JPH09199114A - 非水電解液二次電池 - Google Patents
非水電解液二次電池Info
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- JPH09199114A JPH09199114A JP8004224A JP422496A JPH09199114A JP H09199114 A JPH09199114 A JP H09199114A JP 8004224 A JP8004224 A JP 8004224A JP 422496 A JP422496 A JP 422496A JP H09199114 A JPH09199114 A JP H09199114A
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Abstract
高容量であつて、かつ負荷特性にすぐれた非水電解液二
次電池を得る。 【解決手段】 帯状正極集電体の両面にリチウム含有遷
移金属カルコゲナイドを活物質として用いた正極活物質
層を有する帯状正極1と、帯状負極集電体の両面に炭素
材料を活物質として用いた負極活物質層を有する帯状負
極2とを、帯状セパレ―タ3を介して捲回してなる円筒
型の非水電解液二次電池において、上記の負極活物質層
は、平均層間距離d002 が3.4Å以上で、c軸方向の
結晶子サイズLcが100Å以下である低結晶性カ―ボ
ンを含有してなり、この負極活物質層の片面の厚さが
0.04mm以下であり、かつ帯状の負極活物質層の長軸
方向の長さをxmm、円筒型電池の直径をymmとしたと
き、x/y2 が1.8以上であることを特徴とする。
Description
極とから構成されるリチウム二次電池などの非水電解液
二次電池に関し、さらに詳しくは、充放電特性の改良さ
れた上記非水電解液二次電池に関するものである。
一般的にカ―ボンが用いられている。カ―ボンは層状構
造を有しており、原料を焼成する際の温度により結晶性
が決められ、カ―ボンの結晶性の高いほど高容量を示す
ことが知られている。
は、平均層間距離d002 が3.35Åで、c軸方向の結
晶子サイズLcが1,000Å以上であり、理論容量3
72mAh/g(すなわち、C6 Li)を示すものであ
る。しかしながら、近年の盛んな研究開発により、上記
のような黒鉛の理論容量をはるかに超える容量を有する
低結晶性カ―ボンが多数現れてきた。
焼成することにより得られるポリアセン系有機高分子半
導体では、カ―ボン重量あたり850mAh/g(第3
5回電池討論会要旨集2B15)、ポリパラフエニレン
のような有機高分子化合物を500〜1,500℃で焼
成したカ―ボンでは680mAh/g(日経産業新聞1
994年5月2日)の高容量が得られることが報告され
ている。
距離d002 が天然黒鉛のそれに比べてはるかに大きく、
層構造以外に多くの孔を有しており、そこに多量のリチ
ウムをド―プできるため、高容量が得られると考えられ
ている。
ボンは、非常に高容量なため、電池を作製したときに、
それらと組み合わせる正極材料に、低結晶性カ―ボンの
重量あたり、または体積あたりの容量に相当するものが
現存しない。たとえば、代表的な正極材料であるリチウ
ムコバルト酸化物(LiCoO2 )で130mAh/
g、リチウムニツケル酸化物(LiNiO2 )で190
mAh/gである。
くするため、正極活物質層を厚くするか、負極活物質層
を薄くしなければならない。また、アモルフアス構造を
有する低結晶性カ―ボンは、電気的等方性を示すため、
粒子の導電性が黒鉛のそれに比べて低く、かつ低結晶性
カ―ボンに多く存在する空孔中のリチウムの拡散速度が
層間のそれに比べると非常に遅いため、低結晶性カ―ボ
ンを負極に用いると、電池の負荷特性が黒鉛を用いた場
合に比べて悪くなる。
として低結晶性カ―ボンを用いたリチウム二次電池など
の非水電解液二次電池において、負極活物質層の厚さお
よび長さを規制することにより、高容量であつて、かつ
負荷特性にすぐれた非水電解液二次電池を得ることを目
的としている。
的を達成するために、鋭意研究を重ねた結果、負極材料
として低結晶性カ―ボンを用いたリチウム二次電池など
において、負極活物質層を特定厚さ以下の薄い構成とす
ることにより負荷特性が改善されるとともに、この負極
活物質層を特定長さ以上の広い面積構成とすることによ
り高容量化をも達成できることを知り、本発明を完成す
るに至つた。
面にリチウム含有遷移金属カルコゲナイドを活物質とし
て用いた正極活物質層を有する帯状正極と、帯状負極集
電体の両面に炭素材料を活物質として用いた負極活物質
層を有する帯状負極とを、帯状セパレ―タを介して捲回
してなる円筒型の非水電解液二次電池において、上記の
負極活物質層は、平均層間距離d002 が3.4Å以上
で、c軸方向の結晶子サイズLcが100Å以下である
低結晶性カ―ボンを含有してなり、この負極活物質層の
片面の厚さが0.04mm以下であり、かつ帯状の負極活
物質層の長軸方向の長さをxmm、円筒型電池の直径をy
mmとしたとき、x/y2 が1.8以上であることを特徴
とする円筒型の非水電解液二次電池に係るものである。
うに、帯状正極1と帯状負極2とをポリエチレン製など
の帯状セパレ―タ3を介して捲回して渦巻状電極体4を
構成し、これを円筒型の電池缶5内に収容し、これにさ
らに非水電解液を加えて、常法により封口し、円筒型の
非水電解液二次電池としたものである。
ニウム箔などの帯状正極集電体10の両面にリチウム含
有遷移金属カルコゲナイドを活物質として用いた正極活
物質層11A,11Bを有する構成からなり、これらの
層11A,11Bは、通常、上記の活物質とバインダと
導電助剤を含有する塗液を上記集電体10の両面に塗布
し乾燥したのち、加圧成形することにより、作製され
る。
移金属カルコゲナイドは、リチウムとコバルト、ニツケ
ルなどの遷移金属との複合酸化物、複合硫化物、複合セ
レン化物などの化合物として、従来より公知のものがす
べて使用可能であり、これらの中でも、リチウムコバル
ト酸化物(LiCoO2 )、リチウムニツケル酸化物
(LiNiO2 )などの化合物がとくに好ましく用いら
れる。
どの帯状負極集電体20の両面に炭素材料を活物質とし
て用いた負極活物質層21A,21Bを有する構成から
なり、これらの負極活物質層21A,21Bは、通常、
炭素材料からなる活物質とバインダを含有する塗液を上
記集電体20の両面に塗布し乾燥したのち、加圧成形す
ることにより、作製される。
均層間距離d002 が3.4Å以上、好ましくは3.5Å
以上(通常4.0Åまで)で、c軸方向の結晶子サイズ
Lcが100Å以下、好ましくは50Å以下(通常4.
5Åまで)である低結晶性カ―ボンが用いられる。この
低結晶性カ―ボンは、たとえば、石油ピツチやこれより
抽出されるカ―ボンマイクロビ―ズ、フエノ―ル樹脂な
どを500℃以上の温度で焼成したバルクカ―ボンを粉
砕することにより得られ、平均粒径が通常0.5〜30
μmの粉末材料として用いられる。
た負極活物質層21A,21Bは、片面の厚さtが0.
04mm以下(通常0.02mmまで)であることが必要
で、これより厚くなると、電池の負荷特性が悪くなる。
また、このような厚さに設定する一方、低結晶性カ―ボ
ンに基づく高い容量が得られるように、帯状の負極活物
質層21A,21B(つまりは、帯状負極2)の長軸方
向の長さをxmm、円筒型電池の直径をymmとしたとき
に、x/y2 が1.8以上、好ましくは1.9以上(通
常5.0まで)とすることが必要で、上記の長さxがこ
れより短くなると、負極面積の低下によつて電池の高容
量化が難しくなる。
溶解させてなるものが用いられる。有機溶媒には、リン
酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリブチルな
どの含リン系有機溶媒、エチレンカ―ボネ―ト、プロピ
レンカ―ボネ―ト、ブチレンカ―ボネ―ト、γ―ブチロ
ラクトンなどの誘電率の高いエステルのほか、1,2−
ジメトキシエタン、ジオキソラン、テトラヒドロフラ
ン、2−メチル−テトラヒドロフラン、ジエチルエ―テ
ル、アセトニトリルなどが用いられる。また、電解質と
しては、LiClO4 、LiPF6 、LiBF4 、Li
AsF6 、LiSbF6 、LiCF3 SO3 、LiCF
3 CO2 、Li2 C2 F4 (SO3 )2 、LiN(CF
3 SO2 )2 、LiC(CF3 SO2 )3 、LiCn F
2n+1SO3(n≧2)などが、単独でまたは2種以上混
合して用いられる。
体的に説明する。ただし、本発明はそれらの実施例にの
み限定されるものではない。なお、各実施例において、
負極活物質として用いた低結晶性カ―ボンである「カ―
ボンA〜C」は、下記の方法により得られたものであ
る。
成したバルクカ―ボンを粉砕して、平均粒径が10μm
である低結晶性カ―ボンからなる粉末を得、これをカ―
ボンAとした。このカ―ボンAは、d002 が3.8Å、
Lcが12Åであつた。
―ボンマイクロビ―ズを700℃で焼成したバルクカ―
ボンを粉砕して、平均粒径が10μmである低結晶性カ
―ボンからなる粉末を得、これをカ―ボンBとした。こ
のカ―ボンBは、d002 が3.61Å、Lcが16Åで
あつた。
で焼成したバルクカ―ボンを粉砕して、平均粒径が10
μmである低結晶性カ―ボンからなる粉末を得、これを
カ―ボンCとした。このカ―ボンCは、d002 が4.1
0Å、Lcが10Åであつた。
とバインダにPVDF(ポリフツ化ビニリデン)を用い
て塗液を調製し、これを厚さが0.018mmの銅箔の両
面に塗布し、乾燥したのち、カレンダ―ロ―ルプレスし
て帯状負極を作製した。また、正極活物質としてリチウ
ムニツケル酸化物(LiNiO2 )からなる粉末を用
い、これとバインダにPVDF、導電助剤にカ―ボンブ
ラツクを用いて塗液を調製し、これを厚さが0.02mm
のアルミニウム箔の両面に塗布し、乾燥したのち、カレ
ンダ―ロ―ルプレスして、帯状正極を作製した。
m、長軸方向(x)1,000mmで、この活物質層の片
面の厚さ(t)は0.04mmであつた。また、帯状正極
活物質層の寸法は短軸方向57mm、長軸方向900mm
で、この活物質層の片面の厚さは0.04mmであつた。
これらの帯状正負極を、両者間に厚さが0.02mmのポ
リエチレン製帯状セパレ―タを介して捲回し、渦巻状電
極体とした。
鉄缶〔直径(y)18mm、高さ65mm〕に組み入れ、電
解液として、ジメトキシエタンとプロピレンカ―ボネ―
トとの体積比1:1の混合溶媒に1.0モル/リツトル
のLiPF6 を溶解させてなる溶液を注入し、常法にし
たがつて封口して、リチウム二次電池を作製した。この
電池のx/y2 は3.09であつた。
とバインダにPVDFを用いて塗液を調製し、これを厚
さが0.018mmの銅箔の両面に塗布し、乾燥したの
ち、カレンダ―ロ―ルプレスして帯状負極を作製した。
また、正極活物質としてリチウムニツケル酸化物(Li
NiO2 )からなる粉末を用い、これとバインダにPV
DF、導電助剤にカ―ボンブラツクを用いて塗液を調製
し、これを厚さが0.02mmのアルミニウム箔の両面に
塗布し、乾燥したのち、カレンダ―ロ―ルプレスして、
帯状正極を作製した。
m、長軸方向(x)800mmで、この活物質層の片面の
厚さ(t)は0.04mmであつた。また、帯状正極活物
質層の寸法は短軸方向57mm、長軸方向720mmで、こ
の活物質層の片面の厚さは0.06mmであつた。これら
の帯状正負極を、両者間に厚さが0.02mmのポリエチ
レン製帯状セパレ―タを介して捲回し、渦巻状電極体と
した。
鉄缶〔直径(y)18mm、高さ65mm〕に組み入れ、電
解液として、ジメトキシエタンとプロピレンカ―ボネ―
トとの体積比1:1の混合溶媒に1.0モル/リツトル
のLiPF6 を溶解させてなる溶液を注入し、常法にし
たがつて封口して、リチウム二次電池を作製した。この
電池のx/y2 は2.47であつた。
とバインダにPVDFを用いて塗液を調製し、これを厚
さが0.018mmの銅箔の両面に塗布し、乾燥したの
ち、カレンダ―ロ―ルプレスして帯状負極を作製した。
また、正極活物質としてリチウムニツケル酸化物(Li
NiO2 )からなる粉末を用い、これとバインダにPV
DF、導電助剤にカ―ボンブラツクを用いて塗液を調製
し、これを厚さが0.02mmのアルミニウム箔の両面に
塗布し、乾燥したのち、カレンダ―ロ―ルプレスして、
帯状正極を作製した。
m、長軸方向(x)620mmで、この活物質層の片面の
厚さ(t)は0.04mmであつた。また、帯状正極活物
質層の寸法は短軸方向57mm、長軸方向560mmで、こ
の活物質層の片面の厚さは0.09mmであつた。これら
の帯状正負極を、両者間に厚さが0.02mmのポリエチ
レン製帯状セパレ―タを介して捲回し、渦巻状電極体と
した。
鉄缶〔直径(y)18mm、高さ65mm〕に組み入れ、電
解液として、ジメトキシエタンとプロピレンカ―ボネ―
トとの体積比1:1の混合溶媒に1.0モル/リツトル
のLiPF6 を溶解させてなる溶液を注入し、常法にし
たがつて封口して、リチウム二次電池を作製した。この
電池のx/y2 は1.91であつた。
2 は1.71)、その活物質層の片面の厚さ(t)を
0.07mmとし、また、帯状正極活物質層の長軸方向を
495mm、その活物質層の片面の厚さを0.067mmと
した以外は、実施例1と同様にして、リチウム二次電池
を作製した。
2 は1.54)、その活物質層の片面の厚さ(t)を
0.07mmとし、また、帯状正極活物質層の長軸方向を
450mm、その活物質層の片面の厚さを0.11mmとし
た以外は、実施例2と同様にして、リチウム二次電池を
作製した。
2 は1.20)、その活物質層の片面の厚さ(t)を
0.07mmとし、また、帯状正極活物質層の長軸方向を
355mm、その活物質層の片面の厚さを0.16mmとし
た以外は、実施例3と同様にして、リチウム二次電池を
作製した。
リチウム二次電池(18650型)について、1Cおよ
び3Cの電流密度での放電容量(充電電流:1C)と、
1C容量に対する3C容量の容量保持率とを調べた。た
だし、充放電電圧範囲は4.2V〜1.0Vとした。
つた。なお、負極に黒鉛を用いている市販の18650
型のリチウム二次電池は、通常t=0.07〜0.13
mm、x/y2 は0.8〜1.7で、1C容量は1,00
0〜1,300mAh、3C容量は870〜1,200
mAhである。
チウム二次電池では、1C容量はカ―ボンA〜Cで1,
260〜1,530mAhで、カ―ボン重量あたり黒鉛
の1.5〜3倍の高容量を有する低結晶性カ―ボンを用
いた効果があまり認められない。また、3C容量はカ―
ボンA〜Cで830〜1,010mAhで、1C容量に
対する3C容量の保持率は、黒鉛の85%以上と比べ
て、66〜70%と低下しており、負荷特性が非常に悪
くなつている。
ウム二次電池では、1C容量はカ―ボンA〜Cで2,0
10〜2,500mAhと著しく増加し、また、3C容
量はカ―ボンA〜Cで1,830〜2,205mAh
で、1C容量に対する3C容量の保持率は88%以上と
なり、負荷特性が著しく向上していた。
(x)790mmとし、この活物質層の片面の厚さ(t)
を0.04mmとした。また、帯状正極活物質層の寸法を
短軸方向42mm、長軸方向713mmとした。これらの帯
状正負極を両者間に厚さが0.02mmのポリエチレン製
帯状セパレ―タを介して捲回して、渦巻状電極体とし、
これを16500型の円筒鉄缶〔直径(y)16mm、高
さ50mm〕に組み入れるようにした以外は、実施例1と
同様にして、リチウム二次電池を作製した。この電池の
x/y2 は3.09であつた。
(x)650mmとし、この活物質層の片面の厚さ(t)
を0.04mmとした。また、帯状正極活物質層の寸法を
短軸方向42mm、長軸方向590mmとした。これらの帯
状正負極を両者間に厚さが0.02mmのポリエチレン製
帯状セパレ―タを介して捲回して、渦巻状電極体とし、
これを16500型の円筒鉄缶〔直径(y)16mm、高
さ50mm〕に組み入れるようにした以外は、実施例2と
同様にして、リチウム二次電池を作製した。この電池の
x/y2 は2.54であつた。
(x)485mmとし、この活物質層の片面の厚さ(t)
を0.04mmとした。また、帯状正極活物質層の寸法を
短軸方向42mm、長軸方向435mmとした。これらの帯
状正負極を両者間に厚さが0.02mmのポリエチレン製
帯状セパレ―タを介して捲回して、渦巻状電極体とし、
これを16500型の円筒鉄缶〔直径(y)16mm、高
さ50mm〕に組み入れるようにした以外は、実施例3と
同様にして、リチウム二次電池を作製した。この電池の
x/y2 は1.89であつた。
2 は1.72)、その活物質層の片面の厚さ(t)を
0.07mmとし、また、帯状正極活物質層の長軸方向を
395mm、その活物質層の片面の厚さを0.067mmと
した以外は、実施例4と同様にして、リチウム二次電池
を作製した。
2 は1.56)、その活物質層の片面の厚さ(t)を
0.07mmとし、また、帯状正極活物質層の長軸方向を
360mm、その活物質層の片面の厚さを0.11mmとし
た以外は、実施例5と同様にして、リチウム二次電池を
作製した。
2 は1.21)、その活物質層の片面の厚さ(t)を
0.07mmとし、また、帯状正極活物質層の長軸方向を
280mm、その活物質層の片面の厚さを0.16mmとし
た以外は、実施例6と同様にして、リチウム二次電池を
作製した。
リチウム二次電池(16500型)について、前記と同
様にして、1Cおよび3Cの電流密度での放電容量(充
電電流:1C)と、1C容量に対する3C容量の容量保
持率とを調べた。結果は、下記の表2に示されるとおり
であつた。
チウム二次電池においても、表1の18650型のリチ
ウム二次電池の場合と同様に、本発明の範囲外である比
較例4〜6の電池では低容量でかつ低い容量保持率しか
示さないのに対し、本発明の特定の負極構成とした実施
例4〜6の電池にあつては高容量でかつ改善された負荷
特性が得られているものであることがわかる。
(x)3,550mmとし、この活物質層の片面の厚さ
(t)を0.04mmとした。また、帯状正極活物質層の
寸法を短軸方向54mm、長軸方向3,200mmとした。
これらの帯状正負極を両者間に厚さが0.02mmのポリ
エチレン製帯状セパレ―タを介して捲回して、渦巻状電
極体とし、これをR20型の円筒鉄缶〔直径(y)3
4.2mm、高さ61.5mm〕に組み入れるようにした以
外は、実施例1と同様にして、リチウム二次電池を作製
した。この電池のx/y2 は3.07であつた。
(x)2,900mmとし、この活物質層の片面の厚さ
(t)を0.04mmとした。また、帯状正極活物質層の
寸法を短軸方向54mm、長軸方向2,600mmとした。
これらの帯状正負極を両者間に厚さが0.02mmのポリ
エチレン製帯状セパレ―タを介して捲回して、渦巻状電
極体とし、これをR20型の円筒鉄缶〔直径(y)3
4.2mm、高さ61.5mm〕に組み入れるようにした以
外は、実施例2と同様にして、リチウム二次電池を作製
した。この電池のx/y2 は2.47であつた。
(x)2,250mmとし、この活物質層の片面の厚さ
(t)を0.04mmとした。また、帯状正極活物質層の
寸法を短軸方向54mm、長軸方向2,030mmとした。
これらの帯状正負極を両者間に厚さが0.02mmのポリ
エチレン製帯状セパレ―タを介して捲回して、渦巻状電
極体とし、これをR20型の円筒鉄缶〔直径(y)3
4.2mm、高さ61.5mm〕に組み入れるようにした以
外は、実施例3と同様にして、リチウム二次電池を作製
した。この電池のx/y2 は1.92であつた。
/y2 は1.71)、その活物質層の片面の厚さ(t)
を0.07mmとし、また、帯状正極活物質層の長軸方向
を1,800mm、その活物質層の片面の厚さを0.06
7mmとした以外は、実施例7と同様にして、リチウム二
次電池を作製した。
/y2 は1.54)、その活物質層の片面の厚さ(t)
を0.07mmとし、また、帯状正極活物質層の長軸方向
を1,630mm、その活物質層の片面の厚さを0.11
mmとした以外は、実施例8と同様にして、リチウム二次
電池を作製した。
/y2 は1.21)、その活物質層の片面の厚さ(t)
を0.07mmとし、また、帯状正極活物質層の長軸方向
を1,270mm、その活物質層の片面の厚さを0.16
mmとした以外は、実施例9と同様にして、リチウム二次
電池を作製した。
リチウム二次電池(R20型)について、前記と同様に
して、1Cおよび3Cの電流密度での放電容量(充電電
流:1C)と、1C容量に対する3C容量の容量保持率
とを調べた。結果は、下記の表3に示されるとおりであ
つた。
ム二次電池においても、表1の18650型および表2
の16500型のリチウム二次電池の場合と同様に、本
発明の範囲外である比較例7〜9の電池では低容量でか
つ低い容量保持率しか示さないのに対し、本発明の特定
の負極構成とした実施例7〜9の電池にあつては高容量
でかつ改善された負荷特性が得られているものであるこ
とがわかる。
(x)650mmとし、この活物質層の片面の厚さ(t)
を0.04mmとした。また、帯状正極活物質層の寸法を
短軸方向43mm、長軸方向585mmとした。これらの帯
状正負極を両者間に厚さが0.02mmのポリエチレン製
帯状セパレ―タを介して捲回して、渦巻状電極体とし、
これをR6型の円筒鉄缶〔直径(y)14.5mm、高さ
50.5mm〕に組み入れるようにした以外は、実施例1
と同様にして、リチウム二次電池を作製した。この電池
のx/y2 は3.09であつた。
(x)525mmとし、この活物質層の片面の厚さ(t)
を0.04mmとした。また、帯状正極活物質層の寸法を
短軸方向43mm、長軸方向470mmとした。これらの帯
状正負極を両者間に厚さが0.02mmのポリエチレン製
帯状セパレ―タを介して捲回して、渦巻状電極体とし、
これをR6型の円筒鉄缶〔直径(y)14.5mm、高さ
50.5mm〕に組み入れるようにした以外は、実施例2
と同様にして、リチウム二次電池を作製した。この電池
のx/y2 は2.50であつた。
(x)410mmとし、この活物質層の片面の厚さ(t)
を0.04mmとした。また、帯状正極活物質層の寸法を
短軸方向43mm、長軸方向370mmとした。これらの帯
状正負極を両者間に厚さが0.02mmのポリエチレン製
帯状セパレ―タを介して捲回して、渦巻状電極体とし、
これをR6型の円筒鉄缶〔直径(y)14.5mm、高さ
50.5mm〕に組み入れるようにした以外は、実施例3
と同様にして、リチウム二次電池を作製した。この電池
のx/y2 は1.95であつた。
2 は1.71)、その活物質層の片面の厚さ(t)を
0.07mmとし、また、帯状正極活物質層の長軸方向を
325mm、その活物質層の片面の厚さを0.067mmと
した以外は、実施例10と同様にして、リチウム二次電
池を作製した。
2 は1.52)、その活物質層の片面の厚さ(t)を
0.07mmとし、また、帯状正極活物質層の長軸方向を
290mm、その活物質層の片面の厚さを0.11mmとし
た以外は、実施例11と同様にして、リチウム二次電池
を作製した。
2 は1.21)、その活物質層の片面の厚さ(t)を
0.07mmとし、また、帯状正極活物質層の長軸方向を
230mm、その活物質層の片面の厚さを0.16mmとし
た以外は、実施例12と同様にして、リチウム二次電池
を作製した。
〜12のリチウム二次電池(R6型)について、前記と
同様にして、1Cおよび3Cの電流密度での放電容量
(充電電流:1C)と、1C容量に対する3C容量の容
量保持率とを調べた。結果は、下記の表4に示されると
おりであつた。
二次電池においても、表1の18650型、表2の16
500型および表3のR20型のリチウム二次電池の場
合と同様に、本発明の範囲外である比較例10〜12の
電池では低容量でかつ低い容量保持率しか示さないのに
対し、本発明の特定の負極構成とした実施例10〜12
の電池にあつては高容量でかつ改善された負荷特性が得
られているものであることがわかる。
(x)350mmとし、この活物質層の片面の厚さ(t)
を0.04mmとした。また、帯状正極活物質層の寸法を
短軸方向37mm、長軸方向315mmとした。これらの帯
状正負極を両者間に厚さが0.02mmのポリエチレン製
帯状セパレ―タを介して捲回して、渦巻状電極体とし、
これをR03型の円筒鉄缶〔直径(y)10.5mm、高
さ44.5mm〕に組み入れるようにした以外は、実施例
1と同様にして、リチウム二次電池を作製した。この電
池のx/y2 は3.17であつた。
(x)280mmとし、この活物質層の片面の厚さ(t)
を0.04mmとした。また、帯状正極活物質層の寸法を
短軸方向37mm、長軸方向255mmとした。これらの帯
状正負極を両者間に厚さが0.02mmのポリエチレン製
帯状セパレ―タを介して捲回して、渦巻状電極体とし、
これをR03型の円筒鉄缶〔直径(y)10.5mm、高
さ44.5mm〕に組み入れるようにした以外は、実施例
2と同様にして、リチウム二次電池を作製した。この電
池のx/y2 は2.54であつた。
(x)210mmとし、この活物質層の片面の厚さ(t)
を0.04mmとした。また、帯状正極活物質層の寸法を
短軸方向37mm、長軸方向190mmとした。これらの帯
状正負極を両者間に厚さが0.02mmのポリエチレン製
帯状セパレ―タを介して捲回して、渦巻状電極体とし、
これをR03型の円筒鉄缶〔直径(y)10.5mm、高
さ44.5mm〕に組み入れるようにした以外は、実施例
3と同様にして、リチウム二次電池を作製した。この電
池のx/y2 は1.90であつた。
2 は1.72)、その活物質層の片面の厚さ(t)を
0.07mmとし、また、帯状正極活物質層の長軸方向を
170mm、その活物質層の片面の厚さを0.067mmと
した以外は、実施例13と同様にして、リチウム二次電
池を作製した。
2 は1.54)、その活物質層の片面の厚さ(t)を
0.07mmとし、また、帯状正極活物質層の長軸方向を
155mm、その活物質層の片面の厚さを0.11mmとし
た以外は、実施例14と同様にして、リチウム二次電池
を作製した。
2 は1.22)、その活物質層の片面の厚さ(t)を
0.07mmとし、また、帯状正極活物質層の長軸方向を
123mm、その活物質層の片面の厚さを0.16mmとし
た以外は、実施例15と同様にして、リチウム二次電池
を作製した。
〜15のリチウム二次電池(R03型)について、前記
と同様にして、1Cおよび3Cの電流密度での放電容量
(充電電流:1C)と、1C容量に対する3C容量の容
量保持率とを調べた。結果は、下記の表5に示されると
おりであつた。
ム二次電池においても、表1の18650型、表2の1
6500型、表3のR20型および表4のR6型のリチ
ウム二次電池の場合と同様に、本発明の範囲外である比
較例13〜15の電池では低容量でかつ低い容量保持率
しか示さないのに対し、本発明の特定の負極構成とした
実施例13〜15の電池にあつては高容量でかつ改善さ
れた負荷特性が得られているものであることがわかる。
質層の寸法〔短軸方向と長軸方向(y)〕および片面の
厚さを変更し、またこれに伴つて帯状正極活物質層の寸
法(短軸方向と長軸方向)を適当に変更した以外は、実
施例1〜3と同様にして、18650型の6種のリチウ
ム二次電池を作製した。帯状負極活物質層の片面の厚さ
(t)とx/y2 は、表6に示した。
池(18650型)について、前記と同様にして、1C
および3Cの電流密度での放電容量(充電電流:1C)
と、1C容量に対する3C容量の容量保持率とを調べ
た。結果は、下記の表6に示されるとおりであつた。
さ(t)を0.03mm(実施例16〜18)および0.
02mm(実施例19〜21)とし、その際、x/y2 の
値を本発明の範囲内に設定することにより、負極活物質
層の厚さ(t)を0.04mm(実施例1〜3)とした表
1の電池の場合と同様に、高容量でかつ改善された負荷
特性が得られているものであることがわかる。
の負極活物質層の片面の厚さ(t)を0.04mmとし、
また、帯状正極活物質層の長軸方向を920mm、この正
極活物質層の片面の厚さを0.035mmとした以外は、
実施例1と同様にして、18650型のリチウム二次電
池を作製した。この二次電池のx/y2は3.16であ
つた。
の負極活物質層の片面の厚さ(t)を0.04mmとし、
また、帯状正極活物質層の長軸方向を965mm、この正
極活物質層の片面の厚さを0.03mmとした以外は、実
施例1と同様にして、18650型のリチウム二次電池
を作製した。この二次電池のx/y2 は3.33であつ
た。
池は、正極活物質層の厚さを薄くすることにより正極活
物質に対する負極活物質の重量比を増加させるようにし
た、つまり、正極活物質の重量を下げることにより正極
の許容充電容量をもつて電池の充電容量を制御させるよ
うにしたものである。これらの電池について、1Cの電
流密度での放電容量(充電電流:1C)と、放電容量が
初期の80%に達したときのサイクル数を調べた。これ
らの結果は、下記の表7に示されるとおりであつた。な
お、同表には、実施例1および比較例1のリチウム二次
電池について上記と同様にして調べた結果を、併記し
た。
のリチウム二次電池は、負極充電容量で制御された実施
例1の電池に比べて、容量は若干減少するが、サイクル
特性の向上が認められており、本発明の範囲外である比
較例1の電池に比べて、高容量でかつサイクル特性にす
ぐれた電池が得られるものであることがわかる。サイク
ル特性の向上は、負極許容容量より幾分低い容量で充電
を行つており、カ―ボン材料に対する負担が小さいため
と考えられる。
間距離d002 が3.4Å以上、c軸方向の結晶子サイズ
Lcが100Å以下である低結晶性カ―ボンを用いたリ
チウム二次電池などの非水電解液二次電池において、帯
状負極活物質層の片面の厚さを0.04mm以下とし、か
つこの層の長軸方向の長さをxmm、円筒型電池の(外)
直径をymmとしたとき、x/y2 が1.8以上となるよ
うな構成としたことにより、低結晶性カ―ボンが有する
高容量を十分に活かせた電池を作製することができ、し
かも短所であつた低負荷特性を改善することができる。
斜視図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 帯状正極集電体の両面にリチウム含有遷
移金属カルコゲナイドを活物質として用いた正極活物質
層を有する帯状正極と、帯状負極集電体の両面に炭素材
料を活物質として用いた負極活物質層を有する帯状負極
とを、帯状セパレ―タを介して捲回してなる円筒型の非
水電解液二次電池において、上記の負極活物質層は、平
均層間距離d002 が3.4Å以上で、c軸方向の結晶子
サイズLcが100Å以下である低結晶性カ―ボンを含
有してなり、この負極活物質層の片面の厚さが0.04
mm以下であり、かつ帯状の負極活物質層の長軸方向の長
さをxmm、円筒型電池の直径をymmとしたとき、x/y
2 が1.8以上であることを特徴とする円筒型の非水電
解液二次電池。
Priority Applications (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2007114245A1 (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 電気化学素子 |
JP2007294440A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-11-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電気化学素子 |
-
1996
- 1996-01-12 JP JP00422496A patent/JP3694557B2/ja not_active Expired - Fee Related
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