JPH09161763A - 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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- JPH09161763A JPH09161763A JP7324821A JP32482195A JPH09161763A JP H09161763 A JPH09161763 A JP H09161763A JP 7324821 A JP7324821 A JP 7324821A JP 32482195 A JP32482195 A JP 32482195A JP H09161763 A JPH09161763 A JP H09161763A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode terminal
- negative electrode
- positive electrode
- secondary battery
- ion secondary
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- 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
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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
- 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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- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電池特性に影響を及ぼすことなく体積エネル
ギー密度、重量エネルギー密度を向上させることができ
るリチウムイオン二次電池を提供する。 【解決手段】 本発明は、複数枚の電極を積層している
単電池で、異なった抵抗率を有する正極電極端子材料と
負極電極端子材料を用いているリチウムイオン二次電池
に関するものである。ここで、正極電極端子材料に高純
度アルミニウム、負極電極端子材料に高純度銅を用いて
いる。また、正極電極端子１の有効断面積と負極電極端
子２の有効断面積を、それぞれの材料の抵抗率にほぼ比
例させている。
ギー密度、重量エネルギー密度を向上させることができ
るリチウムイオン二次電池を提供する。 【解決手段】 本発明は、複数枚の電極を積層している
単電池で、異なった抵抗率を有する正極電極端子材料と
負極電極端子材料を用いているリチウムイオン二次電池
に関するものである。ここで、正極電極端子材料に高純
度アルミニウム、負極電極端子材料に高純度銅を用いて
いる。また、正極電極端子１の有効断面積と負極電極端
子２の有効断面積を、それぞれの材料の抵抗率にほぼ比
例させている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大容量高出力リチ
ウムイオン二次電池の電極端子に関し、特にその形状を
正、負極非対称とすることで、電池を軽量化し、エネル
ギー密度の向上を図るものである。
ウムイオン二次電池の電極端子に関し、特にその形状を
正、負極非対称とすることで、電池を軽量化し、エネル
ギー密度の向上を図るものである。
【０００２】
【従来の技術】近年の電子技術のめざましい進歩は、電
子機器の小型・軽量化を次々と実現させている。それに
伴い、移動用電源としての電池に対しても益々小型・軽
量且つ高エネルギー密度であることが求められるように
なっている。
子機器の小型・軽量化を次々と実現させている。それに
伴い、移動用電源としての電池に対しても益々小型・軽
量且つ高エネルギー密度であることが求められるように
なっている。
【０００３】従来、一般用途の二次電池としては、鉛電
池、ニッケル・カドミウム電池等の水溶液系二次電池が
主流であった。しかし、これらの水溶液系二次電池は、
サイクル特性には優れるものの、電池重量やエネルギー
密度の点で十分に満足できるものとは言えなかった。
池、ニッケル・カドミウム電池等の水溶液系二次電池が
主流であった。しかし、これらの水溶液系二次電池は、
サイクル特性には優れるものの、電池重量やエネルギー
密度の点で十分に満足できるものとは言えなかった。
【０００４】そこで、最近、リチウムやリチウム合金さ
らには炭素材料のようなリチウムイオンをドープ且つ脱
ドープが可能な物質を負極として使用し、また、正極に
リチウムコバルト複合酸化物等のリチウム複合酸化物を
使用する非水電解液二次電池の研究・開発が盛んに行わ
れている。この電池は、電池電圧が高く、高エネルギー
密度を有し、サイクル特性に優れた電池である。
らには炭素材料のようなリチウムイオンをドープ且つ脱
ドープが可能な物質を負極として使用し、また、正極に
リチウムコバルト複合酸化物等のリチウム複合酸化物を
使用する非水電解液二次電池の研究・開発が盛んに行わ
れている。この電池は、電池電圧が高く、高エネルギー
密度を有し、サイクル特性に優れた電池である。
【０００５】特に省エネルギー、環境汚染等の問題から
ロードレベリング等で使用する高電圧（数十〜数百ボル
ト）、高エネルギー容量、高エネルギー密度電池の開発
が強く望まれている。これら高電圧、高容量が要求され
る電池の場合、単電池が数十〜数百個もの電池が必要と
なり、通常数セルの単電池が直列又は並列に接続された
組電池の集合体の形態を採るのが普通である。
ロードレベリング等で使用する高電圧（数十〜数百ボル
ト）、高エネルギー容量、高エネルギー密度電池の開発
が強く望まれている。これら高電圧、高容量が要求され
る電池の場合、単電池が数十〜数百個もの電池が必要と
なり、通常数セルの単電池が直列又は並列に接続された
組電池の集合体の形態を採るのが普通である。
【０００６】一方、使用される単電池の構造は、長尺電
極を巻回してなる渦巻き型、平板電極を積層してなる平
角型の２タイプが一般的である。渦巻き型構造の電池
は、比較的電池構造が簡単であるものの、円筒形状であ
ることからスペースファクターが悪く、体積エネルギー
密度が低下する。更に、充放電時の発熱による蓄熱が大
きい。
極を巻回してなる渦巻き型、平板電極を積層してなる平
角型の２タイプが一般的である。渦巻き型構造の電池
は、比較的電池構造が簡単であるものの、円筒形状であ
ることからスペースファクターが悪く、体積エネルギー
密度が低下する。更に、充放電時の発熱による蓄熱が大
きい。
【０００７】これに対し、平角型構造の電池は、スペー
スファクターが良く、充放電時の蓄熱も小さく、特に、
ロードレベリング等で使用する、複数個の単電池を接続
した組電池としては適している（図５Ａ、Ｂ参照）。
スファクターが良く、充放電時の蓄熱も小さく、特に、
ロードレベリング等で使用する、複数個の単電池を接続
した組電池としては適している（図５Ａ、Ｂ参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のリチウムイオン二次電池では、このように高エ
ネルギー容量化、高エネルギー密度化にともなって高出
力化も要求されており、電極端子も大電流に耐えうる有
効断面積を得るために大型化し、エネルギー効率を低下
させていた。
た従来のリチウムイオン二次電池では、このように高エ
ネルギー容量化、高エネルギー密度化にともなって高出
力化も要求されており、電極端子も大電流に耐えうる有
効断面積を得るために大型化し、エネルギー効率を低下
させていた。
【０００９】リチウムイオン二次電池の電極端子の材料
としては、正極電極端子にアルミニウム、負極電極端子
に銅が用いられているが、従来は正極電極端子と負極電
極端子が同体積であった（図５Ｂ参照）。ところが、銅
はアルミニウムに比べ、抵抗率が小さいので、アルミニ
ウムと同じ体積を確保する必要はない。
としては、正極電極端子にアルミニウム、負極電極端子
に銅が用いられているが、従来は正極電極端子と負極電
極端子が同体積であった（図５Ｂ参照）。ところが、銅
はアルミニウムに比べ、抵抗率が小さいので、アルミニ
ウムと同じ体積を確保する必要はない。
【００１０】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであり、電池特性に影響を及ぼすことなく体積エネ
ルギー密度、重量エネルギー密度を向上させることがで
きるリチウムイオン二次電池を提供することを目的とす
る。
ものであり、電池特性に影響を及ぼすことなく体積エネ
ルギー密度、重量エネルギー密度を向上させることがで
きるリチウムイオン二次電池を提供することを目的とす
る。
【００１１】
【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、複数枚の電極を積層している単電池で、異
なった抵抗率を有する正極電極端子材料と負極電極端子
材料を用いているリチウムイオン二次電池において、抵
抗率の小さい材料からなる電極端子の有効断面積を対極
の電極端子の有効断面積よりも小さくしたものである。
二次電池は、複数枚の電極を積層している単電池で、異
なった抵抗率を有する正極電極端子材料と負極電極端子
材料を用いているリチウムイオン二次電池において、抵
抗率の小さい材料からなる電極端子の有効断面積を対極
の電極端子の有効断面積よりも小さくしたものである。
【００１２】また、本発明のリチウムイオン二次電池
は、正極電極端子の有効断面積と負極電極端子の有効断
面積が、それぞれの材料の抵抗率にほぼ比例している上
記構成の電池である。
は、正極電極端子の有効断面積と負極電極端子の有効断
面積が、それぞれの材料の抵抗率にほぼ比例している上
記構成の電池である。
【００１３】また、本発明のリチウムイオン二次電池
は、正極電極端子材料に高純度アルミニウム、負極電極
端子材料に高純度銅を用いる上記構成の電池である。
は、正極電極端子材料に高純度アルミニウム、負極電極
端子材料に高純度銅を用いる上記構成の電池である。
【００１４】本発明のリチウムイオン二次電池によれ
ば、抵抗率の小さい材料からなる電極端子の有効断面積
を対極の電極端子の有効断面積よりも小さくすることに
より、電極端子部分の余剰スペースをなくすことができ
る。
ば、抵抗率の小さい材料からなる電極端子の有効断面積
を対極の電極端子の有効断面積よりも小さくすることに
より、電極端子部分の余剰スペースをなくすことができ
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明リチウムイオン二次
電池の実施例について図１〜図４を参照しながら説明す
る。
電池の実施例について図１〜図４を参照しながら説明す
る。
【００１６】実施例１ 本実施例の大容量リチウムイオン角型二次電池の構造図
を図１に示す。ここで、正極電極は次の様にして製作し
た。まず、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（ＬｉＣｏＯ2 ）を合成
した。この正極活物質を自動乳鉢を用いて粉砕し、Ｌｉ
ＣｏＯ2 粉末を得た。
を図１に示す。ここで、正極電極は次の様にして製作し
た。まず、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（ＬｉＣｏＯ2 ）を合成
した。この正極活物質を自動乳鉢を用いて粉砕し、Ｌｉ
ＣｏＯ2 粉末を得た。
【００１７】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
混合品を９１重量％、導電体材としてグラファイト６重
量％、結着剤としてポリフッ化ビニリデン３重量％の割
合で混合して正極合剤を作成し、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た。そして、こ
の正極合剤スラリーを正極集電体である帯状のアルミニ
ウム箔の両面に塗布し、乾燥後ローラープレス機で圧縮
成形して正極を作成した。
９５重量％、炭酸リチウム５重量％を混合して得られた
混合品を９１重量％、導電体材としてグラファイト６重
量％、結着剤としてポリフッ化ビニリデン３重量％の割
合で混合して正極合剤を作成し、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た。そして、こ
の正極合剤スラリーを正極集電体である帯状のアルミニ
ウム箔の両面に塗布し、乾燥後ローラープレス機で圧縮
成形して正極を作成した。
【００１８】負極は次のようにして作製した。出発物質
に石油ピッチを用い、これに酸素を含む官能基を１０〜
２０％導入（いわゆる酸素架橋）した後、不活性ガス中
１０００℃で焼成してガラス状炭素に近い性質の難黒鉛
化炭素材料を得た。
に石油ピッチを用い、これに酸素を含む官能基を１０〜
２０％導入（いわゆる酸素架橋）した後、不活性ガス中
１０００℃で焼成してガラス状炭素に近い性質の難黒鉛
化炭素材料を得た。
【００１９】この炭素材料を９０重量％、結着剤として
ポリフッ化ビニリデン１０重量％の割合で混合して負極
合剤を作成し、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た。この負極合剤スラリーを負極
集電体である帯状銅箔の両面に塗布し、乾燥後ローラー
プレス機で圧縮成形して負極を作成した。
ポリフッ化ビニリデン１０重量％の割合で混合して負極
合剤を作成し、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た。この負極合剤スラリーを負極
集電体である帯状銅箔の両面に塗布し、乾燥後ローラー
プレス機で圧縮成形して負極を作成した。
【００２０】上記正極を大きさ１０７ｍｍ×２６５ｍｍ
に型抜きし、厚さ２５μｍ、大きさ１１２ｍｍ×２７３
ｍｍのポリプロピレン製の微多孔性フィルムのセパレー
タ６を２枚貼り合わせ袋状に包んだものを一枚の正極ユ
ニット１１を得た。負極も同様にして大きさ１０９ｍｍ
×２７０ｍｍに型抜きして一枚の負極ユニット９を得
た。
に型抜きし、厚さ２５μｍ、大きさ１１２ｍｍ×２７３
ｍｍのポリプロピレン製の微多孔性フィルムのセパレー
タ６を２枚貼り合わせ袋状に包んだものを一枚の正極ユ
ニット１１を得た。負極も同様にして大きさ１０９ｍｍ
×２７０ｍｍに型抜きして一枚の負極ユニット９を得
た。
【００２１】上記正極ユニット４６枚、負極ユニット４
７枚を両側が負極ユニットとなるように交互に積層し、
正極ユニット１１の集電部である耳部７および負極ユニ
ット９の集電部である耳部８を束ねてそれぞれ正極電極
端子１、負極電極端子２に超音波溶着を行ない溶着さ
せ、積層電極体を得た。正極電極端子１および負極電極
端子２をそれぞれ図２および図３に示す。
７枚を両側が負極ユニットとなるように交互に積層し、
正極ユニット１１の集電部である耳部７および負極ユニ
ット９の集電部である耳部８を束ねてそれぞれ正極電極
端子１、負極電極端子２に超音波溶着を行ない溶着さ
せ、積層電極体を得た。正極電極端子１および負極電極
端子２をそれぞれ図２および図３に示す。
【００２２】正極電極端子１の材料は高純度アルミニウ
ム（Ａ１０５０）であり、負極電極端子２の材料は高純
度銅（Ｃ１１００）である。
ム（Ａ１０５０）であり、負極電極端子２の材料は高純
度銅（Ｃ１１００）である。
【００２３】高純度銅の抵抗率１．７２（μΩｃｍ）と
高純度アルミニウムの抵抗率２．８２（μΩｃｍ）よ
り、負極（銅）電極端子の有効断面積（電極端子の長手
方向に垂直な断面である。以下、同様とする。）を正極
（アルミニウム）電極端子の有効断面積の１．７２／
２．８２倍とした。すなわち、約１／１．６倍となる。
高純度アルミニウムの抵抗率２．８２（μΩｃｍ）よ
り、負極（銅）電極端子の有効断面積（電極端子の長手
方向に垂直な断面である。以下、同様とする。）を正極
（アルミニウム）電極端子の有効断面積の１．７２／
２．８２倍とした。すなわち、約１／１．６倍となる。
【００２４】そこで、図２Ａ、Ｂに示すように、正極電
極端子の有効断面積を６４ｍｍ2 （ａ：４ｍｍ、ｂ：１
６ｍｍ）にした。また、図３Ａ、Ｂに示すように、負極
電極端子の有効断面積を４０ｍｍ2 （ａ：４ｍｍ、ｂ：
１０ｍｍ）にした。
極端子の有効断面積を６４ｍｍ2 （ａ：４ｍｍ、ｂ：１
６ｍｍ）にした。また、図３Ａ、Ｂに示すように、負極
電極端子の有効断面積を４０ｍｍ2 （ａ：４ｍｍ、ｂ：
１０ｍｍ）にした。
【００２５】上記積層電極体を角型電池ケース内に挿入
し安全弁のついた天板とケースとをレーザー溶接したあ
と、電解液を含浸させて容量が５３Ａｈの最終電池を得
た。
し安全弁のついた天板とケースとをレーザー溶接したあ
と、電解液を含浸させて容量が５３Ａｈの最終電池を得
た。
【００２６】比較例１ 図４に示す負極電極端子２を用いる以外は実施例１と同
様にして作成した。すなわち、図４Ａ、Ｂに示すよう
に、負極電極端子２の有効断面積を６４ｍｍ2 （ａ：４
ｍｍ、ｂ：１６ｍｍ）にした。
様にして作成した。すなわち、図４Ａ、Ｂに示すよう
に、負極電極端子２の有効断面積を６４ｍｍ2 （ａ：４
ｍｍ、ｂ：１６ｍｍ）にした。
【００２７】評価結果 上記実施例１、比較例１の単電池の重量を測定し、体積
エネルギー密度を求めた。その結果は表１に示すとおり
である。表１より、実施例１の単電池は、比較例１の単
電池に比較して、３％以上重量エネルギー密度の高い電
池であることがわかる。
エネルギー密度を求めた。その結果は表１に示すとおり
である。表１より、実施例１の単電池は、比較例１の単
電池に比較して、３％以上重量エネルギー密度の高い電
池であることがわかる。
【００２８】
【表１】
【００２９】以上のことから、本例によれば、正極、負
極電極端子部分の余剰スペースがなくなることとなる。
従って、電池特性に影響を及ぼすことなく体積エネルギ
ー密度、重量エネルギー密度を向上させることができ
る。
極電極端子部分の余剰スペースがなくなることとなる。
従って、電池特性に影響を及ぼすことなく体積エネルギ
ー密度、重量エネルギー密度を向上させることができ
る。
【００３０】なお、本発明は上述の実施例に限らず本発
明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得
ることはもちろんである。
明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得
ることはもちろんである。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
正極、負極電極端子部分の余剰スペースをなくすことが
できる。また、電池特性に影響を及ぼすことなく体積エ
ネルギー密度、重量エネルギー密度を向上させることが
できる。
正極、負極電極端子部分の余剰スペースをなくすことが
できる。また、電池特性に影響を及ぼすことなく体積エ
ネルギー密度、重量エネルギー密度を向上させることが
できる。
【図１】本発明リチウムイオン二次電池の実施例を示す
構造図である。
構造図である。
【図２】本発明リチウムイオン二次電池の実施例に用い
る正極電極端子を示す構造図である。
る正極電極端子を示す構造図である。
【図３】本発明リチウムイオン二次電池の実施例に用い
る負極電極端子を示す構造図である。
る負極電極端子を示す構造図である。
【図４】本発明リチウムイオン二次電池の比較例に用い
る負極電極端子を示す構造図である。
る負極電極端子を示す構造図である。
【図５】従来のリチウムイオン二次電池の外観および構
造を示す図である。
造を示す図である。
１ 正極電極端子 ２ 負極電極端子 ３ 安全弁 ４ 角型電池ケース ５ 天板 ６ セパレータ ７、８ 耳部 ９ 負極ユニット １１ 正極ユニット
Claims (4)
- 【請求項１】 複数枚の電極を積層している単電池で、
異なった抵抗率を有する正極電極端子材料と負極電極端
子材料を用いているリチウムイオン二次電池において、 抵抗率の小さい材料からなる電極端子の有効断面積を対
極の電極端子の有効断面積よりも小さくすることを特徴
とするリチウムイオン二次電池。 - 【請求項２】 正極電極端子の有効断面積と負極電極端
子の有効断面積が、それぞれの材料の抵抗率にほぼ比例
していることを特徴とする請求項１記載のリチウムイオ
ン二次電池。 - 【請求項３】 正極電極端子材料に高純度アルミニウ
ム、負極電極端子材料に高純度銅を用いることを特徴と
する請求項１記載のリチウムイオン二次電池。 - 【請求項４】 正極電極端子材料に高純度アルミニウ
ム、負極電極端子材料に高純度銅を用いることを特徴と
する請求項２記載のリチウムイオン二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7324821A JPH09161763A (ja) | 1995-12-13 | 1995-12-13 | リチウムイオン二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7324821A JPH09161763A (ja) | 1995-12-13 | 1995-12-13 | リチウムイオン二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09161763A true JPH09161763A (ja) | 1997-06-20 |
Family
ID=18170058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7324821A Pending JPH09161763A (ja) | 1995-12-13 | 1995-12-13 | リチウムイオン二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09161763A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999060652A1 (fr) * | 1998-05-20 | 1999-11-25 | Osaka Gas Company Limited | Pile secondaire non aqueuse et son procede de controle |
| JP2000188128A (ja) * | 1998-12-24 | 2000-07-04 | Mitsubishi Chemicals Corp | 非水電解液二次電池 |
| FR2875056A1 (fr) * | 2004-09-07 | 2006-03-10 | Accumulateurs Fixes | Accumulateur presentant deux bornes de sortie de courant sur une paroi de son conteneur |
| JP2010251150A (ja) * | 2009-04-16 | 2010-11-04 | Hitachi Maxell Ltd | ラミネート形電池 |
| JP2012138343A (ja) * | 2010-12-10 | 2012-07-19 | Gs Yuasa Corp | 電池及び集電体 |
| CN103026533A (zh) * | 2010-07-19 | 2013-04-03 | 株式会社Lg化学 | 具有互异的引线结构的二次电池 |
| JP2013161516A (ja) * | 2012-02-01 | 2013-08-19 | Gs Yuasa Corp | 組電池 |
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| JP2017027819A (ja) * | 2015-07-23 | 2017-02-02 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 二次電池 |
-
1995
- 1995-12-13 JP JP7324821A patent/JPH09161763A/ja active Pending
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