JPH07335221A - コイン型非水電解液二次電池 - Google Patents

コイン型非水電解液二次電池

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JPH07335221A
JPH07335221A JP6125135A JP12513594A JPH07335221A JP H07335221 A JPH07335221 A JP H07335221A JP 6125135 A JP6125135 A JP 6125135A JP 12513594 A JP12513594 A JP 12513594A JP H07335221 A JPH07335221 A JP H07335221A
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JP
Japan
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negative electrode
property
mixture
cellulose
rubber
Prior art date
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Pending
Application number
JP6125135A
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English (en)
Inventor
Hirobumi Ohashi
博文 大橋
Kenji Tsuchiya
謙二 土屋
Yoshikazu Kobayashi
義和 小林
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FDK Twicell Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Battery Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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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
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

(57)【要約】 【構成】 正極;リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭
素質材料からなる負極;及び非水電解液とを備えるコイ
ン型非水電解液二次電池において、負極合剤の結着剤と
してゴム系高分子と保液性を有するセルロースエーテル
とを含むことを特徴とするコイン型非水電解液二次電
池。 【効果】 二次電池の充放電サイクル特性、貯蔵特性及
び耐落下性に優れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コイン型非水電解液二
次電池の負極に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電子機器の発達に伴い、小型で軽
量、かつエネルギー密度が高く、さらに繰り返し充放電
が可能な二次電池の開発が要望されている。このような
観点から非水電解液を用いた二次電池、特にリチウム二
次電池はとりわけ高電圧・高エネルギー密度を有する電
池として期待されている。
【0003】このようなリチウム二次電池の正極活物質
としては、モリブデン、バナジウム、チタン及びニオブ
などの酸化物、硫化物ならびにセレン化物等を用いるこ
とが知られている。また、最近では高エネルギー密度を
有するマンガン酸化物のサイクル特性を改良・向上させ
たスピネル型LiMn24 や他のリチウムマンガン酸
化物についての検討が活発に行われている。
【0004】一方、負極活物質としては金属リチウムを
はじめ、リチウム合金やリチウムイオンを吸蔵・放出で
きる炭素質材料などが検討されている。しかし金属リチ
ウムには充放電に伴うデンドライト形成による短絡の問
題があり、リチウム合金には充放電に伴う膨張収縮に起
因する電極の崩れなどの問題がある。したがって、最近
ではこれらの問題の生じない炭素質材料がリチウム二次
電池の負極材料として有望視されている。
【0005】一般に、金属リチウムを負極材料に用いた
場合、充電時に負極表面に形成される活性なデンドライ
トと一部の非水溶媒とが反応して溶媒の分解を引き起こ
し、それによって充電効率が低下することは、よく知ら
れている。
【0006】このようなデンドライト形成を回避する方
策として、炭素質材料を負極に用いる方法が図られてい
る。この方法によれば、電解液中のリチウムイオンが負
極炭素質材料の層間に入り込み、負極が充電されるた
め、リチウムデンドライトの析出が防止されてサイクル
特性が向上し、かつ金属リチウムを使用していないた
め、安全性についても改善されている。
【0007】この系統のコイン型非水電解液二次電池の
一例として、負極に炭素質材料を用い、その結着剤とし
てゴム系高分子を使用し、正極に五酸化バナジウム、電
解液に非水電解液を用いた電池がある。
【0008】しかしながら、上記のように負極合剤の結
着剤にゴム系高分子を用いた場合、作製した負極合剤
は、電池組立後、電解液を吸収して膨潤し、強度が低下
する。このため上記のような電池は、充放電の繰り返し
が進むにつれ、合剤が元の形を維持できなくなり、負極
合剤とパッキングとの間に間隙が生じ、その部分の負極
缶が露出する状態になる。
【0009】その結果、この負極缶の露出部に、一部の
リチウムがデンドライト状に析出し、そのため充放電効
率の低下を引き起こすので、充放電サイクルが進むにつ
れ容量低下を生じるという問題があった。また、コイン
型非水電解液二次電池は構造上、電解液の量が少量に限
定されているので、負極合剤が電解液を吸収すること
は、貯蔵後の容量劣化を増大させるという問題もあっ
た。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題を解決するためになされたもので、負極合剤の強度
を増大させて膨潤を低減させることにより、充放電に伴
う負極合剤の形状変化を防止し、さらに電解液を適正量
保持させることによって、優れた充放電サイクル特性、
貯蔵特性及び耐落下性を有するコイン型非水電解液二次
電池を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本願発明は、正極;リチ
ウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素質材料からなる負
極;及び非水電解液とを備えるコイン型非水電解液二次
電池において、負極合剤の結着剤としてゴム系高分子と
保液性を有するセルロースエーテルとを含むことを特徴
とするコイン型非水電解液二次電池に関する。
【0012】本発明に用いる正極としては、例えばMn
2 、LiMn24 、Li2 MnO3 及びγ−MnO
2 とβ−MnO2 の混合物、V25 、MoS2 、WO
3 、TiS2 、NiPS3 、FePS3 、VSe2 等の
遷移金属カルコゲン化合物を活物質とし、これにアセチ
レンブラックをはじめとするカーボンブラック、ニッケ
ル粉末等の導電性材料及びポリプロピレン、ポリテトラ
フルオロエチレン等の結着剤を配合した組成物をペレッ
ト形状にした成形体を用いることができる。
【0013】本発明に用いる炭素質材料としては、有機
高分子化合物やコークス、ピッチ等を焼成したもの;又
は人造グラファイトや天然グラファイト等の炭素質材料
が挙げられる。
【0014】本発明に用いる負極は、例えば次のような
方法によって作製される。まず、有機高分子化合物をア
ルゴン、窒素等の不活性ガス雰囲気において、500〜
3,000℃の温度及び常圧もしくは減圧下の条件下に
焼成する。この有機高分子化合物としては、フェノール
樹脂、ポリアクリロニトリル、セルロース等を用いるこ
とができる。
【0015】次いで、このようにして得られる炭素質粉
末に結着剤としてゴム系高分子と保液性を有するセルロ
ースエーテルとの混合物を添加混合して、ペレット状に
成形する。なお、このように、極性の小さなゴム系高分
子と極性の大きなセルロースエーテルの組合せを採用す
るのは負極合剤の膨潤を低減させて電解液を適性量保持
させるためである。
【0016】前記ゴム系高分子としては、メタクリル酸
アルキルエステル−ブタジエン共重合体、スチレンブタ
ジエンゴム、ブタジエンゴム等を用いることができ、前
記保液性を有するセルロースエーテルとしては、カルボ
キシメチルセルロースナトリウム、メチルヒドロキシエ
チルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース
等を用いることができる。
【0017】なお、前記結着剤において、ゴム系高分子
とセルロースエーテルの重量比は、24:1〜1:1、
好ましくは24:1〜4:1の範囲である。
【0018】また、前記炭素質粉末と前記結着剤との割
合は、重量比で97:3〜90:10、好ましくは9
7:3〜96:4、さらに好ましくは96:4〜95:
5の範囲である。
【0019】負極ペレットは、例えば以下のようにして
成形することができる。まず、炭素質粉末と結着剤を上
記範囲内の重量比でミキサー等を用いて混合する。次い
で、混合物を加圧プレス機を用いて、3〜7ton/cm2
圧力下にペレット状に成形し、蒸着法、化学含浸法、電
解含浸法等によりリチウムをペレットに含浸させる。
【0020】セパレータには、例えばポリエチレン、ポ
リプロピレン等のポリオレフィン系樹脂の不織布や、こ
れらの多孔膜などを用いることができる。
【0021】電解液としては、例えばプロピレンカーボ
ネート、エチレンカーボネート、1,2−ジメトキシエ
タン、γ−ブチロラクトン、2−メチルテトラヒドロフ
ラン等から選ばれる一種以上の非水有機溶媒に、LiC
lO4 、LiPF6 、LiBF4 等の電解質を0.2〜
1.5mol/L の濃度で溶解させたものを用いることがで
きる。
【0022】
【実施例】以下に、本発明を実施例によってさらに詳細
に説明する。なお、実施例及び比較例においては、作製
した電池を下記の試験方法によって評価した。
【0023】〔電池評価〕 (1)充放電サイクル試験 実施例及び比較例の各々10個の電池について、1.0
mAの定電流で電池電圧を2.0Vまで放電した後、3.
4Vまで充電する充放電サイクル試験を、20℃で50
サイクル行い、50サイクル目の放電容量を測定し、そ
れらの平均値をそれぞれ算出した。このようにして得ら
れた放電容量の初期(第1サイクル目)放電容量に対す
る比を、50サイクルにおける放電容量維持率とした。
【0024】(2)落下試験 実施例及び比較例の各々10個の電池について、高さ7
5cmから厚さ3cmのラワン板上に各電池について10回
落下させた後、250μA の定電流で2.0Vまで放電
し、放電容量を測定し、それらの平均値をそれぞれ算出
した。このようにして得られた放電容量の、落下試験前
の放電容量に対する比を落下試験後の放電容量維持率と
した。
【0025】(3)貯蔵試験 実施例及び比較例の各々10個の電池について、60℃
で20日間ならびに40日間貯蔵した後、20℃で25
0μA の定電流で2.0Vまで放電し、放電容量を測定
し、それらの平均値をそれぞれ算出した。得られた放電
容量の初期放電容量に対する比を貯蔵後の放電容量維持
率とした。
【0026】(4)分解試験 実施例及び比較例の各々10個の電池について、上記
(1)の充放電サイクル試験前後の電池を分解して負極
合剤の変形状態を調べた。
【0027】実施例1 (1)正極の作製 正極活物質には、五酸化バナジウムを用いた。この活物
質に導電性材料としてカーボンブラックを、また結着剤
としてポリテトラフルオロエチレン粉末を、活物質:導
電性材料:結着剤の重量比が90:10:5になるよう
に添加・混合し、直径15.3mm、厚さ0.80mmのペ
レットに加圧成形して正極とした。
【0028】(2)負極の作製 フェノール樹脂粉末を、空気中において1,000℃の
温度で3時間焼成して、炭素質粉末を得た。メタクリル
酸アルキルエステル−ブタジエン共重合:カルボキシメ
チルセルロースナトリウム=4:1(重量比)の結着剤
5gを、炭素質粉末95gに添加し十分混練した後、加
圧プレス機により5ton/cm2 の圧力下において、直径1
5.7mm、厚さ0.90mmのペレットに加圧成形して負
極合剤とした。
【0029】(3)電池の組立て 負極合剤3の上に、ポリプロピレン不織布からなるセパ
レータ5を載置し、セパレータ5には、プロピレンカー
ボネートに過塩素酸リチウムを0.7mol/L 溶解した電
解液を使用し、含浸保持させた。そしてセパレータ5の
上に正極合剤8を載置した。6はステンレス鋼からなる
正極缶であり、正極缶6の内面にあらかじめ直径12m
m、厚さ0.05mmのステンレス製エキスパンドメタル
からなる正極集電体7をスポット溶接した。そしてこの
正極缶6の開口部に絶縁ガスケット4を介して負極缶1
を嵌合し、かしめて電池を作製した。上記のようにして
組立てた電池を、前記試験方法に従って評価した。結果
を表1に示す。
【0030】比較例 負極合剤の結着剤としてゴム系高分子であるメタクリル
酸アルキルエステル−ブタジエン共重合体のみを用いた
以外は、実施例と同様にして電池を作製し、同様の試験
を行った。結果を表1に示す。
【0031】
【表1】
【0032】試験結果 電池を分解して調べたところ、充放電サイクル試験前で
は、実施例の電池での負極合剤は電解液を吸収して僅か
に膨潤をしているものの、絶縁パッキングの内側に接し
て負極缶を覆っており、負極缶に露出部がないことを確
認した。比較例の電池も、負極合剤が電解液を吸収して
膨潤していたが、ほとんど実施例と変わらない状態であ
った。しかし、充放電サイクル試験後では、実施例の負
極合剤が試験前とほとんど変わらなかったのに対し、比
較例の負極合剤はひび割れが発生しており、負極合剤と
絶縁パッキングの間に間隙が生じ、負極缶の露出部には
リチウムがデンドライト状に析出していた。
【0033】表1から明らかなように、本実施例の電池
は、比較例の電池と比べて充放電サイクル特性が向上し
ている。これは負極合剤の結着剤としてゴム系高分子に
セルロースエーテルを混合したものを用いた本実施例の
電池は、負極合剤の割れがなく、また、負極合剤と絶縁
パッキングとの間の負極缶露出部がなく、リチウムがデ
ンドライト状に析出しないため、充放電効率が向上し、
50サイクル後の放電容量維持率が90%であって、比
較例の電池と比較して高く、充放電サイクル特性が著し
く向上したものと考えられる。
【0034】また、同表から明らかなように、貯蔵した
場合でもデンドライト状のリチウムが成長し内部短絡を
生じることがないため、60℃−20日間貯蔵後の放電
容量維持率が80%であり、比較例の電池と比較して高
く、さらに60℃−40日間貯蔵後の放電容量維持率が
75%であり、保液性に優れたセルロースエーテルを結
着剤に混合することで貯蔵劣化が少なく貯蔵特性が向上
したものと考えられる。
【0035】そして、同表からさらに明らかなように、
負極合剤の強度が結着剤にゴム系高分子のみを用いた場
合よりも増すことにより、落下特性が向上したものと考
えられる。さらに、負極合剤の強度が増加することによ
り、生産時の合剤挿入工程において、合剤割れや合剤挿
入不良を少なくすることもできる。このため、負極合剤
の結着剤にはゴム系高分子のみでなくセルロースエーテ
ルを混合することが好ましい。
【0036】なお、本実施例では正極活物質に五酸化バ
ナジウムを用いたが、LiMn2 4 、LiCoO2
どの他の活物質を用いた場合にも同様の効果が得られ
る。また、本実施例では、負極活物質にフェノール樹脂
を焼成して得られた炭素材を用いたが、コークス、ピッ
チなどを焼成したものや黒鉛などを用いた場合にも同様
の効果が得られる。
【0037】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明により、正
極;リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素質材料から
なる負極;及び非水系電解液とを備えるコイン型非水電
解液二次電池において、負極合剤の結着剤としてゴム系
高分子とセルロースエーテル混合物を用いることによ
り、優れた充放電特性、貯蔵特性及び落下特性を有する
コイン型非水電解液二次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のコイン型非水電解液二次電池の縦断面
図である。
【符号の説明】
1……負極缶 2……負極集電体 3……負極合剤 4……絶縁パッキング 5……セパレータ 6……正極缶 7……正極集電体 8……正極合剤

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正極;リチウムイオンを吸蔵・放出可能
    な炭素質材料からなる負極;及び非水電解液とを備える
    コイン型非水電解液二次電池において、負極合剤の結着
    剤としてゴム系高分子と保液性を有するセルロースエー
    テルとを含むことを特徴とするコイン型非水電解液二次
    電池。
JP6125135A 1994-06-07 1994-06-07 コイン型非水電解液二次電池 Pending JPH07335221A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999008335A1 (en) * 1997-08-11 1999-02-18 Sony Corporation Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2001176557A (ja) * 1999-12-20 2001-06-29 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 非水電解液二次電池
JP2001266890A (ja) * 2000-03-16 2001-09-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解液二次電池及びその製造法
US6881517B1 (en) 1999-09-03 2005-04-19 Zeon Corporation Binder for electrode for lithium ion secondary battery, and utilization thereof
KR100496276B1 (ko) * 1998-09-29 2005-09-09 삼성에스디아이 주식회사 이차전지의 전극 바인더와 이를 이용한 활물질 슬러리의 제조방법
WO2011001665A1 (ja) * 2009-06-30 2011-01-06 パナソニック株式会社 非水電解質二次電池用負極及びその製造方法並びに非水電解質二次電池
WO2011161863A1 (ja) * 2010-06-25 2011-12-29 パナソニック株式会社 リチウムイオン二次電池

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999008335A1 (en) * 1997-08-11 1999-02-18 Sony Corporation Nonaqueous electrolyte secondary battery
KR100496276B1 (ko) * 1998-09-29 2005-09-09 삼성에스디아이 주식회사 이차전지의 전극 바인더와 이를 이용한 활물질 슬러리의 제조방법
US6881517B1 (en) 1999-09-03 2005-04-19 Zeon Corporation Binder for electrode for lithium ion secondary battery, and utilization thereof
JP2001176557A (ja) * 1999-12-20 2001-06-29 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 非水電解液二次電池
JP2001266890A (ja) * 2000-03-16 2001-09-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解液二次電池及びその製造法
WO2011001665A1 (ja) * 2009-06-30 2011-01-06 パナソニック株式会社 非水電解質二次電池用負極及びその製造方法並びに非水電解質二次電池
CN102124595A (zh) * 2009-06-30 2011-07-13 松下电器产业株式会社 非水电解质二次电池用负极及其制造方法以及非水电解质二次电池
JP5226128B2 (ja) * 2009-06-30 2013-07-03 パナソニック株式会社 非水電解質二次電池用負極及びその製造方法並びに非水電解質二次電池
WO2011161863A1 (ja) * 2010-06-25 2011-12-29 パナソニック株式会社 リチウムイオン二次電池
JP5289585B2 (ja) * 2010-06-25 2013-09-11 パナソニック株式会社 リチウムイオン二次電池
US9153817B2 (en) 2010-06-25 2015-10-06 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Lithium ion secondary battery

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