JPH0945372A - リチウム二次電池 - Google Patents
リチウム二次電池Info
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- JPH0945372A JPH0945372A JP7191487A JP19148795A JPH0945372A JP H0945372 A JPH0945372 A JP H0945372A JP 7191487 A JP7191487 A JP 7191487A JP 19148795 A JP19148795 A JP 19148795A JP H0945372 A JPH0945372 A JP H0945372A
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 リチウム二次電池の電気容量をアップさせ
る。 【解決手段】 正極集電体に正極合剤を塗布して成る
シート状の正極１と、負極集電体に負極合剤を塗布して
成り、リチウムを吸蔵・放出可能なシート状の負極２
と、該正極１と該負極２の間に介在させたセパレータ３
より成るリチウム二次電池に於いて、前記正極１の周縁
部Ａ1 及び前記負極２の負極リード板５付近と対向する
正極部分Ｂ1 のイオンの移動量をそれ以外の正極部分の
イオンの移動量よりも制限した構成とする。
る。 【解決手段】 正極集電体に正極合剤を塗布して成る
シート状の正極１と、負極集電体に負極合剤を塗布して
成り、リチウムを吸蔵・放出可能なシート状の負極２
と、該正極１と該負極２の間に介在させたセパレータ３
より成るリチウム二次電池に於いて、前記正極１の周縁
部Ａ1 及び前記負極２の負極リード板５付近と対向する
正極部分Ｂ1 のイオンの移動量をそれ以外の正極部分の
イオンの移動量よりも制限した構成とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シート状電極を用
いたリチウム二次電池に関するものである。
いたリチウム二次電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種のリチウム二次電池では、充電の
際に正極１側で放出されたリチウムイオンが負極２側へ
移動するが、電極を幅Ｄ方向から見た図５に示すよう
に、リチウムイオンの移動は点線のように負極２の中心
部分に比べて端部に集中し、負極２の周縁部分が過剰吸
蔵となってリチウム１１が析出する。
際に正極１側で放出されたリチウムイオンが負極２側へ
移動するが、電極を幅Ｄ方向から見た図５に示すよう
に、リチウムイオンの移動は点線のように負極２の中心
部分に比べて端部に集中し、負極２の周縁部分が過剰吸
蔵となってリチウム１１が析出する。
【０００３】そこで、従来では図６(a) に示すように、
負極２の長さＬや幅Ｄを正極１より大きくし、正極１
の端部が負極２の内側に含まれるようにする。或いは図
６(b) に示すように負極２の厚みＴを厚くする。等、
負極２のサイズをリチウム最大吸蔵部分に合わせること
で係る析出現象を防止していた。
負極２の長さＬや幅Ｄを正極１より大きくし、正極１
の端部が負極２の内側に含まれるようにする。或いは図
６(b) に示すように負極２の厚みＴを厚くする。等、
負極２のサイズをリチウム最大吸蔵部分に合わせること
で係る析出現象を防止していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た方法では、負極２中心部の利用率が悪く、エネルギー
密度の低下が生じる。特に、負極２の長さＬや幅Ｄを正
極１より大きくするの場合は、負極２との寸法差だけ
正極容量が小さくなってしまうと共に、その余分な負極
部分が無駄なスペースとなり、非効率的であった。
た方法では、負極２中心部の利用率が悪く、エネルギー
密度の低下が生じる。特に、負極２の長さＬや幅Ｄを正
極１より大きくするの場合は、負極２との寸法差だけ
正極容量が小さくなってしまうと共に、その余分な負極
部分が無駄なスペースとなり、非効率的であった。
【０００５】本発明の目的は、上記欠点を解消するため
に成されたもので、正極と負極のサイズを同一寸法と
し、負極でイオンの集中し易い部分については、正極側
からの単位面積、単位時間当りのイオン移動量を制限す
ることで電流密度の均一化を図り、電気容量のアップを
可能としたリチウム二次電池を提供することである。
に成されたもので、正極と負極のサイズを同一寸法と
し、負極でイオンの集中し易い部分については、正極側
からの単位面積、単位時間当りのイオン移動量を制限す
ることで電流密度の均一化を図り、電気容量のアップを
可能としたリチウム二次電池を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】即ち、請求項１に記載の
本発明では、正極集電体（６）に正極合剤を塗布して成
るシート状の正極（１）と、負極集電体（７）に負極合
剤を塗布して成り、リチウムを吸蔵・放出可能なシート
状の負極（２）と、該正極（１）と該負極（２）の間に
介在させたセパレータ（３）より成るリチウム二次電池
に於いて、前記正極（１）の周縁部（Ａ1 ）又は前記負
極（２）の負極リード板（５）付近及びその両者と対向
する正極部分（Ｂ1 ）の単位面積、単位時間当りのイオ
ンの移動量をそれ以外の正極部分のイオンの移動量より
も制限した構成とする。
本発明では、正極集電体（６）に正極合剤を塗布して成
るシート状の正極（１）と、負極集電体（７）に負極合
剤を塗布して成り、リチウムを吸蔵・放出可能なシート
状の負極（２）と、該正極（１）と該負極（２）の間に
介在させたセパレータ（３）より成るリチウム二次電池
に於いて、前記正極（１）の周縁部（Ａ1 ）又は前記負
極（２）の負極リード板（５）付近及びその両者と対向
する正極部分（Ｂ1 ）の単位面積、単位時間当りのイオ
ンの移動量をそれ以外の正極部分のイオンの移動量より
も制限した構成とする。
【０００７】又、請求項２に記載の本発明では、前記正
極（１）の周縁部（Ａ1 ）及び前記負極（２）の負極リ
ード板（５）付近と対向する正極部分（Ｂ1 ）の正極合
剤をそれ以外の正極部分の正極合剤よりも高密度にした
構成とする。
極（１）の周縁部（Ａ1 ）及び前記負極（２）の負極リ
ード板（５）付近と対向する正極部分（Ｂ1 ）の正極合
剤をそれ以外の正極部分の正極合剤よりも高密度にした
構成とする。
【０００８】又、請求項３に記載の本発明では、前記正
極の（１）周縁部（Ａ1 ）及び前記負極（２）の負極リ
ード板（５）付近と対向する正極部分（Ｂ1 ）に多孔膜
をコーティングした構成とする。
極の（１）周縁部（Ａ1 ）及び前記負極（２）の負極リ
ード板（５）付近と対向する正極部分（Ｂ1 ）に多孔膜
をコーティングした構成とする。
【０００９】更に請求項４に記載の本発明では、前記セ
パレータ（３）の周縁部（Ａ2 ）及び前記負極（２）の
負極リード板（５）付近と対向するセパレータ部分（Ｂ
2 ）に多孔膜をコーティングした構成とする。
パレータ（３）の周縁部（Ａ2 ）及び前記負極（２）の
負極リード板（５）付近と対向するセパレータ部分（Ｂ
2 ）に多孔膜をコーティングした構成とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１に本発明が適用される円筒型
リチウム二次電池の内部構造を示す。
リチウム二次電池の内部構造を示す。
【００１１】このリチウム二次電池は、正極集電体６で
あるアルミニウム箔に正極活物質のＬｉＣｏＯ2 ８０重
量％と導電材のグラファイト重量１０％と結着材のＰＶ
ＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）１０重量％を混合し、Ｎ
ＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）溶剤にてスラリー化した
正極合剤を塗布・乾燥・圧延して成る帯状の正極１と、
負極集電体７である銅箔にリチウムを吸蔵・放出可能な
カーボン８５重量％と結合材のＰＶＤＦ１５重量％をＮ
ＭＰで混練した負極合剤を塗布・乾燥して成る帯状の負
極２をポリプロピレン多孔膜セパレータ３を介して巻回
し、この巻回体を円筒型のケース８内に収納して構成さ
れている。
あるアルミニウム箔に正極活物質のＬｉＣｏＯ2 ８０重
量％と導電材のグラファイト重量１０％と結着材のＰＶ
ＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）１０重量％を混合し、Ｎ
ＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）溶剤にてスラリー化した
正極合剤を塗布・乾燥・圧延して成る帯状の正極１と、
負極集電体７である銅箔にリチウムを吸蔵・放出可能な
カーボン８５重量％と結合材のＰＶＤＦ１５重量％をＮ
ＭＰで混練した負極合剤を塗布・乾燥して成る帯状の負
極２をポリプロピレン多孔膜セパレータ３を介して巻回
し、この巻回体を円筒型のケース８内に収納して構成さ
れている。
【００１２】このケース８には正極キャップ１０が封口
ガスケット９を介して取り付けられ、夫々正極キャップ
１０が正極リード板４を介して正極１に、又ケース８が
負極リード板５を介して負極２に夫々電気的に接続され
ている。
ガスケット９を介して取り付けられ、夫々正極キャップ
１０が正極リード板４を介して正極１に、又ケース８が
負極リード板５を介して負極２に夫々電気的に接続され
ている。
【００１３】実施例１ 密度３．２ｇ／ｃｍ2 に圧延処理された正極１の周縁部
Ａ1 の約５ｍｍと、負極集電体７の負極リード板５付近
と対向する正極部分Ｂ1 約３０ｍｍ（図２の斜線部分）
を更に密度３．６ｇ／ｃｍ2 に圧延処理し、これを用い
た上記構成のリチウム二次電池を作成した。（図３参
照）この時の正極１及び負極２の寸法は共に幅Ｄ４０ｍ
ｍ、長さＬ２２０ｍｍとした。
Ａ1 の約５ｍｍと、負極集電体７の負極リード板５付近
と対向する正極部分Ｂ1 約３０ｍｍ（図２の斜線部分）
を更に密度３．６ｇ／ｃｍ2 に圧延処理し、これを用い
た上記構成のリチウム二次電池を作成した。（図３参
照）この時の正極１及び負極２の寸法は共に幅Ｄ４０ｍ
ｍ、長さＬ２２０ｍｍとした。
【００１４】実施例２ 密度３．２ｇ／ｃｍ2 に圧延処理された正極１の周縁部
Ａ1 約３ｍｍと、負極リード板５付近と対向する正極部
分Ｂ1 約３０ｍｍ（図２の斜線部分）にＰＶＤＦ３％の
ＮＭＰ溶液を両面塗布し、これを用いたリチウム二次電
池を作成した。（図３参照）この時の正極１及び負極２
の寸法は共に幅Ｄ４０ｍｍ、長さＬ２２０ｍｍとした。
Ａ1 約３ｍｍと、負極リード板５付近と対向する正極部
分Ｂ1 約３０ｍｍ（図２の斜線部分）にＰＶＤＦ３％の
ＮＭＰ溶液を両面塗布し、これを用いたリチウム二次電
池を作成した。（図３参照）この時の正極１及び負極２
の寸法は共に幅Ｄ４０ｍｍ、長さＬ２２０ｍｍとした。
【００１５】実施例３ 幅Ｗ４２ｍｍの微多孔膜セパレータ３の周縁部Ａ2 約４
ｍｍと、負極リード板５付近と対向するセパレータ部分
Ｂ2 約３０ｍｍ（図２の斜線部分）にＰＶＤＦ３％のＮ
ＭＰ溶液を薄く両面塗布し、これを用いたリチウム二次
電池を作成した。（図４参照）この時の正極１及び負極
２の寸法は共に幅Ｄ４０ｍｍ、長さＬ２２０ｍｍとし
た。
ｍｍと、負極リード板５付近と対向するセパレータ部分
Ｂ2 約３０ｍｍ（図２の斜線部分）にＰＶＤＦ３％のＮ
ＭＰ溶液を薄く両面塗布し、これを用いたリチウム二次
電池を作成した。（図４参照）この時の正極１及び負極
２の寸法は共に幅Ｄ４０ｍｍ、長さＬ２２０ｍｍとし
た。
【００１６】比較例１（図５相当） 全体が密度３．２ｇ／ｃｍ2 に圧延処理された正極１を
用いたリチウム二次電池を作成した。この時の正極１及
び負極２の寸法は共に幅Ｄ４０ｍｍ、長さＬ２２０ｍｍ
とした。
用いたリチウム二次電池を作成した。この時の正極１及
び負極２の寸法は共に幅Ｄ４０ｍｍ、長さＬ２２０ｍｍ
とした。
【００１７】比較例２（従来例：図６(a) 相当） 比較例１で正極１の幅Ｄを３７ｍｍとしたリチウム二次
電池を作成した。
電池を作成した。
【００１８】上述の電池を充電電流１００ｍＡで４．２
Ｖまで１０時間定電流定電圧充電した後、４００ｍＡの
放電を行い、更に４００ｍＡの定電流定電圧充電を５時
間行った後、放電条件４００ｍＡと８０ｍＡで容量試験
を行い、夫々の放電容量と負極２のリチウム析出状態を
調査した。その結果を表１に示す。
Ｖまで１０時間定電流定電圧充電した後、４００ｍＡの
放電を行い、更に４００ｍＡの定電流定電圧充電を５時
間行った後、放電条件４００ｍＡと８０ｍＡで容量試験
を行い、夫々の放電容量と負極２のリチウム析出状態を
調査した。その結果を表１に示す。
【００１９】
【表１】 表１に示すように、イオンが集中する負極２部分に対応
する正極１部分の多孔度を下げることでイオン放出量を
制限した実施例１と実施例２、及びセパレータ３のイオ
ン透過性を下げてイオン移動量を制限した実施例３はい
ずれも高い放電容量が得られ、しかも負極３のリチウム
析出は見られなかった。これは、図３、図４で示した負
極２におけるリチウムの吸蔵量が点線のように均一化さ
れたためである。
する正極１部分の多孔度を下げることでイオン放出量を
制限した実施例１と実施例２、及びセパレータ３のイオ
ン透過性を下げてイオン移動量を制限した実施例３はい
ずれも高い放電容量が得られ、しかも負極３のリチウム
析出は見られなかった。これは、図３、図４で示した負
極２におけるリチウムの吸蔵量が点線のように均一化さ
れたためである。
【００２０】一方、正極１と負極２を同寸法とした比較
例１は放電容量に於いては実施例に近い容量が得られる
ものの、従来技術で説明したように負極２の端部やリー
ド板５付近にリチウムの析出が見られた。
例１は放電容量に於いては実施例に近い容量が得られる
ものの、従来技術で説明したように負極２の端部やリー
ド板５付近にリチウムの析出が見られた。
【００２１】又、正極１の寸法を負極２より小さくした
比較例２では、リチウムの析出は無いものの、放電容量
が実施例１〜３に対して１０〜５％ダウンした。
比較例２では、リチウムの析出は無いものの、放電容量
が実施例１〜３に対して１０〜５％ダウンした。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、正
極の多孔度やセパレータのイオン透過性を部分的に制限
することで、正極と負極を同一寸法としても充電時の負
極へのイオン移動量を均一化することが可能となる。そ
の結果、負極のリチウム析出が防止されると共に負極の
中心部がリチウム吸蔵の許容量一杯まで使用できるよう
になるため負極の利用効率が向上し、電池の放電容量が
増加する。
極の多孔度やセパレータのイオン透過性を部分的に制限
することで、正極と負極を同一寸法としても充電時の負
極へのイオン移動量を均一化することが可能となる。そ
の結果、負極のリチウム析出が防止されると共に負極の
中心部がリチウム吸蔵の許容量一杯まで使用できるよう
になるため負極の利用効率が向上し、電池の放電容量が
増加する。
【図１】円筒型リチウム二次電池の内部構造を示す概略
断面図である。
断面図である。
【図２】シート状電極の概略構成を示す斜視図である。
【図３】本発明によるシート状電極を示す図である。
【図４】本発明による図３とは別のシート状電極を示す
図である。
図である。
【図５】負極のリチウム析出状態を示す図である。
【図６】従来のシート状電極の形状を示す図である。
１ 正極 ２ 負極 ３ セパレータ ５ 負極リード板 ６ 正極集電体 ７ 負極集電体 Ａ1 正極の周縁 Ａ2 セパレータの周縁 Ｂ1 負極リード板付近と対向する正極部分 Ｂ2 負極リード板付近と対向するセパレータ部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 秀敏 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 (4)
- 【請求項１】 正極集電体（６）に正極合剤を塗布し
て成るシート状の正極（１）と、負極集電体（７）に負
極合剤を塗布して成り、リチウムを吸蔵・放出可能なシ
ート状の負極（２）と、該正極（１）と該負極（２）の
間に介在させたセパレータ（３）より成るリチウム二次
電池に於いて、 前記正極（１）の周縁部（Ａ1 ）又は前記負極（２）の
負極リード板（５）付近及びその両者と対向する正極部
分（Ｂ1 ）の単位面積、単位時間当りのイオンの移動量
をそれ以外の正極部分のイオンの移動量よりも制限した
ことを特徴とするリチウム二次電池。 - 【請求項２】 前記正極（１）の周縁部（Ａ1 ）及び
前記負極（２）の負極リード板（５）付近と対向する正
極部分（Ｂ1 ）の正極合剤をそれ以外の正極部分の正極
合剤よりも高密度にしたことを特徴とする請求項１記載
のリチウム二次電池。 - 【請求項３】 前記正極の（１）周縁部（Ａ1 ）及び
前記負極（２）の負極リード板（５）付近と対向する正
極部分（Ｂ1 ）に多孔膜をコーティングしたことを特徴
とする請求項１又は請求項２記載のリチウム二次電池。 - 【請求項４】 前記セパレータ（３）の周縁部（Ａ2
）及び前記負極（２）の負極リード板（５）付近と対
向するセパレータ部分（Ｂ2 ）に多孔膜をコーティング
したことを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項
３記載のリチウム二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7191487A JPH0945372A (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | リチウム二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7191487A JPH0945372A (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | リチウム二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0945372A true JPH0945372A (ja) | 1997-02-14 |
Family
ID=16275469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7191487A Pending JPH0945372A (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | リチウム二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0945372A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008140551A (ja) * | 2006-11-29 | 2008-06-19 | Nissan Motor Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
| JP2008262791A (ja) * | 2007-04-11 | 2008-10-30 | Nissan Motor Co Ltd | リチウムイオン二次電池 |
| JP2018137079A (ja) * | 2017-02-21 | 2018-08-30 | Tdk株式会社 | 蓄電池 |
| US10854910B2 (en) | 2017-09-20 | 2020-12-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid electrolyte separator, secondary battery, battery pack, and vehicle |
-
1995
- 1995-07-27 JP JP7191487A patent/JPH0945372A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008140551A (ja) * | 2006-11-29 | 2008-06-19 | Nissan Motor Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
| JP2008262791A (ja) * | 2007-04-11 | 2008-10-30 | Nissan Motor Co Ltd | リチウムイオン二次電池 |
| JP2018137079A (ja) * | 2017-02-21 | 2018-08-30 | Tdk株式会社 | 蓄電池 |
| US10854910B2 (en) | 2017-09-20 | 2020-12-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid electrolyte separator, secondary battery, battery pack, and vehicle |
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