JPH0982364A

JPH0982364A - 非水電解液二次電池

Info

Publication number: JPH0982364A
Application number: JP7255528A
Authority: JP
Inventors: Takao Fukunaga; 福永　　孝夫
Original assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Current assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date: 1995-09-07
Filing date: 1995-09-07
Publication date: 1997-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】安価な高容量非水二次電池を提供する。【解決手段】本発明になる非水二次電池は、正極合剤
層を有する正極と、負極と、非水電解液とを備えてな
り、正極合剤層は、少なくともリチウムイオンを含有す
る充放電可能な正極活物質と該正極活物質を結着する結
着剤とを有しており、該結着剤は、ヒドロキシエチルセ
ルロースとポリテトラフルオロエチレン樹脂とからな
り、該ヒドロキシエチルセルロースの含有量が１重量％
〜１０重量％であって、かつポリテトラフルオロエチレ
ン樹脂の含有量が１重量％〜１０重量％であることを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は携帯電話等に使用さ
れる機器の駆動用電源としての非水電解液二次電池に関
し、特に正極合剤の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の軽薄短小化、コードレ
ス化が急速に進んでおり、これらの駆動用電源として小
型、軽量および高エネルギー密度であって、かつ充放電
サイクル特性の優れた長寿命二次電池への要望が高くな
っている。

【０００３】このような点で、非水電解液二次電池、特
にリチウム二次電池は高電圧、高エネルギー密度を有す
る電池として期待が大きい。

【０００４】上述の非水電解液二次電池の用途とされる
ビデオカメラや携帯用パソコン等の電子機器では、比較
的消費電力が大きいので、電極面積が大きくとれ、重負
荷での使用に耐え得る構造、つまり帯状の正極、負極、
セパレータをその長さ方向に巻回して構成する渦巻き状
の構造が有効とされている。

【０００５】このような渦巻き状構造で電極面積を大き
くするためには、電極を薄くすることが望まれる。この
ため、帯状電極板の製造方法としては、合剤をペースト
状にして集電体に塗布する方法が有効である。

【０００６】この方法は、活物質および結着剤と、場合
によっては導電剤として金属粉やカーボン粉末等とを溶
媒に分散させることによって得られるペーストを金属集
電体に塗布し、その後乾燥させて金属集電体上に合剤層
を形成させるものである。

【０００７】このような電極を製造するための技術とし
ては、渦巻き状構造に適した柔軟性を与えるため、ポリ
テトラフルオロエチレン樹脂を結着剤として使用するこ
とが知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、金属集電体上
に正極合剤ペーストを塗布する場合、ペーストそのもの
が金属集電体上を滑ってしまい、厚みが薄くかつ均一な
塗着ができないという問題がある。

【０００９】さらに、結着剤としてのポリテトラフルオ
ロエチレン樹脂は、金属集電体との結着力が十分でない
ため、乾燥後、金属集電体から合剤層が剥離しやすいと
いう問題がある。

【００１０】そこで、本発明は、金属集電体上にペース
トを均一に塗着できるとともに正極合剤層の剥離が生じ
ず、しかも比較的少量で十分な結着力を示す結着剤の開
発により、製造工程における煩雑さ、及び歩留まりのな
い、安価な高容量非水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】本発明になる非水二次電
池は、正極合剤層を有する正極と、負極と、非水電解液
とを備えてなり、正極合剤層は、少なくともリチウムイ
オンを含有する充放電可能な正極活物質と該正極活物質
を結着する結着剤とを有しており、該結着剤は、ヒドロ
キシエチルセルロースとポリテトラフルオロエチレン樹
脂とからなり、該ヒドロキシエチルセルロースの含有量
が１重量％〜１０重量％であって、かつポリテトラフル
オロエチレン樹脂の含有量が１重量％〜１０重量％であ
ることを特徴とする。

【００１２】なお、前記結着剤の含有量は、少なくとも
正極活物質と結着剤とを含む正極合剤が溶剤に溶解した
ペーストから形成される場合であって、このペーストを
乾燥し、溶剤を除去した後の正極合剤層中における結着
剤の重量％を示す。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて説明する。

【００１４】図１は、本発明になる渦巻状電極を備えた
角型電池の縦断面図である。

【００１５】図において、２は帯状の正極板であり、正
極合剤ペーストを集電体の両面に塗布して乾燥・圧延を
施し、正極合剤層を形成させたものである。

【００１６】正極合剤の調製は、正極活物質およびアセ
チレンブラックを１００：５の重量比で混合したもの
に、エチレンジアミンに溶解したヒドロキシエチルセル
ロースを所定の重量比で添加混練し糊状とする。さら
に、この糊状物にポリテトラフルオロエチレン樹脂を所
定の重量を添加して混練したものである。

【００１７】正極活物質には、ここではＬｉＮｉＯ₂を
用いており、集電体には２０μm のアルミ箔を使用し
た。

【００１８】３は帯状負極板であり、ここでは、コーク
スを焼成して得られた炭素材をカルボキシメチルセルロ
ース水溶液で混練して負極ペーストとし、１８μm 銅箔
の両面に塗布して、乾燥・圧延処理を施して負極板とし
ている。このとき、炭素材と固形分としてのカルボキシ
メチルセルロースの重量比は、９０：１０である。

【００１９】電解液は、炭酸プロピレンと炭酸エチレン
との等体積混合溶媒に、支持電解質として六フッ化燐酸
リチウムを１モル／リットルの割合で溶解して調整し
た。

【００２０】１１は正極リード、１２は負極リードであ
る。

【００２１】１は電極群であり、電極群１は、正極板２
および負極板３に、それぞれ正極リード１１および負極
リード１２を取り付けた後、正極板２と負極板３との間
にポリエチレン製のセパレータ４を介在させ、平板のポ
リエチレン樹脂からなる巻芯６を中心に、全体を断面楕
円形の渦巻き状に巻回して作成している。

【００２２】５はステンレス鋼板を深絞り加工により作
製した電池ケース、９はアルミニウムからなる正極端子
である。

【００２３】７は蓋板であり、中央部にはポリプロピレ
ン樹脂からなる絶縁パッキング８を介して、アルミニウ
ムリベットからなる正極端子９がかしめにより取り付け
られている。また、蓋板７には孔１４が形成され、その
孔１４を覆うように安全弁１５が取り付けられている。

【００２４】１０は正極端子９の下端に設けられる集電
用ワッシャ、１３はポリプロピレン樹脂からなるリード
絶縁カバーである。

【００２５】電極群１を電池ケース５に収納後、その他
の構成部品を装着して電池を構成し、電解液を注入して
蓋板７で密封した。この蓋板７と電池ケース５とはレー
ザー溶接により密封されている。

【００２６】集電用ワッシャ１０には、正極板２に接続
されている正極リード１１の他端が接続されており、蓋
板７には、負極板３の一端に接続されている負極リード
１２の他端が接続されている。

【００２７】本実施の一形態において、ヒドロキシエチ
ルセルロースの含有量を０. ５重量％、１. ０重量％、
５. ０重量％、１０. ０重量％、１５. ０重量％、２
０. ０重量％、また、ポリテトラフルオロエチレン樹脂
を０. ５重量％、１. ０重量％、５.０重量％、１０.
０重量％、１５. ０重量％、２０. ０重量％と変化させ
て正極ペーストの作製をした。

【００２８】その結果、ポリテトラフルオロエチレン樹
脂の添加量が、１５％以上ではペーストが団子状になり
ほとんど流動性のないペーストになり、塗着不可能なも
のになった。

【００２９】そこで、塗着可能と考えられるヒドロキシ
エチルセルロースが０. ５重量％、１. ０重量％、５.
０重量％、１０. ０重量％、１５. ０重量％、２０. ０
重量％、また、ポリテトラフルオロエチレン樹脂が
０. ５重量％、１. ０重量％、５. ０重量％、１０. ０
重量％添加したものについて、アルミニウム箔に塗着
し、乾燥・圧延を施し、正極板を作製した。

【００３０】次に、作製した正極板について曲げ試験を
行った。これは極板の強度と柔軟性とを調べるもので、
直径３mmのアルミニウム棒に作製した正極板を巻くとい
うものである。

【００３１】その結果、表１に示すごとく、ヒドロキシ
エチルセルロースルが０. ５重量％以下、１５重量％以
上、またポリテトラフルオロエチレンが０. ５重量％以
下では合剤層が剥離することがわかった。

【００３２】

【表１】

【００３３】これは、ヒドロキシエチルセルロースルが
０. ５重量％以下及びポリテトラフルオロエチレンが
０. ５重量％以下では、密着が不十分なためであるが、
ヒドロキシエチルセルロースルが１５重量％以上で剥離
が生じたのは合剤層の可塑性が足りないためと考えられ
る。

【００３４】次に、合剤層が剥離しなかった結着剤含有
量の異なる正極板を用いて電池を組立て、サイクル特性
を評価した。評価方法としては、雰囲気温度２５℃にお
いて充電上限電流を５００mAに設定して電圧４. １V ま
で充電した後、２００mAの電流で２. ７V まで放電させ
る充放電を繰り返し、この充放電サイクルの５サイクル
目の放電容量を初期容量とし、さらに３００サイクルま
で充放電を行って、初期容量に対するこの時の放電容量
の比を容量保持率としてサイクル特性を評価するもので
ある。

【００３５】この結果を表２に示す。

【００３６】

【表２】

【００３７】電池の初期容量は、結着剤の含有率の増加
に伴って減少する傾向がみられた。これは、結着剤の増
加に伴って、正極活物質の重量が占める割合が少なくな
るためである。

【００３８】容量保持率は、結着剤の増加にともなって
増加し、サイクル特性の向上がみられた。

【００３９】以上ことから判断すると、ヒドロキシエチ
ルセルロースの適切な含有量は、１重量％〜１０重量％
であり、これらの中では、特に５重量％のものが最も良
好な特性を示した。また、ポリテトラフルオロエチレン
樹脂の含有量は、１重量％から１０重量％であり、これ
らの中では、特に５重量％の場合が最も良好な特性を示
した。

【００４０】

【発明の効果】本発明になる非水二次電池は、正極合剤
層を有する正極と、負極と、非水電解液とを備えてな
り、正極合剤層は、少なくともリチウムイオンを含有す
る充放電可能な正極活物質と該正極活物質を結着する結
着剤とを有しており、該結着剤は、ヒドロキシエチルセ
ルロースとポリテトラフルオロエチレン樹脂とからな
り、該ヒドロキシエチルセルロースの含有量が１重量％
〜１０重量％であって、かつポリテトラフルオロエチレ
ン樹脂の含有量が１重量％〜１０重量％であることを特
徴とする。

【００４１】なお、前記結着剤の含有量は、少なくとも
正極活物質と結着剤とを含む正極合剤が溶剤に溶解した
ペーストから形成される場合であって、このペーストを
乾燥し、溶剤を除去した後の正極合剤層中における結着
剤の重量％を示す。

【００４２】これによれば、ヒドロキシエチルセルロー
スとポリテトラフルオロエチレン樹脂とを併用すること
により、比較的少量で大きな結着力を有するので、製造
時の煩雑さと歩留まりの悪さとを解消することができ
る。

【００４３】また、正極合剤ペーストを金属集電体上に
塗布し、正極合剤層を形成する場合、厚みが薄くかつ均
一な塗着層が得られる。

【００４４】したがって、本発明により、製造工程にお
ける煩雑さ、及び歩留まりのない、安価な高容量非水二
次電池を提供することができ、その工業的価値は極めて
大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明になる渦巻状電極を備えた角型
電池の縦断面図である。

【符号の説明】

１電極群２正極板３負極板４セパレータ５電池ケース６巻芯７蓋板８絶縁パッキング９正極端子１０集電用ワッシャ１１正極リード１２負極リード１３リードカバー１４孔１５安全弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極合剤層を有する正極と、負極と、非
水電解液とを備えてなり、正極合剤層は、少なくともリチウムイオンを含有する充
放電可能な正極活物質と該正極活物質を結着する結着剤
とを有しており、該結着剤は、ヒドロキシエチルセルロースとポリテトラ
フルオロエチレン樹脂とからなり、該ヒドロキシエチルセルロースの含有量が１重量％〜１
０重量％であって、かつポリテトラフルオロエチレン樹
脂の含有量が１重量％〜１０重量％であることを特徴と
する非水電解液二次電池。