JPH08111214A - 有機電解液電池 - Google Patents
有機電解液電池Info
- Publication number
- JPH08111214A JPH08111214A JP27176894A JP27176894A JPH08111214A JP H08111214 A JPH08111214 A JP H08111214A JP 27176894 A JP27176894 A JP 27176894A JP 27176894 A JP27176894 A JP 27176894A JP H08111214 A JPH08111214 A JP H08111214A
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- JP
- Japan
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- electrode plate
- glass
- separator
- positive electrode
- negative electrode
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- Pending
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-
- Y02E60/12—
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】シャットダウン機能にすぐれ、シャットダウン
に際して完全溶融や溶融亀裂を生じることのないセパレ
ータを備えた安全性の高い有機電解液電池を提供する。 【構成】セパレータがガラス多孔質体とポリオレフィン
多孔質体との積層構造体からなる。
に際して完全溶融や溶融亀裂を生じることのないセパレ
ータを備えた安全性の高い有機電解液電池を提供する。 【構成】セパレータがガラス多孔質体とポリオレフィン
多孔質体との積層構造体からなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はポータブル機器の駆動用
電源としての有機電解液電池のセパレータに関するもの
であり、特に短絡等における、電池温度上昇時に対する
安全構造に関するものである。
電源としての有機電解液電池のセパレータに関するもの
であり、特に短絡等における、電池温度上昇時に対する
安全構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ラップトップコンピューター、ワ
ープロ等の携帯情報機器、カメラ一体型ＶＴＲ、液晶テ
レビ等のＡＶ機器や携帯電話等の移動通信機器等々のよ
うに、電源としての電池に対し大電流、大出力を要求す
る機器が多種多様に発達し、より高エネルギー密度の電
池が要望されており、その要望に応えるべく、有機電解
液電池が提案され、実用化に至っている。
ープロ等の携帯情報機器、カメラ一体型ＶＴＲ、液晶テ
レビ等のＡＶ機器や携帯電話等の移動通信機器等々のよ
うに、電源としての電池に対し大電流、大出力を要求す
る機器が多種多様に発達し、より高エネルギー密度の電
池が要望されており、その要望に応えるべく、有機電解
液電池が提案され、実用化に至っている。
【０００３】電池は一般に正極と負極の間に短絡防止の
ためのセパレータが設けられている。有機電解液電池の
セパレータとしてポリオレフィン多孔質体が用いられて
いるが、電池が外部短絡した場合、大電流が流れ、発熱
して電池温度が上昇し、発火に至る危険性がある。そこ
で、外部短絡時の温度上昇を抑制し、発火等の事故を防
止するためにセパレータが溶融しその開孔部を目詰まり
させることで電池反応を停止させ発熱を抑える機能をセ
パレータに持たせている。この機能はシャットダウン機
能とよばれている。ポリプロピレン多孔質体をセパレー
タとして用いる場合、１６０℃付近で、また、ポリエチ
レン多孔質体の場合、１３５℃付近でシャットダウンが
起こり、電池の発熱がとまり、温度上昇が抑えられるよ
うに設計されている。
ためのセパレータが設けられている。有機電解液電池の
セパレータとしてポリオレフィン多孔質体が用いられて
いるが、電池が外部短絡した場合、大電流が流れ、発熱
して電池温度が上昇し、発火に至る危険性がある。そこ
で、外部短絡時の温度上昇を抑制し、発火等の事故を防
止するためにセパレータが溶融しその開孔部を目詰まり
させることで電池反応を停止させ発熱を抑える機能をセ
パレータに持たせている。この機能はシャットダウン機
能とよばれている。ポリプロピレン多孔質体をセパレー
タとして用いる場合、１６０℃付近で、また、ポリエチ
レン多孔質体の場合、１３５℃付近でシャットダウンが
起こり、電池の発熱がとまり、温度上昇が抑えられるよ
うに設計されている。
【０００４】しかし、このシャットダウン状態が維持・
継続されるのは、セパレータの溶融状態が、その開孔部
を目詰まりさせる程度に留まった場合であり、多大な発
熱状態となり、溶融が進行してセパレータの完全溶融や
溶融亀裂を生じた場合は、電極間の接触が起こり、再び
短絡電流が流れ、発熱状態となり、発火に至ることにな
る。
継続されるのは、セパレータの溶融状態が、その開孔部
を目詰まりさせる程度に留まった場合であり、多大な発
熱状態となり、溶融が進行してセパレータの完全溶融や
溶融亀裂を生じた場合は、電極間の接触が起こり、再び
短絡電流が流れ、発熱状態となり、発火に至ることにな
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術に
見られる前記問題を解決し、シャットダウン機能にすぐ
れるとともに、シャットダウンに際して完全溶融や溶融
亀裂を生じることのない、安全性の高いセパレータを提
供することを課題とする。
見られる前記問題を解決し、シャットダウン機能にすぐ
れるとともに、シャットダウンに際して完全溶融や溶融
亀裂を生じることのない、安全性の高いセパレータを提
供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、特定の積層構
造のセパレータを用いることにより、電池が外部短絡状
態になった場合、シャットダウン機能が働き、電池の危
険状態が回避されるまでシャットダウン状態を維持・継
続することが可能になることを見いだしたことによるも
のである。具体的には、ポリオレフィン多孔質体とガラ
ス多孔質体との積層構造体からなる電池用セパレータを
用いるものである。
造のセパレータを用いることにより、電池が外部短絡状
態になった場合、シャットダウン機能が働き、電池の危
険状態が回避されるまでシャットダウン状態を維持・継
続することが可能になることを見いだしたことによるも
のである。具体的には、ポリオレフィン多孔質体とガラ
ス多孔質体との積層構造体からなる電池用セパレータを
用いるものである。
【０００７】
【作用】本発明によれば、電池は外部短絡などによる発
熱を生じた場合、温度がポリオレフィンの融点付近にな
ると、ポリオレフィンの溶融により多孔質体の開孔部の
目詰まりが起こり、電流がシャットダウンする。一方、
ガラス多孔質体はより高い耐熱性を有しているため、ポ
リオレフィン多孔質体の溶融温度ではガラスの溶融はな
く開孔部の目詰まりは起こらない。
熱を生じた場合、温度がポリオレフィンの融点付近にな
ると、ポリオレフィンの溶融により多孔質体の開孔部の
目詰まりが起こり、電流がシャットダウンする。一方、
ガラス多孔質体はより高い耐熱性を有しているため、ポ
リオレフィン多孔質体の溶融温度ではガラスの溶融はな
く開孔部の目詰まりは起こらない。
【０００８】ガラスは高い耐熱性を持ち、４００℃付近
の温度でも長時間の使用にも十分耐えることが可能であ
り、しかも、ガラス多孔質体が支持体として働くこと
で、ポリオレフィン多孔質体の溶融にさいしての収縮や
亀裂の進行を防止することによるシャットダウン機能の
維持・継続はガラス多孔質体に依存する。
の温度でも長時間の使用にも十分耐えることが可能であ
り、しかも、ガラス多孔質体が支持体として働くこと
で、ポリオレフィン多孔質体の溶融にさいしての収縮や
亀裂の進行を防止することによるシャットダウン機能の
維持・継続はガラス多孔質体に依存する。
【０００９】さらに、この種の電池に使用する電解液は
有機溶媒であるため、耐熱性だけでなく、耐薬品性に優
れたものでなければならないが、その点、ガラスは耐熱
性、耐薬品性ともに優れている。
有機溶媒であるため、耐熱性だけでなく、耐薬品性に優
れたものでなければならないが、その点、ガラスは耐熱
性、耐薬品性ともに優れている。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳述す
る。
る。
【００１１】図１は一実施例による断面図であり、角型
リチウムイオン電池に適用した例である。同図におい
て、正極板１と負極板２とをセパレータ３を介して長円
渦巻状に巻いてなる電極群を、ニッケルメッキを施した
厚み０．３mm，内寸３３．１mm×４６．５mm×７．５mm
の鉄製の角型電池ケース４に挿入している。９は正極板
１と負極板２とをセパレータ３を介して巻き取る際の巻
芯であり、ポリエチレンの樹脂板よりなる。
リチウムイオン電池に適用した例である。同図におい
て、正極板１と負極板２とをセパレータ３を介して長円
渦巻状に巻いてなる電極群を、ニッケルメッキを施した
厚み０．３mm，内寸３３．１mm×４６．５mm×７．５mm
の鉄製の角型電池ケース４に挿入している。９は正極板
１と負極板２とをセパレータ３を介して巻き取る際の巻
芯であり、ポリエチレンの樹脂板よりなる。
【００１２】セパレータ３は、ポリオレフィン多孔質体
として、厚さ２５μm 、幅３２．５mmのポリエチレン微
多孔膜を、ガラス多孔質体として、厚さ５０μm 、幅３
２．５mmのガラスの不織布を用いて、この両者を積層し
て用いた。
として、厚さ２５μm 、幅３２．５mmのポリエチレン微
多孔膜を、ガラス多孔質体として、厚さ５０μm 、幅３
２．５mmのガラスの不織布を用いて、この両者を積層し
て用いた。
【００１３】正極板１には厚み２０μm のアルミニウム
箔の両面に、リチウムコバルト複合酸化物に結着剤であ
るポリフッ化ビニリデンと導電剤であるアセチレンブラ
ックをペースト状に混合し、塗布、乾燥、圧延後、幅３
０．０mmに切断したものを用いた。
箔の両面に、リチウムコバルト複合酸化物に結着剤であ
るポリフッ化ビニリデンと導電剤であるアセチレンブラ
ックをペースト状に混合し、塗布、乾燥、圧延後、幅３
０．０mmに切断したものを用いた。
【００１４】負極板２には厚み１０μm の銅箔の両面
に、黒鉛に結着剤であるポリフッ化ビニリデンをペース
ト状に混合し、塗布、乾燥、圧延後、幅３１．０mmに切
断したものを用いた。
に、黒鉛に結着剤であるポリフッ化ビニリデンをペース
ト状に混合し、塗布、乾燥、圧延後、幅３１．０mmに切
断したものを用いた。
【００１５】１２は封口板であり、蓋板７にガラスハー
メチックシール６を介して正極端子５が固定されている
ものよりなる。１０はチタンからなる正極リードであ
り、一方を１の正極板に、他方を正極端子５に接続され
ている。また、封口板と角型電池ケースはレーザー溶接
により密封されている。１１はニッケルからなる負極リ
ードであり、一方を負極板に、他方を蓋板６に抵抗溶接
されている。８はポリエチレン樹脂からなるリードカバ
ーである。電解液にはＬｉＰＦ6 を１mol/l 含むエチレ
ンカーボネート：ジエチルカーボネート＝１：１（体積
比）の混合液を用いた。
メチックシール６を介して正極端子５が固定されている
ものよりなる。１０はチタンからなる正極リードであ
り、一方を１の正極板に、他方を正極端子５に接続され
ている。また、封口板と角型電池ケースはレーザー溶接
により密封されている。１１はニッケルからなる負極リ
ードであり、一方を負極板に、他方を蓋板６に抵抗溶接
されている。８はポリエチレン樹脂からなるリードカバ
ーである。電解液にはＬｉＰＦ6 を１mol/l 含むエチレ
ンカーボネート：ジエチルカーボネート＝１：１（体積
比）の混合液を用いた。
【００１６】比較例として、実施例とセパレータの厚み
を同じにするため、セパレータに２５μm のポリエチレ
ン多孔質膜を単独で３枚重ねて用いたことを除き、全て
実施例と同じ条件の角型リチウムイオン電池を組み立て
た。
を同じにするため、セパレータに２５μm のポリエチレ
ン多孔質膜を単独で３枚重ねて用いたことを除き、全て
実施例と同じ条件の角型リチウムイオン電池を組み立て
た。
【００１７】上述の電池を用いて安全性試験を行った。
試験方法として、短絡時の抵抗が５０ mΩとなる試験回
路での外部短絡を行ない、その時のシャットダウン温度
とシャットダウン状態が維持・継続されずに破裂あるい
は発火に至った電池の割合を測定した。その結果を表１
に示した。尚、電池は実施例、比較例ともに電流４００
mA、電圧４．１Ｖの定電流・定電圧で５時間充電したも
のを用いた。試験数量はそれぞれ５０個である。
試験方法として、短絡時の抵抗が５０ mΩとなる試験回
路での外部短絡を行ない、その時のシャットダウン温度
とシャットダウン状態が維持・継続されずに破裂あるい
は発火に至った電池の割合を測定した。その結果を表１
に示した。尚、電池は実施例、比較例ともに電流４００
mA、電圧４．１Ｖの定電流・定電圧で５時間充電したも
のを用いた。試験数量はそれぞれ５０個である。
【００１８】
【表１】 表１の試験結果より、本発明のセパレータを使用した電
池は安全であることがわかる。
池は安全であることがわかる。
【００１９】尚、ここで言う多孔質体とは不織布、織
布、編布、さらには有孔フィルム等の総称である。ま
た、本実施例ではガラス不織布とポリオレフィン多孔質
体を単に積み重ねて使用したが、熱ロール圧縮により一
体化積層を行って使用してもよく、また、ガラス多孔質
体をポリオレフィン多孔質体でサンドイッチ構造として
用いてもよく、さらには、ポリオレフィン多孔質体をガ
ラス多孔質体でサンドイッチ構造として用いてもよい。
布、編布、さらには有孔フィルム等の総称である。ま
た、本実施例ではガラス不織布とポリオレフィン多孔質
体を単に積み重ねて使用したが、熱ロール圧縮により一
体化積層を行って使用してもよく、また、ガラス多孔質
体をポリオレフィン多孔質体でサンドイッチ構造として
用いてもよく、さらには、ポリオレフィン多孔質体をガ
ラス多孔質体でサンドイッチ構造として用いてもよい。
【００２０】
【発明の効果】ポリオレフィン系多孔質体とガラス多孔
質体との積層構造をとる本発明のセパレータでは、電池
は外部短絡などによる発熱を生じた場合、温度がポリオ
レフィンの融点付近になると、ポリオレフィンの溶融に
より多孔質体の開孔部の目詰まりが起こり、電流がシャ
ットダウンする。一方、ガラス多孔質体はより高い耐熱
性を有しているため、ポリオレフィン多孔質体の溶融温
度ではガラスの溶融はなく開孔部の目詰まりは起こらな
い。
質体との積層構造をとる本発明のセパレータでは、電池
は外部短絡などによる発熱を生じた場合、温度がポリオ
レフィンの融点付近になると、ポリオレフィンの溶融に
より多孔質体の開孔部の目詰まりが起こり、電流がシャ
ットダウンする。一方、ガラス多孔質体はより高い耐熱
性を有しているため、ポリオレフィン多孔質体の溶融温
度ではガラスの溶融はなく開孔部の目詰まりは起こらな
い。
【００２１】一方、従来のポリオレフィン多孔質体の単
体セパレータでは、溶融が進行し溶融がひどくなった場
合、正極と負極の隔離ができなくなり、内部短絡により
再び危険な状態にもどってしまうことになる。本発明の
ように、ポリオレフィン多孔質体に接してガラス多孔質
体が存在する場合、ポリオレフィンの融点付近でポリオ
レフィン多孔質体の目詰まりが生じるが、ガラス多孔質
体はより高い耐熱性を持ち、２００℃付近の温度でも長
時間の使用にも十分耐えることが可能であり、しかも、
ガラス多孔質体が支持体として働くことで、ポリオレフ
ィン多孔質体の溶融にさいしての収縮や亀裂の進行を防
止することによるシャットダウン機能の維持・継続はガ
ラス多孔質体に依存する。
体セパレータでは、溶融が進行し溶融がひどくなった場
合、正極と負極の隔離ができなくなり、内部短絡により
再び危険な状態にもどってしまうことになる。本発明の
ように、ポリオレフィン多孔質体に接してガラス多孔質
体が存在する場合、ポリオレフィンの融点付近でポリオ
レフィン多孔質体の目詰まりが生じるが、ガラス多孔質
体はより高い耐熱性を持ち、２００℃付近の温度でも長
時間の使用にも十分耐えることが可能であり、しかも、
ガラス多孔質体が支持体として働くことで、ポリオレフ
ィン多孔質体の溶融にさいしての収縮や亀裂の進行を防
止することによるシャットダウン機能の維持・継続はガ
ラス多孔質体に依存する。
【００２２】本発明のセパレータはこのような両者の特
長を生かしたもので、安全性の高いものであり、その工
業的価値は極めて大である。
長を生かしたもので、安全性の高いものであり、その工
業的価値は極めて大である。
【図１】本発明の実施例における角型密閉式電池の断面
図。
図。
１ 正極板 ２ 負極板 ３ セパレータ ４ 電池ケース ５ 正極端子 ６ ガラスシール ７ 蓋板 ８ リードカバー ９ 巻芯 １０ 正極リード １１ 負極リード １２ 封口板
Claims (3)
- 【請求項１】正極板と負極板とセパレータおよび有機電
解液が電池ケースに収納されており、 該セパレータがガラス多孔質体とポリオレフィン多孔質
体とからなることを特徴とする有機電解液電池。 - 【請求項２】セパレータはガラス多孔質体の両面にポリ
オレフィン多孔質体が具備されたものであることを特徴
とする請求項１記載の有機電解液電池。 - 【請求項３】セパレータはポリオレフィン多孔質体の両
面にガラス多孔質体が具備されたものであることを特徴
とする請求項１記載の有機電解液電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27176894A JPH08111214A (ja) | 1994-10-11 | 1994-10-11 | 有機電解液電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27176894A JPH08111214A (ja) | 1994-10-11 | 1994-10-11 | 有機電解液電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08111214A true JPH08111214A (ja) | 1996-04-30 |
Family
ID=17504581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27176894A Pending JPH08111214A (ja) | 1994-10-11 | 1994-10-11 | 有機電解液電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08111214A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998032184A1 (en) * | 1997-01-16 | 1998-07-23 | Mitsubishi Paper Mills Limited | Separator for nonaqueous electrolyte batteries, nonaqueous electrolyte battery using it, and method for manufacturing separator for nonaqueous electrolyte batteries |
| JP2001035468A (ja) * | 1999-07-16 | 2001-02-09 | Teijin Ltd | 無機薄膜が形成されたポリオレフィン多孔質膜及びその製造方法 |
| US6296969B1 (en) | 1998-03-30 | 2001-10-02 | Noritake Co., Ltd. | Separator for battery having a function of avoiding dangers caused by overheat, and method for producing the same |
| JP2002025526A (ja) * | 2000-07-07 | 2002-01-25 | Sony Corp | 非水電解液電池 |
| WO2003034517A1 (en) * | 2001-10-16 | 2003-04-24 | Enerland Co. Ltd. | A separator for a lithium ion secondary battery, method for producing the same, and a lithium ion secondary battery using the same |
| JP2019193363A (ja) * | 2018-04-20 | 2019-10-31 | マツダ株式会社 | 車両用蓄電装置 |
-
1994
- 1994-10-11 JP JP27176894A patent/JPH08111214A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998032184A1 (en) * | 1997-01-16 | 1998-07-23 | Mitsubishi Paper Mills Limited | Separator for nonaqueous electrolyte batteries, nonaqueous electrolyte battery using it, and method for manufacturing separator for nonaqueous electrolyte batteries |
| US6511774B1 (en) | 1997-01-16 | 2003-01-28 | Mitsubishi Paper Mills Limited | Separator for nonaqueous electrolyte batteries, nonaqueous electrolyte battery using it, and method for manufacturing separator for nonaqueous electrolyte batteries |
| US6296969B1 (en) | 1998-03-30 | 2001-10-02 | Noritake Co., Ltd. | Separator for battery having a function of avoiding dangers caused by overheat, and method for producing the same |
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| JP4563526B2 (ja) * | 1999-07-16 | 2010-10-13 | 帝人株式会社 | 無機薄膜が形成されたポリオレフィン多孔質膜及びその製造方法 |
| JP2002025526A (ja) * | 2000-07-07 | 2002-01-25 | Sony Corp | 非水電解液電池 |
| WO2003034517A1 (en) * | 2001-10-16 | 2003-04-24 | Enerland Co. Ltd. | A separator for a lithium ion secondary battery, method for producing the same, and a lithium ion secondary battery using the same |
| JP2019193363A (ja) * | 2018-04-20 | 2019-10-31 | マツダ株式会社 | 車両用蓄電装置 |
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