JPH08167401A - 二次電池 - Google Patents
二次電池Info
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- JPH08167401A JPH08167401A JP6332009A JP33200994A JPH08167401A JP H08167401 A JPH08167401 A JP H08167401A JP 6332009 A JP6332009 A JP 6332009A JP 33200994 A JP33200994 A JP 33200994A JP H08167401 A JPH08167401 A JP H08167401A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- secondary battery
- lithium secondary
- negative electrode
- lithium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電池容器としてアルミニウムを主とした材質
で構成される容器を使用する場合に生ずる問題点を解消
し、実用上腐食の無いアルミニウムを主とした材質で構
成される電池容器の提供。 【構成】 負極活物質としてリチウムまたはリチウム化
合物を用いたリチウム二次電池において、電池容器がア
ルミニウムを主とした材質から構成され、かつ該容器の
内壁面に電解液に溶解しない被覆層が形成されたもので
あることを特徴とするリチウム二次電池。
で構成される容器を使用する場合に生ずる問題点を解消
し、実用上腐食の無いアルミニウムを主とした材質で構
成される電池容器の提供。 【構成】 負極活物質としてリチウムまたはリチウム化
合物を用いたリチウム二次電池において、電池容器がア
ルミニウムを主とした材質から構成され、かつ該容器の
内壁面に電解液に溶解しない被覆層が形成されたもので
あることを特徴とするリチウム二次電池。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は、電池容器がアルミニウムを主と
した材料からなる電池に関する。
した材料からなる電池に関する。
【０００２】
【従来技術】近年の電子機器の小型、軽量化、薄型化の
進歩は目覚ましいものがあり、とりわけＯＡ分野におい
ては、デスクトップ型からラップトップ型、ノートブッ
ク型へと小型軽量化している。加えて、電子手帳、電子
スチールカメラなどの新しい小型電子機器の分野も出現
し、さらには従来のハードディスク、フロッピーディス
クの小型化に加えて新しい小型のメモリーメディアであ
るメモリーカードの開発も進められている。このような
電子機器の小型化、軽量化、薄型化の波の中で、これら
の電力を支える二次電池にも高エネルギー密度、高電
圧、高出力等の高性能化が要求されている。このような
要望の中、高エネルギー密度電池としてリチウム二次電
池の開発が急速に進められている。リチウムイオンを活
物質とする二次電池は理論上高い開放電圧を持ち、理論
エネルギー密度が大きいことにより、ポータブル電子機
器用電源をはじめとして、電気自動車や電力貯蔵用など
の高性能電池としての実用化が期待されている。このリ
チウム二次電池の容量密度の向上を目指して、電池容器
の実装効率を上げる検討が行われてきた。リチウム二次
電池においては、電極面積を広げて大電流放電時の電池
特性を良好にするために、正極板と負極板をセパレータ
を介して渦巻状に巻回して電池が構成される場合が多
い。このようなときに構成される電池の形状としては、
ほとんどが円筒状である。しかし、近年においては、電
池を使用する機器の設計者などから、電池形状を機器の
形状に合わせたものであるようにとの要望が多く寄せら
れるようになっている。この要望に応える形で近年角形
の電池が種々開発され、多く市販されるようになってき
た。角形電池は、内側と外側とにニッケルメッキをした
鋼板、もしくはＳＵＳを使用して角形ケースを製造して
いる。しかしながら、内側と外側にニッケルメッキをし
た鋼板またはＳＵＳを電池容器として用いた場合には、
その重量が問題となっていた。比重は鋼で７．８、ＳＵ
Ｓで７．８〜８．０であり、容量密度の高いリチウム二
次電池を開発するには、より軽い電池容器を提供しなけ
ればならなかった。そこで、軽量な金属であるアルミニ
ウムを主とした材質で容器を製造する方法が採用される
のだが、アルミニウムはリチウムに対して＋０．２Ｖ付
近でリチウムと反応し、もろいリチウムアルミ合金とな
るため、特に負極と同じ電位になる部分には使用するこ
とができなかった。
進歩は目覚ましいものがあり、とりわけＯＡ分野におい
ては、デスクトップ型からラップトップ型、ノートブッ
ク型へと小型軽量化している。加えて、電子手帳、電子
スチールカメラなどの新しい小型電子機器の分野も出現
し、さらには従来のハードディスク、フロッピーディス
クの小型化に加えて新しい小型のメモリーメディアであ
るメモリーカードの開発も進められている。このような
電子機器の小型化、軽量化、薄型化の波の中で、これら
の電力を支える二次電池にも高エネルギー密度、高電
圧、高出力等の高性能化が要求されている。このような
要望の中、高エネルギー密度電池としてリチウム二次電
池の開発が急速に進められている。リチウムイオンを活
物質とする二次電池は理論上高い開放電圧を持ち、理論
エネルギー密度が大きいことにより、ポータブル電子機
器用電源をはじめとして、電気自動車や電力貯蔵用など
の高性能電池としての実用化が期待されている。このリ
チウム二次電池の容量密度の向上を目指して、電池容器
の実装効率を上げる検討が行われてきた。リチウム二次
電池においては、電極面積を広げて大電流放電時の電池
特性を良好にするために、正極板と負極板をセパレータ
を介して渦巻状に巻回して電池が構成される場合が多
い。このようなときに構成される電池の形状としては、
ほとんどが円筒状である。しかし、近年においては、電
池を使用する機器の設計者などから、電池形状を機器の
形状に合わせたものであるようにとの要望が多く寄せら
れるようになっている。この要望に応える形で近年角形
の電池が種々開発され、多く市販されるようになってき
た。角形電池は、内側と外側とにニッケルメッキをした
鋼板、もしくはＳＵＳを使用して角形ケースを製造して
いる。しかしながら、内側と外側にニッケルメッキをし
た鋼板またはＳＵＳを電池容器として用いた場合には、
その重量が問題となっていた。比重は鋼で７．８、ＳＵ
Ｓで７．８〜８．０であり、容量密度の高いリチウム二
次電池を開発するには、より軽い電池容器を提供しなけ
ればならなかった。そこで、軽量な金属であるアルミニ
ウムを主とした材質で容器を製造する方法が採用される
のだが、アルミニウムはリチウムに対して＋０．２Ｖ付
近でリチウムと反応し、もろいリチウムアルミ合金とな
るため、特に負極と同じ電位になる部分には使用するこ
とができなかった。
【０００３】
【目的】本発明は、電池容器としてアルミニウムを主と
した材質で構成される容器を使用する場合に生ずる前記
の問題点を解消し、実用上腐食の無いアルミニウムを主
とした材質で構成される電池容器の提供を目的とする。
した材質で構成される容器を使用する場合に生ずる前記
の問題点を解消し、実用上腐食の無いアルミニウムを主
とした材質で構成される電池容器の提供を目的とする。
【０００４】
【構成】本発明は、負極活物質としてリチウムまたはリ
チウム化合物を用いたリチウム二次電池において、電池
容器がアルミニウムを主とした材質から構成され、かつ
該容器の器面に電解液に溶解しない被覆層を形成された
ものであることを特徴とするリチウム二次電池に関す
る。特に本発明においては、負極リードから外部端子に
導通を行う際、導通部に電解液が付着して容器が腐食す
るのを防止するため、該導通部に電解液に溶解しない被
覆層を設けたことを特徴とする。本発明の電池容器を形
成するアルミニウムを主とした材質は、アルミニウム金
属のみならず、アルミニウムと銅、マグネシウム、亜
鉛、ケイ素等とのアルミニウム合金が挙げられる。
チウム化合物を用いたリチウム二次電池において、電池
容器がアルミニウムを主とした材質から構成され、かつ
該容器の器面に電解液に溶解しない被覆層を形成された
ものであることを特徴とするリチウム二次電池に関す
る。特に本発明においては、負極リードから外部端子に
導通を行う際、導通部に電解液が付着して容器が腐食す
るのを防止するため、該導通部に電解液に溶解しない被
覆層を設けたことを特徴とする。本発明の電池容器を形
成するアルミニウムを主とした材質は、アルミニウム金
属のみならず、アルミニウムと銅、マグネシウム、亜
鉛、ケイ素等とのアルミニウム合金が挙げられる。
【０００５】前記被覆層は、ニッケル、銅等の無電解メ
ッキによる被覆が挙げられるが、特に電解液と反応せ
ず、かつ絶縁性の合成樹脂を使用することにより、内部
短絡の危険性を大幅に解消することができる。前記絶縁
性の合成樹脂としては、熱可塑性及び熱硬化性樹脂を用
いることができ、例えばエポキシ樹脂、変性ポリオレフ
ィン、４フッ化エチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル重
合体、メタクリル酸−エチレン共重合体、アイオノマー
樹脂等が挙げられる。この中で特にポリオレフィン系樹
脂は電気化学安定性に優れ、かつ熱着性を有し被覆加工
性に優れているため、これを電池容器の被覆層とするこ
とにより非常に安全でサイクル特性の高い電池容器を提
供できる。以下、負極リードと外部端子との接続部の被
覆層による封止を図２に基づいて説明する。
ッキによる被覆が挙げられるが、特に電解液と反応せ
ず、かつ絶縁性の合成樹脂を使用することにより、内部
短絡の危険性を大幅に解消することができる。前記絶縁
性の合成樹脂としては、熱可塑性及び熱硬化性樹脂を用
いることができ、例えばエポキシ樹脂、変性ポリオレフ
ィン、４フッ化エチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル重
合体、メタクリル酸−エチレン共重合体、アイオノマー
樹脂等が挙げられる。この中で特にポリオレフィン系樹
脂は電気化学安定性に優れ、かつ熱着性を有し被覆加工
性に優れているため、これを電池容器の被覆層とするこ
とにより非常に安全でサイクル特性の高い電池容器を提
供できる。以下、負極リードと外部端子との接続部の被
覆層による封止を図２に基づいて説明する。
【０００６】負極リード７は電池ケース上蓋８の溶接部
９にスポット溶接されているが、前記電池ケース上蓋８
は前記溶接部９以外の内面に合成樹脂フィルム、例えば
ポリプロピレンフィルム１０が熱融着されてある。一
方、電池ケース５はその器面に、前記上蓋ケース５内面
に設けたポリプロピレンフィルム１０と融着して少なく
とも前記負極リード７と電池ケース上蓋８との接続部を
封止することのできる融着部４が形成されている。該融
着部４は、前記ポリプロピレンフィルム１０および電池
ケース５と熱融着が可能な材料で構成されるが、ポリプ
ロピレンフィルム１０との接着性等を考慮するとポリプ
ロピレンで形成されたものが好ましい。前記電池ケース
上蓋８の内面に設ける合成樹脂フィルム、例えばポリプ
ロピレンフィルム１０は前記融着部に関しては必ずしも
必要がないが、融着部分のみのポリプロピレンフィルム
１０を取り去る手間を省くためと、融着力を高めるため
に融着部４にも設けることが好ましい。さらに本発明に
おいては、負極リードと外部端子との導通部が、前記の
ように特に被覆層により封止されない場合であっても、
電解液の代りに固体電解質を用い、導通部に電解液が付
着することを防止することにより、導通部の腐食防止を
行うことができる。この場合においても、前記のように
導通部を電池容器の壁面に設けた被覆層により封止する
手段を採用することが、さらに好ましい。本発明におい
ては、前記のような各手段を採用することにより、電池
容器内部における負極リードと外部端子との導通部にお
ける腐食の防止が可能となり、電池の信頼性を格段に向
上させることができた。
９にスポット溶接されているが、前記電池ケース上蓋８
は前記溶接部９以外の内面に合成樹脂フィルム、例えば
ポリプロピレンフィルム１０が熱融着されてある。一
方、電池ケース５はその器面に、前記上蓋ケース５内面
に設けたポリプロピレンフィルム１０と融着して少なく
とも前記負極リード７と電池ケース上蓋８との接続部を
封止することのできる融着部４が形成されている。該融
着部４は、前記ポリプロピレンフィルム１０および電池
ケース５と熱融着が可能な材料で構成されるが、ポリプ
ロピレンフィルム１０との接着性等を考慮するとポリプ
ロピレンで形成されたものが好ましい。前記電池ケース
上蓋８の内面に設ける合成樹脂フィルム、例えばポリプ
ロピレンフィルム１０は前記融着部に関しては必ずしも
必要がないが、融着部分のみのポリプロピレンフィルム
１０を取り去る手間を省くためと、融着力を高めるため
に融着部４にも設けることが好ましい。さらに本発明に
おいては、負極リードと外部端子との導通部が、前記の
ように特に被覆層により封止されない場合であっても、
電解液の代りに固体電解質を用い、導通部に電解液が付
着することを防止することにより、導通部の腐食防止を
行うことができる。この場合においても、前記のように
導通部を電池容器の壁面に設けた被覆層により封止する
手段を採用することが、さらに好ましい。本発明におい
ては、前記のような各手段を採用することにより、電池
容器内部における負極リードと外部端子との導通部にお
ける腐食の防止が可能となり、電池の信頼性を格段に向
上させることができた。
【０００７】次に、本発明のリチウム二次電池の各構成
部材について説明する。負極活物質として、金属リチウ
ムまたはリチウムイオンを自らの層間に取り込むインタ
ーカレート化合物が使用される。そのようなインターカ
レート化合物として黒鉛をホストとするＬｉ−ＧＩＣ
（Ｇｒａｎｐｈｉｔｅ Ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ
Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）を初め、熱分解炭素、炭素繊維、
コークスなどの種々の炭素材料がホスト材料として挙げ
られる。負極は、上記のような炭素材料に適当な結着剤
を混合し、これを集電体に塗布、接着、圧着等の方法に
より担持することにより製造することができる。集電体
としては、ニッケル、チタン、銅、ステンレス鋼、アル
ミニウムなどのような金属フィルムを、集電体と同時に
基板として用いることが好ましく、特にアルミは安価で
軽量であり、延展性、導電性が高いため最も好ましい。
部材について説明する。負極活物質として、金属リチウ
ムまたはリチウムイオンを自らの層間に取り込むインタ
ーカレート化合物が使用される。そのようなインターカ
レート化合物として黒鉛をホストとするＬｉ−ＧＩＣ
（Ｇｒａｎｐｈｉｔｅ Ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ
Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）を初め、熱分解炭素、炭素繊維、
コークスなどの種々の炭素材料がホスト材料として挙げ
られる。負極は、上記のような炭素材料に適当な結着剤
を混合し、これを集電体に塗布、接着、圧着等の方法に
より担持することにより製造することができる。集電体
としては、ニッケル、チタン、銅、ステンレス鋼、アル
ミニウムなどのような金属フィルムを、集電体と同時に
基板として用いることが好ましく、特にアルミは安価で
軽量であり、延展性、導電性が高いため最も好ましい。
【０００８】上述の負極を用いる本発明の電池では、正
極活物質として、リチウムなどのアルカリ金属電池、と
りわけリチウム二次電池において一般的に用い得る電極
活物質であればいずれも使用できる。好ましい正極活物
質としては、リチウムイオンを充放電反応に伴って放出
または吸収する金属カルコゲン化合物及び導電性高分子
材料を挙げることができる。金属カルコゲン化合物の具
体例としては、Ｖ2Ｏ5、ＴｉＯ2、Ｃｒ3Ｏ8、ＭｎＯ2及
びＭｎＯ3などの酸化物、ＴｉＳ2、ＦｅＳ2などの硫化
物、アルカリ金属とＣｏ、Ｎｉ、Ｍｎ等の遷移金属との
複合酸化物を挙げることができる。導電性高分子の具体
例としてはポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフ
ェン、ポリアニリン等を挙げることができる。本発明の
前記正極活物質および／または負極活物質には、必要に
応じて導電助剤を添加することができる。このような導
電助剤としては、アセチレンブラック、アニリンブラッ
ク、活性炭、グラファイト粉末などの導電性炭素粉末、
ＰＡＮ、ピッチ、セルロース、フェノールなどを出発原
料とした炭素体、炭素繊維、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｉｎなどの金
属酸化物粉末、ステンレス、ニッケルなどの金属粉末、
繊維等が挙げられる。これらの導電助剤に要求される特
性として高い電気伝導度に加え少ない添加量での効果が
要求される。正極の厚みとしては１０〜２００μｍ、好
ましくは２０〜１００μｍである。１０μｍ以下では金
属基板の厚みよりも薄くなってしまいエネルギー密度が
格段に低くなり、２００μｍ以上では集電効率の低下に
よる内部インピーダンスが増加するための容量低下が発
生する。負極の厚みとしては１０〜３００μｍ、好まし
くは３０〜１５０μｍである。１０μｍ以下では金属基
板の厚みよりも薄くなってしまいエネルギー密度が格段
に低くなり、３００μｍ以上では集電効率の低下による
内部インピーダンスが増加するための容量低下が発生す
る。
極活物質として、リチウムなどのアルカリ金属電池、と
りわけリチウム二次電池において一般的に用い得る電極
活物質であればいずれも使用できる。好ましい正極活物
質としては、リチウムイオンを充放電反応に伴って放出
または吸収する金属カルコゲン化合物及び導電性高分子
材料を挙げることができる。金属カルコゲン化合物の具
体例としては、Ｖ2Ｏ5、ＴｉＯ2、Ｃｒ3Ｏ8、ＭｎＯ2及
びＭｎＯ3などの酸化物、ＴｉＳ2、ＦｅＳ2などの硫化
物、アルカリ金属とＣｏ、Ｎｉ、Ｍｎ等の遷移金属との
複合酸化物を挙げることができる。導電性高分子の具体
例としてはポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフ
ェン、ポリアニリン等を挙げることができる。本発明の
前記正極活物質および／または負極活物質には、必要に
応じて導電助剤を添加することができる。このような導
電助剤としては、アセチレンブラック、アニリンブラッ
ク、活性炭、グラファイト粉末などの導電性炭素粉末、
ＰＡＮ、ピッチ、セルロース、フェノールなどを出発原
料とした炭素体、炭素繊維、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｉｎなどの金
属酸化物粉末、ステンレス、ニッケルなどの金属粉末、
繊維等が挙げられる。これらの導電助剤に要求される特
性として高い電気伝導度に加え少ない添加量での効果が
要求される。正極の厚みとしては１０〜２００μｍ、好
ましくは２０〜１００μｍである。１０μｍ以下では金
属基板の厚みよりも薄くなってしまいエネルギー密度が
格段に低くなり、２００μｍ以上では集電効率の低下に
よる内部インピーダンスが増加するための容量低下が発
生する。負極の厚みとしては１０〜３００μｍ、好まし
くは３０〜１５０μｍである。１０μｍ以下では金属基
板の厚みよりも薄くなってしまいエネルギー密度が格段
に低くなり、３００μｍ以上では集電効率の低下による
内部インピーダンスが増加するための容量低下が発生す
る。
【０００９】電解質としては、前記したように固体電解
質、特に高分子固体電解質を用いることが好ましい。固
体電解質の他に電解質塩と溶媒からなる電解液をセパレ
ーターに電解液を含有させたものも使用することができ
る。固体電解質としては無機系、有機系のものが挙げら
れるが、フレキシビリテイなどの点で有機系のものが好
ましい。無機系では、例えば、ＡｇＣｌ，ＡｇＢｒ，Ａ
ｇＩ，ＬｉＩなどの金属ハロゲン化物、ＲｂＡｇ4Ｉ5，
ＲｂＡｇ4Ｉ4ＣＮなどが挙げられる。また、有機系で
は、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイ
ド、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリルアミドなどを
ポリマーマトリックスとして電解質塩をポリマーマトリ
ックス中に溶解せしめた複合体、あるいはこれらの架橋
体、低分子量ポリエチレンオキサイド、クラウンエーテ
ルなどのイオン解離基をポリマー主鎖にグラフト化した
高分子電解質あるいは高分子量重合体に電解液を含有さ
せた高分子固体電解質が挙げられ、固体電解質はそれの
みで使用しても良いが、電流密度の均一化、短絡の防止
を目的としてセパレーターと複合して使用することが好
ましい。電解質塩としては、陰イオンとして、ＰＦ6 -，
ＳｂＦ6 -，ＡｓＦ6 -，ＳｂＣｌ6 -のようなＶａ族の元素
のハロゲン化物アニオン；ＢＦ4 -，ＢＲ4 -（Ｒ：フェニ
ル基、アルキル基）のようなIIIａ族の元素のハロゲン
化物アニオン；ＣｌＯ4 -のような過塩素酸アニオン；Ｃ
ｌ-，Ｂｒ-，Ｉ-のようなハロゲンアニオン、ＣＦ9ＳＯ
8 -などが例示できる。陽イオンとしては、例えばＬ
ｉ+、Ｎａ+、Ｋ+等のアルカリ金属カチオン、（Ｒ4Ｎ）
+（Ｒは炭素数１〜２０の炭化水素基）等が挙げられ
る。前記電解質を与える化合物としては、例えばＬｉＰ
Ｆ6，ＬｉＳｂＦ6，ＬｉＡｓＦ6，ＬｉＣｌＯ4，ＬｉＡ
ｌＣｌ4，ＬｉＢＦ4，ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＩ、ＫＰＦ
6、ＫＣｌＯ4、ＮａＰＦ6、［（ｎ−Ｂｕ）4Ｎ］Ｂ
Ｆ4、［（ｎ−Ｂｕ）4Ｎ］ＣｌＯ4、ＬｉＡｌ4等を例示
することができる。電解質溶液を構成する溶媒として
は、特に限定はされないが、比較的極性の大きい溶媒が
好適に用いられる。具体的には、プロピレンカーボネー
ト、エチレンカーボネート、ベンゾニトリル、アセトニ
トリル、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロ
フラン、γ−ブチロラクトン、ジオキソラン、トリエチ
ルフォスフェート、トリエチルフォスファイト、ジメチ
ルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスル
フォキシド、ジオキサン、ジメトキシエタン、ポリエチ
レングリコール、スルフォラン、ジクロロエタン、クロ
ルベンゼン、ニトロベンゼンなどの有機溶媒の１種又は
２種以上の混合物を挙げることができる。
質、特に高分子固体電解質を用いることが好ましい。固
体電解質の他に電解質塩と溶媒からなる電解液をセパレ
ーターに電解液を含有させたものも使用することができ
る。固体電解質としては無機系、有機系のものが挙げら
れるが、フレキシビリテイなどの点で有機系のものが好
ましい。無機系では、例えば、ＡｇＣｌ，ＡｇＢｒ，Ａ
ｇＩ，ＬｉＩなどの金属ハロゲン化物、ＲｂＡｇ4Ｉ5，
ＲｂＡｇ4Ｉ4ＣＮなどが挙げられる。また、有機系で
は、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイ
ド、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリルアミドなどを
ポリマーマトリックスとして電解質塩をポリマーマトリ
ックス中に溶解せしめた複合体、あるいはこれらの架橋
体、低分子量ポリエチレンオキサイド、クラウンエーテ
ルなどのイオン解離基をポリマー主鎖にグラフト化した
高分子電解質あるいは高分子量重合体に電解液を含有さ
せた高分子固体電解質が挙げられ、固体電解質はそれの
みで使用しても良いが、電流密度の均一化、短絡の防止
を目的としてセパレーターと複合して使用することが好
ましい。電解質塩としては、陰イオンとして、ＰＦ6 -，
ＳｂＦ6 -，ＡｓＦ6 -，ＳｂＣｌ6 -のようなＶａ族の元素
のハロゲン化物アニオン；ＢＦ4 -，ＢＲ4 -（Ｒ：フェニ
ル基、アルキル基）のようなIIIａ族の元素のハロゲン
化物アニオン；ＣｌＯ4 -のような過塩素酸アニオン；Ｃ
ｌ-，Ｂｒ-，Ｉ-のようなハロゲンアニオン、ＣＦ9ＳＯ
8 -などが例示できる。陽イオンとしては、例えばＬ
ｉ+、Ｎａ+、Ｋ+等のアルカリ金属カチオン、（Ｒ4Ｎ）
+（Ｒは炭素数１〜２０の炭化水素基）等が挙げられ
る。前記電解質を与える化合物としては、例えばＬｉＰ
Ｆ6，ＬｉＳｂＦ6，ＬｉＡｓＦ6，ＬｉＣｌＯ4，ＬｉＡ
ｌＣｌ4，ＬｉＢＦ4，ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＩ、ＫＰＦ
6、ＫＣｌＯ4、ＮａＰＦ6、［（ｎ−Ｂｕ）4Ｎ］Ｂ
Ｆ4、［（ｎ−Ｂｕ）4Ｎ］ＣｌＯ4、ＬｉＡｌ4等を例示
することができる。電解質溶液を構成する溶媒として
は、特に限定はされないが、比較的極性の大きい溶媒が
好適に用いられる。具体的には、プロピレンカーボネー
ト、エチレンカーボネート、ベンゾニトリル、アセトニ
トリル、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロ
フラン、γ−ブチロラクトン、ジオキソラン、トリエチ
ルフォスフェート、トリエチルフォスファイト、ジメチ
ルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスル
フォキシド、ジオキサン、ジメトキシエタン、ポリエチ
レングリコール、スルフォラン、ジクロロエタン、クロ
ルベンゼン、ニトロベンゼンなどの有機溶媒の１種又は
２種以上の混合物を挙げることができる。
【００１０】セパレータとしては、電解質溶液のイオン
移動に対して低抵抗であり、かつ溶液保持性に優れたも
のが用いられる。例えば、ガラス繊維フィルタ；ポリエ
ステル、テフロン、ポリフロン、ポリプロピレン等の高
分子ポアフィルタ、不織布；あるいはガラス繊維とこれ
らの高分子からなる不織布を用いることができる。セパ
レーターは、前記したように融着性フィルムとして兼用
することができる。
移動に対して低抵抗であり、かつ溶液保持性に優れたも
のが用いられる。例えば、ガラス繊維フィルタ；ポリエ
ステル、テフロン、ポリフロン、ポリプロピレン等の高
分子ポアフィルタ、不織布；あるいはガラス繊維とこれ
らの高分子からなる不織布を用いることができる。セパ
レーターは、前記したように融着性フィルムとして兼用
することができる。
【００１１】以下、本発明の詳細を実施例で説明する。
ただし本発明のリチウム二次電池は、以下の実施例に示
すものに限定されるものではなく、電池ケースの大き
さ、厚さ、材質、端子の位置、上蓋との溶接方法、正極
・負極の種類等は、用途および／または形状等に応じて
種々変更されるものである。
ただし本発明のリチウム二次電池は、以下の実施例に示
すものに限定されるものではなく、電池ケースの大き
さ、厚さ、材質、端子の位置、上蓋との溶接方法、正極
・負極の種類等は、用途および／または形状等に応じて
種々変更されるものである。
【００１２】実施例１ 図１は本発明の電池の１実施例の構造図である。１は正
極板であり、該正極板は正極活物質である二酸化マンガ
ン（Ａ）と導電材であるカーボン粉末（Ｂ）と結着剤で
あるポリ４フッ化エチレンの水性ディスパージョン
（Ｃ）を重量比で１００：７：７の割合でペースト状に
混練したものを厚さ２０μｍのＳＵＳ箔の両面に塗布・
乾燥・所定の寸法に切断することによって作製したもの
であり、その大きさは４４×７７ｍｍ、厚さは１５０μ
ｍである。２はリチウム負極であり、大きさは４５×７
８ｍｍ、厚さは０．１５ｍｍである。３はセパレーター
であり、該セパレーターは多孔性のポリプロピレン製フ
ィルム（商品名セルガード）を用いてリチウムを袋状に
包んで構成されたものである。本セパレーターには３Ｍ
ＬｉＢＦ4／（プロピレンカーボネート＋ジメトキシエ
タン）（体積比７：３）の電解液８０％、エトキシジエ
チレングリコールアクリレートを１９．２％、ベンゾイ
ンイソプロピルエーテルを０．８％混合した高分子固体
電解質組成物を浸透させ、高圧水銀灯を照射しゲル化さ
せたものを用いた。これらの電極群を積層した後、融着
部４にポリプロピレンフィルムが熱融着してなるＪＩＳ
高力アルミニウム合金第１種製の電池ケース５（壁厚
３００μｍ）に挿入した。次に各正極から取り出し束ね
たＳＵＳ製のリード６を５の電池ケースにスポット溶接
する。また各負極から取出したニッケル製の負極リード
７は電池ケース上蓋８の溶接部９にスポット溶接する。
ここで電池ケース上蓋８は溶接部９以外の全内部面にポ
リプロピレンフィルム１０を熱融着してある。そして前
記上蓋８を電池ケース５にかぶせ、周囲を熱融着するこ
とにより完成電池とした。封口部内で導通された負極リ
ードと外部端子との接続部を図２に示す。この電池の完
成寸法は９９×６１×４ｍｍである。図３の（ａ）に本
実施例で作成した電池の重量当りのエネルギー密度とサ
イクル特性との関係を示す。
極板であり、該正極板は正極活物質である二酸化マンガ
ン（Ａ）と導電材であるカーボン粉末（Ｂ）と結着剤で
あるポリ４フッ化エチレンの水性ディスパージョン
（Ｃ）を重量比で１００：７：７の割合でペースト状に
混練したものを厚さ２０μｍのＳＵＳ箔の両面に塗布・
乾燥・所定の寸法に切断することによって作製したもの
であり、その大きさは４４×７７ｍｍ、厚さは１５０μ
ｍである。２はリチウム負極であり、大きさは４５×７
８ｍｍ、厚さは０．１５ｍｍである。３はセパレーター
であり、該セパレーターは多孔性のポリプロピレン製フ
ィルム（商品名セルガード）を用いてリチウムを袋状に
包んで構成されたものである。本セパレーターには３Ｍ
ＬｉＢＦ4／（プロピレンカーボネート＋ジメトキシエ
タン）（体積比７：３）の電解液８０％、エトキシジエ
チレングリコールアクリレートを１９．２％、ベンゾイ
ンイソプロピルエーテルを０．８％混合した高分子固体
電解質組成物を浸透させ、高圧水銀灯を照射しゲル化さ
せたものを用いた。これらの電極群を積層した後、融着
部４にポリプロピレンフィルムが熱融着してなるＪＩＳ
高力アルミニウム合金第１種製の電池ケース５（壁厚
３００μｍ）に挿入した。次に各正極から取り出し束ね
たＳＵＳ製のリード６を５の電池ケースにスポット溶接
する。また各負極から取出したニッケル製の負極リード
７は電池ケース上蓋８の溶接部９にスポット溶接する。
ここで電池ケース上蓋８は溶接部９以外の全内部面にポ
リプロピレンフィルム１０を熱融着してある。そして前
記上蓋８を電池ケース５にかぶせ、周囲を熱融着するこ
とにより完成電池とした。封口部内で導通された負極リ
ードと外部端子との接続部を図２に示す。この電池の完
成寸法は９９×６１×４ｍｍである。図３の（ａ）に本
実施例で作成した電池の重量当りのエネルギー密度とサ
イクル特性との関係を示す。
【００１３】比較例１ 電池ケース５と上蓋８を３００μｍ厚のステンレス製と
する以外は実施例１と同様にした。図３の（ｂ）に重量
当りのエネルギー密度とサイクル特性の関係を示す。
する以外は実施例１と同様にした。図３の（ｂ）に重量
当りのエネルギー密度とサイクル特性の関係を示す。
【００１４】比較例２ 上蓋８にポリプロピレンフィルム１０を融着をしてない
こと以外は実施例１と同様にした。図３の（ｃ）に重量
当りのエネルギー密度とサイクル特性の関係を示す。
こと以外は実施例１と同様にした。図３の（ｃ）に重量
当りのエネルギー密度とサイクル特性の関係を示す。
【００１５】比較例３ 負極リードと外部端子との接続部を図４のようにして固
体電解液の代りに３ＭＬｉＢＦ4／（ＰＣ＋ＤＭＥ）
（７：３）溶液を用いる以外は実施例１と同様にした。
図３の（ｄ）に重量当りのエネルギー密度とサイクル特
性の関係を示す。
体電解液の代りに３ＭＬｉＢＦ4／（ＰＣ＋ＤＭＥ）
（７：３）溶液を用いる以外は実施例１と同様にした。
図３の（ｄ）に重量当りのエネルギー密度とサイクル特
性の関係を示す。
【００１６】以下、本発明の具体的実施態様を示す。 １．負極活物質としてリチウムまたはリチウム化合物を
用いたリチウム二次電池において、電池容器がアルミニ
ウムを主とした材質から構成され、かつ該容器の器面に
電解液に溶解しない被覆層が形成されたものであること
を特徴とするリチウム二次電池。 ２．前記第１のリチウム二次電池において、被覆層が電
解液と反応しないもので、かつ絶縁性の合成樹脂で形成
されたものであるリチウム二次電池。 ３．前記第２のリチウム二次電池において、合成樹脂が
ポリオレフィン系樹脂であるリチウム二次電池。 ４．前記第１、２または３のリチウム二次電池におい
て、被覆層が少なくとも負極リードと電池ケースとの接
続部（導通部）に形成され、該被覆層によって前記接続
部が封止されたものであるリチウム二次電池。 ５．前記第１、２、３または４のリチウム二次電池にお
いて、電解質が固体電解質であるリチウム二次電池。 ６．前記第１、２、３、４または５のリチウム二次電池
において、電解質が高分子固体電解質であるリチウム二
次電池。 ７．前記第１、２、３、４、５または６のリチウム二次
電池において電池容器が角形の形状であるリチウム二次
電池。
用いたリチウム二次電池において、電池容器がアルミニ
ウムを主とした材質から構成され、かつ該容器の器面に
電解液に溶解しない被覆層が形成されたものであること
を特徴とするリチウム二次電池。 ２．前記第１のリチウム二次電池において、被覆層が電
解液と反応しないもので、かつ絶縁性の合成樹脂で形成
されたものであるリチウム二次電池。 ３．前記第２のリチウム二次電池において、合成樹脂が
ポリオレフィン系樹脂であるリチウム二次電池。 ４．前記第１、２または３のリチウム二次電池におい
て、被覆層が少なくとも負極リードと電池ケースとの接
続部（導通部）に形成され、該被覆層によって前記接続
部が封止されたものであるリチウム二次電池。 ５．前記第１、２、３または４のリチウム二次電池にお
いて、電解質が固体電解質であるリチウム二次電池。 ６．前記第１、２、３、４または５のリチウム二次電池
において、電解質が高分子固体電解質であるリチウム二
次電池。 ７．前記第１、２、３、４、５または６のリチウム二次
電池において電池容器が角形の形状であるリチウム二次
電池。
【００１７】
１．請求項１の効果 アルミニウムを主とした材質からなる軽量な電池容器が
使用可能であるので、内部要素が同容量であっても、重
量当りのエネルギー密度が向上するという効果が得られ
た。 ２．請求項２および３の効果 被覆層を合成樹脂、特にポリオレフィン系樹脂で形成す
ることにより、内部短絡の危険性を大幅に解消すること
ができた。 ３．請求項４の効果 導通部に電解液が付着しても電池容器が腐食されること
が防止できるため、電池の信頼性を格段に向上させるこ
とができた。 ４．請求項５の効果 電解液のかわりに固体電解質を用いることにより、負極
リードと外部端子との導通部におけるアルミニウムの露
出部に電解液が付着することを防止でき、導通部の腐食
を防止でき、サイクル特性を大幅に改善する効果が得ら
れた。
使用可能であるので、内部要素が同容量であっても、重
量当りのエネルギー密度が向上するという効果が得られ
た。 ２．請求項２および３の効果 被覆層を合成樹脂、特にポリオレフィン系樹脂で形成す
ることにより、内部短絡の危険性を大幅に解消すること
ができた。 ３．請求項４の効果 導通部に電解液が付着しても電池容器が腐食されること
が防止できるため、電池の信頼性を格段に向上させるこ
とができた。 ４．請求項５の効果 電解液のかわりに固体電解質を用いることにより、負極
リードと外部端子との導通部におけるアルミニウムの露
出部に電解液が付着することを防止でき、導通部の腐食
を防止でき、サイクル特性を大幅に改善する効果が得ら
れた。
【図１】実施例１で作製した本発明の電池の各構成部材
を示す図である。
を示す図である。
【図２】封口部内で導通された負極リードと外部端子と
の接続部を模式的に示す断面図である。
の接続部を模式的に示す断面図である。
【図３】実施例１および比較例１〜３の重量当りのエネ
ルギー密度とサイクル特性を示す図である。
ルギー密度とサイクル特性を示す図である。
【図４】図２に示す電池において、固体電解質の代りに
３Ｍ ＬｉＢＦ4／（ＰＣ ＋ＤＭＥ）（７：３）溶液
を用いたものを示す図である。
３Ｍ ＬｉＢＦ4／（ＰＣ ＋ＤＭＥ）（７：３）溶液
を用いたものを示す図である。
１ 正極板 ２ 負極 ３ セパレーター ４ 融着部 ５ 電池ケース ６ 正極リード ７ 負極リード ８ 上蓋 ９ 溶接部 １０ ポリプロピレンフィルム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片桐 伸夫 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 黒沢 美子 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 林 嘉隆 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 加幡 利幸 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 大澤 利幸 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内
Claims (5)
- 【請求項１】 負極活物質としてリチウムまたはリチウ
ム化合物を用いたリチウム二次電池において、電池容器
がアルミニウムを主とした材質から構成され、かつ該容
器の内壁面に電解液に溶解しない被覆層が形成されたも
のであることを特徴とするリチウム二次電池。 - 【請求項２】 請求項１記載のリチウム二次電池におい
て、被覆層が電解液と反応しないもので、かつ絶縁性の
合成樹脂で形成されたものであるリチウム二次電池。 - 【請求項３】 請求項２記載のリチウム二次電池におい
て、合成樹脂がポリオレフイン系樹脂であるリチウム二
次電池。 - 【請求項４】 請求項１、２または３記載のリチウム二
次電池において、被覆層が少なくとも負極リードと電池
ケースとの接続部（導通部）に形成され、該被覆層によ
って前記接続部が封止されたものであるリチウム二次電
池。 - 【請求項５】 請求項１、２、３または４記載のリチウ
ム二次電池において、電解質が固体電解質であるリチウ
ム二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33200994A JP3512502B2 (ja) | 1994-12-12 | 1994-12-12 | 二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33200994A JP3512502B2 (ja) | 1994-12-12 | 1994-12-12 | 二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08167401A true JPH08167401A (ja) | 1996-06-25 |
| JP3512502B2 JP3512502B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=18250126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33200994A Expired - Fee Related JP3512502B2 (ja) | 1994-12-12 | 1994-12-12 | 二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3512502B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100382065B1 (ko) * | 1998-07-29 | 2003-07-18 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬2차전지 |
| KR101147605B1 (ko) * | 2006-10-16 | 2012-05-23 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지의 제조방법 |
| WO2015114517A1 (fr) * | 2014-01-31 | 2015-08-06 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Procede de regeneration de capacite d'un accumulateur electrochimique au lithium, boitier d'accumulateur et accumulateur associes |
-
1994
- 1994-12-12 JP JP33200994A patent/JP3512502B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100382065B1 (ko) * | 1998-07-29 | 2003-07-18 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬2차전지 |
| JP2008204963A (ja) * | 1998-07-29 | 2008-09-04 | Samsung Sdi Co Ltd | 二次電池のケース素材 |
| JP2008204964A (ja) * | 1998-07-29 | 2008-09-04 | Samsung Sdi Co Ltd | 二次電池ケース素材の製造方法 |
| KR101147605B1 (ko) * | 2006-10-16 | 2012-05-23 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지의 제조방법 |
| WO2015114517A1 (fr) * | 2014-01-31 | 2015-08-06 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Procede de regeneration de capacite d'un accumulateur electrochimique au lithium, boitier d'accumulateur et accumulateur associes |
| FR3017248A1 (fr) * | 2014-01-31 | 2015-08-07 | Commissariat Energie Atomique | Procede de regeneration de la capacite d'un accumulateur electrochimique au lithium, boitier d'accumulateur et accumulateur associes |
| JP2017509110A (ja) * | 2014-01-31 | 2017-03-30 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 電気化学的リチウム電池の容量を再生するための方法、ならびに関連する電池筐体および電池 |
| US11165103B2 (en) | 2014-01-31 | 2021-11-02 | Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives | Method for regenerating the capacity of an electrochemical lithium battery, and associated battery housing and battery |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3512502B2 (ja) | 2004-03-29 |
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