JPH09147914A - リチウムイオン二次電池 - Google Patents
リチウムイオン二次電池Info
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- JPH09147914A JPH09147914A JP7305835A JP30583595A JPH09147914A JP H09147914 A JPH09147914 A JP H09147914A JP 7305835 A JP7305835 A JP 7305835A JP 30583595 A JP30583595 A JP 30583595A JP H09147914 A JPH09147914 A JP H09147914A
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大容量のリチウムイオン二次電池の内部短絡
による損傷および周囲への影響を、体積を増加すことな
く実現するリチウムイオン二次電池を提供する。 【解決手段】 本発明のリチウムイオン二次電池は、図
１（ａ）に示す如く、例えば正極ユニット２０を４片に
分割して構成し、セパレータ１２で封止する。同図
（ｂ）の如く、正極ユニットを２２枚、負極ユニットを
２３枚交互に積層し、外周に粘着テープを巻着して固定
し、それらのリード部分を図のように折り曲げる。そし
て、リード部分２３を同図（ｃ）の如く、角柱より成る
集電材１４に超音波溶接により溶着する。この集電材１
４が溶着された積層電極体２４を電池ケース等に挿入収
納して構成される。 【効果】 小型・軽量かつ安全性の高いリチウムイオン
二次電池を提供できる。
による損傷および周囲への影響を、体積を増加すことな
く実現するリチウムイオン二次電池を提供する。 【解決手段】 本発明のリチウムイオン二次電池は、図
１（ａ）に示す如く、例えば正極ユニット２０を４片に
分割して構成し、セパレータ１２で封止する。同図
（ｂ）の如く、正極ユニットを２２枚、負極ユニットを
２３枚交互に積層し、外周に粘着テープを巻着して固定
し、それらのリード部分を図のように折り曲げる。そし
て、リード部分２３を同図（ｃ）の如く、角柱より成る
集電材１４に超音波溶接により溶着する。この集電材１
４が溶着された積層電極体２４を電池ケース等に挿入収
納して構成される。 【効果】 小型・軽量かつ安全性の高いリチウムイオン
二次電池を提供できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電気自動
車、ＵＰＳ（無停電電源装置）、ロードレベリング等に
好適な大容量のリチウムイオン二次電池に関し、更に詳
しくは、電極構造を改良して安全性を向上したリチウム
イオン二次電池に関するものである。
車、ＵＰＳ（無停電電源装置）、ロードレベリング等に
好適な大容量のリチウムイオン二次電池に関し、更に詳
しくは、電極構造を改良して安全性を向上したリチウム
イオン二次電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、大容量のリチウムイオン二次電池
は、電気自動車、ＵＰＳ、ロードレベリングをはじめ、
環境関連の多くの分野において研究開発が進められ、一
部実用化が図られつつある。この大容量のリチウムイオ
ン二次電池には、小型・軽量、高出力の基本性能の他、
その用途による理由から安全性に優れたものが強く求め
られている。
は、電気自動車、ＵＰＳ、ロードレベリングをはじめ、
環境関連の多くの分野において研究開発が進められ、一
部実用化が図られつつある。この大容量のリチウムイオ
ン二次電池には、小型・軽量、高出力の基本性能の他、
その用途による理由から安全性に優れたものが強く求め
られている。
【０００３】このリチウムイオン二次電池は、充電時は
リチウムが正極電極の正極活物質からセパレータ中の電
解液中にリチウムイオンとして溶け出し、負極電極の負
極活物質中に入り込み、放電時はこの負極電極の負極活
物質中に入り込んだリチウムイオンが電解液中に放出さ
れ、この正極電極の正極活物質中に再び戻ることによっ
て充放電動作を行っている。
リチウムが正極電極の正極活物質からセパレータ中の電
解液中にリチウムイオンとして溶け出し、負極電極の負
極活物質中に入り込み、放電時はこの負極電極の負極活
物質中に入り込んだリチウムイオンが電解液中に放出さ
れ、この正極電極の正極活物質中に再び戻ることによっ
て充放電動作を行っている。
【０００４】従来の小型のリチウムイオン二次電池はエ
ネルギー密度を向上するため、活物質を金属箔の集電体
の表裏両面に塗布し、シート状の正・負極電極を作成
し、ポリエチレン若しくはポリプロピレンのセパレータ
を介して所定の大きさの電極対を多数順次積層した角型
電池構造、あるいは長尺の正および負極電極をポリエチ
レン若しくはポリプロピレンのセパレータを介して巻回
した円筒型電池構造のものが一般的である。
ネルギー密度を向上するため、活物質を金属箔の集電体
の表裏両面に塗布し、シート状の正・負極電極を作成
し、ポリエチレン若しくはポリプロピレンのセパレータ
を介して所定の大きさの電極対を多数順次積層した角型
電池構造、あるいは長尺の正および負極電極をポリエチ
レン若しくはポリプロピレンのセパレータを介して巻回
した円筒型電池構造のものが一般的である。
【０００５】ところで、大容量のリチウムイオン二次電
池を小型のリチウムイオン二次電池と同様に活物質を集
電体両面に塗布した正・負極電極を順次積層して構成し
た場合、大容量のために、内部短絡を起こすとその個所
が発熱し、隣接する正・負極電極間のセパレータが熱溶
融し、内部ショートが拡大する結果、多量の熱を周囲に
放出し、多量のガスが噴出する虞れがあるという問題が
ある。
池を小型のリチウムイオン二次電池と同様に活物質を集
電体両面に塗布した正・負極電極を順次積層して構成し
た場合、大容量のために、内部短絡を起こすとその個所
が発熱し、隣接する正・負極電極間のセパレータが熱溶
融し、内部ショートが拡大する結果、多量の熱を周囲に
放出し、多量のガスが噴出する虞れがあるという問題が
ある。
【０００６】このような問題を解決するため、本出願人
が先に出願した特願平７−９８６５６号明細書に記載の
「リチウムイオン二次電池」があり、その一部の技術内
容を図３ないし図５に再掲して説明する。なお、電池の
内部ショートの模擬試験としては、電池外部から釘を刺
し、人為的に正・負極電極をショートさせる、釘刺し試
験方式が一般的に採用されている。
が先に出願した特願平７−９８６５６号明細書に記載の
「リチウムイオン二次電池」があり、その一部の技術内
容を図３ないし図５に再掲して説明する。なお、電池の
内部ショートの模擬試験としては、電池外部から釘を刺
し、人為的に正・負極電極をショートさせる、釘刺し試
験方式が一般的に採用されている。
【０００７】図３において、符号１は偏平角型リチウム
イオン二次電池を示し、この偏平角型リチウムイオン二
次電池１は、例えばステンレス板より成る下ケース２、
上蓋３、および積層電極体４（正・負極電極およびセパ
レータ）から構成される。上蓋３には積層電極体４の正
極電極が接続される正極端子５、同じく負極電極に接続
される負極端子６が配設されるとともに、この密閉型の
偏平角型リチウムイオン二次電池１の内圧が所定値より
高くなったとき、この内部の気体を抜く安全弁７、絶縁
リング８およびボルト９が設けられている。以下、図３
および図４を参照しつつ、この偏平角型リチウムイオン
二次電池１の内部構造を作成順を追って説明する。
イオン二次電池を示し、この偏平角型リチウムイオン二
次電池１は、例えばステンレス板より成る下ケース２、
上蓋３、および積層電極体４（正・負極電極およびセパ
レータ）から構成される。上蓋３には積層電極体４の正
極電極が接続される正極端子５、同じく負極電極に接続
される負極端子６が配設されるとともに、この密閉型の
偏平角型リチウムイオン二次電池１の内圧が所定値より
高くなったとき、この内部の気体を抜く安全弁７、絶縁
リング８およびボルト９が設けられている。以下、図３
および図４を参照しつつ、この偏平角型リチウムイオン
二次電池１の内部構造を作成順を追って説明する。
【０００８】この偏平角型リチウムイオン二次電池１内
に収納された積層電極体４は、図４（ａ）に示す如き正
・負極ユニットより構成されいる。先ず、この正・負極
ユニットの構成要素である正・負極電極それぞれの作成
工程を説明する。なお、正・負極ユニットは略同一形状
で示されるため、図３（ａ）には正極ユニット１０のみ
を示した。
に収納された積層電極体４は、図４（ａ）に示す如き正
・負極ユニットより構成されいる。先ず、この正・負極
ユニットの構成要素である正・負極電極それぞれの作成
工程を説明する。なお、正・負極ユニットは略同一形状
で示されるため、図３（ａ）には正極ユニット１０のみ
を示した。
【０００９】負極電極は次のように作成される。不活性
ガス気流中で焼成後、粉砕して得られた平均粒径２０μ
ｍの炭素材料を９０重量％、結着材としてポリフッ化ビ
ニリデン１０重量％の割合で混合して負極活物質を作成
し、これをＮ−メチル−２−ピロリドンに分散してスラ
リー状とし、この負極活物質スラリーを厚さ１０μｍの
銅箔の集電体の両面にリード部分を残して塗布し、厚さ
１８０μｍの電極原板を作成し、これを２９４×１０９
ｍｍにカットして負極電極を作成する。
ガス気流中で焼成後、粉砕して得られた平均粒径２０μ
ｍの炭素材料を９０重量％、結着材としてポリフッ化ビ
ニリデン１０重量％の割合で混合して負極活物質を作成
し、これをＮ−メチル−２−ピロリドンに分散してスラ
リー状とし、この負極活物質スラリーを厚さ１０μｍの
銅箔の集電体の両面にリード部分を残して塗布し、厚さ
１８０μｍの電極原板を作成し、これを２９４×１０９
ｍｍにカットして負極電極を作成する。
【００１０】また、正極電極は次のようにして作成され
る。炭酸リチウムと炭酸コバルトをＬｉ／Ｃｏ（モル
比）＝１になるように混合し、空気中で９００℃、５時
間焼成して正極活物質材（ＬｉＣｏＯ2 ）を合成する。
この正極活物質材を自動乳鉢を用いて粉砕し、平均粒径
１５μｍのＬｉＣｏＯ2 粉末を得る。このようにして得
られたＬｉＣｏＯ2 粉末９５重量％、炭酸リチウム５重
量％を混合して得られた混合物を９１重量％、導電体材
としてグラファイト６重量％、結着材としてポリフッ化
ビニリデン３重量％の割合で混合して正極活物質とし、
これをＮ−メチル−２−ピロリドンに分散してスラリー
状とし、この正極活物質スラリーを厚さ２０μｍのアル
ミニウム箔の集電体の両面にリード部分を残して活物質
塗布部分Ｂに塗布し、厚さ１５０μｍの電極原板を作成
する。これを２９１．５×１０７ｍｍにカットして正極
電極とする。
る。炭酸リチウムと炭酸コバルトをＬｉ／Ｃｏ（モル
比）＝１になるように混合し、空気中で９００℃、５時
間焼成して正極活物質材（ＬｉＣｏＯ2 ）を合成する。
この正極活物質材を自動乳鉢を用いて粉砕し、平均粒径
１５μｍのＬｉＣｏＯ2 粉末を得る。このようにして得
られたＬｉＣｏＯ2 粉末９５重量％、炭酸リチウム５重
量％を混合して得られた混合物を９１重量％、導電体材
としてグラファイト６重量％、結着材としてポリフッ化
ビニリデン３重量％の割合で混合して正極活物質とし、
これをＮ−メチル−２−ピロリドンに分散してスラリー
状とし、この正極活物質スラリーを厚さ２０μｍのアル
ミニウム箔の集電体の両面にリード部分を残して活物質
塗布部分Ｂに塗布し、厚さ１５０μｍの電極原板を作成
する。これを２９１．５×１０７ｍｍにカットして正極
電極とする。
【００１１】このようにして得られたシート状の正・負
極電極を、図４（ａ）に示すように例えば厚さ２５μ
ｍ、大きさ２７３ｍｍ×１１２ｍｍのポリプロピレンの
微多孔性フィルムを用いてヒートシール部分１１で封止
した袋状のセパレータ１２に収納して正極ユニット１０
とする。この場合、セパレータ１２に微多孔性フィルム
を使用するのは、前述の正・負極電極の反応を妨げない
ようにするためである。このとき、正・負極電極のリー
ド部分１３をこのセパレータ１２より露出する如くす
る。
極電極を、図４（ａ）に示すように例えば厚さ２５μ
ｍ、大きさ２７３ｍｍ×１１２ｍｍのポリプロピレンの
微多孔性フィルムを用いてヒートシール部分１１で封止
した袋状のセパレータ１２に収納して正極ユニット１０
とする。この場合、セパレータ１２に微多孔性フィルム
を使用するのは、前述の正・負極電極の反応を妨げない
ようにするためである。このとき、正・負極電極のリー
ド部分１３をこのセパレータ１２より露出する如くす
る。
【００１２】図４（ｂ）において、前述の正極ユニット
を１９枚、負極ユニットを２０枚交互に積層し、外周に
粘着テープを巻着して固定し（図示省略）、それらのリ
ード部分を図のように折り曲げる。この場合、正極ユニ
ットのリード部分が一側となる如くするととともに、負
極ユニットのリード部分が他側となる如くする。
を１９枚、負極ユニットを２０枚交互に積層し、外周に
粘着テープを巻着して固定し（図示省略）、それらのリ
ード部分を図のように折り曲げる。この場合、正極ユニ
ットのリード部分が一側となる如くするととともに、負
極ユニットのリード部分が他側となる如くする。
【００１３】また、図４（ｃ）に示す如く、積層電極体
４の一側、例えば正極電極のセパレータ１２より露出し
たリード部分１３をアルミニウムの角柱より成る正極の
集電材１４に超音波溶接等により溶着する。同様に負極
電極のリード部分を銅の角柱より成る負極の集電材に溶
着する如くする。
４の一側、例えば正極電極のセパレータ１２より露出し
たリード部分１３をアルミニウムの角柱より成る正極の
集電材１４に超音波溶接等により溶着する。同様に負極
電極のリード部分を銅の角柱より成る負極の集電材に溶
着する如くする。
【００１４】図３の説明に戻り、この集電材が溶着され
た積層電極体４を絶縁シートで覆い、上蓋３に絶縁リン
グ８を介してボルト９によりボルト止めし、その後、下
ケース２に挿入し、上蓋３をこの下ケース２にレーザー
溶接により溶着固定する。そして、偏平角型リチウムイ
オン二次電池１内にプロピレンカーボネート、ジエチル
カーボネートの混合溶媒にＬｉＰＦ6 を１モル／ｌの割
合で溶解した有機電解液を注入する。かかるリチウムイ
オン二次電池によれば、容量が２０Ａｈの大容量のリチ
ウムイオン二次電池を得ることができる。
た積層電極体４を絶縁シートで覆い、上蓋３に絶縁リン
グ８を介してボルト９によりボルト止めし、その後、下
ケース２に挿入し、上蓋３をこの下ケース２にレーザー
溶接により溶着固定する。そして、偏平角型リチウムイ
オン二次電池１内にプロピレンカーボネート、ジエチル
カーボネートの混合溶媒にＬｉＰＦ6 を１モル／ｌの割
合で溶解した有機電解液を注入する。かかるリチウムイ
オン二次電池によれば、容量が２０Ａｈの大容量のリチ
ウムイオン二次電池を得ることができる。
【００１５】引き続き、図５を参照して従来技術および
先願例のリチウムイオン二次電池の積層電極体の概略構
成を説明する。なお、図５は理解を容易にするため簡略
化して示すものであり、実際のリチウムイオン二次電池
の断面構造とは異なる。
先願例のリチウムイオン二次電池の積層電極体の概略構
成を説明する。なお、図５は理解を容易にするため簡略
化して示すものであり、実際のリチウムイオン二次電池
の断面構造とは異なる。
【００１６】従来技術のリチウムイオン二次電池の積層
電極体の概略構成は、図５（ａ）に示すようにセパレー
タ１２−負極電極１５−セパレータ１２−正極電極１６
と繰り返す電極構造を有し、セパレータ１２を介した正
・負極電極の反応面Ｘが一例として８面を有して積層電
極体を構成している。
電極体の概略構成は、図５（ａ）に示すようにセパレー
タ１２−負極電極１５−セパレータ１２−正極電極１６
と繰り返す電極構造を有し、セパレータ１２を介した正
・負極電極の反応面Ｘが一例として８面を有して積層電
極体を構成している。
【００１７】また、先願例のリチウムイオン二次電池の
積層電極体の概略構成は、同図（ｂ）に示すようにセパ
レータ１２−負極電極１５−セパレータ１２−正極電極
１６−セパレータ１２からなる正・負極電極の１ペア置
きに耐電解液性を有する断熱材、例えば厚さ２５μｍの
ポリイミドシート等の耐熱性絶縁フィルム１７を挟み込
む構成を有し、以降繰り返す電極構成をなしている。し
かしながら、このような耐熱性絶縁フィルム１７を正・
負極電極の１ペア置きに挟み込む構成においては、正・
負極電極の反応面Ｘが耐熱性絶縁フィルム１７によって
絶縁され、反応が抑制されることによりエネルギー体積
密度が低下することになる。従って、従来技術のリチウ
ムイオン二次電池と同様に８面の反応面Ｘを確保しよう
とすれば、図示の如く略２倍の体積が必要となる。
積層電極体の概略構成は、同図（ｂ）に示すようにセパ
レータ１２−負極電極１５−セパレータ１２−正極電極
１６−セパレータ１２からなる正・負極電極の１ペア置
きに耐電解液性を有する断熱材、例えば厚さ２５μｍの
ポリイミドシート等の耐熱性絶縁フィルム１７を挟み込
む構成を有し、以降繰り返す電極構成をなしている。し
かしながら、このような耐熱性絶縁フィルム１７を正・
負極電極の１ペア置きに挟み込む構成においては、正・
負極電極の反応面Ｘが耐熱性絶縁フィルム１７によって
絶縁され、反応が抑制されることによりエネルギー体積
密度が低下することになる。従って、従来技術のリチウ
ムイオン二次電池と同様に８面の反応面Ｘを確保しよう
とすれば、図示の如く略２倍の体積が必要となる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】大容量のリチウムイオ
ン二次電池は、小型電池に比して貯蔵エネルギーが大き
いため、内部ショートが生じた場合、急激な温度上昇と
これに伴う内圧上昇に至る場合がある。このような問題
点を解決するため提案された先願例の大容量のリチウム
イオン二次電池では、正・負極電極のペア間に等の耐熱
性絶縁フィルムを挟むことにより、内部ショート時の問
題を防止していた。しかしながら、正・負極電極のペア
間に耐熱性絶縁フィルムを挟むことにより、エネルギー
体積密度が低下し、従来技術のリチウムイオン二次電池
と同様のエネルギー体積密度を確保しようとすれば、体
積が増大するという問題点がある。
ン二次電池は、小型電池に比して貯蔵エネルギーが大き
いため、内部ショートが生じた場合、急激な温度上昇と
これに伴う内圧上昇に至る場合がある。このような問題
点を解決するため提案された先願例の大容量のリチウム
イオン二次電池では、正・負極電極のペア間に等の耐熱
性絶縁フィルムを挟むことにより、内部ショート時の問
題を防止していた。しかしながら、正・負極電極のペア
間に耐熱性絶縁フィルムを挟むことにより、エネルギー
体積密度が低下し、従来技術のリチウムイオン二次電池
と同様のエネルギー体積密度を確保しようとすれば、体
積が増大するという問題点がある。
【００１９】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その課題は、大容量のリチウムイオン二次電池の
内部短絡による損傷および周囲への影響を、体積を増や
すことなく実現したリチウムイオン二次電池を提供する
ことである。
ので、その課題は、大容量のリチウムイオン二次電池の
内部短絡による損傷および周囲への影響を、体積を増や
すことなく実現したリチウムイオン二次電池を提供する
ことである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明のリチウムイオン
二次電池は、正極集電体の片面若しくは両面に正極活物
質を塗布したシート状の正極電極と、負極集電体の片面
若しくは両面に負極活物質を塗布したシート状の負極電
極とをセパレータを介して積層して成るリチウムイオン
二次電池において、この正極電極および負極電極を、少
なくとも２片に分割して構成した偏平角型リチウムイオ
ン二次電池である。
二次電池は、正極集電体の片面若しくは両面に正極活物
質を塗布したシート状の正極電極と、負極集電体の片面
若しくは両面に負極活物質を塗布したシート状の負極電
極とをセパレータを介して積層して成るリチウムイオン
二次電池において、この正極電極および負極電極を、少
なくとも２片に分割して構成した偏平角型リチウムイオ
ン二次電池である。
【００２１】その具体的構成として請求項３のリチウム
イオン二次電池は、この正極電極および負極電極を短冊
状の４片に分割するとともに、正極電極および負極電極
のリード部分を残して微多孔性フィルムのセパレータに
に収納して構成した偏平角型リチウムイオン二次電池で
ある。
イオン二次電池は、この正極電極および負極電極を短冊
状の４片に分割するとともに、正極電極および負極電極
のリード部分を残して微多孔性フィルムのセパレータに
に収納して構成した偏平角型リチウムイオン二次電池で
ある。
【００２２】その応用例として請求項２および請求項４
のリチウムイオン二次電池は、この正極電極および負極
電極を渦巻状積層体として構成し、円筒型のリチウムイ
オン二次電池としたものである。
のリチウムイオン二次電池は、この正極電極および負極
電極を渦巻状積層体として構成し、円筒型のリチウムイ
オン二次電池としたものである。
【００２３】従って、本発明のリチウムイオン二次電池
によれば、正極電極および負極電極を少なくとも２片に
分割して構成したため、そのうちの例えば１片に内部短
絡が発生したとしても、隣接する正極電極および負極電
極間に波及することがない。そのため、大容量のリチウ
ムイオン二次電池の安全性を確保することができる。
によれば、正極電極および負極電極を少なくとも２片に
分割して構成したため、そのうちの例えば１片に内部短
絡が発生したとしても、隣接する正極電極および負極電
極間に波及することがない。そのため、大容量のリチウ
ムイオン二次電池の安全性を確保することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、図１および図２を参照して
本発明のリチウムイオン二次電池の実施の形態を説明す
る。なお、従来技術および先願例におけるリチウムイオ
ン二次電池と同一の部分には同一の参照符号を付し、そ
れらの説明を一部省略する。
本発明のリチウムイオン二次電池の実施の形態を説明す
る。なお、従来技術および先願例におけるリチウムイオ
ン二次電池と同一の部分には同一の参照符号を付し、そ
れらの説明を一部省略する。
【００２５】実施の形態例１ 先ず、図１を参照して本発明のリチウムイオン二次電池
の実施の形態例１の詳細を説明する。
の実施の形態例１の詳細を説明する。
【００２６】本実施の形態例のリチウムイオン二次電池
は、前述の積層電極体における正・負極電極を、図１
（ａ）に示す如く４片に分割して構成した。即ち、負極
電極を２９４×２４ｍｍ、正極電極を２９１．５×２３
ｍｍにそれぞれ４等分に分割し、例えば厚さ２５μｍ、
大きさ２７３ｍｍ×１１２ｍｍのポリプロピレンの微多
孔性フィルムを２枚貼り合わせたセパレータ１２に収納
してヒートシール部分２１によって封止した図示の正極
ユニット２０とした。この場合、正・負極電極のリード
部分２３ａ〜２３ｄをこのセパレータ１２より露出する
如くする。
は、前述の積層電極体における正・負極電極を、図１
（ａ）に示す如く４片に分割して構成した。即ち、負極
電極を２９４×２４ｍｍ、正極電極を２９１．５×２３
ｍｍにそれぞれ４等分に分割し、例えば厚さ２５μｍ、
大きさ２７３ｍｍ×１１２ｍｍのポリプロピレンの微多
孔性フィルムを２枚貼り合わせたセパレータ１２に収納
してヒートシール部分２１によって封止した図示の正極
ユニット２０とした。この場合、正・負極電極のリード
部分２３ａ〜２３ｄをこのセパレータ１２より露出する
如くする。
【００２７】負極電極は前述と同様、次の如く作成す
る。即ち、不活性ガス中で焼成した炭素材料を９０重量
％、結着材としてポリフッ化ビニリデン１０重量％の割
合で混合して負極活物質を作成し、これをＮ−メチル−
２−ピロリドンに分散してスラリー状とし、この負極活
物質スラリーを４片に分割した銅箔の両面にリード部分
を残して塗布し、乾燥後、ローラープレス機で圧縮成形
し、負極ユニットを作成する。
る。即ち、不活性ガス中で焼成した炭素材料を９０重量
％、結着材としてポリフッ化ビニリデン１０重量％の割
合で混合して負極活物質を作成し、これをＮ−メチル−
２−ピロリドンに分散してスラリー状とし、この負極活
物質スラリーを４片に分割した銅箔の両面にリード部分
を残して塗布し、乾燥後、ローラープレス機で圧縮成形
し、負極ユニットを作成する。
【００２８】また、正極電極は同じく正極活物質材（Ｌ
ｉＣｏＯ2 ）を粉砕して得たＬｉＣｏＯ2 粉末９５重量
％、炭酸リチウム５重量％を混合して得られた混合物を
９１重量％、導電体材としてグラファイト６重量％、結
着材としてポリフッ化ビニリデン３重量％の割合で混合
して正極活物質とし、これをＮ−メチル−２−ピロリド
ンに分散してスラリー状とし、この正極活物質スラリー
を４片に分割したアルミニウム箔の両面にリード部分２
３ａ〜２３ｄを残して塗布し、正極ユニット２０を作成
する。
ｉＣｏＯ2 ）を粉砕して得たＬｉＣｏＯ2 粉末９５重量
％、炭酸リチウム５重量％を混合して得られた混合物を
９１重量％、導電体材としてグラファイト６重量％、結
着材としてポリフッ化ビニリデン３重量％の割合で混合
して正極活物質とし、これをＮ−メチル−２−ピロリド
ンに分散してスラリー状とし、この正極活物質スラリー
を４片に分割したアルミニウム箔の両面にリード部分２
３ａ〜２３ｄを残して塗布し、正極ユニット２０を作成
する。
【００２９】そして、本例においては図１（ｂ）に示す
如く、この正極ユニットを２２枚、負極ユニットを２３
枚交互に積層し、外周に粘着テープを巻着して固定し
（図示省略）、それらのリード部分を図のように折り曲
げる。このとき、正極ユニットのリード部分が一側とな
る如くするととともに、負極ユニットのリード部分が他
側となる如くする。ここで、正・負極ユニットの積層枚
数は正・負極電極を４片に分割したことによるロス分を
考慮して若干増やしたが、これによる体積への影響は極
わずかである。
如く、この正極ユニットを２２枚、負極ユニットを２３
枚交互に積層し、外周に粘着テープを巻着して固定し
（図示省略）、それらのリード部分を図のように折り曲
げる。このとき、正極ユニットのリード部分が一側とな
る如くするととともに、負極ユニットのリード部分が他
側となる如くする。ここで、正・負極ユニットの積層枚
数は正・負極電極を４片に分割したことによるロス分を
考慮して若干増やしたが、これによる体積への影響は極
わずかである。
【００３０】次に、同図（ｃ）に示す如く、この積層電
極体２４の一側、例えば正極電極のセパレータ１２より
露出したリード部分２３をアルミニウムの角柱より成る
正極の集電材１４に超音波溶接等により溶着する。同様
に負極電極のリード部分を銅の角柱より成る負極の集電
材に溶着する如くする。以下、この集電材が溶着された
積層電極体２４を常法により偏平角型電池ケース等に挿
入収納し、その中にプロピレンカーボネート、ジエチル
カーボネートの混合溶媒にＬｉＰＦ6 を１モル／ｌの割
合で溶解した有機電解液を注入して本実施の形態例の偏
平角型リチウムイオン二次電池を得る。
極体２４の一側、例えば正極電極のセパレータ１２より
露出したリード部分２３をアルミニウムの角柱より成る
正極の集電材１４に超音波溶接等により溶着する。同様
に負極電極のリード部分を銅の角柱より成る負極の集電
材に溶着する如くする。以下、この集電材が溶着された
積層電極体２４を常法により偏平角型電池ケース等に挿
入収納し、その中にプロピレンカーボネート、ジエチル
カーボネートの混合溶媒にＬｉＰＦ6 を１モル／ｌの割
合で溶解した有機電解液を注入して本実施の形態例の偏
平角型リチウムイオン二次電池を得る。
【００３１】かかる本実施の形態例によるリチウムイオ
ン二次電池によれば、容量が前述と略同等の１９．８Ａ
ｈの大容量のリチウムイオン二次電池が得られた。
ン二次電池によれば、容量が前述と略同等の１９．８Ａ
ｈの大容量のリチウムイオン二次電池が得られた。
【００３２】このように作成された本実施の形態例のリ
チウムイオン二次電池は、充放電を行い容量を確認した
後、それぞれ満充電（４．２Ｖ）にして釘刺し試験を行
った。その結果、極穏やかなガス噴出はあるものの、正
・負極電極が例えば４片に分割されていることにより、
１片に内部短絡が発生しても、隣接する電極に波及する
ことを防ぐことができる。これにより、電池自体の損傷
および周囲への影響を最小限に抑えることが可能とな
る。
チウムイオン二次電池は、充放電を行い容量を確認した
後、それぞれ満充電（４．２Ｖ）にして釘刺し試験を行
った。その結果、極穏やかなガス噴出はあるものの、正
・負極電極が例えば４片に分割されていることにより、
１片に内部短絡が発生しても、隣接する電極に波及する
ことを防ぐことができる。これにより、電池自体の損傷
および周囲への影響を最小限に抑えることが可能とな
る。
【００３３】実施の形態例２ 本実施の形態例は、実施の形態例１における偏平角型の
リチウムイオン二次電池構造に代えて、円筒型のリチウ
ムイオン二次電池構成とした例であり、これを図２を参
照して説明する。
リチウムイオン二次電池構造に代えて、円筒型のリチウ
ムイオン二次電池構成とした例であり、これを図２を参
照して説明する。
【００３４】この実施の形態例のリチウムイオン二次電
池を作成するにあたり、先ず、正極電極として、実施の
形態例１と同様にして、所定寸法の負極集電体の両面に
負極活物質を塗布した４片に分割された負極電極を作成
するとともに、正極電極として、同じく所定寸法の正極
集電体の両面に正極活物質を塗布した４片に分割された
正極電極を作成する（何れも図示省略）。
池を作成するにあたり、先ず、正極電極として、実施の
形態例１と同様にして、所定寸法の負極集電体の両面に
負極活物質を塗布した４片に分割された負極電極を作成
するとともに、正極電極として、同じく所定寸法の正極
集電体の両面に正極活物質を塗布した４片に分割された
正極電極を作成する（何れも図示省略）。
【００３５】そして、厚さ２５μｍ、高さ２８０ｍｍ×
ターン数に応じた所定長さのポリエチレンフィルム若し
くはポリプロピレンフィルムより成るセパレータを用意
し、これらを図示の如く長手方向に沿って渦巻き状に所
定数巻回し、渦巻状積層体３４を形成する。そして、負
極電極の一側のリード部にニッケルより成る負極リード
３１の一端を抵抗溶接により溶着するととともに、正極
電極の一側のリード部にアルミニウムより成る正極リー
ド３２の一端を抵抗溶接により溶着する。
ターン数に応じた所定長さのポリエチレンフィルム若し
くはポリプロピレンフィルムより成るセパレータを用意
し、これらを図示の如く長手方向に沿って渦巻き状に所
定数巻回し、渦巻状積層体３４を形成する。そして、負
極電極の一側のリード部にニッケルより成る負極リード
３１の一端を抵抗溶接により溶着するととともに、正極
電極の一側のリード部にアルミニウムより成る正極リー
ド３２の一端を抵抗溶接により溶着する。
【００３６】そして、例えばニッケルメッキを施した鉄
製の直径５０ｍｍ、高さ３００ｍｍの円筒状の電池缶３
３を用意し、この電池缶３３の底部に絶縁板を挿入した
後、渦巻状積層体３４を挿入収納する。この場合、電池
蓋３５に設けた負極端子３６および正極端子３７に負極
リード３１および正極リード３２の夫々の他端を夫々溶
接する。この電池缶３３の中にプロピレンカーボネート
を５０容量％とジエチルカーボネートを５０容量％との
混合溶媒中にＬｉＰＦ6 １モル／ｌ溶融させてなる電解
液を注入し、その後、アスファルトを塗布した絶縁封口
ガスケットを介して電池蓋３５を電池缶３３にかしめる
ことで、この電池蓋３５を固定し、容量が略２０Ａｈの
円筒型（または偏平型）の大容量のリチウムイオン二次
電池を作成した。
製の直径５０ｍｍ、高さ３００ｍｍの円筒状の電池缶３
３を用意し、この電池缶３３の底部に絶縁板を挿入した
後、渦巻状積層体３４を挿入収納する。この場合、電池
蓋３５に設けた負極端子３６および正極端子３７に負極
リード３１および正極リード３２の夫々の他端を夫々溶
接する。この電池缶３３の中にプロピレンカーボネート
を５０容量％とジエチルカーボネートを５０容量％との
混合溶媒中にＬｉＰＦ6 １モル／ｌ溶融させてなる電解
液を注入し、その後、アスファルトを塗布した絶縁封口
ガスケットを介して電池蓋３５を電池缶３３にかしめる
ことで、この電池蓋３５を固定し、容量が略２０Ａｈの
円筒型（または偏平型）の大容量のリチウムイオン二次
電池を作成した。
【００３７】かかる実施の形態例においては、図２に示
す如く正・負極電極が４片に分割されているため、内部
短絡が発生しても長手方向の電極に波及することを防ぐ
ことができ、この電池自体の損傷および周囲への影響を
最小限に抑えることができる利益がある。因みに本実施
の形態例の釘刺し試験の結果は良好なものであった。
す如く正・負極電極が４片に分割されているため、内部
短絡が発生しても長手方向の電極に波及することを防ぐ
ことができ、この電池自体の損傷および周囲への影響を
最小限に抑えることができる利益がある。因みに本実施
の形態例の釘刺し試験の結果は良好なものであった。
【００３８】以上説明した本発明のリチウムイオン二次
電池においては、正・負極電極の分割数は４片に限ら
ず、容量や形状に応じて任意に変えることが可能であ
り、本発明は正・負極電極の分割数に限定されない。ま
た、分割幅も均一幅に限らず不均一の幅に分割すること
も可能である。また、本発明を先願例のリチウムイオン
二次電池と併用して実施することも可能である。更に、
本発明は上述実施の形態例に限らず本発明の要旨を逸脱
することなく、その他種々の構成が採り得ることは勿論
である。
電池においては、正・負極電極の分割数は４片に限ら
ず、容量や形状に応じて任意に変えることが可能であ
り、本発明は正・負極電極の分割数に限定されない。ま
た、分割幅も均一幅に限らず不均一の幅に分割すること
も可能である。また、本発明を先願例のリチウムイオン
二次電池と併用して実施することも可能である。更に、
本発明は上述実施の形態例に限らず本発明の要旨を逸脱
することなく、その他種々の構成が採り得ることは勿論
である。
【００３９】
【発明の効果】本発明のリチウムイオン二次電池によれ
ば、正・負極電極を所定数の片に分割して積層された積
層電極体を用いて構成したため、内部短絡が発生しても
隣接する正・負極電極間に波及することを防ぐことがで
き、この電池自体の損傷および周囲への影響を最小限に
抑えることができる利益がある。
ば、正・負極電極を所定数の片に分割して積層された積
層電極体を用いて構成したため、内部短絡が発生しても
隣接する正・負極電極間に波及することを防ぐことがで
き、この電池自体の損傷および周囲への影響を最小限に
抑えることができる利益がある。
【００４０】また、正・負極電極を所定数の片に分割し
た積層電極体を用いて安全対策としたため、体積が増加
することなく、小型・軽量、大容量でかつ安全性の高い
リチウムイオン二次電池を提供できる利益がある。
た積層電極体を用いて安全対策としたため、体積が増加
することなく、小型・軽量、大容量でかつ安全性の高い
リチウムイオン二次電池を提供できる利益がある。
【図１】 本発明のリチウムイオン二次電池の実施の形
態例１の要部を示す図であり、（ａ）は正極ユニットを
示す側面図、（ｂ）は積層電極体を示す斜視図、（ｃ）
は積層電極体のリード部分を示す底面図である。
態例１の要部を示す図であり、（ａ）は正極ユニットを
示す側面図、（ｂ）は積層電極体を示す斜視図、（ｃ）
は積層電極体のリード部分を示す底面図である。
【図２】 本発明の実施の形態例２である円筒型のリチ
ウムイオン二次電池の例を示す分解斜視図である。
ウムイオン二次電池の例を示す分解斜視図である。
【図３】 従来技術および先願例のリチウムイオン二次
電池の要部を示す分解斜視図である。
電池の要部を示す分解斜視図である。
【図４】 従来技術および先願例のリチウムイオン二次
電池の要部を示す図であり、（ａ）は正極ユニットを示
す側面図、（ｂ）は積層電極体を示す斜視図、（ｃ）は
積層電極体のリード部分を示す底面図である。
電池の要部を示す図であり、（ａ）は正極ユニットを示
す側面図、（ｂ）は積層電極体を示す斜視図、（ｃ）は
積層電極体のリード部分を示す底面図である。
【図５】 リチウムイオン二次電池の積層電極体の断面
構造の概要を示す図であり、（ａ）は従来技術の積層電
極体を示す拡大断面図、（ｂ）は先願例の積層電極体を
示す拡大断面図である。
構造の概要を示す図であり、（ａ）は従来技術の積層電
極体を示す拡大断面図、（ｂ）は先願例の積層電極体を
示す拡大断面図である。
4、24 積層電極体 10、20 正極ユニット 11、21 ヒートシール部分 １２ セパレータ 13、23 リード部分 １４ 集電材 １５ 負極電極 １６ 正極電極 １７ 耐熱性絶縁フィルム ３１ 負極リード ３２ 正極リード ３３ 電池缶 ３４ 渦巻状積層体 ３５ 電池蓋 ３６ 負極端子 ３７ 正極端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 文就 東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー 株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 正極集電体の片面若しくは両面に正極活
物質を塗布したシート状の正極電極と、負極集電体の片
面若しくは両面に負極活物質を塗布したシート状の負極
電極とをセパレータを介して積層して成るリチウムイオ
ン二次電池において、 前記正極電極および前記負極電極を、少なくとも２片に
分割して構成したことを特徴とするリチウムイオン二次
電池。 - 【請求項２】 該正極電極および該負極電極を渦巻状積
層体として構成し、円筒型としたことを特徴とする請求
項１に記載のリチウムイオン二次電池。 - 【請求項３】 前記リチウムイオン二次電池において、 前記正極電極および前記負極電極を短冊状の４片に分割
するとともに、 前記正極電極および前記負極電極をリード部分を残して
微多孔性フィルムに収納して構成したことを特徴とする
請求項１に記載のリチウムイオン二次電池。 - 【請求項４】 該正極電極および該負極電極を渦巻状積
層体として構成し、円筒型としたことを特徴とする請求
項３に記載のリチウムイオン二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7305835A JPH09147914A (ja) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | リチウムイオン二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7305835A JPH09147914A (ja) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | リチウムイオン二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09147914A true JPH09147914A (ja) | 1997-06-06 |
Family
ID=17949952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7305835A Pending JPH09147914A (ja) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | リチウムイオン二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09147914A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006112243A1 (ja) * | 2005-04-15 | 2006-10-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 角型リチウム二次電池 |
| WO2013065500A1 (ja) * | 2011-11-04 | 2013-05-10 | 株式会社 日立製作所 | 円筒捲回型電池 |
| WO2017204096A1 (ja) * | 2016-05-26 | 2017-11-30 | 日本電気株式会社 | 積層型二次電池、及び袋状セパレータ |
| WO2021014705A1 (ja) * | 2019-07-22 | 2021-01-28 | パナソニック株式会社 | 角形二次電池 |
| CN114223096A (zh) * | 2019-09-26 | 2022-03-22 | 三洋电机株式会社 | 二次电池及其制造方法 |
-
1995
- 1995-11-24 JP JP7305835A patent/JPH09147914A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006112243A1 (ja) * | 2005-04-15 | 2006-10-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 角型リチウム二次電池 |
| US7378185B2 (en) | 2005-04-15 | 2008-05-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Prismatic lithium secondary battery having a porous heat resistant layer |
| WO2013065500A1 (ja) * | 2011-11-04 | 2013-05-10 | 株式会社 日立製作所 | 円筒捲回型電池 |
| WO2017204096A1 (ja) * | 2016-05-26 | 2017-11-30 | 日本電気株式会社 | 積層型二次電池、及び袋状セパレータ |
| JPWO2017204096A1 (ja) * | 2016-05-26 | 2019-03-22 | 日本電気株式会社 | 積層型二次電池、及び袋状セパレータ |
| WO2021014705A1 (ja) * | 2019-07-22 | 2021-01-28 | パナソニック株式会社 | 角形二次電池 |
| CN114223096A (zh) * | 2019-09-26 | 2022-03-22 | 三洋电机株式会社 | 二次电池及其制造方法 |
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