JPH0745305A - 非水電解質二次電池 - Google Patents

非水電解質二次電池

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JPH0745305A
JPH0745305A JP5188283A JP18828393A JPH0745305A JP H0745305 A JPH0745305 A JP H0745305A JP 5188283 A JP5188283 A JP 5188283A JP 18828393 A JP18828393 A JP 18828393A JP H0745305 A JPH0745305 A JP H0745305A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
paper
secondary battery
electrolyte secondary
separator
nonaqueous electrolyte
Prior art date
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Pending
Application number
JP5188283A
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English (en)
Inventor
Mikio Shin
幹雄 新
Takeji Nakae
武次 中江
Jun Tsukamoto
遵 塚本
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.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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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
    • 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】 【目的】本発明は、高容量で充放電サイクル特性に優
れ、また安全性にも優れた非水電解質二次電池を提供す
ることを目的とする。 【構成】炭素質材料を電極として用いた非水電解質二次
電池において、セパレータとして、パルプを主成分とし
た紙、または該紙と多孔質フィルムとを用いることを特
徴とする非水電解質二次電池。 【効果】炭素質材料の毛羽による正・負極の短絡を完全
に防止することができるため、短絡が原因でおこる急激
な温度上昇による電池の破裂・発火を防止し、製品率を
向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高電圧で高エネルギー
密度を有する非水電解質二次電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、二次電池用負極活物質として繊維
が多く検討されている。そして、正極と負極を隔離する
セパレータとしては、有機材料または無機材料からなる
多孔質膜や、繊維材料からなる不織布などが用いられて
いる。なかでも、ポリオレフィン製の多孔質膜が優れた
特性を有し広く用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、炭素繊
維を用いて二次電池を製造した場合、炭素繊維の繊維束
内の単糸の部分的な折れ、いわゆる毛羽がセパレータを
貫通して、正極と接触して内部短絡を生じることがあ
る。これは電池製造時の製品合格率を下げるばかりでは
なく、短絡を生じた部分の急激な温度上昇による電池の
破裂や発火事故を起こす危険性があるという問題点であ
った。
【0004】本発明はこのような問題を解決するもの
で、電池製造時の合格率が高く、かつ、充放電サイクル
による内部短絡をおこさないセパレータを備えた、安全
で寿命の長い非水電解質二次電池を提供することを目的
とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は下記の構成を有する。
【0006】「炭素質材料を電極として用いた非水電解
質二次電池において、セパレータとして、パルプを主成
分とした紙、または該紙と多孔質フィルムとを用いるこ
とを特徴とする非水電解質二次電池。」パルプを主成分
とした紙としては、一般的なものとして日本工業規格な
どに示されている電解コンデンサ紙(JIS C−23
01)、コンデンサ薄紙(JIS C−2302)、高
圧コンデンサ紙(JIS C−2306)、絶縁紙(J
IS C−21303)、コイル絶縁紙(JIS C−
2304)、電力ケーブル絶縁紙(JIS C−230
7)、通信ケーブル用絶縁紙(JIS C−2308)
およびフィシュペーパ(JIS C−2309)などを
用いることができる。またパルプとポリマの混抄紙など
も同様に用いることができるが、紙はサイズ剤やテン剤
などが含まれておらず、かつ電気的にショートなどの害
になる鉄などの導電性微粒子が少なくともJISに規定
されている量以下であり、電解液の浸潤保有性が良好で
あるものが好ましい。
【0007】パルプを主成分とした紙は、特に限定され
るものではないが、厚さは15〜50μm、パルプ密度
は0.5〜0.8g/cm3 のものが好適に用いられ
る。
【0008】また紙と多孔質フィルムからなる複合系セ
パレータを用いる場合、多孔質フィルムとしては、特に
限定されるものではないが、例えば、0.01〜5μm
の孔径を有するもの、最大孔径としては、20μm以下
のもの、また厚みとしては、300μm以下のものが好
ましく用いられる。また、平均空孔率としても特に限定
されるものではないが、30〜90%程度のものが好ま
しく用いられ、流動パラフィン通過速度としては、10
μm/秒以上、流動パラフィン吸油速度としては7mm
/秒以上のものが好ましく用いられる。親水化処理など
の表面処理がなされているものも好ましく用いられる。
具体的には、ポリプロピレンやポリエチレン製のセパレ
ータ(例えば“セルガード”(ダイセル社製)や“ハイ
ポア”(旭化成社製))などを用いることができる。ま
た、紙の面を炭素質材料側にして用いると優れた貫通防
止効果と多孔質フィルムの特性を生かすことができる。
【0009】炭素質材料としては、アルカリ金属等のイ
オンをドープ、脱ドープできるものであって、熱分解炭
素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物
の焼成体(フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度
で焼成したもの)、炭素繊維、活性炭等を特に限定する
ことなく用いることができる。
【0010】炭素繊維としては、特に限定されるもので
はなく、一般に有機物を焼成したものが用いられる。具
体的には、ポリアクリロニトリル(PAN)から得られ
るPAN系炭素繊維、石炭もしくは石油などのピッチか
ら得られるピッチ系炭素繊維、セルロースから得られる
セルロース系炭素繊維、低分子量有機物の気体から得ら
れる気相成長炭素繊維などが上げられるが、そのほか
に、ポリビニルアルコール、リグニン、ポリ塩化ビニ
ル、ポリアミド、ポリイミド、フェノール樹脂、フルフ
リルアルコールなどを焼成して得られる炭素繊維でも構
わない。これらの炭素繊維の中で、炭素繊維が用いられ
る電極および電池の特性に応じて、その特性を満たす炭
素繊維が適宜選択される。
【0011】炭素繊維を、アルカリ金属塩を含む非水電
解液を用いた二次電池の負極に使用する場合には、上記
炭素繊維の中で、PAN系炭素繊維、ピッチ系炭素繊
維、気相成長炭素繊維が好ましい。特に、アルカリ金属
イオン、特にリチウムイオンのドーピングが良好である
という点で、PAN系炭素繊維やピッチ系炭素繊維が好
ましく、この中でも、東レ(株)製の“トレカ”Tシリ
ーズ、または、“トレカ”MシリーズなどのPAN系炭
素繊維、メゾフェーズピッチコークスを焼成して得られ
るピッチ系炭素繊維がさらに好ましく用いられる。
【0012】炭素繊質材料を負極に用いる場合、対極の
正極としては、例えば二酸化マンガンや酸化コバルト、
酸化バナジウムのような遷移金属酸化物や、二硫化チタ
ンなどの遷移金属カルコゲン化合物等が使用可能であ
る。この中で、酸化コバルトは、リチウムが収蔵されて
いる状態を示す一般式LixCoO2 (0≦x≦1)で
表され、高電圧の電池が得られるので特に好適である。
【0013】電解液としては、従来用いられているアル
カリ金属塩を非水溶媒に溶解した電解液を用いることが
できるが、特にリチウム塩を電解質とした場合に高電圧
の二次電池が得られるため、リチウム塩を電解質として
非水溶媒に溶解した非水電解液を用いることが好まし
い。非水溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネー
ト、エチレンカーボネート等のエステル類や、ジエチル
エーテル、テトラヒドロフラン、ジオキソランおよびそ
の誘導体、ジメトキシエタン、ジメトキシエタン等のエ
ーテル類や、スルホラン、アセトニトリル等が挙げら
れ、これらを単独もしくは2種以上混合して使用するこ
とが好ましい。また、電解質としては、アルカリ金属の
過塩素酸塩やホウフッ化塩等が好ましく用いられ、例え
ば、過塩素酸リチウム、ホウフッ化リチウム、リンフッ
化リチウム等が好適に使用できる。
【0014】以下本発明の効果を実施例により説明する
が、本発明はこれに何ら限定されるものではない。
【0015】
【実施例】
実施例1 (1)正極の作成 市販の炭酸リチウム(Li2 CO3 )と塩基性炭酸コバ
ルト(2CoCO3 ・3Co(OH)2 )を、モル比で
Li/Co=1/1となるように秤量、ボールミルにて
混合後、900℃で20時間熱処理してLiCoO2
得た。これをボールミルにて粉砕し、導電材として人造
黒鉛、結着材としてテフロンを用い、重量比でLiCo
2 /人造黒鉛/PTFE=80/15/5となるよう
に溶媒とともに混合し、厚さ15μmのアルミ箔の両面
に幅40mm、長さ200mm、片面の乾燥膜厚100
μmになるように塗布し、正極とした。
【0016】(2)負極の作成 市販のPAN系炭素繊維“トレカ”T−300(東レ
(株)製)2gを、厚さ15μmの銅箔上の両面に一軸
方向に配置して圧着し、幅40mm、長さ250mmの
負極を作成した。
【0017】紙製セパレータとして、厚さ40μm、密
度0.75g/cm3 の電解コンデンサ紙を用いて線圧
1kg/cmの圧力でスパイラル状に素子巻機を用いて
巻き込んだものを100個試作した。これを電池缶に挿
入し、電解液として1モルの過塩素酸リチウムをプロピ
レンカーボネート/ジメトキシエタン(1:1vi
l.)に溶かしたものを用いた。封口し、充電を100
mA/gの電流で8時間行なったのち、放電電流密度
1.25A/g、電圧範囲4.3Vから3.0Vで充放
電サイクルテストを行なったところ、全ての電池が正常
に作動し、毛羽による導通がないことが確認された。
【0018】実施例2 紙製セパレータとして、厚さ40μm、密度0.4g/
cm3 の電解コンデンサ紙を用いた以外は実施例1と同
様に100個の電池を作って同様の評価を行なったが全
て正常に作動することが確認された。
【0019】実施例3 紙製セパレータとして厚さ15μm、密度0.8g/c
3 のコンデンサ薄紙と多孔質フィルム製セパレータと
して“セルガード”#2500(ダイセル社製)を合わ
せたものを用いた。コンデンサ薄紙側が炭素繊維側に来
るようにして巻き込んだ以外は実施例1と同様にして1
00個の電池を作製して、同様の評価を行なったが全て
正常に作動することが確認された。
【0020】比較例1 セパレータとして“セルガード”#2500(ダイセル
社製・厚み25μm)のみを用いる以外は全て実施例1
と同様にして100個の電池を作製して評価したとこ
ろ、801個の電池が充電することができず、炭素繊維
の毛羽がセパレータを貫通して短絡しているのが認めら
れた。
【0021】比較例2 セパレータとして“セルガード”#4510(ダイセル
社製・厚み175μm)のみを用いる以外は全て実施例
1と同様にして100個の電池を作成した。同様の評価
を行なったところ、60個の電池が充電できなかった。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、炭素質材料の毛羽が発
生した場合でも、パルプを主体とした紙からなるセパレ
ータは毛羽による貫通を完全に防止することができるた
め、炭素繊維が原因で発生する微小短絡などによる発熱
を防止し最終的には両電極の接触による急激な温度上昇
による電池の破裂、発火などの危険性を未然に防止する
ことができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】炭素質材料を電極として用いた非水電解質
    二次電池において、セパレータとして、パルプを主成分
    とした紙、または該紙と多孔質フィルムとを用いること
    を特徴とする非水電解質二次電池。
  2. 【請求項2】パルプを主成分とした紙において、パルプ
    の密度が0.3g/cm3 以上で、かつ厚さが8μm以
    上であることを特徴とする請求項1記載の非水電解質二
    次電池。
  3. 【請求項3】炭素質材料が炭素繊維であることを特徴と
    する請求項1記載の非水電解質二次電池。
JP5188283A 1993-07-29 1993-07-29 非水電解質二次電池 Pending JPH0745305A (ja)

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JP5188283A JPH0745305A (ja) 1993-07-29 1993-07-29 非水電解質二次電池

Applications Claiming Priority (1)

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JP5188283A JPH0745305A (ja) 1993-07-29 1993-07-29 非水電解質二次電池

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JPH0745305A true JPH0745305A (ja) 1995-02-14

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ID=16220937

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JP5188283A Pending JPH0745305A (ja) 1993-07-29 1993-07-29 非水電解質二次電池

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JP (1) JPH0745305A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10188937A (ja) * 1996-12-27 1998-07-21 Hitachi Maxell Ltd 非水電解液二次電池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10188937A (ja) * 1996-12-27 1998-07-21 Hitachi Maxell Ltd 非水電解液二次電池

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