JPH0896792A - Ｌｉ電池 - Google Patents
Ｌｉ電池Info
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- JPH0896792A JPH0896792A JP6257510A JP25751094A JPH0896792A JP H0896792 A JPH0896792 A JP H0896792A JP 6257510 A JP6257510 A JP 6257510A JP 25751094 A JP25751094 A JP 25751094A JP H0896792 A JPH0896792 A JP H0896792A
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- layer
- positive electrode
- negative electrode
- ptc
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
- H01M2200/10—Temperature sensitive devices
- H01M2200/106—PTC
-
- 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】 過電流や急激な発熱等の異常が発生した場合
に回路遮断手段が速やかに機能して回路を短時間に遮断
し、過電流等の異常発生に対する回路遮断の応答性や信
頼性に優れるＬｉ電池を得ること。 【構成】 セパレータ（３）を介して正極層（２）と負
極層（４）を有してなり、その正極層と負極層の少なく
とも一方の外側にＰＴＣ層（１，５）を有するＬｉ電
池。 【効果】 正極層や負極層の近隣ないし隣接にＰＴＣ層
を有して過電流等の異常発生に対する回路遮断の応答性
や信頼性に優れる。
に回路遮断手段が速やかに機能して回路を短時間に遮断
し、過電流等の異常発生に対する回路遮断の応答性や信
頼性に優れるＬｉ電池を得ること。 【構成】 セパレータ（３）を介して正極層（２）と負
極層（４）を有してなり、その正極層と負極層の少なく
とも一方の外側にＰＴＣ層（１，５）を有するＬｉ電
池。 【効果】 正極層や負極層の近隣ないし隣接にＰＴＣ層
を有して過電流等の異常発生に対する回路遮断の応答性
や信頼性に優れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、過電流や急激な発熱等
が生じた場合の回路遮断の応答性に優れるＬｉ電池に関
する。
が生じた場合の回路遮断の応答性に優れるＬｉ電池に関
する。
【０００２】
【従来の技術】Ｌｉ電池は、高起電力、高容量でエネル
ギー密度が大きいことなどから、過電流や急激な発熱等
の異常が発生した場合に、電池の回路を遮断できる安全
手段を設けることが要求される。
ギー密度が大きいことなどから、過電流や急激な発熱等
の異常が発生した場合に、電池の回路を遮断できる安全
手段を設けることが要求される。
【０００３】従来、回路遮断用の安全手段を設けたＬｉ
電池としては、図５の如く電池１１の外部回路１２にＰ
ＴＣ素子１３からなる回路遮断装置を設けたもの、ある
いは図６の如く電池１４の缶１９内に絶縁層１８を介し
て付設された正極端子１５，１７などの端子部にＰＴＣ
素子１６からなる回路遮断装置を設けたものが知られて
いた。
電池としては、図５の如く電池１１の外部回路１２にＰ
ＴＣ素子１３からなる回路遮断装置を設けたもの、ある
いは図６の如く電池１４の缶１９内に絶縁層１８を介し
て付設された正極端子１５，１７などの端子部にＰＴＣ
素子１６からなる回路遮断装置を設けたものが知られて
いた。
【０００４】しかしながら、いずれの場合にも、Ｌｉ電
池に過電流や急激な発熱等の異常が発生した際にその回
路遮断装置が機能して回路が遮断されるまでに長時間を
要し、応答性や信頼性に劣る問題点があった。
池に過電流や急激な発熱等の異常が発生した際にその回
路遮断装置が機能して回路が遮断されるまでに長時間を
要し、応答性や信頼性に劣る問題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、過電流や急
激な発熱等の異常が発生した場合に回路遮断手段が速や
かに機能して回路を短時間に遮断し、過電流等の異常発
生に対する回路遮断の応答性や信頼性に優れるＬｉ電池
を得ることを目的とする。
激な発熱等の異常が発生した場合に回路遮断手段が速や
かに機能して回路を短時間に遮断し、過電流等の異常発
生に対する回路遮断の応答性や信頼性に優れるＬｉ電池
を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、セパレータを
介して正極層と負極層を有してなり、その正極層と負極
層の少なくとも一方の外側にＰＴＣ層を有することを特
徴とするＬｉ電池を提供するものである。
介して正極層と負極層を有してなり、その正極層と負極
層の少なくとも一方の外側にＰＴＣ層を有することを特
徴とするＬｉ電池を提供するものである。
【０００７】
【実施態様の例示】ＰＴＣ層は、例えばアセチレンブラ
ック配合のポリエチレンなどからなるＰＴＣ（positive
temperature coffecient）材料で形成されるが、それ
は正極層又は負極層を付設するための集電体に予め密着
状態で設けたものが好ましい。
ック配合のポリエチレンなどからなるＰＴＣ（positive
temperature coffecient）材料で形成されるが、それ
は正極層又は負極層を付設するための集電体に予め密着
状態で設けたものが好ましい。
【０００８】
【作用】ＰＴＣ層は、そのＰＴＣ層を正極層や負極層の
近隣に、好ましくは正極層や負極層に隣接して配置する
ことで、過電流や急激な発熱等の異常が発生した場合に
ＰＴＣ層が速やかに機能して回路を短時間に遮断し、過
電流等の異常発生に対する回路遮断の応答性や信頼性に
優れるＬｉ電池が形成される。
近隣に、好ましくは正極層や負極層に隣接して配置する
ことで、過電流や急激な発熱等の異常が発生した場合に
ＰＴＣ層が速やかに機能して回路を短時間に遮断し、過
電流等の異常発生に対する回路遮断の応答性や信頼性に
優れるＬｉ電池が形成される。
【０００９】
【実施例】本発明のＬｉ電池は、セパレータを介して正
極層と負極層を有してなり、その正極層と負極層の少な
くとも一方の外側にＰＴＣ層を有するものである。その
例を図１、図２、図３に示した。１，５がＰＴＣ層、２
が正極層、３がセパレータ、４が負極層である。また
６，７は、集電体テープである。
極層と負極層を有してなり、その正極層と負極層の少な
くとも一方の外側にＰＴＣ層を有するものである。その
例を図１、図２、図３に示した。１，５がＰＴＣ層、２
が正極層、３がセパレータ、４が負極層である。また
６，７は、集電体テープである。
【００１０】図例から明らかな如く、本発明においては
セパレータ３を介した正極層２と負極層４の外側の少な
くとも一方にＰＴＣ層１（５）が介在する形態に形成さ
れていればよく、その他の点については従来に準じて一
次や二次の電池を形成することができる。電池形態など
も使用目的等に応じて適宜に決定でき、例えばコイン型
やボタン型、あるいはスパイラル構造を有する円筒型や
角型、さらには積層構造を有する角型などのような任意
な形態とすることができる。
セパレータ３を介した正極層２と負極層４の外側の少な
くとも一方にＰＴＣ層１（５）が介在する形態に形成さ
れていればよく、その他の点については従来に準じて一
次や二次の電池を形成することができる。電池形態など
も使用目的等に応じて適宜に決定でき、例えばコイン型
やボタン型、あるいはスパイラル構造を有する円筒型や
角型、さらには積層構造を有する角型などのような任意
な形態とすることができる。
【００１１】従って正極層、負極層の形態については、
電池形態などに応じて適宜に決定され、図１〜図３に例
示の如く正極層２や負極層４がＰＴＣ層１，５を介して
集電体６，７に付設された形態や、ＰＴＣ層自体を集電
体とする形態などとされる。
電池形態などに応じて適宜に決定され、図１〜図３に例
示の如く正極層２や負極層４がＰＴＣ層１，５を介して
集電体６，７に付設された形態や、ＰＴＣ層自体を集電
体とする形態などとされる。
【００１２】ちなみに正極層については、カーボンやセ
ラミック系のもの、共役系ポリマー等の有機導電性物質
系のものなどの適宜なものを用いて形成することがで
き、公知物のいずれも用いうる。前記セラミック系正極
層の例としては、Ｌｉを含有する、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃｕ、
Ｎｂ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｐ等の金属
の複合酸化物、硫化物、セレン化物、Ｖ2Ｏ5などがあげ
られる。
ラミック系のもの、共役系ポリマー等の有機導電性物質
系のものなどの適宜なものを用いて形成することがで
き、公知物のいずれも用いうる。前記セラミック系正極
層の例としては、Ｌｉを含有する、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃｕ、
Ｎｂ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｐ等の金属
の複合酸化物、硫化物、セレン化物、Ｖ2Ｏ5などがあげ
られる。
【００１３】前記したＬｉ含有のセラミック系正極層の
具体例としては、ＬｉＭｎＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＭ
ｎ2-xＭxＯ4、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＮｉ1-xＭxＯ2、Ｌｉ
ＣｏＯ2、ＬｉＣｒＯ2、ＬｉＦｅＯ2、ＬｉＶＯ2、Ｌｉ
wＣo1-x-yＭxＰyＯ2+z（ただし、Ｍは１種又は２種以上
の遷移金属、ｗは０＜ｗ≦２、ｘは０≦ｘ＜１、ｙは０
＜ｙ＜１、ｚは−１≦ｚ≦４である。）、あるいはＬｉ
ないしＬｉ・Ｃoのリン酸塩及び／又はＣoないしＬｉ・
Ｃoの酸化物を成分として１モルのＬｉあたり０．１モ
ル以上のＣoと０．２モル以上のＰを含有するものなど
を活物質とするものがあげられる。
具体例としては、ＬｉＭｎＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＭ
ｎ2-xＭxＯ4、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＮｉ1-xＭxＯ2、Ｌｉ
ＣｏＯ2、ＬｉＣｒＯ2、ＬｉＦｅＯ2、ＬｉＶＯ2、Ｌｉ
wＣo1-x-yＭxＰyＯ2+z（ただし、Ｍは１種又は２種以上
の遷移金属、ｗは０＜ｗ≦２、ｘは０≦ｘ＜１、ｙは０
＜ｙ＜１、ｚは−１≦ｚ≦４である。）、あるいはＬｉ
ないしＬｉ・Ｃoのリン酸塩及び／又はＣoないしＬｉ・
Ｃoの酸化物を成分として１モルのＬｉあたり０．１モ
ル以上のＣoと０．２モル以上のＰを含有するものなど
を活物質とするものがあげられる。
【００１４】また負極層についても、カーボン、特に黒
鉛系のものや、Ｌｉ系のものなどの適宜なものを用いて
形成することができ、公知物のいずれも用いうる。前記
Ｌｉ系負極層の例としては、例えばリチウム又はリチウ
ム合金を用いたものなどがあげられる。そのリチウム合
金としては、Ｌｉと、例えばＡl、Ｐb、Ｓn、Ｉn、Ｂ
i、Ａｇ、Ｂａ、Ｃａ、Ｈg、Ｐd、Ｐt、Ｓr、Ｔｅなど
の金属との２元又は３元以上の合金に、必要に応じてＳ
i、Ｃd、Ｚn、Ｌa等を添加したものなどがあげられる。
鉛系のものや、Ｌｉ系のものなどの適宜なものを用いて
形成することができ、公知物のいずれも用いうる。前記
Ｌｉ系負極層の例としては、例えばリチウム又はリチウ
ム合金を用いたものなどがあげられる。そのリチウム合
金としては、Ｌｉと、例えばＡl、Ｐb、Ｓn、Ｉn、Ｂ
i、Ａｇ、Ｂａ、Ｃａ、Ｈg、Ｐd、Ｐt、Ｓr、Ｔｅなど
の金属との２元又は３元以上の合金に、必要に応じてＳ
i、Ｃd、Ｚn、Ｌa等を添加したものなどがあげられる。
【００１５】前記のリチウム合金からなる負極の具体例
としては、例えばＡｌ、Ｂｉ、Ｓｎ又はＩｎ等とＬｉと
の金属間化合物などからなるＬｉ合金、ＬｉとＰbの合
金にＬa等を添加して機械的特性を改善したもの、ある
いはＡｇ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ又はＣａの少なくとも１種
からなるＸ成分を含むＬｉ−Ｘ−Ｔｅ系合金などを用い
たものがあげられる。リチウム合金におけるリチウム以
外の成分の含有量は、原子比に基づいて４０％以下、就
中５〜３０％、特に１０〜２０％が好ましい。
としては、例えばＡｌ、Ｂｉ、Ｓｎ又はＩｎ等とＬｉと
の金属間化合物などからなるＬｉ合金、ＬｉとＰbの合
金にＬa等を添加して機械的特性を改善したもの、ある
いはＡｇ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ又はＣａの少なくとも１種
からなるＸ成分を含むＬｉ−Ｘ−Ｔｅ系合金などを用い
たものがあげられる。リチウム合金におけるリチウム以
外の成分の含有量は、原子比に基づいて４０％以下、就
中５〜３０％、特に１０〜２０％が好ましい。
【００１６】二次電池を形成する場合、その充放電のサ
イクル寿命、高起電力性、高放電容量性、高エネルギー
密度性などの点より特に好ましく用いうるリチウム合金
は、Ｌｉ−Ａｇ−Ｔｅ系合金からなるＬｉ：Ａｇ：Ｔｅ
の原子比が８０〜１５０：１〜２０：０．００１〜３０
のものなどであり、Ｌｉを８０原子％以上含有するもの
である。
イクル寿命、高起電力性、高放電容量性、高エネルギー
密度性などの点より特に好ましく用いうるリチウム合金
は、Ｌｉ−Ａｇ−Ｔｅ系合金からなるＬｉ：Ａｇ：Ｔｅ
の原子比が８０〜１５０：１〜２０：０．００１〜３０
のものなどであり、Ｌｉを８０原子％以上含有するもの
である。
【００１７】正極層、負極層の形成は、例えば前記活物
質等の極形成材を必要に応じてアセチレンブラックやケ
ッチェンブラック、黒鉛等の導電材料、及びポリテトラ
フルオロエチレンやポリエチレン、ポリフッ化ビニリデ
ンやエチレン・プロピレン・ジエン共重合体等の結着剤
と共に、キャスティング方式や圧縮成形方式、ロール成
形方式やドクターブレード方式、圧延方式や熱間押出方
式などの適宜な方式で成形する方法や、各種の蒸着方式
や溶融メッキ方式などにより膜形成する方法などで行う
ことができる。正極層や負極層の厚さは、５００μm以
下、就中３００μm以下、特に５〜２００μmが一般的で
あるが１mmを超える厚さとするときもあり、その厚さは
適宜に決定することができる。
質等の極形成材を必要に応じてアセチレンブラックやケ
ッチェンブラック、黒鉛等の導電材料、及びポリテトラ
フルオロエチレンやポリエチレン、ポリフッ化ビニリデ
ンやエチレン・プロピレン・ジエン共重合体等の結着剤
と共に、キャスティング方式や圧縮成形方式、ロール成
形方式やドクターブレード方式、圧延方式や熱間押出方
式などの適宜な方式で成形する方法や、各種の蒸着方式
や溶融メッキ方式などにより膜形成する方法などで行う
ことができる。正極層や負極層の厚さは、５００μm以
下、就中３００μm以下、特に５〜２００μmが一般的で
あるが１mmを超える厚さとするときもあり、その厚さは
適宜に決定することができる。
【００１８】前記の正極層や負極層を形成する場合に、
その付設ベースとしてテープ形態等の集電体を用いるこ
とで、集電体に付設した形態の正極層や負極層を得るこ
とができる。集電体としては、例えば銅、アルミニウ
ム、銀等の導電性に優れる金属などからなる導電性支持
基材が用いられる。集電体の厚さは、電極の使用目的等
に応じて適宜に決定され、一般には１００μm以下、就
中、薄型化の点より５〜５０μm、特に１０〜３０μmと
される。
その付設ベースとしてテープ形態等の集電体を用いるこ
とで、集電体に付設した形態の正極層や負極層を得るこ
とができる。集電体としては、例えば銅、アルミニウ
ム、銀等の導電性に優れる金属などからなる導電性支持
基材が用いられる。集電体の厚さは、電極の使用目的等
に応じて適宜に決定され、一般には１００μm以下、就
中、薄型化の点より５〜５０μm、特に１０〜３０μmと
される。
【００１９】前記した溶融メッキ方式を適用する場合な
どには、特に負極層を形成する場合には導電性支持基材
の上に必要に応じて拡散バリア層や濡れ促進材層等を設
けたものなども用いられる。拡散バリア層は、溶融メッ
キ時にそのメッキ成分が導電性支持基材を侵食すること
の防止を目的とするもので、その形成には、例えばニッ
ケルやコバルト、鉄などのメッキ成分と反応しにくい適
宜な導体を用いることができる。
どには、特に負極層を形成する場合には導電性支持基材
の上に必要に応じて拡散バリア層や濡れ促進材層等を設
けたものなども用いられる。拡散バリア層は、溶融メッ
キ時にそのメッキ成分が導電性支持基材を侵食すること
の防止を目的とするもので、その形成には、例えばニッ
ケルやコバルト、鉄などのメッキ成分と反応しにくい適
宜な導体を用いることができる。
【００２０】拡散バリア層の上に必要に応じて設けられ
る濡れ促進材層は、溶融メッキ時におけるメッキ液の濡
れを促進して凹凸化などの電極表面性状の悪化を防止
し、溶融メッキによる平坦かつ均一なコーティング層を
形成して良質の負極用等の活物質層が形成されやすくす
ることを目的とする。濡れ促進材層の形成には、メッキ
成分と親和性の適宜な導体、好ましくはメッキ成分と反
応しやすくてその化学親和性に優れるものを用いうる。
その例としては銀、銅、亜鉛、マグネシウム、アルミニ
ウム、カルシウム、バリウム、ビスマス、インジウム、
鉛、白金、パラジウム、スズなどがあげられる。
る濡れ促進材層は、溶融メッキ時におけるメッキ液の濡
れを促進して凹凸化などの電極表面性状の悪化を防止
し、溶融メッキによる平坦かつ均一なコーティング層を
形成して良質の負極用等の活物質層が形成されやすくす
ることを目的とする。濡れ促進材層の形成には、メッキ
成分と親和性の適宜な導体、好ましくはメッキ成分と反
応しやすくてその化学親和性に優れるものを用いうる。
その例としては銀、銅、亜鉛、マグネシウム、アルミニ
ウム、カルシウム、バリウム、ビスマス、インジウム、
鉛、白金、パラジウム、スズなどがあげられる。
【００２１】拡散バリア層や濡れ促進材層の形成は、例
えば電気メッキ方式、無電解メッキ方式、物理的ないし
化学的蒸着方式などの適宜な方式で行うことができる。
拡散バリア層、濡れ促進材層の厚さは０．０１〜５μm
が一般的である。
えば電気メッキ方式、無電解メッキ方式、物理的ないし
化学的蒸着方式などの適宜な方式で行うことができる。
拡散バリア層、濡れ促進材層の厚さは０．０１〜５μm
が一般的である。
【００２２】なお溶融メッキ層の形成は、例えば集電体
テープをアルゴンガスやヘリウムガス等の不活性ガスの
雰囲気下にある溶融メッキ浴に導入してそのコーティン
グ層を形成する方式や、コーティング層形成後そのコー
ティング層を急冷処理する方式などにより行うことがで
きる。またその溶融メッキ層が負極層である場合には、
その上に例えばＬｉＦ、Ｌｉ3ＰＯ4、Ｌｉ2Ｓ、ＬｉＣ
ｌ、Ｌｉ2ＣＯ3などのＬｉイオンを透過する性質を有す
るＬｉイオン透過薄膜を設けることもできる。Ｌｉイオ
ン透過薄膜は、負極層と電解液との接触を防止してデン
ドライトの成長を防止するためのものであり、その付設
は例えば溶液浸漬方式、電解液添加物方式、気相反応方
式、低温蒸着方式などにより行うことができる。
テープをアルゴンガスやヘリウムガス等の不活性ガスの
雰囲気下にある溶融メッキ浴に導入してそのコーティン
グ層を形成する方式や、コーティング層形成後そのコー
ティング層を急冷処理する方式などにより行うことがで
きる。またその溶融メッキ層が負極層である場合には、
その上に例えばＬｉＦ、Ｌｉ3ＰＯ4、Ｌｉ2Ｓ、ＬｉＣ
ｌ、Ｌｉ2ＣＯ3などのＬｉイオンを透過する性質を有す
るＬｉイオン透過薄膜を設けることもできる。Ｌｉイオ
ン透過薄膜は、負極層と電解液との接触を防止してデン
ドライトの成長を防止するためのものであり、その付設
は例えば溶液浸漬方式、電解液添加物方式、気相反応方
式、低温蒸着方式などにより行うことができる。
【００２３】ＰＴＣ層は、ＰＴＣ材料により形成するこ
とができる。用いるＰＴＣ材料については特に限定はな
く、その例としては、カーボンブラック配合のプラスチ
ックなどがあげられる。そのカーボンブラックとして
は、例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラック、
チャンネルブラック、ファーネスブラック、サーマルブ
ラック、ランプブラックなどの適宜なものを用いうる。
またプラスチックとしては、例えばポリエチレン、ポリ
プロピレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体などの適宜
なものを用いうる。さらにチタン酸バリウム等のセラミ
ックなども用いうる。
とができる。用いるＰＴＣ材料については特に限定はな
く、その例としては、カーボンブラック配合のプラスチ
ックなどがあげられる。そのカーボンブラックとして
は、例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラック、
チャンネルブラック、ファーネスブラック、サーマルブ
ラック、ランプブラックなどの適宜なものを用いうる。
またプラスチックとしては、例えばポリエチレン、ポリ
プロピレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体などの適宜
なものを用いうる。さらにチタン酸バリウム等のセラミ
ックなども用いうる。
【００２４】ＰＴＣ層は、ＰＴＣ材料を塗布する方式や
注形する方式などの適宜な方式により、塗布層やフィル
ム状物などの適宜な形態で得ることができる。本発明に
おいてＰＴＣ層は、セパレータを介して配置した正極層
と負極層の少なくとも一方の外側に設けられが、その配
置位置については図１〜３に例示した如く適宜に決定す
ることができ、２層以上を配置することもできる。
注形する方式などの適宜な方式により、塗布層やフィル
ム状物などの適宜な形態で得ることができる。本発明に
おいてＰＴＣ層は、セパレータを介して配置した正極層
と負極層の少なくとも一方の外側に設けられが、その配
置位置については図１〜３に例示した如く適宜に決定す
ることができ、２層以上を配置することもできる。
【００２５】ＰＴＣ層の好ましい配置形態は、過電流や
急激な発熱等の異常が発生した場合における応答速度の
点より、正極層や負極層の近隣、就中、正極層や負極層
に隣接して、特に密着状態に配置したものである。密着
配置は、シート状のＰＴＣ層、又はシート状の正極層等
に正極層等又はＰＴＣ層を付設する方式などにより達成
することができる。また集電体にＰＴＣ層を設け、その
上に正極層又は負極層を付設する方式などによっても達
成でき、適宜な方式で密着配置を達成することができ
る。
急激な発熱等の異常が発生した場合における応答速度の
点より、正極層や負極層の近隣、就中、正極層や負極層
に隣接して、特に密着状態に配置したものである。密着
配置は、シート状のＰＴＣ層、又はシート状の正極層等
に正極層等又はＰＴＣ層を付設する方式などにより達成
することができる。また集電体にＰＴＣ層を設け、その
上に正極層又は負極層を付設する方式などによっても達
成でき、適宜な方式で密着配置を達成することができ
る。
【００２６】正極層と負極層の間に介在させるセパレー
タとしては、例えばポリプロピレンやポリエチレン等か
らなる多孔性ポリマーフィルムやガラスフィルター、不
織布の如き多孔性素材からなる多孔質絶縁膜、あるいは
固体電解質などの適宜なものを用いることができる。前
記の多孔質絶縁膜からなるセパレータは、膜内に電解液
を保持させるタイプのものであり、その保持は多孔質絶
縁膜に電解液を含浸させたり、充填する方式、あるいは
電池缶内に電解液を充填する方式などにより達成され
る。
タとしては、例えばポリプロピレンやポリエチレン等か
らなる多孔性ポリマーフィルムやガラスフィルター、不
織布の如き多孔性素材からなる多孔質絶縁膜、あるいは
固体電解質などの適宜なものを用いることができる。前
記の多孔質絶縁膜からなるセパレータは、膜内に電解液
を保持させるタイプのものであり、その保持は多孔質絶
縁膜に電解液を含浸させたり、充填する方式、あるいは
電池缶内に電解液を充填する方式などにより達成され
る。
【００２７】上記したように本発明のＬｉ電池は、セパ
レータを介した正極層と負極層の少なくとも一方の外側
にＰＴＣ層を有していればよく、その一次や二次の電池
構造については適宜に決定しうるものである。ＰＴＣ層
を配置した電池の具体例を図４に示した。これはコイン
型のＬｉ二次電池を示したものであり、２１，２７は電
池缶、２２はＮｉ板からなる集電体、２３は集電体に付
設したＰＴＣ層、２４はＰＴＣ層の上に付設した正極
層、２５は電解質含有の多孔質絶縁膜からなるセパレー
タ、２６は負極層、２８は絶縁封止材である。シート状
の正極層と負極層をセパレータを介して積層したものを
捲回したものなどからなる捲回型のＬｉ二次電池などに
ついても前記コイン型電池に準じてＰＴＣ層を介在させ
ることができる。
レータを介した正極層と負極層の少なくとも一方の外側
にＰＴＣ層を有していればよく、その一次や二次の電池
構造については適宜に決定しうるものである。ＰＴＣ層
を配置した電池の具体例を図４に示した。これはコイン
型のＬｉ二次電池を示したものであり、２１，２７は電
池缶、２２はＮｉ板からなる集電体、２３は集電体に付
設したＰＴＣ層、２４はＰＴＣ層の上に付設した正極
層、２５は電解質含有の多孔質絶縁膜からなるセパレー
タ、２６は負極層、２８は絶縁封止材である。シート状
の正極層と負極層をセパレータを介して積層したものを
捲回したものなどからなる捲回型のＬｉ二次電池などに
ついても前記コイン型電池に準じてＰＴＣ層を介在させ
ることができる。
【００２８】なおＬｉ電池の形成に際しては、電解質が
用いられるが、その電解質としては、Ｌｉイオンの移動
を可能とした適宜なものを用いることができる。その例
としては、塩類電解性ポリマーにリチウム塩を混合して
なるものの如き固体電解質、エステルやエーテル等の有
機溶媒にリチウム塩を溶解させてなる非水電解液系のも
のなどがあげられる。
用いられるが、その電解質としては、Ｌｉイオンの移動
を可能とした適宜なものを用いることができる。その例
としては、塩類電解性ポリマーにリチウム塩を混合して
なるものの如き固体電解質、エステルやエーテル等の有
機溶媒にリチウム塩を溶解させてなる非水電解液系のも
のなどがあげられる。
【００２９】前記の塩類電解性ポリマーの代表例として
は、ポリエチレンオキシド、ポリホスファゼン、ポリア
ジリジン、ポリエチレンスルフィド、ポリビニルアルコ
ール、それらの誘導体や混合物、複合体などがあげられ
る。なお上記したように固体電解質の場合には、それが
正・負極間のセパレータを兼ねうる利点を有している。
は、ポリエチレンオキシド、ポリホスファゼン、ポリア
ジリジン、ポリエチレンスルフィド、ポリビニルアルコ
ール、それらの誘導体や混合物、複合体などがあげられ
る。なお上記したように固体電解質の場合には、それが
正・負極間のセパレータを兼ねうる利点を有している。
【００３０】また前記有機溶媒の代表例としては、プロ
ピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチル
カーボネート、ジエチルカーボネート、テトラヒドロフ
ラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシエタ
ン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、γ−ブチロラ
クトン、１，２−ジメトキシエタン、ジエチルエーテ
ル、１，３−ジオキソラン、蟻酸メチル、蟻酸エチル、
プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酢酸メチ
ル、酢酸エチル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセ
トニトリル、それらの混合物などがあげられる。
ピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチル
カーボネート、ジエチルカーボネート、テトラヒドロフ
ラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシエタ
ン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、γ−ブチロラ
クトン、１，２−ジメトキシエタン、ジエチルエーテ
ル、１，３−ジオキソラン、蟻酸メチル、蟻酸エチル、
プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酢酸メチ
ル、酢酸エチル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセ
トニトリル、それらの混合物などがあげられる。
【００３１】リチウム塩の代表例としては、ＬｉＩ、Ｌ
ｉＣＦ3ＳＯ3、Ｌｉ（ＣＦ2ＳＯ2）2、ＬｉＢＦ4、Ｌｉ
ＣlＯ4、ＬｉＡlＣl4、Ｌｉ2ＧeＦ6、ＬｉＰＦ6、Ｌｉ
ＳＣＮ、ＬｉＡsＦ6などがあげられる。電解液における
リチウム塩濃度は０．１〜３モル／リットルが一般的で
あるが、これに限定されない。なお非水溶液系電解液の
形成に際しては、寿命や放電容量、起電力等の電池特性
の向上などを目的として、必要に応じて２−メチルフラ
ン、チオフェン、ピロール、クラウンエーテル、Ｌｉ錯
イオン形成剤（大環状化合物等）などの有機添加物を添
加することもできる。
ｉＣＦ3ＳＯ3、Ｌｉ（ＣＦ2ＳＯ2）2、ＬｉＢＦ4、Ｌｉ
ＣlＯ4、ＬｉＡlＣl4、Ｌｉ2ＧeＦ6、ＬｉＰＦ6、Ｌｉ
ＳＣＮ、ＬｉＡsＦ6などがあげられる。電解液における
リチウム塩濃度は０．１〜３モル／リットルが一般的で
あるが、これに限定されない。なお非水溶液系電解液の
形成に際しては、寿命や放電容量、起電力等の電池特性
の向上などを目的として、必要に応じて２−メチルフラ
ン、チオフェン、ピロール、クラウンエーテル、Ｌｉ錯
イオン形成剤（大環状化合物等）などの有機添加物を添
加することもできる。
【００３２】実施例１ 幅３９．５mm、厚さ２０μmのＡｌテープの両面に、厚
さ３μmのＰＴＣテープを加熱圧着した後、その片面に
正極層形成用のペーストをコーティングし、２００℃の
電気炉にて乾燥させた後、Ａｌテープの他面側にも同様
にして正極層を付設して全厚が４００μmのシートを形
成し、それより長さ４００mmのピースを切り出して圧延
機により全厚を２００μmに圧縮し、そのピースの片端
における長さ２０mm部分のＰＴＣ層及び正極層を剥離し
て、その部分にリード線を溶接したのち１２０℃で３時
間乾燥させて、正極シートを得た。
さ３μmのＰＴＣテープを加熱圧着した後、その片面に
正極層形成用のペーストをコーティングし、２００℃の
電気炉にて乾燥させた後、Ａｌテープの他面側にも同様
にして正極層を付設して全厚が４００μmのシートを形
成し、それより長さ４００mmのピースを切り出して圧延
機により全厚を２００μmに圧縮し、そのピースの片端
における長さ２０mm部分のＰＴＣ層及び正極層を剥離し
て、その部分にリード線を溶接したのち１２０℃で３時
間乾燥させて、正極シートを得た。
【００３３】前記において、ＰＴＣテープはポリエチレ
ンとアセチレンブラックの混練物をロール展開して形成
した。また正極層形成用のペーストは、硝酸リチウムと
水酸化ニッケルをＬｉ：Ｎｉ＝１：１のモル比で混合
し、それをアルミナ製坩堝に入れて７００℃で２４時
間、酸素気流中で焼成処理し、ＬｉＮｉＯ2からなる正
極活物質を調製し、それを遊星型ボールミルで粉砕して
分粒したのち、その粒径２０μm以下の粉末９０重量
部、アセチレンブラック７重量部、ポリフッ化ビニリデ
ン３重量部、及びＮ−メチル−２−ピロリドン９７重量
部を混合して得た。なお前記のＬｉＮｉＯ2粉末をＸ線
回折法にて測定した結果、ＪＣＰＤＳカードのＮｏ．９
−６３と良好に一致し、空間群Ｒ３ｍのＬｉＮｉＯ2と
同定された。
ンとアセチレンブラックの混練物をロール展開して形成
した。また正極層形成用のペーストは、硝酸リチウムと
水酸化ニッケルをＬｉ：Ｎｉ＝１：１のモル比で混合
し、それをアルミナ製坩堝に入れて７００℃で２４時
間、酸素気流中で焼成処理し、ＬｉＮｉＯ2からなる正
極活物質を調製し、それを遊星型ボールミルで粉砕して
分粒したのち、その粒径２０μm以下の粉末９０重量
部、アセチレンブラック７重量部、ポリフッ化ビニリデ
ン３重量部、及びＮ−メチル−２−ピロリドン９７重量
部を混合して得た。なお前記のＬｉＮｉＯ2粉末をＸ線
回折法にて測定した結果、ＪＣＰＤＳカードのＮｏ．９
−６３と良好に一致し、空間群Ｒ３ｍのＬｉＮｉＯ2と
同定された。
【００３４】一方、幅４１mm、厚さ１０μmのＣｕテー
プの全面に厚さ０．５μmのＡｇの電気メッキ層と、そ
の上に厚さ２μmのＮｉの電気メッキ層を有する集電体
テープを高純度アルゴン雰囲気中にて、リチウム合金の
溶融メッキ浴（２５０℃）に２ｍ／分の速度で連続的に
導入し通過させ、絞り治具にて両面におけるコーティン
グ厚をそれぞれ２０μmに調節し、そのテープより長さ
４２０mmのピースを切り出して負極シートを連続的に得
た。前記のリチウム合金としては、Ｌｉ：Ａｇ：Ｔｅ＝
９０：１０：０．１の原子比からなるＬｉ−Ａｇ−Ｔｅ
合金を用いた。
プの全面に厚さ０．５μmのＡｇの電気メッキ層と、そ
の上に厚さ２μmのＮｉの電気メッキ層を有する集電体
テープを高純度アルゴン雰囲気中にて、リチウム合金の
溶融メッキ浴（２５０℃）に２ｍ／分の速度で連続的に
導入し通過させ、絞り治具にて両面におけるコーティン
グ厚をそれぞれ２０μmに調節し、そのテープより長さ
４２０mmのピースを切り出して負極シートを連続的に得
た。前記のリチウム合金としては、Ｌｉ：Ａｇ：Ｔｅ＝
９０：１０：０．１の原子比からなるＬｉ−Ａｇ−Ｔｅ
合金を用いた。
【００３５】次に、前記で得た正極シートと負極シート
を、厚さ２５μmの多孔質ポリプロピレンフィルムから
なるセパレータを介在させた状態で捲回して電池缶に収
納し３mlの電解液を注入して単３型の二次電池を形成し
た。なお電解液にはエチレンカーボネート／ジエチルカ
ーボネート（体積比１／１）の混合液１リットルに１モ
ルのＬｉＰＦ6を溶解させたものを用いた。
を、厚さ２５μmの多孔質ポリプロピレンフィルムから
なるセパレータを介在させた状態で捲回して電池缶に収
納し３mlの電解液を注入して単３型の二次電池を形成し
た。なお電解液にはエチレンカーボネート／ジエチルカ
ーボネート（体積比１／１）の混合液１リットルに１モ
ルのＬｉＰＦ6を溶解させたものを用いた。
【００３６】比較例 ＡｌテープにＰＴＣ層を設けない以外は実施例１に準じ
て電池を形成し、その外部回路に実施例１に準じたＰＴ
Ｃ素子を組み込んでＬｉ二次電池を得た（図５）。
て電池を形成し、その外部回路に実施例１に準じたＰＴ
Ｃ素子を組み込んでＬｉ二次電池を得た（図５）。
【００３７】評価試験 ショートテスト 実施例１、比較例で得た二次電池の正極・負極間に電流
計を取り付けて導線によりショートテストを行った。前
記の結果を図７に示した。
計を取り付けて導線によりショートテストを行った。前
記の結果を図７に示した。
【００３８】過熱挙動 実施例１、比較例で得た二次電池の正極・負極間に電流
計を取り付け、さらに５００Ωの負荷抵抗を取り付けた
状態で、その電池の放電中に電池缶をガスバーナで加熱
し、その際の電流の挙動を調べた。前記の結果を図８に
示した。
計を取り付け、さらに５００Ωの負荷抵抗を取り付けた
状態で、その電池の放電中に電池缶をガスバーナで加熱
し、その際の電流の挙動を調べた。前記の結果を図８に
示した。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、正極層や負極層の近隣
ないし隣接にＰＴＣ層を有して、過電流や急激な発熱等
の異常が発生した場合にＰＴＣ層が速やかに応答して回
路を短時間に遮断し、過電流等の異常発生に対する回路
遮断の応答性や信頼性に優れて、発火等に対する安全性
に優れるＬｉ電池を得ることができる。
ないし隣接にＰＴＣ層を有して、過電流や急激な発熱等
の異常が発生した場合にＰＴＣ層が速やかに応答して回
路を短時間に遮断し、過電流等の異常発生に対する回路
遮断の応答性や信頼性に優れて、発火等に対する安全性
に優れるＬｉ電池を得ることができる。
【図１】実施例の断面図。
【図２】他の実施例の断面図。
【図３】さらに他の実施例の断面図。
【図４】電池構造例の説明図。
【図５】従来例の説明図。
【図６】他の従来例の説明図。
【図７】ショートテスト結果を示したグラフ。
【図８】過熱時の電流挙動テスト結果を示したグラフ。
１，５：ＰＴＣ層 ２：正極層 ３：セパレータ ４：負極層 ６，７：集電体テープ
Claims (3)
- 【請求項１】 セパレータを介して正極層と負極層を有
してなり、その正極層と負極層の少なくとも一方の外側
にＰＴＣ層を有することを特徴とするＬｉ電池。 - 【請求項２】 正極層が集電体に付設されており、かつ
その正極層と集電体との間にＰＴＣ層が介在する請求項
１に記載のＬｉ電池。 - 【請求項３】 負極層が集電体に付設されており、かつ
その負極層と集電体との間にＰＴＣ層が介在する請求項
１又は２に記載のＬｉ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6257510A JPH0896792A (ja) | 1994-09-26 | 1994-09-26 | Ｌｉ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6257510A JPH0896792A (ja) | 1994-09-26 | 1994-09-26 | Ｌｉ電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0896792A true JPH0896792A (ja) | 1996-04-12 |
Family
ID=17307306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6257510A Pending JPH0896792A (ja) | 1994-09-26 | 1994-09-26 | Ｌｉ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0896792A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1050917A1 (en) * | 1997-12-25 | 2000-11-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Lithium ion secondary battery |
| KR20000066876A (ko) * | 1999-04-21 | 2000-11-15 | 김순택 | 리튬이차전지 |
| EP1104037A1 (en) * | 1998-06-25 | 2001-05-30 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Cell and method of producing the same |
| JP2003045410A (ja) * | 2001-08-02 | 2003-02-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 二次電池 |
| WO2004062003A1 (ja) * | 2002-12-27 | 2004-07-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 電気化学素子 |
| JP2007180041A (ja) * | 2007-02-02 | 2007-07-12 | Nitto Denko Corp | 電池 |
| CN100356615C (zh) * | 2002-12-27 | 2007-12-19 | 松下电器产业株式会社 | 电化学元件 |
| KR100852109B1 (ko) * | 2002-08-20 | 2008-08-13 | 삼성에스디아이 주식회사 | Ｐｔｃ 소자 및, 그것의 제조 방법과 ｐｔｃ 소자를구비한 리튬 이온 이차 전지 |
| CN100452491C (zh) * | 2006-08-10 | 2009-01-14 | 武汉大学 | 具有正温度系数的颗粒状的电极复合材料及其制备方法 |
| US20110305948A1 (en) * | 2009-03-12 | 2011-12-15 | Nissan Motor Co., Ltd. | Bipolar battery current collector and bipolar battery |
| JP2017130283A (ja) * | 2016-01-18 | 2017-07-27 | トヨタ自動車株式会社 | 全固体電池 |
| CN110071255A (zh) * | 2018-01-23 | 2019-07-30 | 宁德新能源科技有限公司 | 电芯及电池 |
| WO2024025226A1 (ko) * | 2022-07-27 | 2024-02-01 | 삼성전자 주식회사 | 안전 기능 층을 포함하는 배터리 |
-
1994
- 1994-09-26 JP JP6257510A patent/JPH0896792A/ja active Pending
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1050917A1 (en) * | 1997-12-25 | 2000-11-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Lithium ion secondary battery |
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| EP1589597A1 (en) * | 2002-12-27 | 2005-10-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electrochemical device |
| JP2004253146A (ja) * | 2002-12-27 | 2004-09-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電気化学素子 |
| EP1589597A4 (en) * | 2002-12-27 | 2008-09-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ELECTROCHEMICAL DEVICE |
| WO2004062003A1 (ja) * | 2002-12-27 | 2004-07-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 電気化学素子 |
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| CN100452491C (zh) * | 2006-08-10 | 2009-01-14 | 武汉大学 | 具有正温度系数的颗粒状的电极复合材料及其制备方法 |
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