JPH09266012A - 非水電解質二次電池及び組電池 - Google Patents
非水電解質二次電池及び組電池Info
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- JPH09266012A JPH09266012A JP8103545A JP10354596A JPH09266012A JP H09266012 A JPH09266012 A JP H09266012A JP 8103545 A JP8103545 A JP 8103545A JP 10354596 A JP10354596 A JP 10354596A JP H09266012 A JPH09266012 A JP H09266012A
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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】 組電池化した場合の体積エネルギー密度が高
く、かつ充放電サイクル特性に優れる非水電解質二次電
池及び該二次電池を複数個集合した組電池を提供する。 【解決手段】 帯状の正極２と帯状の負極３とをセパレ
ーター４を介して積層した帯状電極を設け、この帯状電
極を渦巻き状に巻付けてなる渦巻き状電極５を備えた非
水電解質二次電池において、前記渦巻き状電極５は断面
形状を六角形に形成し、該六角形に形成した渦巻き状電
極５を六角筒形電池缶６に収容してなる。また、本発明
の組電池１１は、かかる非水電解質二次電池１を複数個
各辺を密接させて並列に集合するとともに、各非水電解
質二次電池１を並列又は直列に接続してなる。
く、かつ充放電サイクル特性に優れる非水電解質二次電
池及び該二次電池を複数個集合した組電池を提供する。 【解決手段】 帯状の正極２と帯状の負極３とをセパレ
ーター４を介して積層した帯状電極を設け、この帯状電
極を渦巻き状に巻付けてなる渦巻き状電極５を備えた非
水電解質二次電池において、前記渦巻き状電極５は断面
形状を六角形に形成し、該六角形に形成した渦巻き状電
極５を六角筒形電池缶６に収容してなる。また、本発明
の組電池１１は、かかる非水電解質二次電池１を複数個
各辺を密接させて並列に集合するとともに、各非水電解
質二次電池１を並列又は直列に接続してなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、組電池化した場合
の体積エネルギー密度が高く、充放電サイクル特性に優
れる非水電解質二次電池及び該二次電池を複数組合わせ
た組電池に関する。
の体積エネルギー密度が高く、充放電サイクル特性に優
れる非水電解質二次電池及び該二次電池を複数組合わせ
た組電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器の小型化、ポータブル化
が進み、これらの駆動用電源として小型・軽量で、高エ
ネルギー密度を有し、充放電サイクル特性に優れた長寿
命の二次電池への要望が高い。そこで、最近、リチウム
やリチウム合金、又は炭素材料等のリチウムイオンのド
ープ・脱ドープが可能な物質を負極活物質として用い、
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
正極活物質として使用する非水電解質二次電池の研究・
開発が行われており、既に実用化されているものもあ
る。
が進み、これらの駆動用電源として小型・軽量で、高エ
ネルギー密度を有し、充放電サイクル特性に優れた長寿
命の二次電池への要望が高い。そこで、最近、リチウム
やリチウム合金、又は炭素材料等のリチウムイオンのド
ープ・脱ドープが可能な物質を負極活物質として用い、
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
正極活物質として使用する非水電解質二次電池の研究・
開発が行われており、既に実用化されているものもあ
る。
【０００３】従来、このような非水電解質二次電池の形
状としては、円筒形、角形（四角柱状）及び偏平角形等
がある。
状としては、円筒形、角形（四角柱状）及び偏平角形等
がある。
【０００４】円筒形非水電解質二次電池は、形状に無理
がなく、充放電サイクル特性に優れている。ところで、
単電池当たりの容量が大きくなることによる安全性の低
下を防止する場合や、単電池では出せない高い電圧を必
要とする場合には、例えば図４に示すように単電池２０
を複数個集合して組電池２１にする必要があるが、組電
池化した場合、隙間部分２２が多く、体積エネルギー密
度が低くなるという問題がある。
がなく、充放電サイクル特性に優れている。ところで、
単電池当たりの容量が大きくなることによる安全性の低
下を防止する場合や、単電池では出せない高い電圧を必
要とする場合には、例えば図４に示すように単電池２０
を複数個集合して組電池２１にする必要があるが、組電
池化した場合、隙間部分２２が多く、体積エネルギー密
度が低くなるという問題がある。
【０００５】四角柱状の角形非水電解質二次電池は、組
電池化した場合、隙間部分を少なくできるため体積エネ
ルギー密度を高くすることができるが、渦巻き状に巻き
取った電極を四角柱状にプレス成形し使用するため、角
部で電極が直角に折り曲げられる。このため、角部と平
面部とで電極反応の反応性が異なり、全体として電極反
応が不均一となり、十分な充放電サイクル特性が得られ
ないという問題がある。また、角形電池は、渦巻き状の
電極を四角柱状にプレス成形する必要があるが、その場
合、電極の径が大きくなるほど大きな加圧力を要するた
め、大型化にも限界がある。
電池化した場合、隙間部分を少なくできるため体積エネ
ルギー密度を高くすることができるが、渦巻き状に巻き
取った電極を四角柱状にプレス成形し使用するため、角
部で電極が直角に折り曲げられる。このため、角部と平
面部とで電極反応の反応性が異なり、全体として電極反
応が不均一となり、十分な充放電サイクル特性が得られ
ないという問題がある。また、角形電池は、渦巻き状の
電極を四角柱状にプレス成形する必要があるが、その場
合、電極の径が大きくなるほど大きな加圧力を要するた
め、大型化にも限界がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、組電池化した場合の体積エネルギー密度が高く、か
つ充放電サイクル特性に優れる非水電解質二次電池及び
該二次電池を複数個集合した組電池を提供することにあ
る。
は、組電池化した場合の体積エネルギー密度が高く、か
つ充放電サイクル特性に優れる非水電解質二次電池及び
該二次電池を複数個集合した組電池を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明者は鋭意研究の結果、渦巻き状に巻付けてな
る渦巻き状電極の断面形状を六角形に形成し、六角筒形
の電池缶に収容するようにすれば、極めて有効であるこ
とを見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明の非
水電解質二次電池は、帯状の正極と帯状の負極とをセパ
レーターを介して積層した帯状電極を設け、この帯状電
極を渦巻き状に巻付けてなる渦巻き状電極を備えた非水
電解質二次電池において、前記渦巻き状電極は断面形状
を六角形に形成し、該六角形に形成した渦巻き状電極を
六角筒形電池缶に収容してなること、を特徴としてい
る。また、本発明の組電池は、かかる非水電解質二次電
池を複数個各辺を密接させて並列に集合するとともに、
各非水電解質二次電池を並列又は直列に接続してなるこ
と、を特徴としている。
に、本発明者は鋭意研究の結果、渦巻き状に巻付けてな
る渦巻き状電極の断面形状を六角形に形成し、六角筒形
の電池缶に収容するようにすれば、極めて有効であるこ
とを見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明の非
水電解質二次電池は、帯状の正極と帯状の負極とをセパ
レーターを介して積層した帯状電極を設け、この帯状電
極を渦巻き状に巻付けてなる渦巻き状電極を備えた非水
電解質二次電池において、前記渦巻き状電極は断面形状
を六角形に形成し、該六角形に形成した渦巻き状電極を
六角筒形電池缶に収容してなること、を特徴としてい
る。また、本発明の組電池は、かかる非水電解質二次電
池を複数個各辺を密接させて並列に集合するとともに、
各非水電解質二次電池を並列又は直列に接続してなるこ
と、を特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下本発明の非水電解質二次電池
及び該二次電池を集合した組電池の実施の形態を説明す
る。図１は六角形に形成した渦巻き状電極を六角筒形電
池缶に収容した状態を示す説明図、図２は本発明の非水
電解質二次電池の断面図、図３は組電池化した場合の説
明図である。
及び該二次電池を集合した組電池の実施の形態を説明す
る。図１は六角形に形成した渦巻き状電極を六角筒形電
池缶に収容した状態を示す説明図、図２は本発明の非水
電解質二次電池の断面図、図３は組電池化した場合の説
明図である。
【０００９】本発明の非水電解質二次電池１は、帯状の
正極２と帯状の負極３とをセパレーター４を介して積層
した帯状電極を、渦巻き状に巻付けた渦巻き状電極５を
備えてなる。そして、該渦巻き状電極５の断面形状をプ
レス等により成形して六角形に形成し、該六角形に形成
した渦巻き状電極５を有底の六角筒形の電池缶６に収容
してなる。図２において、符号７は正極２と正極キャッ
プ８とを接続する正極リード、９は負極３と電池缶６と
を接続する負極リード、１０は電池缶６と正極キャップ
８とを絶縁するとともに、気密性を保持するためのパッ
キンである。なお、電池缶６内には非水電解液が注入さ
れている。
正極２と帯状の負極３とをセパレーター４を介して積層
した帯状電極を、渦巻き状に巻付けた渦巻き状電極５を
備えてなる。そして、該渦巻き状電極５の断面形状をプ
レス等により成形して六角形に形成し、該六角形に形成
した渦巻き状電極５を有底の六角筒形の電池缶６に収容
してなる。図２において、符号７は正極２と正極キャッ
プ８とを接続する正極リード、９は負極３と電池缶６と
を接続する負極リード、１０は電池缶６と正極キャップ
８とを絶縁するとともに、気密性を保持するためのパッ
キンである。なお、電池缶６内には非水電解液が注入さ
れている。
【００１０】このように渦巻き状電極５の断面形状を六
角形に形成したので、六角筒形の電池缶６に容積効率よ
く電極５を収容できる。また、屈曲角度がそれほど大き
くないので、四角柱状の角形二次電池に比べて角部での
電極反応の集中が起こり難く、全体として電極反応を均
一に維持できる。このため、円筒形の非水電解質二次電
池と同様、充放電サイクル特性に優れている。また、円
筒状の渦巻き状電極を断面六角形に成形する際、屈曲角
度がそれほど大きくないので、プレス成形も容易で、大
型化も可能である。また、電極５を六角筒形電池缶６に
収容した六角柱状電池１としたので、次に述べるよう
に、組電池化した場合、隙間少なく集合でき、高体積エ
ネルギー密度化が可能となる。
角形に形成したので、六角筒形の電池缶６に容積効率よ
く電極５を収容できる。また、屈曲角度がそれほど大き
くないので、四角柱状の角形二次電池に比べて角部での
電極反応の集中が起こり難く、全体として電極反応を均
一に維持できる。このため、円筒形の非水電解質二次電
池と同様、充放電サイクル特性に優れている。また、円
筒状の渦巻き状電極を断面六角形に成形する際、屈曲角
度がそれほど大きくないので、プレス成形も容易で、大
型化も可能である。また、電極５を六角筒形電池缶６に
収容した六角柱状電池１としたので、次に述べるよう
に、組電池化した場合、隙間少なく集合でき、高体積エ
ネルギー密度化が可能となる。
【００１１】本発明の組電池は、例えば図３に示すよう
に、上記六角柱状の非水電解質二次電池１を複数個各辺
を密接させて並列に集合するとともに、各非水電解質二
次電池１を使用目的に応じて並列又は直列に接続（図示
せず）してなる。このように、六角柱状の二次電池１を
複数個隙間１２少なく配列することができるので、組電
池（１１）化した場合に、高い体積エネルギー密度が得
られる。
に、上記六角柱状の非水電解質二次電池１を複数個各辺
を密接させて並列に集合するとともに、各非水電解質二
次電池１を使用目的に応じて並列又は直列に接続（図示
せず）してなる。このように、六角柱状の二次電池１を
複数個隙間１２少なく配列することができるので、組電
池（１１）化した場合に、高い体積エネルギー密度が得
られる。
【００１２】本発明における非水電解質二次電池は、有
機溶媒にリチウム塩等の電解質を溶解させた非水電解液
を用いた二次電池であれば、特に制限はないが、負極活
物質、正極活物質、有機溶媒及び電解質を具体的に述べ
れば、以下のようなものが挙げられる。
機溶媒にリチウム塩等の電解質を溶解させた非水電解液
を用いた二次電池であれば、特に制限はないが、負極活
物質、正極活物質、有機溶媒及び電解質を具体的に述べ
れば、以下のようなものが挙げられる。
【００１３】負極活物質としてはリチウムイオンのドー
プ・脱ドープが可能な炭素材料が好ましく、かかる炭素
材料としては、熱分解炭素類、コークス類、有機高分子
化合物焼成体、黒鉛、ガラス状炭素類等が挙げられる。
正極活物質としては、リチウムをドープ・脱ドープ可能
な物質であれば特に制限はないが、リチウム遷移金属複
合酸化物が好適で、具体的には、ＬｉＣｏＯ2 、ＬｉＭ
ｎＯ2 、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＣｒＯ2 、ＬｉＭｎ2 Ｏ4
等が挙げられる。
プ・脱ドープが可能な炭素材料が好ましく、かかる炭素
材料としては、熱分解炭素類、コークス類、有機高分子
化合物焼成体、黒鉛、ガラス状炭素類等が挙げられる。
正極活物質としては、リチウムをドープ・脱ドープ可能
な物質であれば特に制限はないが、リチウム遷移金属複
合酸化物が好適で、具体的には、ＬｉＣｏＯ2 、ＬｉＭ
ｎＯ2 、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＣｒＯ2 、ＬｉＭｎ2 Ｏ4
等が挙げられる。
【００１４】有機溶媒としては、特に限定されるもので
はないが、たとえば、エチレンカーボネイト、プロピレ
ンカーボネイト、ジエチルカーボネイト、ジメチルカー
ボネイト、エチルメチルカーボネイト、ジプロピルカー
ボネイト、γ−ブチロラクトン等が挙げられ、これらの
１種又は２種以上の混合溶媒を用いることができる。ま
た、電解質としては、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＣ
ｌＯ4 、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＳｂＦ6 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ
3 、ＬｉＣ（ＣＦ3 ＳＯ2 ）3 等が挙げられ、これらの
１種又は２種以上を併用することもできる。
はないが、たとえば、エチレンカーボネイト、プロピレ
ンカーボネイト、ジエチルカーボネイト、ジメチルカー
ボネイト、エチルメチルカーボネイト、ジプロピルカー
ボネイト、γ−ブチロラクトン等が挙げられ、これらの
１種又は２種以上の混合溶媒を用いることができる。ま
た、電解質としては、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＣ
ｌＯ4 、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＳｂＦ6 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ
3 、ＬｉＣ（ＣＦ3 ＳＯ2 ）3 等が挙げられ、これらの
１種又は２種以上を併用することもできる。
【００１５】
【実施例】以下に本発明を実施例においてより具体的に
説明する。実施例は本発明を例示的に示したものであっ
て本発明を制限するものではない。実施例１ 図１及び図２中の断面六角形に形成した渦巻き状電極５
は、帯状の正極２と帯状の負極３の間にポリプロピレン
製セパレータ４を配し、渦巻き状に巻付けた円柱形の渦
巻き状電極を、プレスにより六角柱状に成形したもので
ある。ここで、正極２は厚さ２０μｍのアルミニウム箔
の両面に、リチウムコバルト複合酸化物９０重量部、黒
鉛粉末５重量部、ポリフッ化ビニリデン樹脂５重量部、
及びＮ−メチルピロリドン５０重量部の混合物を、塗
布、乾燥、圧延したものである。また、負極３は厚さ１
５μｍの銅箔の両面に、黒鉛粉末９０重量部、ポリフッ
化ビニリデン樹脂１０重量部及びＮ−メチルピロリドン
１００重量部の混合物を、塗布、乾燥、圧延したもので
ある。また、正極２には正極リード７を、負極３には負
極リード９を溶接してある。この渦巻き状電極５を電池
缶６に装填後、正極リード７と正極キャップ８間、及び
負極リード９と電池缶６間を溶接した。次に、エチレン
カーボネイト５０ｖｏｌ％とジエチルカーボネイト５０
ｖｏｌ％からなる溶媒に、６フッ化リン酸リチウムを１
ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解させ、調整した非水電解液を電
池缶６内に注入し、パッキン１０を介して電池缶６の上
部をカシメることにより、正極キャップ８を固定して電
池缶６を密閉し、非水電解質二次電池１とした。こうし
て作製した非水電解質二次電池１の充放電試験結果を表
１に示す。なお、充放電試験は、電圧範囲２．５〜４．
１Ｖで行い、充放電電流は１０００ｍＡとした。
説明する。実施例は本発明を例示的に示したものであっ
て本発明を制限するものではない。実施例１ 図１及び図２中の断面六角形に形成した渦巻き状電極５
は、帯状の正極２と帯状の負極３の間にポリプロピレン
製セパレータ４を配し、渦巻き状に巻付けた円柱形の渦
巻き状電極を、プレスにより六角柱状に成形したもので
ある。ここで、正極２は厚さ２０μｍのアルミニウム箔
の両面に、リチウムコバルト複合酸化物９０重量部、黒
鉛粉末５重量部、ポリフッ化ビニリデン樹脂５重量部、
及びＮ−メチルピロリドン５０重量部の混合物を、塗
布、乾燥、圧延したものである。また、負極３は厚さ１
５μｍの銅箔の両面に、黒鉛粉末９０重量部、ポリフッ
化ビニリデン樹脂１０重量部及びＮ−メチルピロリドン
１００重量部の混合物を、塗布、乾燥、圧延したもので
ある。また、正極２には正極リード７を、負極３には負
極リード９を溶接してある。この渦巻き状電極５を電池
缶６に装填後、正極リード７と正極キャップ８間、及び
負極リード９と電池缶６間を溶接した。次に、エチレン
カーボネイト５０ｖｏｌ％とジエチルカーボネイト５０
ｖｏｌ％からなる溶媒に、６フッ化リン酸リチウムを１
ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解させ、調整した非水電解液を電
池缶６内に注入し、パッキン１０を介して電池缶６の上
部をカシメることにより、正極キャップ８を固定して電
池缶６を密閉し、非水電解質二次電池１とした。こうし
て作製した非水電解質二次電池１の充放電試験結果を表
１に示す。なお、充放電試験は、電圧範囲２．５〜４．
１Ｖで行い、充放電電流は１０００ｍＡとした。
【００１６】比較例１ 実施例１における円柱形の渦巻き状電極を、プレス成形
せず円柱状のまま使用し、電池缶として円筒形容器を使
用した以外は、実施例１と同様の方法を用いて非水電解
質二次電池を作製した。こうして作製した電池の充放電
試験結果を表１に示す。
せず円柱状のまま使用し、電池缶として円筒形容器を使
用した以外は、実施例１と同様の方法を用いて非水電解
質二次電池を作製した。こうして作製した電池の充放電
試験結果を表１に示す。
【００１７】比較例２ 実施例１における円柱形の渦巻き状電極を、四角柱状に
プレス成形し、電池缶として角形容器を使用した以外
は、実施例１と同様の方法を用いて非水電解質二次電池
を作製した。こうして作製した電池の充放電試験結果を
表１に示す。
プレス成形し、電池缶として角形容器を使用した以外
は、実施例１と同様の方法を用いて非水電解質二次電池
を作製した。こうして作製した電池の充放電試験結果を
表１に示す。
【００１８】
【表１】 表 １ 放電容量 体積エネルギー 100 サイクル後 （ｍＡｈ） 密度（Ｗｈ／Ｌ） 容量維持率（％） 実施例１の電池 １６８０ ２１９ ９１．１ 比較例１の電池 １６９０ ２２１ ９１．３ 比較例２の電池 １６６０ ２１６ ８２．６
【００１９】表１から分かるように、実施例１の電池
は、比較例１と同様な高い容量維持率を示したが、比較
例２の電池は容量維持率が低いものとなった。
は、比較例１と同様な高い容量維持率を示したが、比較
例２の電池は容量維持率が低いものとなった。
【００２０】実施例２ 実施例１において作製した単電池（１）８１個を図３に
示すように各辺を密接させて並列（最密状態）に配置す
るとともに、各単電池を並列に接続して組電池１１とし
た。この組電池１１の充放電試験結果を表２に示す。な
お、充放電試験は、電圧範囲２．５〜４．１Ｖで行い、
充放電電流は２０Ａとした。
示すように各辺を密接させて並列（最密状態）に配置す
るとともに、各単電池を並列に接続して組電池１１とし
た。この組電池１１の充放電試験結果を表２に示す。な
お、充放電試験は、電圧範囲２．５〜４．１Ｖで行い、
充放電電流は２０Ａとした。
【００２１】比較例３ 比較例１において作製した単電池（２０）８１個を図４
に示すように最密状態に配置するとともに、各単電池２
０を並列に接続して組電池２１とした。この組電池２１
の充放電試験結果を表２に示す。
に示すように最密状態に配置するとともに、各単電池２
０を並列に接続して組電池２１とした。この組電池２１
の充放電試験結果を表２に示す。
【００２２】
【表２】
【００２３】表２から分かるように、実施例２の組電池
１１は、比較例３の組電池２１に比べて高い体積エネル
ギー密度を示した。
１１は、比較例３の組電池２１に比べて高い体積エネル
ギー密度を示した。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の非水電解
質二次電池によれば、渦巻き状電極の断面形状を六角形
に形成し、六角筒形電池缶に収容するようにしたので、
充放電サイクル特性に優れる。また、本発明の組電池に
よれば、体積エネルギー密度が高く、かつ充放電サイク
ル特性に優れる等の効果を奏する。
質二次電池によれば、渦巻き状電極の断面形状を六角形
に形成し、六角筒形電池缶に収容するようにしたので、
充放電サイクル特性に優れる。また、本発明の組電池に
よれば、体積エネルギー密度が高く、かつ充放電サイク
ル特性に優れる等の効果を奏する。
【図１】六角形に形成した渦巻き状電極を六角筒形電池
缶に収容した状態を示す説明図。
缶に収容した状態を示す説明図。
【図２】本発明の非水電解質二次電池の断面図。
【図３】組電池化した場合の説明図。
【図４】比較例３における組電池の説明図。
１ 非水電解質二次電池 ２ 正極 ３ 負極 ４ セパレータ ５ 渦巻き状電極 ６ 六角筒形電池缶 １１ 組電池
Claims (2)
- 【請求項１】帯状の正極と帯状の負極とをセパレーター
を介して積層した帯状電極を設け、この帯状電極を渦巻
き状に巻付けてなる渦巻き状電極を備えた非水電解質二
次電池において、前記渦巻き状電極は断面形状を六角形
に形成し、該六角形に形成した渦巻き状電極を六角筒形
電池缶に収容してなることを特徴とする非水電解質二次
電池。 - 【請求項２】請求項１に記載の非水電解質二次電池を複
数個各辺を密接させて並列に集合するとともに、各非水
電解質二次電池を並列又は直列に接続してなる組電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10354596A JP3457461B2 (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 非水電解質二次電池及び組電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10354596A JP3457461B2 (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 非水電解質二次電池及び組電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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