極活物質は、さらに膨張，収
縮を繰り返すことになる。その結果、正極活物質が集電
体から次第に剥離し、放電容量が低下していくことにな
る。
る。即ち、リチウム二次電池では、正極活物質中にリチ
ウムが挿入され、これにより活物質粒子の膨張が起こ
る。これが放電である。次に、挿入されたリチウムを正
極活物質より脱離する操作、いわゆる充電を行っても、
一部のリチウムは活物質中に取り込まれたまま残留す
る。この時残留したリチウムは、正極活物質の結晶格子
中に入り込み、その格子中の安定な位置に取り込まれ
る。つまり、最初の放電により活物質は膨張する。ま
た、その後の充放電にて正極活物質は、さらに膨張，収
縮を繰り返すことになる。その結果、正極活物質が集電
体から次第に剥離し、放電容量が低下していくことにな
る。
【０００５】本発明の目的は、放電容量の低下を防止し
て、高寿命化を可能にしたリチウム二次電池を提供する
ことにある。
て、高寿命化を可能にしたリチウム二次電池を提供する
ことにある。
【０００６】本発明の他の目的は、サイクル初期の容量
低下を防止できるリチウム二次電池を提供することにあ
る。
低下を防止できるリチウム二次電池を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、負極集電体に
リチウムあるいはリチウム合金からなる負極活物質を支
持させた負極板と、正極集電体にリチウムイオンが侵
入，脱離可能な正極活物質を支持させた正極板と、前記
両極活物質の間にあってこれら活物質に対して化学的に
安定であり、かつ前記リチウムイオンが前記正極活物質
と電気化学反応をするための移動を行い得る物質からな
る電解質物質とを備えたリチウム電池を改良の対象とし
ている。
リチウムあるいはリチウム合金からなる負極活物質を支
持させた負極板と、正極集電体にリチウムイオンが侵
入，脱離可能な正極活物質を支持させた正極板と、前記
両極活物質の間にあってこれら活物質に対して化学的に
安定であり、かつ前記リチウムイオンが前記正極活物質
と電気化学反応をするための移動を行い得る物質からな
る電解質物質とを備えたリチウム電池を改良の対象とし
ている。
【０００８】本発明においては、前記正極活物質の少な
くとも表面層に多数の切込み溝が設けられていることを
特徴とする。
くとも表面層に多数の切込み溝が設けられていることを
特徴とする。
【０００９】ここで、正極活物質の表面層の切込み溝
は、該正極活物質の表面から少なくとも全厚さの50％以
上の深さで設けられていることが好ましく、また該切込
み溝の間隔は３mm以下となっていることが好ましい。
は、該正極活物質の表面から少なくとも全厚さの50％以
上の深さで設けられていることが好ましく、また該切込
み溝の間隔は３mm以下となっていることが好ましい。
【００１０】
【作用】本発明の如く、正極活物質の表面層に多数の切
込み溝を設けることによって、電池の充放電による活物
質の膨張，収縮を緩和し、該正極活物質の集電体からの
剥離，離脱を防止する。このため放電容量の低下を防止
して、リチウム二次電池の高寿命化が可能となる。
込み溝を設けることによって、電池の充放電による活物
質の膨張，収縮を緩和し、該正極活物質の集電体からの
剥離，離脱を防止する。このため放電容量の低下を防止
して、リチウム二次電池の高寿命化が可能となる。
【００１１】該正極活物質の表面層の切込み溝を、該正
極活物質の表面から少なくとも全厚さの50％以上の深さ
で設けると、サイクル初期の容量低下を防止できる。
極活物質の表面から少なくとも全厚さの50％以上の深さ
で設けると、サイクル初期の容量低下を防止できる。
【００１２】また、該正極活物質の表面層の切込み溝の
間隔を３mm以下とすると、サイクル初期の容量低下を防
止できる。
間隔を３mm以下とすると、サイクル初期の容量低下を防
止できる。
【００１３】
【実施例】本発明に係るリチウム二次電池の一実施例を
説明する。本実施例のリチウム二次電池は、図１に示す
ように、正極板１と負極板２とを備え、これらが対向配
置されている。正極板１は、正極集電体３の片面に正極
活物質４が支持された構造になっている。負極板２は、
負極集電体５の片面に負極活物質６が支持された構造に
なっている。正極活物質４と負極活物質６との間には、
ポリプロピレン製不織布よりなるリテーナ７に含浸させ
た電解質が配置されている。リテーナ７に対向する正極
活物質４の表面には、所定の間隔で多数の切込み溝８が
設けられている。正極集電体３と負極集電体５の両端間
は、封止材９でそれぞれ封止されている。
説明する。本実施例のリチウム二次電池は、図１に示す
ように、正極板１と負極板２とを備え、これらが対向配
置されている。正極板１は、正極集電体３の片面に正極
活物質４が支持された構造になっている。負極板２は、
負極集電体５の片面に負極活物質６が支持された構造に
なっている。正極活物質４と負極活物質６との間には、
ポリプロピレン製不織布よりなるリテーナ７に含浸させ
た電解質が配置されている。リテーナ７に対向する正極
活物質４の表面には、所定の間隔で多数の切込み溝８が
設けられている。正極集電体３と負極集電体５の両端間
は、封止材９でそれぞれ封止されている。
【００１４】本実施例のリチウム二次電池では、負極活
物質６として金属リチウムを使用し、負極集電体５とし
てステンレス箔を使用した。正極活物質４としては非晶
質のＶ2 Ｏ5 を使用し、正極集電体３としてはニッケル
箔を使用した。即ち、非晶質のＶ2 Ｏ5 を一定の割合で
水に溶解し、この水溶液を正極集電体３のニッケル箔上
に塗布し、正極板１とした。この正極板１を60℃にて一
次乾燥を行った後、200 ℃にて１時間さらに熱処理を行
い、負極板２及び電解質含浸のリテーナ７と共に電池に
組立てた。電解質としては、1.5 Ｎ−ＬｉＡｓＦ6 ／２
ＭｅＴＨＦを用い、ポリプロピレン製不織布よりなるリ
テーナ７に含浸させて使用した。
物質６として金属リチウムを使用し、負極集電体５とし
てステンレス箔を使用した。正極活物質４としては非晶
質のＶ2 Ｏ5 を使用し、正極集電体３としてはニッケル
箔を使用した。即ち、非晶質のＶ2 Ｏ5 を一定の割合で
水に溶解し、この水溶液を正極集電体３のニッケル箔上
に塗布し、正極板１とした。この正極板１を60℃にて一
次乾燥を行った後、200 ℃にて１時間さらに熱処理を行
い、負極板２及び電解質含浸のリテーナ７と共に電池に
組立てた。電解質としては、1.5 Ｎ−ＬｉＡｓＦ6 ／２
ＭｅＴＨＦを用い、ポリプロピレン製不織布よりなるリ
テーナ７に含浸させて使用した。
【００１５】この時、電解質含浸のリテーナ７に対向す
る正極活物質４の表面には、図１に示す如く一定の間隔
で基盤目状に一定深さの切り込みを入れて多数の切込み
溝８を構成した。
る正極活物質４の表面には、図１に示す如く一定の間隔
で基盤目状に一定深さの切り込みを入れて多数の切込み
溝８を構成した。
【００１６】この時の切込み溝８の切り込みの条件をN
O.1〜NO.5として表１に示し、その時の電池のサイクル
寿命試験結果を図２に示した。この表１では、切込み溝
８の切り込み間隔を一定（３mm）にして切り込み深さを
変化させている。
O.1〜NO.5として表１に示し、その時の電池のサイクル
寿命試験結果を図２に示した。この表１では、切込み溝
８の切り込み間隔を一定（３mm）にして切り込み深さを
変化させている。
【００１７】
【表１】 正極活物質４の厚さは100 μm で、表１中に示す切込み
溝８の切り込み深さは、該正極活物質４の厚さに対して
の表面からの深さの割合について示したものである。
溝８の切り込み深さは、該正極活物質４の厚さに対して
の表面からの深さの割合について示したものである。
【００１８】図２の結果より明らかな通り、正極活物質
４中に切込み溝８を入れた電池のサイクル推移は向上す
る。特に、切込み溝８の切り込み深さが50％以上の時の
サイクル推移は、サイクル初期での著しい容量低下も少
なく非常に良好である。
４中に切込み溝８を入れた電池のサイクル推移は向上す
る。特に、切込み溝８の切り込み深さが50％以上の時の
サイクル推移は、サイクル初期での著しい容量低下も少
なく非常に良好である。
【００１９】そこで、図３は切込み溝８の切り込み深さ
を25〜50％までの間で変化させ、サイクル初期の容量低
下の状態を調べた結果を示す。この結果、50％に満たな
い場合、10〜20サイクルでの容量低下は顕著であり、切
込み溝８の切り込み深さは50％以上が好ましい。
を25〜50％までの間で変化させ、サイクル初期の容量低
下の状態を調べた結果を示す。この結果、50％に満たな
い場合、10〜20サイクルでの容量低下は顕著であり、切
込み溝８の切り込み深さは50％以上が好ましい。
【００２０】次に、切込み溝８の切り込み間隔を変化さ
せて電池を組立てた。この時、切込み溝８の切り込み深
さは、表面から一定の深さ（100 ％）とした。
せて電池を組立てた。この時、切込み溝８の切り込み深
さは、表面から一定の深さ（100 ％）とした。
【００２１】表２は、このときの電池 NO.と各電池の切
込み溝８の切り込み間隔との関係を示す。
込み溝８の切り込み間隔との関係を示す。
【００２２】
【表２】 また、この時の作製電池のサイクル寿命試験結果を図４
に示す。この結果、切込み溝８の切り込み間隔は、小さ
いほどサイクル推移が良好である。
に示す。この結果、切込み溝８の切り込み間隔は、小さ
いほどサイクル推移が良好である。
【００２３】そこで、次に切込み溝８の切り込み間隔を
２〜４mmの間で変化させ、各電池を作製した。その結果
を図５に示す。この結果、４mm間隔では10〜20サイクル
の間で、切込み溝８をもたない電池と同様、容量低下が
見られた。３mm間隔より小さな切込み溝８の切り込み間
隔にて、この容量低下は少なくなり、安定なサイクル推
移を示す電池が得られた。
２〜４mmの間で変化させ、各電池を作製した。その結果
を図５に示す。この結果、４mm間隔では10〜20サイクル
の間で、切込み溝８をもたない電池と同様、容量低下が
見られた。３mm間隔より小さな切込み溝８の切り込み間
隔にて、この容量低下は少なくなり、安定なサイクル推
移を示す電池が得られた。
【００２４】
【発明の効果】本発明では、正極活物質の表面層に多数
の切込み溝を設けたので、従来のリチウム二次電池に比
べ、充放電のサイクル進行に伴う正極活物質の膨張，収
縮を緩和でき、該正極活物質の集電体からの剥離，離脱
を防止することができる。このため放電容量の低下を防
止して、リチウム二次電池の高寿命化を図ることができ
る。
の切込み溝を設けたので、従来のリチウム二次電池に比
べ、充放電のサイクル進行に伴う正極活物質の膨張，収
縮を緩和でき、該正極活物質の集電体からの剥離，離脱
を防止することができる。このため放電容量の低下を防
止して、リチウム二次電池の高寿命化を図ることができ
る。
【００２５】また本発明では、正極活物質の表面層の切
込み溝を、その表面から少なくとも全厚さの50％以上の
深さで設けたので、サイクル初期の容量低下も少なく非
常に好適である。
込み溝を、その表面から少なくとも全厚さの50％以上の
深さで設けたので、サイクル初期の容量低下も少なく非
常に好適である。
【００２６】また本発明では、正極活物質の表面層の切
込み溝の間隔を３mm以下したので、サイクル初期の容量
低下が少なく、安定なサイクル推移を示すリチウム二次
電池をえることができる。
込み溝の間隔を３mm以下したので、サイクル初期の容量
低下が少なく、安定なサイクル推移を示すリチウム二次
電池をえることができる。
【図１】本発明に係るリチウム二次電池の一実施例の縦
断面図である。
断面図である。
【図２】正極活物質の表面に設ける切込み溝の間隔を一
定にした状態で切り込み深さを変化させた各種のリチウ
ム二次電池のサイクル寿命特性図である。
定にした状態で切り込み深さを変化させた各種のリチウ
ム二次電池のサイクル寿命特性図である。
【図３】正極活物質の表面に設ける切込み溝の切り込み
深さを変えた時のサイクル初期のサイクル特性図であ
る。
深さを変えた時のサイクル初期のサイクル特性図であ
る。
【図４】正極活物質の表面に設ける切込み溝の切り込み
深さを一定にした状態で該切込み溝の間隔を変化させた
各種のリチウム二次電池のサイクル寿命特性図である。
深さを一定にした状態で該切込み溝の間隔を変化させた
各種のリチウム二次電池のサイクル寿命特性図である。
【図５】正極活物質の表面に設ける切込み溝の切り込み
間隔を変えた時のサイクル初期のサイクル特性図であ
る。
間隔を変えた時のサイクル初期のサイクル特性図であ
る。
１ 正極板 ２ 負極板 ３ 正極集電体 ４ 正極活物質 ５ 負極集電体 ６ 負極活物質 ７ リテーナ ８ 切込み溝 ９ 封止材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小牧 昭夫 東京都新宿区西新宿二丁目１番１号 新神 戸電機株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 負極集電体にリチウムあるいはリチウム
合金からなる負極活物質を支持させた負極板と、正極集
電体にリチウムイオンが侵入，脱離可能な正極活物質を
支持させた正極板と、前記両極活物質の間にあってこれ
ら活物質に対して化学的に安定であり、かつ前記リチウ
ムイオンが前記正極活物質と電気化学反応をするための
移動を行い得る物質からなる電解質物質とを備えたリチ
ウム二次電池において、 前記正極活物質の少なくとも表面層に多数の切込み溝が
設けられていることを特徴とするリチウム二次電池。 - 【請求項２】 前記正極活物質の切込み溝は、該正極活
物質の表面から少なくとも全厚さの50％以上の深さで設
けられていることを特徴とする請求項１に記載のリチウ
ム二次電池。 - 【請求項３】 前記正極活物質の切込み溝の間隔は、３
mm以下となっていることを特徴とする請求項１または２
に記載のリチウム二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6058712A JPH07272760A (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | リチウム二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6058712A JPH07272760A (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | リチウム二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07272760A true JPH07272760A (ja) | 1995-10-20 |
Family
ID=13092115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6058712A Pending JPH07272760A (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | リチウム二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07272760A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998048466A1 (en) * | 1997-04-23 | 1998-10-29 | Japan Storage Battery Co., Ltd. | Electrode and battery |
| JP2000195525A (ja) * | 1998-12-28 | 2000-07-14 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解液電池 |
| WO2003088404A1 (en) * | 2002-04-12 | 2003-10-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
| US7807294B2 (en) * | 2004-10-21 | 2010-10-05 | Panasonic Corporation | Negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery and method for producing the same |
| JP2018537807A (ja) * | 2015-12-15 | 2018-12-20 | エルジー・ケム・リミテッド | 電気化学素子用電極及びそれを含む電気化学素子 |
-
1994
- 1994-03-29 JP JP6058712A patent/JPH07272760A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998048466A1 (en) * | 1997-04-23 | 1998-10-29 | Japan Storage Battery Co., Ltd. | Electrode and battery |
| JP2000195525A (ja) * | 1998-12-28 | 2000-07-14 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解液電池 |
| WO2003088404A1 (en) * | 2002-04-12 | 2003-10-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
| EP2249417A3 (en) * | 2002-04-12 | 2010-12-08 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
| US8530081B2 (en) | 2002-04-12 | 2013-09-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nonaqueous electrolyte secondary battery including positive electrode active material layers having parallel grooves |
| US7807294B2 (en) * | 2004-10-21 | 2010-10-05 | Panasonic Corporation | Negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery and method for producing the same |
| JP2018537807A (ja) * | 2015-12-15 | 2018-12-20 | エルジー・ケム・リミテッド | 電気化学素子用電極及びそれを含む電気化学素子 |
| US11094942B2 (en) | 2015-12-15 | 2021-08-17 | Lg Chem, Ltd. | Method for manufacturing an electrode having a metal plate with a recess formed therein, an electrode including the same, and an electrochemical device including the same |
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