JPH09232001A - 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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- JPH09232001A JPH09232001A JP8033430A JP3343096A JPH09232001A JP H09232001 A JPH09232001 A JP H09232001A JP 8033430 A JP8033430 A JP 8033430A JP 3343096 A JP3343096 A JP 3343096A JP H09232001 A JPH09232001 A JP H09232001A
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- battery
- secondary battery
- electrolyte secondary
- aqueous electrolyte
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- 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
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 非水電解液二次電池において、過充電時に電
流遮断機構を十分に機能させる。 【解決手段】 正極は、ナフタレン、アントラセン及び
フェナンスレンの中から選ばれた１種類以上の芳香族炭
化水素を５〜１０重量％含有する。過充電時には、正極
に含有された芳香族炭化水素が重合し、正極活物質であ
るリチウム複合酸化物の粒子表面を全体的に覆うように
なる。その結果、比較的緩やかな条件で電池内圧が上昇
し、電流遮断機構によって電流遮断が確実に行なわれ
る。また、放電容量も殆ど低下しない。
流遮断機構を十分に機能させる。 【解決手段】 正極は、ナフタレン、アントラセン及び
フェナンスレンの中から選ばれた１種類以上の芳香族炭
化水素を５〜１０重量％含有する。過充電時には、正極
に含有された芳香族炭化水素が重合し、正極活物質であ
るリチウム複合酸化物の粒子表面を全体的に覆うように
なる。その結果、比較的緩やかな条件で電池内圧が上昇
し、電流遮断機構によって電流遮断が確実に行なわれ
る。また、放電容量も殆ど低下しない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、過充電による弊害
を防止し得る非水電解液二次電池に関するものである。
を防止し得る非水電解液二次電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、リチウムやリチウム合金もしくは
炭素質材料のように、リチウムイオンを可逆的にドープ
・脱ドープすることが可能な物質を負極として用い、ま
た正極にリチウムコバルト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行なわれている。
炭素質材料のように、リチウムイオンを可逆的にドープ
・脱ドープすることが可能な物質を負極として用い、ま
た正極にリチウムコバルト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行なわれている。
【０００３】この種の非水電解液二次電池は、電池電圧
が高く、高エネルギー密度を有し、自己放電も少なく、
かつサイクル特性に優れるという特長がある反面、密閉
型の構造を有するため過充電による弊害が発生する恐れ
があるという欠点がある。即ち、この非水電解液二次電
池を充電する際に、何らかの原因で所定以上の電気量が
流れて電池電圧が高くなった場合、非水電解液などの分
解によってガスが発生して電池内圧が上昇し、この過充
電状態が続くと電解質や活物質の急速な分解といった異
常反応が起こり、電池温度が急速に上昇して予期せぬ事
態が発生する場合がある。
が高く、高エネルギー密度を有し、自己放電も少なく、
かつサイクル特性に優れるという特長がある反面、密閉
型の構造を有するため過充電による弊害が発生する恐れ
があるという欠点がある。即ち、この非水電解液二次電
池を充電する際に、何らかの原因で所定以上の電気量が
流れて電池電圧が高くなった場合、非水電解液などの分
解によってガスが発生して電池内圧が上昇し、この過充
電状態が続くと電解質や活物質の急速な分解といった異
常反応が起こり、電池温度が急速に上昇して予期せぬ事
態が発生する場合がある。
【０００４】かかる問題の解決策として、電池内圧の上
昇を感知して作動する電流遮断機構を備えた種々の防爆
型電池が提案されている。これらの防爆型電池では、過
充電時に電池内圧が増大して所定の圧力値に達すると、
電流遮断機構が作動して充電電流を遮断する。
昇を感知して作動する電流遮断機構を備えた種々の防爆
型電池が提案されている。これらの防爆型電池では、過
充電時に電池内圧が増大して所定の圧力値に達すると、
電流遮断機構が作動して充電電流を遮断する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、非水電
解液二次電池では、過充電時に電池内圧があまり上昇し
ていない時点で急速な温度上昇を伴なう発熱が生じるこ
とや、リチウムが全て放出される前に、正極活物質であ
るリチウム複合酸化物が酸素ガスを放出して急速に分解
し、このとき急激に発生する酸素ガスが負極のリチウム
−炭素層間化合物と激しく反応して急速な温度上昇を伴
なう発熱が起きることから、電流遮断機構の作動以前に
過充電による電池の破裂・発火が起こる場合があり、電
流遮断機構がそれほど有効に機能しない場合があるとい
う不都合があった。
解液二次電池では、過充電時に電池内圧があまり上昇し
ていない時点で急速な温度上昇を伴なう発熱が生じるこ
とや、リチウムが全て放出される前に、正極活物質であ
るリチウム複合酸化物が酸素ガスを放出して急速に分解
し、このとき急激に発生する酸素ガスが負極のリチウム
−炭素層間化合物と激しく反応して急速な温度上昇を伴
なう発熱が起きることから、電流遮断機構の作動以前に
過充電による電池の破裂・発火が起こる場合があり、電
流遮断機構がそれほど有効に機能しない場合があるとい
う不都合があった。
【０００６】本発明は、上記事情に鑑み、過充電時に電
流遮断機構を十分に機能させることが可能な非水電解液
二次電池を提供することを目的とする。
流遮断機構を十分に機能させることが可能な非水電解液
二次電池を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明では、ナフタレ
ン、アントラセン、フェナンスレンが超強酸（ルイス
酸）等による酸化剤を用いて酸化することにより重合し
得ることに着目した。
ン、アントラセン、フェナンスレンが超強酸（ルイス
酸）等による酸化剤を用いて酸化することにより重合し
得ることに着目した。
【０００８】すなわち本発明は、リチウムを含む正極
（５）と、炭素質材料からなる負極（６）と、非水電解
液と、電池内圧の上昇に応じて作動する電流遮断機構と
を備えた非水電解液二次電池（１）において、前記正極
は、ナフタレン、アントラセン及びフェナンスレンの中
から選ばれた１種類以上の芳香族炭化水素を５重量％以
上含有するようにして構成される。
（５）と、炭素質材料からなる負極（６）と、非水電解
液と、電池内圧の上昇に応じて作動する電流遮断機構と
を備えた非水電解液二次電池（１）において、前記正極
は、ナフタレン、アントラセン及びフェナンスレンの中
から選ばれた１種類以上の芳香族炭化水素を５重量％以
上含有するようにして構成される。
【０００９】ここで、ナフタレン、アントラセン又はフ
ェナンスレンの含有量を５重量％以上に限定したのは、
これが５重量％未満だと必ずしも十分な効果が期待でき
ないからである。
ェナンスレンの含有量を５重量％以上に限定したのは、
これが５重量％未満だと必ずしも十分な効果が期待でき
ないからである。
【００１０】また本発明は、リチウムを含む正極（５）
と、炭素質材料からなる負極（６）と、非水電解液と、
電池内圧の上昇に応じて作動する電流遮断機構とを備え
た非水電解液二次電池（１）において、前記正極は、ナ
フタレン、アントラセン及びフェナンスレンの中から選
ばれた１種類以上の芳香族炭化水素を５〜１０重量％含
有するようにして構成される。
と、炭素質材料からなる負極（６）と、非水電解液と、
電池内圧の上昇に応じて作動する電流遮断機構とを備え
た非水電解液二次電池（１）において、前記正極は、ナ
フタレン、アントラセン及びフェナンスレンの中から選
ばれた１種類以上の芳香族炭化水素を５〜１０重量％含
有するようにして構成される。
【００１１】ここで、ナフタレン、アントラセン又はフ
ェナンスレンの含有量を５〜１０重量％に限定したの
は、これが５重量％未満だと必ずしも十分な効果が期待
できず、逆に１０重量％を超えると放電容量の低下を伴
なうからである。
ェナンスレンの含有量を５〜１０重量％に限定したの
は、これが５重量％未満だと必ずしも十分な効果が期待
できず、逆に１０重量％を超えると放電容量の低下を伴
なうからである。
【００１２】なお、括弧内の番号等は図面における対応
する要素を表わす便宜的なものであり、従って本発明は
図面上の記載に限定拘束されるものではない。このこと
は「特許請求の範囲」の欄についても同様である。
する要素を表わす便宜的なものであり、従って本発明は
図面上の記載に限定拘束されるものではない。このこと
は「特許請求の範囲」の欄についても同様である。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明による非水電解液二次
電池の一実施形態を示す縦断面図である。
基づいて説明する。図１は本発明による非水電解液二次
電池の一実施形態を示す縦断面図である。
【００１４】本発明による非水電解液二次電池であるス
パイラル形リチウム二次電池１は、図１に示すように、
有底円筒状の負極缶２を有しており、負極缶２内には、
リチウムを含む正極５と炭素質材料からなる負極６とを
セパレータ７を介して渦巻状に巻回した電極群３が挿設
されている。また、負極缶２内には非水電解液が含浸さ
れており、負極缶２の開口部には、正極カップ１３、ラ
ミネートフィルム１４及び正極端子１５からなる封口体
１２が絶縁性の封口ガスケット１０を介して嵌着されて
いる。更に、正極５と正極カップ１３との間には正極リ
ード板１６が両者を電気的に接続する形で設けられてお
り、負極６と負極缶２との間には負極リード板１７が両
者を電気的に接続する形で設けられている。また、負極
缶２内には、電池内圧の上昇に応じて作動する電流遮断
機構（図示せず）が設けられている。
パイラル形リチウム二次電池１は、図１に示すように、
有底円筒状の負極缶２を有しており、負極缶２内には、
リチウムを含む正極５と炭素質材料からなる負極６とを
セパレータ７を介して渦巻状に巻回した電極群３が挿設
されている。また、負極缶２内には非水電解液が含浸さ
れており、負極缶２の開口部には、正極カップ１３、ラ
ミネートフィルム１４及び正極端子１５からなる封口体
１２が絶縁性の封口ガスケット１０を介して嵌着されて
いる。更に、正極５と正極カップ１３との間には正極リ
ード板１６が両者を電気的に接続する形で設けられてお
り、負極６と負極缶２との間には負極リード板１７が両
者を電気的に接続する形で設けられている。また、負極
缶２内には、電池内圧の上昇に応じて作動する電流遮断
機構（図示せず）が設けられている。
【００１５】ここで、上記正極５の材料としてはリチウ
ムを含むものであれば如何なる材料でもよく、例えばＬ
ｉＭｎ2 Ｏ4 や一般式ＬｉＭＯ2 （但し、ＭはＣｏ、Ｎ
ｉの少なくとも一種を表わす。従って、ＬｉＣｏＯ2 や
ＬｉＣｏ0.8 Ｎｉ0.2 Ｏ2等）で表わされる複合金属酸
化物やリチウムを含む層間化合物が好適である。
ムを含むものであれば如何なる材料でもよく、例えばＬ
ｉＭｎ2 Ｏ4 や一般式ＬｉＭＯ2 （但し、ＭはＣｏ、Ｎ
ｉの少なくとも一種を表わす。従って、ＬｉＣｏＯ2 や
ＬｉＣｏ0.8 Ｎｉ0.2 Ｏ2等）で表わされる複合金属酸
化物やリチウムを含む層間化合物が好適である。
【００１６】ところで、上記正極５は、ナフタレン、ア
ントラセン及びフェナンスレンの中から選ばれた１種類
以上の芳香族炭化水素を含有している。「１種類以上」
とは、ナフタレン等を１種類だけ含有する場合や、任意
の２種類を組み合わせる場合、及び３種類全部を含有す
る場合を含むことを意味する。
ントラセン及びフェナンスレンの中から選ばれた１種類
以上の芳香族炭化水素を含有している。「１種類以上」
とは、ナフタレン等を１種類だけ含有する場合や、任意
の２種類を組み合わせる場合、及び３種類全部を含有す
る場合を含むことを意味する。
【００１７】また、上記負極６の炭素質材料としては、
リチウムのドープ・脱ドープが可逆的に可能であれば如
何なる炭素質材料を用いても支障はないが、例示するの
であれば、熱分解炭素類、コークス類（石油コークス、
ピッチコークス等）、天然黒鉛、ガラス状炭素類、カー
ボンブラック類などが挙げられる。
リチウムのドープ・脱ドープが可逆的に可能であれば如
何なる炭素質材料を用いても支障はないが、例示するの
であれば、熱分解炭素類、コークス類（石油コークス、
ピッチコークス等）、天然黒鉛、ガラス状炭素類、カー
ボンブラック類などが挙げられる。
【００１８】また、上記非水電解液は有機溶媒と電解質
を適宜組み合わせて調製されるが、これら有機溶媒と電
解質は、この種の電池に用いられるものであればいずれ
も使用可能である。例示するならば、有機溶媒としては
プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、１，
２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、γ
−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、２−メチルテ
トラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、４−メチル
−１，３−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラ
ン等であり、電解質としてはＬｉＣｏＯ4 、ＬｉＡｓＦ
6 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＪＰＦ6 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、Ｌ
ｉＣｌ等である。
を適宜組み合わせて調製されるが、これら有機溶媒と電
解質は、この種の電池に用いられるものであればいずれ
も使用可能である。例示するならば、有機溶媒としては
プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、１，
２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、γ
−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、２−メチルテ
トラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、４−メチル
−１，３−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラ
ン等であり、電解質としてはＬｉＣｏＯ4 、ＬｉＡｓＦ
6 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＪＰＦ6 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、Ｌ
ｉＣｌ等である。
【００１９】更に、上記電流遮断機構としては、電池内
圧の上昇に応じて作動するものであれば如何なるもので
あってもよい。
圧の上昇に応じて作動するものであれば如何なるもので
あってもよい。
【００２０】スパイラル形リチウム二次電池１は以上の
ような構成を有するので、以下に述べるとおり、過充電
によってスパイラル形リチウム二次電池１が破裂・発火
に至る事態の発生を未然に防止することができる。
ような構成を有するので、以下に述べるとおり、過充電
によってスパイラル形リチウム二次電池１が破裂・発火
に至る事態の発生を未然に防止することができる。
【００２１】即ち、スパイラル形リチウム二次電池１が
過充電状態になると、正極活物質であるリチウム複合酸
化物に含まれたリチウムが放出され、これに伴なって正
極５の電位も上昇する。そして、正極５の電位が約４．
５Ｖより更に貴になると、正極５中に含有された芳香族
炭化水素が酸化され、重合を開始する。このとき正極５
は電位が非常に貴な状態であることから、実質的にルイ
ス酸と同様な働きをするためであると考えられる。この
ように過充電時の正極５では、リチウムの放出よりもむ
しろ芳香族炭化水素が重合することに電流が消費され、
リチウム複合酸化物中のリチウムの放出反応は実質的に
停止する。
過充電状態になると、正極活物質であるリチウム複合酸
化物に含まれたリチウムが放出され、これに伴なって正
極５の電位も上昇する。そして、正極５の電位が約４．
５Ｖより更に貴になると、正極５中に含有された芳香族
炭化水素が酸化され、重合を開始する。このとき正極５
は電位が非常に貴な状態であることから、実質的にルイ
ス酸と同様な働きをするためであると考えられる。この
ように過充電時の正極５では、リチウムの放出よりもむ
しろ芳香族炭化水素が重合することに電流が消費され、
リチウム複合酸化物中のリチウムの放出反応は実質的に
停止する。
【００２２】こうして芳香族炭化水素の重合が進行する
と、この芳香族炭化水素の重合体によって正極活物質の
粒子表面が全体的に覆われるので、リチウム放出反応が
阻害され、正極活物質自身の電位はそれ以上には上昇し
なくなる。
と、この芳香族炭化水素の重合体によって正極活物質の
粒子表面が全体的に覆われるので、リチウム放出反応が
阻害され、正極活物質自身の電位はそれ以上には上昇し
なくなる。
【００２３】しかし、正極５では引き続き電流が流れ続
けるため、重合体／非水電解液界面の電位は上昇し、非
水電解液の酸化分解のみが起こることになり、比較的緩
やかな条件で電池内圧が上昇するので、電流遮断機構に
よって電流が確実に遮断される。
けるため、重合体／非水電解液界面の電位は上昇し、非
水電解液の酸化分解のみが起こることになり、比較的緩
やかな条件で電池内圧が上昇するので、電流遮断機構に
よって電流が確実に遮断される。
【００２４】また、このとき正極５でのリチウム複合酸
化物中のリチウムの放出反応は実質的に停止しているた
め、電池内圧があまり上昇しない時点で急速な温度上昇
を伴なって発熱する事態を回避することができる。
化物中のリチウムの放出反応は実質的に停止しているた
め、電池内圧があまり上昇しない時点で急速な温度上昇
を伴なって発熱する事態を回避することができる。
【００２５】なお、上述の実施形態においてはスパイラ
ル形リチウム二次電池１について説明したが、コイン形
などの偏平形二次電池に本発明を適用することも勿論可
能である。
ル形リチウム二次電池１について説明したが、コイン形
などの偏平形二次電池に本発明を適用することも勿論可
能である。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
２は非水電解液二次電池の放電性能試験結果を示すグラ
フである。
２は非水電解液二次電池の放電性能試験結果を示すグラ
フである。
【００２７】＜正極の調製＞正極活物質のＬｉＣｏＯ2
と導電材のカーボン粉末と結着剤のポリテトラフルオロ
エチレン（以下、ＰＴＦＥと略記する。）の水性ディス
パージョンとを重量比で１００：１０：１０の割合で混
合し、水でペースト状に混練したものを厚さ３０μｍの
アルミニウム箔の両面に塗着した後、乾燥、圧延し、所
定の大きさに切断して帯状の正極シートを作製した。な
お、正極活物質のＬｉＣｏＯ2 は、酸化コバルト（Ｃｏ
Ｏ）と炭酸リチウム（Ｌｉ2 ＣＯ3 ）をモル比で２：１
に混合し、空気中で９００℃、９時間加熱したものを用
いた。また、上記の材料の混合比率のうちＰＴＦＥの水
性ディスパージョンの割合はそのうちの固形分の割合で
ある。
と導電材のカーボン粉末と結着剤のポリテトラフルオロ
エチレン（以下、ＰＴＦＥと略記する。）の水性ディス
パージョンとを重量比で１００：１０：１０の割合で混
合し、水でペースト状に混練したものを厚さ３０μｍの
アルミニウム箔の両面に塗着した後、乾燥、圧延し、所
定の大きさに切断して帯状の正極シートを作製した。な
お、正極活物質のＬｉＣｏＯ2 は、酸化コバルト（Ｃｏ
Ｏ）と炭酸リチウム（Ｌｉ2 ＣＯ3 ）をモル比で２：１
に混合し、空気中で９００℃、９時間加熱したものを用
いた。また、上記の材料の混合比率のうちＰＴＦＥの水
性ディスパージョンの割合はそのうちの固形分の割合で
ある。
【００２８】この正極シートの合剤の一部をシート長手
方向に対して垂直に掻き取り、チタン製の正極リード板
を集電体上にスポット溶接して取り付けた。
方向に対して垂直に掻き取り、チタン製の正極リード板
を集電体上にスポット溶接して取り付けた。
【００２９】また、芳香族炭化水素を含有させるには、
種々の割合の芳香族炭化水素をＬｉＣｏＯ2 と混合し、
同様な方法によってシート状の正極を完成した。
種々の割合の芳香族炭化水素をＬｉＣｏＯ2 と混合し、
同様な方法によってシート状の正極を完成した。
【００３０】＜負極の調製＞市販の炭素系ピッチコーク
ス粉末と結着剤のＰＴＦＥの水性ディスパージョンとを
重量比で１００：５の割合で混練したものをニッケル製
エキスパンドメタルに圧入し、乾燥した後、所定の大き
さに切断し、帯状の負極シートを作製した。なお、ＰＴ
ＦＥの比率は正極と同じく固形分の割合である。
ス粉末と結着剤のＰＴＦＥの水性ディスパージョンとを
重量比で１００：５の割合で混練したものをニッケル製
エキスパンドメタルに圧入し、乾燥した後、所定の大き
さに切断し、帯状の負極シートを作製した。なお、ＰＴ
ＦＥの比率は正極と同じく固形分の割合である。
【００３１】この負極シートの合剤の一部をシート長手
方向に対して垂直に掻き取り、ニッケル製の負極リード
板を集電体上にスポット溶接して取り付けた。
方向に対して垂直に掻き取り、ニッケル製の負極リード
板を集電体上にスポット溶接して取り付けた。
【００３２】＜電池の組立＞これら正極と負極をポリプ
ロピレン製の多孔質フィルムセパレータを介して渦巻き
状に巻回し、負極缶内に挿入した。その後、正極リード
板をステンレス製の正極カップにスポット溶接し、負極
リード板を負極缶の円形底面の中心位置にスポット溶接
した。
ロピレン製の多孔質フィルムセパレータを介して渦巻き
状に巻回し、負極缶内に挿入した。その後、正極リード
板をステンレス製の正極カップにスポット溶接し、負極
リード板を負極缶の円形底面の中心位置にスポット溶接
した。
【００３３】次に、負極缶内に非水電解液２．３mlを注
入した後、封口体を負極缶に嵌着して封口する。非水電
解液は、エチレンカーボネートとジエチルカーボネート
を体積比で１：１に混合した混合溶媒にＬｉＰＦ6 を１
mol／lになるように溶解したものを用いた。
入した後、封口体を負極缶に嵌着して封口する。非水電
解液は、エチレンカーボネートとジエチルカーボネート
を体積比で１：１に混合した混合溶媒にＬｉＰＦ6 を１
mol／lになるように溶解したものを用いた。
【００３４】完成電池のサイズは単３型（１４．５φmm
×５０mm）である。
×５０mm）である。
【００３５】正極に添加した芳香族炭化水素は、ナフタ
レン、アントラセン、フェナンスレンである。
レン、アントラセン、フェナンスレンである。
【００３６】＜放電性能試験＞このように試作した電池
の放電性能を比較するため、上限電圧４．２Ｖ、下限電
圧２．５Ｖとして４００mAの定電流／定電圧充電を３時
間行ない、放電は４００mAの定電流で行なった。このよ
うな充放電サイクルを２０サイクルまで繰り返し、２０
サイクル目の放電容量を計測し、芳香族炭化水素の添加
量が放電容量に及ぼす影響を調べた。その結果を図２に
グラフで示す。なお、この放電特性は芳香族炭化水素の
添加量のみに依存し、芳香族炭化水素の種類には依存し
なかった。
の放電性能を比較するため、上限電圧４．２Ｖ、下限電
圧２．５Ｖとして４００mAの定電流／定電圧充電を３時
間行ない、放電は４００mAの定電流で行なった。このよ
うな充放電サイクルを２０サイクルまで繰り返し、２０
サイクル目の放電容量を計測し、芳香族炭化水素の添加
量が放電容量に及ぼす影響を調べた。その結果を図２に
グラフで示す。なお、この放電特性は芳香族炭化水素の
添加量のみに依存し、芳香族炭化水素の種類には依存し
なかった。
【００３７】図２から明らかなように、芳香族炭化水素
の添加量が多くなるほど放電容量が低下し、１０重量％
を超えると放電容量が急速に低下することが判る。これ
は芳香族炭化水素の添加によって正極の導電性が悪化し
て電池の内部抵抗が高くなり、負荷特性が悪くなったた
めであると考えられる。ただ、芳香族炭化水素の添加量
が１０重量％以下であれば、放電容量の低下率も小さく
（添加しない場合の約１０％以内）、実用上の支障はな
い。
の添加量が多くなるほど放電容量が低下し、１０重量％
を超えると放電容量が急速に低下することが判る。これ
は芳香族炭化水素の添加によって正極の導電性が悪化し
て電池の内部抵抗が高くなり、負荷特性が悪くなったた
めであると考えられる。ただ、芳香族炭化水素の添加量
が１０重量％以下であれば、放電容量の低下率も小さく
（添加しない場合の約１０％以内）、実用上の支障はな
い。
【００３８】＜安全性能試験＞次いで、これら電池の安
全性能を比較するため、２０サイクル終了後の電池を再
び４００mAの定電流で充電し続けて人為的に過充電状態
を作り、電池が破裂または発火に至る前に電流遮断機構
が確実に作動するかどうかを確認した。その結果を表１
に示す。
全性能を比較するため、２０サイクル終了後の電池を再
び４００mAの定電流で充電し続けて人為的に過充電状態
を作り、電池が破裂または発火に至る前に電流遮断機構
が確実に作動するかどうかを確認した。その結果を表１
に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】表１から明らかなように、破裂または発火
した電池の割合は、芳香族炭化水素の添加量が多くなる
ほど減少し、５重量％以上の場合にはゼロとなった。こ
れは、芳香族炭化水素の添加量が５重量％以上になる
と、電池が破裂・発火に至る前に電流遮断機構が確実に
作動し、安全性が大幅に向上することを裏付けている。
なお、この安全特性は芳香族炭化水素の添加量のみに依
存し、芳香族炭化水素の種類には依存しなかった。
した電池の割合は、芳香族炭化水素の添加量が多くなる
ほど減少し、５重量％以上の場合にはゼロとなった。こ
れは、芳香族炭化水素の添加量が５重量％以上になる
と、電池が破裂・発火に至る前に電流遮断機構が確実に
作動し、安全性が大幅に向上することを裏付けている。
なお、この安全特性は芳香族炭化水素の添加量のみに依
存し、芳香族炭化水素の種類には依存しなかった。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、リ
チウムを含む正極５と、炭素質材料からなる負極６と、
非水電解液と、電池内圧の上昇に応じて作動する電流遮
断機構とを備えたスパイラル形リチウム二次電池１等の
非水電解液二次電池において、前記正極５は、ナフタレ
ン、アントラセン及びフェナンスレンの中から選ばれた
１種類以上の芳香族炭化水素を５重量％以上含有するよ
うにして構成したので、過充電時には正極５に含有され
た芳香族炭化水素が重合し、正極活物質であるリチウム
複合酸化物の粒子表面を全体的に覆うようになることか
ら、比較的緩やかな条件で電池内圧が上昇し、そのため
電流遮断機構によって電流遮断を確実に行なうことが可
能となる。また、このとき正極５ではリチウム複合酸化
物中のリチウムの放出反応は実質的に停止しているた
め、電池内圧があまり上昇していない時点で急速な温度
上昇を伴なって発熱する事態を回避することが可能とな
る。その結果、電池パックにおいて保護回路に過充電防
止回路を組み込む必要のない非水電解液二次電池を提供
することができる。
チウムを含む正極５と、炭素質材料からなる負極６と、
非水電解液と、電池内圧の上昇に応じて作動する電流遮
断機構とを備えたスパイラル形リチウム二次電池１等の
非水電解液二次電池において、前記正極５は、ナフタレ
ン、アントラセン及びフェナンスレンの中から選ばれた
１種類以上の芳香族炭化水素を５重量％以上含有するよ
うにして構成したので、過充電時には正極５に含有され
た芳香族炭化水素が重合し、正極活物質であるリチウム
複合酸化物の粒子表面を全体的に覆うようになることか
ら、比較的緩やかな条件で電池内圧が上昇し、そのため
電流遮断機構によって電流遮断を確実に行なうことが可
能となる。また、このとき正極５ではリチウム複合酸化
物中のリチウムの放出反応は実質的に停止しているた
め、電池内圧があまり上昇していない時点で急速な温度
上昇を伴なって発熱する事態を回避することが可能とな
る。その結果、電池パックにおいて保護回路に過充電防
止回路を組み込む必要のない非水電解液二次電池を提供
することができる。
【００４２】また本発明によれば、リチウムを含む正極
５と、炭素質材料からなる負極６と、非水電解液と、電
池内圧の上昇に応じて作動する電流遮断機構とを備えた
スパイラル形リチウム二次電池１等の非水電解液二次電
池において、前記正極５は、ナフタレン、アントラセン
及びフェナンスレンの中から選ばれた１種類以上の芳香
族炭化水素を５〜１０重量％含有するようにして構成し
たので、放電容量の低下を伴なうことなく上述の効果を
奏することが可能となる。
５と、炭素質材料からなる負極６と、非水電解液と、電
池内圧の上昇に応じて作動する電流遮断機構とを備えた
スパイラル形リチウム二次電池１等の非水電解液二次電
池において、前記正極５は、ナフタレン、アントラセン
及びフェナンスレンの中から選ばれた１種類以上の芳香
族炭化水素を５〜１０重量％含有するようにして構成し
たので、放電容量の低下を伴なうことなく上述の効果を
奏することが可能となる。
【図１】本発明による非水電解液二次電池の一実施形態
を示す縦断面図である。
を示す縦断面図である。
【図２】非水電解液二次電池の放電性能試験結果を示す
グラフである。
グラフである。
１……非水電解液二次電池（スパイラル形リチウム二次
電池） ５……正極 ６……負極
電池） ５……正極 ６……負極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 名倉 秀哲 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 リチウムイオンと可逆的に電気化学反応
を行なう正極活物質を含む正極（５）と、炭素質材料か
らなる負極（６）と、非水電解液と、電池内圧の上昇に
応じて作動する電流遮断機構とを備えた非水電解液二次
電池（１）において、 前記正極は、ナフタレン、アントラセン及びフェナンス
レンの中から選ばれた１種類以上の芳香族炭化水素を５
重量％以上含有することを特徴とする非水電解液二次電
池。 - 【請求項２】 リチウムイオンと可逆的に電気化学反応
を行なう正極活物質を含む正極（５）と、炭素質材料か
らなる負極（６）と、非水電解液と、電池内圧の上昇に
応じて作動する電流遮断機構とを備えた非水電解液二次
電池（１）において、 前記正極は、ナフタレン、アントラセン及びフェナンス
レンの中から選ばれた１種類以上の芳香族炭化水素を５
〜１０重量％含有することを特徴とする非水電解液二次
電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8033430A JPH09232001A (ja) | 1996-02-21 | 1996-02-21 | 非水電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8033430A JPH09232001A (ja) | 1996-02-21 | 1996-02-21 | 非水電解液二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09232001A true JPH09232001A (ja) | 1997-09-05 |
Family
ID=12386338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8033430A Pending JPH09232001A (ja) | 1996-02-21 | 1996-02-21 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09232001A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100472506B1 (ko) * | 2002-08-10 | 2005-03-10 | 삼성에스디아이 주식회사 | 과충전 방지를 위한 중합성 방향족 첨가제를 포함하는비수계 전해액을 포함하는 리튬 2차 전지 |
| WO2013179437A1 (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-05 | 株式会社日立製作所 | リチウムイオン二次電池 |
| WO2022161070A1 (zh) * | 2021-01-28 | 2022-08-04 | 瑞浦兰钧能源股份有限公司 | 一种安全型锂离子电池及其制备方法 |
-
1996
- 1996-02-21 JP JP8033430A patent/JPH09232001A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100472506B1 (ko) * | 2002-08-10 | 2005-03-10 | 삼성에스디아이 주식회사 | 과충전 방지를 위한 중합성 방향족 첨가제를 포함하는비수계 전해액을 포함하는 리튬 2차 전지 |
| WO2013179437A1 (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-05 | 株式会社日立製作所 | リチウムイオン二次電池 |
| CN104364947A (zh) * | 2012-05-31 | 2015-02-18 | 株式会社日立制作所 | 锂离子二次电池 |
| JPWO2013179437A1 (ja) * | 2012-05-31 | 2016-01-14 | 株式会社日立製作所 | リチウムイオン二次電池 |
| US9735429B2 (en) | 2012-05-31 | 2017-08-15 | Hitachi, Ltd. | Lithium ion secondary battery |
| WO2022161070A1 (zh) * | 2021-01-28 | 2022-08-04 | 瑞浦兰钧能源股份有限公司 | 一种安全型锂离子电池及其制备方法 |
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