JPH10116633A - 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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- JPH10116633A JPH10116633A JP9224622A JP22462297A JPH10116633A JP H10116633 A JPH10116633 A JP H10116633A JP 9224622 A JP9224622 A JP 9224622A JP 22462297 A JP22462297 A JP 22462297A JP H10116633 A JPH10116633 A JP H10116633A
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
- H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高エネルギー密度を有する非水電解質リチウ
ム二次電池が外部からの力により変形した場合、内部で
発生する微少短絡が原因となり活物質の分解反応を誘発
し電池全体が高温になる。 【解決手段】 正極に電気的に接続した金属部分と負極
に電気的に接続した金属部分をセパレータを介して対向
させ、前記金属部分のいずれか一方に導電性粉末を塗着
する。
ム二次電池が外部からの力により変形した場合、内部で
発生する微少短絡が原因となり活物質の分解反応を誘発
し電池全体が高温になる。 【解決手段】 正極に電気的に接続した金属部分と負極
に電気的に接続した金属部分をセパレータを介して対向
させ、前記金属部分のいずれか一方に導電性粉末を塗着
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解液二次電
池、特にリチウム複合酸化物を正極に用いた電池の改良
に関するものである。
池、特にリチウム複合酸化物を正極に用いた電池の改良
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＡＶ機器あるいはパソコン等の電
子機器のポータブル化、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、軽量で高エネルギ
ー密度を有する二次電池への要望が高い。このような点
で非水系二次電池、特にリチウム二次電池は、とりわけ
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。
子機器のポータブル化、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、軽量で高エネルギ
ー密度を有する二次電池への要望が高い。このような点
で非水系二次電池、特にリチウム二次電池は、とりわけ
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。
【０００３】上記のような高エネルギー密度非水電解液
リチウム二次電池の正極活物質材料として、リチウムを
吸蔵・放出することのできるリチウムと遷移金属を主体
とする複合酸化物（以下、リチウム複合酸化物）が用い
られている。とくに、一般式ＬｉＮｉ(1-X)ＣｏXＯ
2（０≦Ｘ≦１）やＬｉＭｎ(2-2X)Ｃｏ2XＯ4（０≦Ｘ≦
０．５）で表されるリチウム複合酸化物は高エネルギー
密度を得ることができるため盛んに具体化開発が進めら
れている。
リチウム二次電池の正極活物質材料として、リチウムを
吸蔵・放出することのできるリチウムと遷移金属を主体
とする複合酸化物（以下、リチウム複合酸化物）が用い
られている。とくに、一般式ＬｉＮｉ(1-X)ＣｏXＯ
2（０≦Ｘ≦１）やＬｉＭｎ(2-2X)Ｃｏ2XＯ4（０≦Ｘ≦
０．５）で表されるリチウム複合酸化物は高エネルギー
密度を得ることができるため盛んに具体化開発が進めら
れている。
【０００４】また、負極活物質材料としては低電位での
可逆的なリチウムのインターカレーション、デインター
カレーションが可能な材料が検討されており、特に、炭
素材料についての具体的開発が進められている。
可逆的なリチウムのインターカレーション、デインター
カレーションが可能な材料が検討されており、特に、炭
素材料についての具体的開発が進められている。
【０００５】現在では、前述のリチウム複合酸化物正極
と炭素材料負極を組み合わせた円筒型、角型等の形状の
電池が開発の中心となっており、高エネルギー密度化が
進んでいる。
と炭素材料負極を組み合わせた円筒型、角型等の形状の
電池が開発の中心となっており、高エネルギー密度化が
進んでいる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような高エネルギー密度を有するリチウム二次電池が外
部からの力により内部の発電要素にまで及ぶような形状
の変形を受けた場合、発電要素内部での微少短絡が原因
となり電池全体の温度が上昇する場合があった。
ような高エネルギー密度を有するリチウム二次電池が外
部からの力により内部の発電要素にまで及ぶような形状
の変形を受けた場合、発電要素内部での微少短絡が原因
となり電池全体の温度が上昇する場合があった。
【０００７】このため、電池を使用している機器に損傷
を与える等の問題が起こる可能性があった。
を与える等の問題が起こる可能性があった。
【０００８】すなわち、従来の電池では、外部からの力
により電池が大きく変形した場合、電池内部の発電要素
内で局所的に正、負極の活物質同士が接触する微少短絡
が生じていた。このとき、短絡部分に短絡電流が集中し
短時間に大電流が流れ、ジュール熱が発生し局部的に高
温になっていた。そして、この熱により、特に充電状態
では活物質の分解反応が誘発され、さらに発熱していた
（このような現象は例えばＪ．Ｒ．Ｄａｈｎ，Ｅ．Ｗ．
Ｆｕｌｌｅｒ，Ｍ．Ｏｂｒｏｖａｃ，Ｕ．ｖｏｎ Ｓａ
ｃｋｅｎ，Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｉｏｎｉｃｓ，６
９，２６５（１９９４）．などに報告されている）。
により電池が大きく変形した場合、電池内部の発電要素
内で局所的に正、負極の活物質同士が接触する微少短絡
が生じていた。このとき、短絡部分に短絡電流が集中し
短時間に大電流が流れ、ジュール熱が発生し局部的に高
温になっていた。そして、この熱により、特に充電状態
では活物質の分解反応が誘発され、さらに発熱していた
（このような現象は例えばＪ．Ｒ．Ｄａｈｎ，Ｅ．Ｗ．
Ｆｕｌｌｅｒ，Ｍ．Ｏｂｒｏｖａｃ，Ｕ．ｖｏｎ Ｓａ
ｃｋｅｎ，Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｉｏｎｉｃｓ，６
９，２６５（１９９４）．などに報告されている）。
【０００９】このように、たとえ局所的であっても発熱
が起こると連鎖的に反応が進行し発電要素内全体に活物
質の分解反応が拡がっていた。従って、電池が外部から
の力を受けて変形し内部で微少短絡が起こった場合、電
池全体の温度が上昇する場合があった。
が起こると連鎖的に反応が進行し発電要素内全体に活物
質の分解反応が拡がっていた。従って、電池が外部から
の力を受けて変形し内部で微少短絡が起こった場合、電
池全体の温度が上昇する場合があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の非水電解液二次電池は、リチウムを可逆
的に吸蔵・放出することのできる材料を長尺状の集電体
上に塗着した正極と負極と非水電解液からなる発電要素
を備え、前記正極と負極のそれぞれの集電体には、長手
方向に電気的に接続された金属部分が配されていて、前
記正極の金属部分と負極の金属部分を絶縁層を介して対
向させるとともに少なくとも一方の金属部分と前記絶縁
層との間に導電性粉末を存在させ、正、負極の金属部分
の対面する方向に加圧、圧縮して変形させた際に前記導
電性粉末によって正、負極の金属部分が電気的に導通さ
れるものである。または前記金属部分の少なくとも一方
の表面に凹凸部分を形成し、正、負極の金属部分の対面
する方向に加圧、圧縮して変形させた際に前記凸凹部に
よって前記正、負極の金属部分の間で電気的導通を生じ
させることで、電池が外部からの力によって変形した場
合に正、負極の金属部分が電気的に導通されるものであ
る。
めに、本発明の非水電解液二次電池は、リチウムを可逆
的に吸蔵・放出することのできる材料を長尺状の集電体
上に塗着した正極と負極と非水電解液からなる発電要素
を備え、前記正極と負極のそれぞれの集電体には、長手
方向に電気的に接続された金属部分が配されていて、前
記正極の金属部分と負極の金属部分を絶縁層を介して対
向させるとともに少なくとも一方の金属部分と前記絶縁
層との間に導電性粉末を存在させ、正、負極の金属部分
の対面する方向に加圧、圧縮して変形させた際に前記導
電性粉末によって正、負極の金属部分が電気的に導通さ
れるものである。または前記金属部分の少なくとも一方
の表面に凹凸部分を形成し、正、負極の金属部分の対面
する方向に加圧、圧縮して変形させた際に前記凸凹部に
よって前記正、負極の金属部分の間で電気的導通を生じ
させることで、電池が外部からの力によって変形した場
合に正、負極の金属部分が電気的に導通されるものであ
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】請求項１記載の発明は、正、負極
の長尺状集電体の長手方向に電気的に接続された金属部
分を配し、正極の金属部分と負極の金属部分を絶縁層を
介して対向させるとともに少なくとも一方の金属部分と
絶縁層との間に導電性粉末を存在させた構造部分（以
下、本発明の構造部分）を有し、電池が変形した際に発
電要素内部での正、負極活物質同士の間での短絡が起こ
るのに先だって前記本発明の構造部分で短絡が生じるよ
うな構成とするものである。これにより、活物質の存在
しない部分で優先的に短絡が起こるので、ジュール熱に
よる発熱で活物質が分解反応を起こし発熱反応が連鎖的
に電池全体に広がることがない。また、この状態からさ
らに大きく変形し、発電要素内部での活物質同士の接触
による短絡が発生しても、既に本発明の構造部分での短
絡により放電が進んだ状態であるので放電電流が小さく
活物質の分解反応を誘発する程の高温にはならない。
の長尺状集電体の長手方向に電気的に接続された金属部
分を配し、正極の金属部分と負極の金属部分を絶縁層を
介して対向させるとともに少なくとも一方の金属部分と
絶縁層との間に導電性粉末を存在させた構造部分（以
下、本発明の構造部分）を有し、電池が変形した際に発
電要素内部での正、負極活物質同士の間での短絡が起こ
るのに先だって前記本発明の構造部分で短絡が生じるよ
うな構成とするものである。これにより、活物質の存在
しない部分で優先的に短絡が起こるので、ジュール熱に
よる発熱で活物質が分解反応を起こし発熱反応が連鎖的
に電池全体に広がることがない。また、この状態からさ
らに大きく変形し、発電要素内部での活物質同士の接触
による短絡が発生しても、既に本発明の構造部分での短
絡により放電が進んだ状態であるので放電電流が小さく
活物質の分解反応を誘発する程の高温にはならない。
【００１２】本発明の実施の形態１は、正、負極に電気
的に接続された金属部分は、それぞれ正、負極の集電体
の一部露出部分であり、集電体上に電極材料塗布後、そ
の一部を剥離させる、または集電体上の一部を残してそ
の他の部分に電極材料を塗布することによって集電体の
一部露出部分を形成できる。
的に接続された金属部分は、それぞれ正、負極の集電体
の一部露出部分であり、集電体上に電極材料塗布後、そ
の一部を剥離させる、または集電体上の一部を残してそ
の他の部分に電極材料を塗布することによって集電体の
一部露出部分を形成できる。
【００１３】また、本発明の実施の形態２は電池ケース
が正、負極いずれか一方の集電体と電気的に接続された
金属部分の役目を果たし、正、負極の他方の集電体の一
部露出部分が正、負極の他方の金属部分の役目を果たす
ように構成したものである。絶縁層の役目をセパレータ
が果たすようにすることが好ましい。
が正、負極いずれか一方の集電体と電気的に接続された
金属部分の役目を果たし、正、負極の他方の集電体の一
部露出部分が正、負極の他方の金属部分の役目を果たす
ように構成したものである。絶縁層の役目をセパレータ
が果たすようにすることが好ましい。
【００１４】なお、使用する導電性粉末としては、正極
と電気的に接合した金属部分に接する場合には電池使用
時の正極の電位において酸化されない導電性材料、ま
た、負極と電気的に接合した金属部に接する場合には電
池使用時の負極の電位においてリチウムとの反応を起こ
さない導電性材料であることが望ましい。
と電気的に接合した金属部分に接する場合には電池使用
時の正極の電位において酸化されない導電性材料、ま
た、負極と電気的に接合した金属部に接する場合には電
池使用時の負極の電位においてリチウムとの反応を起こ
さない導電性材料であることが望ましい。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照にしなが
ら説明するが、本発明はこれらの実施例の内容に限定す
るものではない。
ら説明するが、本発明はこれらの実施例の内容に限定す
るものではない。
【００１６】（実施例１）本実施例では正極活物質にＬ
ｉＮｉＯ2を用いた正極と、負極にリチウムを吸蔵、放
出することができる炭素材料を用いた負極をセパレータ
を介して渦巻き状に巻回した円筒型電池を用いた。
ｉＮｉＯ2を用いた正極と、負極にリチウムを吸蔵、放
出することができる炭素材料を用いた負極をセパレータ
を介して渦巻き状に巻回した円筒型電池を用いた。
【００１７】まず、正極活物質粉末に導電剤としてのア
セチレンブラックと結着剤としてのポリフッ化ビニリデ
ンをそれぞれ１００：４：４の重量比となるように添加
し、さらにＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドを加えて充分
に混合し正極合剤ペーストとした。これをアルミニウム
箔集電体に塗着、圧延し集電用アルミニウムリードを溶
接した。さらに、正極板の長尺方向のアルミニウムリー
ドを付けた側とは反対側を端部の両面の正極合剤を剥離
し集電体を露出させた。つづいて、３２５メッシュパス
のチタン粉末をポリフッ化ビニリデンと２０：１の重量
比で混合しＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドを加えて混合
したチタン粉末ペーストを調整し、前記集電体露出部分
の片面に塗着した。これを正極板として用いた。
セチレンブラックと結着剤としてのポリフッ化ビニリデ
ンをそれぞれ１００：４：４の重量比となるように添加
し、さらにＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドを加えて充分
に混合し正極合剤ペーストとした。これをアルミニウム
箔集電体に塗着、圧延し集電用アルミニウムリードを溶
接した。さらに、正極板の長尺方向のアルミニウムリー
ドを付けた側とは反対側を端部の両面の正極合剤を剥離
し集電体を露出させた。つづいて、３２５メッシュパス
のチタン粉末をポリフッ化ビニリデンと２０：１の重量
比で混合しＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドを加えて混合
したチタン粉末ペーストを調整し、前記集電体露出部分
の片面に塗着した。これを正極板として用いた。
【００１８】正極板一枚に含まれる正極活物質重量は５
ｇとなるように調整した。次に、負極に用いる炭素材料
粉末に結着剤としてのＳＢＲ分散水溶液を固形分の重量
比が１００：７となるように加えて充分に混合し負極合
剤ペーストとした。これを銅箔集電体に塗着、圧延し集
電用ニッケルリードを付け負極板とした。負極板一枚に
含まれる炭素材料の量は上記正極の容量にあわせて調整
した。
ｇとなるように調整した。次に、負極に用いる炭素材料
粉末に結着剤としてのＳＢＲ分散水溶液を固形分の重量
比が１００：７となるように加えて充分に混合し負極合
剤ペーストとした。これを銅箔集電体に塗着、圧延し集
電用ニッケルリードを付け負極板とした。負極板一枚に
含まれる炭素材料の量は上記正極の容量にあわせて調整
した。
【００１９】上述のようにして作製した正極および負極
を充分に乾燥した後、電池を作製した。図１に円筒電池
の縦断面図を示す。電池の作製はまず、正極板５と負極
板６を厚み２０μｍポリプロピレン樹脂製多孔質膜のセ
パレータ７を挟んで重ね合わせ、正極板はアルミニウム
リード５ａ部分、負極板はニッケルリード６ａと反対側
の端を中心にして長尺方向に巻回した。正極板と負極板
の長さは正極板を長くし巻回時に外周部分が最外周から
セパレータ、正極板のチタン粉末塗着部分、セパレー
タ、負極板の順となるように巻回した。図２にその要部
拡大図を示す。また、正極板のチタン粉末塗着した部分
が外周方向となるようにした。さらに、この状態でセパ
レータを除いた最外周部分が全て正極板のチタン粉末塗
着部分で覆われるように予め正極を作製しておいた。
を充分に乾燥した後、電池を作製した。図１に円筒電池
の縦断面図を示す。電池の作製はまず、正極板５と負極
板６を厚み２０μｍポリプロピレン樹脂製多孔質膜のセ
パレータ７を挟んで重ね合わせ、正極板はアルミニウム
リード５ａ部分、負極板はニッケルリード６ａと反対側
の端を中心にして長尺方向に巻回した。正極板と負極板
の長さは正極板を長くし巻回時に外周部分が最外周から
セパレータ、正極板のチタン粉末塗着部分、セパレー
タ、負極板の順となるように巻回した。図２にその要部
拡大図を示す。また、正極板のチタン粉末塗着した部分
が外周方向となるようにした。さらに、この状態でセパ
レータを除いた最外周部分が全て正極板のチタン粉末塗
着部分で覆われるように予め正極を作製しておいた。
【００２０】以上のようにして作製した極板群を、電池
ケース１中に挿入し正極リードを封口板２に、また負極
リードを電池ケースの底部に溶接した後、所定量の電解
液を注入して封口し電池を作製した。電解液としてはエ
チレンカーボネートとジエチルカーボネートの体積比
１：１の混合溶媒に１Ｍの濃度で六フッ化リン酸リチウ
ムを溶解した有機電解液を用いた。
ケース１中に挿入し正極リードを封口板２に、また負極
リードを電池ケースの底部に溶接した後、所定量の電解
液を注入して封口し電池を作製した。電解液としてはエ
チレンカーボネートとジエチルカーボネートの体積比
１：１の混合溶媒に１Ｍの濃度で六フッ化リン酸リチウ
ムを溶解した有機電解液を用いた。
【００２１】以上のようにして作製した電池を電池Ａと
する。 （実施例２）最大の粒径が４０μｍのニッケル粉末をポ
リフッ化ビニリデンと１：２の重量比で混合しＮ，Ｎ−
ジメチルホルムアミドを加えて混合したペーストを調整
して電池ケースの内側部分に乾燥後の厚みが６０μｍと
なるように塗着し、ニッケル粉末を含有するポリフッ化
ビニリデン層を形成した以外は、（実施例１）と同様の
方法で電池を作製した。ただし、セパレータの長さを調
節し極板群の最外周部分が正極板の集電体を露出させた
部分となるようにした。また、最外周部分が全て正極集
電体露出部分で覆われるように正極板を作製しておい
た。
する。 （実施例２）最大の粒径が４０μｍのニッケル粉末をポ
リフッ化ビニリデンと１：２の重量比で混合しＮ，Ｎ−
ジメチルホルムアミドを加えて混合したペーストを調整
して電池ケースの内側部分に乾燥後の厚みが６０μｍと
なるように塗着し、ニッケル粉末を含有するポリフッ化
ビニリデン層を形成した以外は、（実施例１）と同様の
方法で電池を作製した。ただし、セパレータの長さを調
節し極板群の最外周部分が正極板の集電体を露出させた
部分となるようにした。また、最外周部分が全て正極集
電体露出部分で覆われるように正極板を作製しておい
た。
【００２２】なお、電池ケース内側部分に形成したチタ
ン粉末を含有するポリフッ化ビニリデン層は通常の圧迫
されない状態では絶縁体であることを確認している。
ン粉末を含有するポリフッ化ビニリデン層は通常の圧迫
されない状態では絶縁体であることを確認している。
【００２３】以上のようにして作製した電池を電池Ｂと
する。 （実施例３）電池ケースの内周部分の表面に高さ２０μ
ｍの凹凸を形成した以外は（実施例１）と同様の方法で
電池を作製した。ただし、セパレータの長さを調節し極
板群の最外周部分が正極板の集電体を露出させた部分と
なるようにした。また、最外周部分が全て正極集電体露
出部分で覆われるように正極板を作製しておいた。
する。 （実施例３）電池ケースの内周部分の表面に高さ２０μ
ｍの凹凸を形成した以外は（実施例１）と同様の方法で
電池を作製した。ただし、セパレータの長さを調節し極
板群の最外周部分が正極板の集電体を露出させた部分と
なるようにした。また、最外周部分が全て正極集電体露
出部分で覆われるように正極板を作製しておいた。
【００２４】以上のようにして作製した電池を電池Ｃと
する。 （実施例４）正極活物質粉末に導電剤としてのアセチレ
ンブラックと結着剤としてのポリフッ化ビニリデンをそ
れぞれ１００：４：４の重量比となるように添加し、さ
らにＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドを加えて充分に混合
し正極合剤ペーストとした。これをアルミニウム箔集電
体に塗着、圧延し集電用アルミニウムリードを溶接し
た。さらに、正極板の長尺方向のアルミニウムリードを
付けた側とは反対側を図３（Ａ）のように端部の両面の
正極合剤を剥離し集電体を露出させ前記実施例と同様
に、正極板と負極板を、セパレータを介して渦巻き上に
巻回した。この際、図３（Ｂ）に示すように正極の活物
質の存在しない端部が群の最外周になるように構成し
た。この極板群を図３（Ｃ）に示したようなポロプロピ
レン製の絶縁層中に３２５メッシュパスしたチタン金属
粉末を分散させた中空円柱状構造体中に挿入した後に、
電池ケース内に挿入し電池Ｄとした。
する。 （実施例４）正極活物質粉末に導電剤としてのアセチレ
ンブラックと結着剤としてのポリフッ化ビニリデンをそ
れぞれ１００：４：４の重量比となるように添加し、さ
らにＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドを加えて充分に混合
し正極合剤ペーストとした。これをアルミニウム箔集電
体に塗着、圧延し集電用アルミニウムリードを溶接し
た。さらに、正極板の長尺方向のアルミニウムリードを
付けた側とは反対側を図３（Ａ）のように端部の両面の
正極合剤を剥離し集電体を露出させ前記実施例と同様
に、正極板と負極板を、セパレータを介して渦巻き上に
巻回した。この際、図３（Ｂ）に示すように正極の活物
質の存在しない端部が群の最外周になるように構成し
た。この極板群を図３（Ｃ）に示したようなポロプロピ
レン製の絶縁層中に３２５メッシュパスしたチタン金属
粉末を分散させた中空円柱状構造体中に挿入した後に、
電池ケース内に挿入し電池Ｄとした。
【００２５】（従来例１）集電体の一部露出のない正極
および負極を用いて実施例１と同様の方法で電池を作成
した。
および負極を用いて実施例１と同様の方法で電池を作成
した。
【００２６】以上のようにして作成した電池を電池Ｅと
する。電池Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅについてそれぞれ１００
個ずつ作成し、２０℃の環境下において１２０ｍＡで
４．２Ｖまで充電した後、充電状態の電池を用いて以下
の方法で圧壊試験を行った。
する。電池Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅについてそれぞれ１００
個ずつ作成し、２０℃の環境下において１２０ｍＡで
４．２Ｖまで充電した後、充電状態の電池を用いて以下
の方法で圧壊試験を行った。
【００２７】圧壊試験は、試験電池を水平な盤上に電池
の外寸が最も長くなる方向を水平方向に向けて置き、上
方から直径４ｍｍの金属製の丸棒を電池中央部に押しつ
けて電池の厚みが半分になるまで圧壊した。丸棒は水平
とし、なおかつ電池の外寸がもっとも長くなる方向に対
して直角となるようにした。（表１）に圧壊試験を行っ
た後の各電池の最高到達温度の平均値を示す。
の外寸が最も長くなる方向を水平方向に向けて置き、上
方から直径４ｍｍの金属製の丸棒を電池中央部に押しつ
けて電池の厚みが半分になるまで圧壊した。丸棒は水平
とし、なおかつ電池の外寸がもっとも長くなる方向に対
して直角となるようにした。（表１）に圧壊試験を行っ
た後の各電池の最高到達温度の平均値を示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】なお、圧壊試験には開回路電圧が４．１０
Ｖ以上であることを条件としたが、電池Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ，Ｅのいずれにおいても全てこの条件を満たしてお
り、本発明の構造を設けることによる不良電池の発生は
なかった。
Ｖ以上であることを条件としたが、電池Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ，Ｅのいずれにおいても全てこの条件を満たしてお
り、本発明の構造を設けることによる不良電池の発生は
なかった。
【００３０】電池Ｅは圧壊試験直後に電池温度が２００
℃を越えているが、本発明の電池Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄではい
ずれも７０℃以下であり温度上昇が抑制されている。
℃を越えているが、本発明の電池Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄではい
ずれも７０℃以下であり温度上昇が抑制されている。
【００３１】これは、圧壊時に極板群内部で微少短絡が
発生する前に最外周部分での導電性粉末を介しての短絡
が起こったためである。圧壊時の模式図を図４（Ａ）
（Ｂ）に示す。
発生する前に最外周部分での導電性粉末を介しての短絡
が起こったためである。圧壊時の模式図を図４（Ａ）
（Ｂ）に示す。
【００３２】なお、本実施例では導電性粉末としてチタ
ン粉末、ニッケル粉末を用いたが、圧壊等の変形を受け
ない状態において、実施例１で述べたように正極と電気
的に接合した金属部分に接する場合には、電池使用時の
正極の電位において酸化されない導電性材料であれば良
く、例えば黒鉛や炭素質材料、ステンレス等の合金材料
を用いた場合に本発明の機能を発現できる。負極と電気
的に接合した金属部に接する場合には電池使用時の負極
の電位においてリチウムとの反応を起こさない導電性材
料であれば良い。しかしながら、実施例４のように正
極、負極のいずれとも電気的に接触しない場合には前述
のような制限は受けない。
ン粉末、ニッケル粉末を用いたが、圧壊等の変形を受け
ない状態において、実施例１で述べたように正極と電気
的に接合した金属部分に接する場合には、電池使用時の
正極の電位において酸化されない導電性材料であれば良
く、例えば黒鉛や炭素質材料、ステンレス等の合金材料
を用いた場合に本発明の機能を発現できる。負極と電気
的に接合した金属部に接する場合には電池使用時の負極
の電位においてリチウムとの反応を起こさない導電性材
料であれば良い。しかしながら、実施例４のように正
極、負極のいずれとも電気的に接触しない場合には前述
のような制限は受けない。
【００３３】また、ケース内部の表面に凹凸を付ける加
工について、上記では略したが、具体的にはケース内部
表面に条痕を付ける方法、金属粉を塗布する方法などい
ずれも効果的である。
工について、上記では略したが、具体的にはケース内部
表面に条痕を付ける方法、金属粉を塗布する方法などい
ずれも効果的である。
【００３４】また、電池の構成として負極が電池ケース
と電気的に接続されている場合を例として挙げたが、正
極を電池ケースと接続し負極の最外周部分に加工を施し
た場合でも同様の効果が得られる。
と電気的に接続されている場合を例として挙げたが、正
極を電池ケースと接続し負極の最外周部分に加工を施し
た場合でも同様の効果が得られる。
【００３５】正極活物質としても、本実施例ではＬｉＮ
ｉＯ2を用いたが、他のＬｉＭＯ2やＬｉＭ2Ｏ4（Ｍ：１
種以上の遷移元素）の組成式で表される可逆的なリチウ
ムのインターカレーション、デインターカレーションが
可能なリチウム複合酸化物を用いても同様の効果が得ら
れ、高エネルギー密度の得られるＬｉxＭyＮ1-yＯ
2（ｘ：１．１０≧ｘ≧０．９８、Ｍ、ＮはＣｏ、Ｎ
ｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｎのいずれか１
種類以上、ｙ：１≧ｙ≧０）で示される活物質を用いた
場合に効果的である。また、負極材料としても炭素材料
以外に炭素に異種元素をドープした炭素類縁化合物やア
ルミニウム、鉛をはじめとするリチウムと合金化可能な
金属を含む合金、およびリチウムを可逆的に吸蔵放出す
ることのできる酸化物、窒化物等の化合物を用いた場合
でも同様の効果が得られる。
ｉＯ2を用いたが、他のＬｉＭＯ2やＬｉＭ2Ｏ4（Ｍ：１
種以上の遷移元素）の組成式で表される可逆的なリチウ
ムのインターカレーション、デインターカレーションが
可能なリチウム複合酸化物を用いても同様の効果が得ら
れ、高エネルギー密度の得られるＬｉxＭyＮ1-yＯ
2（ｘ：１．１０≧ｘ≧０．９８、Ｍ、ＮはＣｏ、Ｎ
ｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｎのいずれか１
種類以上、ｙ：１≧ｙ≧０）で示される活物質を用いた
場合に効果的である。また、負極材料としても炭素材料
以外に炭素に異種元素をドープした炭素類縁化合物やア
ルミニウム、鉛をはじめとするリチウムと合金化可能な
金属を含む合金、およびリチウムを可逆的に吸蔵放出す
ることのできる酸化物、窒化物等の化合物を用いた場合
でも同様の効果が得られる。
【００３６】さらに、本実施例では有機電解液としてエ
チレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒
にＬｉＰＦ6を溶解した有機電解液を用いたが、溶媒と
してエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、
ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジ
メチルカーボネート、ジメトキシエタン、γ−ブチロラ
クトン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラ
ン、プロピオン酸メチル等の環状、鎖状のエーテル、エ
ステル類をはじめとするリチウム電池用電解液の溶媒と
して一般に公知の有機溶媒から選ばれる少なくとも一種
以上を用いた場合、および電解質塩としてＬｉＣｌ
Ｏ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＡｓＦ6をはじめとす
るリチウム電池用電解液の電解質塩として一般に公知の
塩から選ばれる少なくとも一種以上を用いた場合につい
ても同様に効果が得られる。
チレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒
にＬｉＰＦ6を溶解した有機電解液を用いたが、溶媒と
してエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、
ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジ
メチルカーボネート、ジメトキシエタン、γ−ブチロラ
クトン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラ
ン、プロピオン酸メチル等の環状、鎖状のエーテル、エ
ステル類をはじめとするリチウム電池用電解液の溶媒と
して一般に公知の有機溶媒から選ばれる少なくとも一種
以上を用いた場合、および電解質塩としてＬｉＣｌ
Ｏ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＡｓＦ6をはじめとす
るリチウム電池用電解液の電解質塩として一般に公知の
塩から選ばれる少なくとも一種以上を用いた場合につい
ても同様に効果が得られる。
【００３７】電池の構造についても、本発明ではスパイ
ラル構造の円筒電池について説明したが、スパイラル構
造のみならず極板を積層した構造の角形電池においても
同様の効果を得ることができる。
ラル構造の円筒電池について説明したが、スパイラル構
造のみならず極板を積層した構造の角形電池においても
同様の効果を得ることができる。
【００３８】
【発明の効果】以上に示したように、リチウムを可逆的
に吸蔵・放出することのできる材料を長尺状の集電体上
に塗着した正、負極と非水電解液を含む発電要素を備
え、前記正極と負極の集電体には、それぞれに長手方向
に電気的に接続された金属部分が配されていて、正極の
金属部分と負極の金属部分を絶縁層を介して対向させる
とともに、少なくとも一方の金属部分の表面と絶縁層と
の間に導電性粉末を含む層を形成するか、前記絶縁層中
に導電性粉末を分散させるか、または前記金属部分の少
なくとも一方の表面に凹凸部分を形成し、正、負極の金
属部分の対面する方向に加圧、圧縮して変形させた際に
前記導電性粉末または凸部によって前記正、負極の金属
部分の間で電気的導通を生じさせることで、電池が外部
からの力によって変形した場合の微少短絡による電池の
温度上昇の問題を改善することができる。
に吸蔵・放出することのできる材料を長尺状の集電体上
に塗着した正、負極と非水電解液を含む発電要素を備
え、前記正極と負極の集電体には、それぞれに長手方向
に電気的に接続された金属部分が配されていて、正極の
金属部分と負極の金属部分を絶縁層を介して対向させる
とともに、少なくとも一方の金属部分の表面と絶縁層と
の間に導電性粉末を含む層を形成するか、前記絶縁層中
に導電性粉末を分散させるか、または前記金属部分の少
なくとも一方の表面に凹凸部分を形成し、正、負極の金
属部分の対面する方向に加圧、圧縮して変形させた際に
前記導電性粉末または凸部によって前記正、負極の金属
部分の間で電気的導通を生じさせることで、電池が外部
からの力によって変形した場合の微少短絡による電池の
温度上昇の問題を改善することができる。
【図１】円筒型電池の断面図
【図２】実施例１の電池の最外周部分の断面の拡大図
【図３】（Ａ）実施例４の電池の正極板を示す図 （Ｂ）実施例４の電池の極板群を示す図 （Ｃ）実施例４の電池の導電性粉末を分散させた絶縁層
を示す図
を示す図
【図４】（Ａ）実施例１の電池の圧壊試験前の最外周部
分の断面の状態の模式図 （Ｂ）実施例１の電池の圧壊試験後の最外周部分の断面
の状態の模式図
分の断面の状態の模式図 （Ｂ）実施例１の電池の圧壊試験後の最外周部分の断面
の状態の模式図
１ 電池ケース ２ 封口板 ３ 絶縁パッキング ４ 極板群 ５ 正極板 ５ａ 正極リード ６ 負極板 ６ａ 負極リード ７ セパレータ ８ 絶縁リング ９ 正極集電体 １０ 正極合剤 １１ 負極集電体 １２ 負極合剤 １３ ポリフッ化ビニリデン １４ Ｔｉ粒子
フロントページの続き (72)発明者 山浦 純一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 小林 茂雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (18)
- 【請求項１】 リチウムを可逆的に吸蔵・放出すること
のできる材料を長尺状の集電体上に塗着した正、負極と
非水電解液からなる発電要素を備え、前記正極と負極の
それぞれの集電体には、長手方向に電気的に接続された
金属部分が配されていて、前記正極の金属部分と負極の
金属部分を絶縁層を介して対向させるとともに少なくと
も一方の金属部分と前記絶縁層との間に導電性粉末を存
在させ、正、負極の金属部分の対面する方向に加圧、圧
縮して変形させた際に前記導電性粉末によって前記絶縁
層が破られ、正、負極の金属部分が電気的に導通される
非水電解液二次電池。 - 【請求項２】 正極と電気的に接続された金属部分は正
極集電体の一部露出部分であり、負極と電気的に接続さ
れた金属部分は負極集電体の一部露出部分である請求項
１記載の非水電解液二次電池。 - 【請求項３】 負極が、発電要素を内部に収納する金属
製電池ケースに電気的に接続された構成であり、前記負
極と電気的に接続された金属部分の役目を前記電池ケー
スが果たし、前記正極と電気的に接合された金属部分は
正極集電体の一部露出部分である請求項１記載の非水電
解液二次電池。 - 【請求項４】 発電要素が長尺状正極と長尺状負極をセ
パレータを介して巻回して構成され、前記負極と電気的
に接続された金属部分の役目を前記電池ケースが果た
し、前記正極と電気的に接合された金属部分が正極の最
外周の集電体露出部分であり、正、負極の間に配される
絶縁層がセパレータであって、正極の最外周の集電体露
出部分と電池ケースの間にはセパレータが配される請求
項３記載の非水電解液二次電池。 - 【請求項５】 正極が金属製電池ケースに電気的に接続
された構成であり、前記正極と電気的に接続された金属
部分の役目を前記電池ケースが果たし、前記負極と電気
的に接続された金属部分が負極集電体の一部露出部分で
ある請求項１記載の非水電解液二次電池。 - 【請求項６】 発電要素が長尺状正極と長尺状負極をセ
パレータを介して巻回して構成され、前記負極と電気的
に接続された金属部分が負極の最外周部分の集電体露出
部分であり、正、負極の間に配される絶縁層がセパレー
タであって、負極と最外周の集電体露出部分と電池ケー
スの間にはセパレータが配される請求項５記載の非水電
解液二次電池。 - 【請求項７】 リチウムを可逆的に吸蔵・放出すること
のできる材料を長尺状の集電体上に塗着した正、負極と
非水電解液からなる発電要素を備え、前記正極と負極の
それぞれの集電体には、長手方向に電気的に接続された
金属部分が配されていて、前記正極の金属部分と負極の
金属部分を絶縁層を介して対向させるとともに前記絶縁
層中に導電性粉末を分散させており、正、負極の金属部
分の対面する方向に加圧、圧縮して変形させた際に前記
導電性粉末によって前記絶縁層が破られ、前記正、負極
の金属部分が電気的に導通される非水電解液二次電池。 - 【請求項８】 正極と電気的に接続された金属部分は正
極集電体の一部露出部分であり、負極と電気的に接続さ
れた金属部分は負極集電体の一部露出部分である請求項
７記載の非水電解液二次電池。 - 【請求項９】 負極が、発電要素を内部に収納する金属
製電池ケースに電気的に接続された構成であり、前記負
極と電気的に接続された金属部分の役目を前記電池ケー
スが果たし、前記正極と電気的に接続された金属部分が
正極集電体の一部露出部分である請求項７記載の非水電
解液二次電池。 - 【請求項１０】 発電要素が長尺状正極と長尺状負極を
セパレータを介して巻回して構成され、前記負極と電気
的に接続された金属部分の役目を前記電池ケースが果た
し、前記正極と電気的に接続された金属部分が正極の最
外周の集電体露出部分であり、正、負極の間に配される
絶縁層がセパレータであって、正極の最外周の集電体露
出部分と電池ケースの間にセパレータが配される請求項
９記載の非水電解液二次電池。 - 【請求項１１】 正極が金属製電池ケースに電気的に接
続された構成であり、前記正極と電気的に接続された金
属部分の役目を前記電池ケースが果たし、前記負極と電
気的に接続された金属部分が負極集電体の一部露出部分
である請求項７記載の非水電解液二次電池。 - 【請求項１２】 発電要素は長尺状正極と長尺状負極を
セパレータを介して巻回して構成され、前記負極と電気
的に接続された金属部分が負極の最外周部分の集電体露
出部分であり、前記絶縁層が正、負極の間に配されるセ
パレータであって、負極と最外周の集電体露出部分と電
池ケースの間にセパレータが配される請求項１１記載の
非水電解液二次電池。 - 【請求項１３】 リチウムを可逆的に吸蔵・放出するこ
とのできる材料を長尺状の集電体上に塗着した正、負極
と非水電解液からなる発電要素を備え、前記正極と負極
のそれぞれの集電体には、長手方向に電気的に接続され
た金属部分が配されていて、前記正極の金属部分と負極
の金属部分を絶縁層を介して対向させるとともに少なく
とも一方の金属部分の表面に凹凸部分を有し、正、負極
の金属部分の対面する方向に加圧、圧縮して変形させた
際には、前記金属部分表面の凸部分によって前記絶縁層
が破られ、正、負極の金属部分が電気的に導通される非
水電解液二次電池。 - 【請求項１４】 正極と電気的に接続された金属部分が
正極集電体の一部露出部分であり、前記負極と電気的に
接続された金属部分が負極集電体の一部露出部分である
請求項１３記載の非水電解液二次電池。 - 【請求項１５】 負極が、発電要素を内部に収納する金
属製電池ケースに電気的に接続されており、前記負極と
電気的に接続された金属部分の役目を前記電池ケースが
果たし、前記正極と電気的に接続された金属部分は正極
集電体の一部露出部分である請求項１３記載の非水電解
液二次電池。 - 【請求項１６】 発電要素が長尺状正極と長尺状負極を
セパレータを介して巻回して構成され、前記負極と電気
的に接続された金属部分の役目を前記電池ケースが果た
し、前記正極と電気的に接続された金属部分が正極の最
外周の集電体露出部分であり、前記正、負極の間に配さ
れる絶縁層がセパレータであって、正極の最外周の集電
体露出部分と電池ケースの間にはセパレータが配される
請求項１５記載の非水電解液二次電池。 - 【請求項１７】 正極が金属製電池ケースに電気的に接
続された構成であり、前記正極と電気的に接合された金
属部分の役目を前記電池ケースが果たし、前記負極と電
気的に接続された金属部分が負極集電体の一部露出部分
である請求項１６記載の非水電解液二次電池。 - 【請求項１８】 発電要素が長尺状正極と長尺状負極を
セパレータを介して巻回して構成され、前記負極と電気
的に接合された金属部分が負極の最外周部分の集電体露
出部分であり、前記正、負極の間に配される絶縁層がセ
パレータであって、負極の最外周の集電体露出部分と電
池ケースの間にはセパレータが配される請求項１６記載
の非水電解液二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9224622A JPH10116633A (ja) | 1996-08-22 | 1997-08-21 | 非水電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-220915 | 1996-08-22 | ||
| JP22091596 | 1996-08-22 | ||
| JP9224622A JPH10116633A (ja) | 1996-08-22 | 1997-08-21 | 非水電解液二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10116633A true JPH10116633A (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=26523980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9224622A Pending JPH10116633A (ja) | 1996-08-22 | 1997-08-21 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10116633A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999059213A1 (en) * | 1998-05-08 | 1999-11-18 | Eveready Battery Company, Inc. | Destruction controlling mechanism for an electrochemical cell |
| WO2005053066A1 (en) * | 2003-11-24 | 2005-06-09 | The Gillette Company | Battery including aluminum components |
| JP2006012788A (ja) * | 2004-05-25 | 2006-01-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | リチウムイオン二次電池およびその製造方法 |
| JP2006024550A (ja) * | 2004-06-07 | 2006-01-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水系二次電池の正極用電極板およびその製造法 |
| JP2007214106A (ja) * | 2006-01-13 | 2007-08-23 | Sony Corp | 電池 |
| JP2009146810A (ja) * | 2007-12-17 | 2009-07-02 | Casio Hitachi Mobile Communications Co Ltd | 電池、および、電子機器 |
| US7927739B2 (en) | 2001-12-14 | 2011-04-19 | The Gillette Company | Non-aqueous electrochemical cells |
| CN110892559A (zh) * | 2017-10-31 | 2020-03-17 | 松下知识产权经营株式会社 | 非水电解质二次电池用正极、及非水电解质二次电池 |
-
1997
- 1997-08-21 JP JP9224622A patent/JPH10116633A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999059213A1 (en) * | 1998-05-08 | 1999-11-18 | Eveready Battery Company, Inc. | Destruction controlling mechanism for an electrochemical cell |
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| WO2005053066A1 (en) * | 2003-11-24 | 2005-06-09 | The Gillette Company | Battery including aluminum components |
| US8435670B2 (en) | 2003-11-24 | 2013-05-07 | The Gillette Company | Battery including aluminum components |
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| JP4657001B2 (ja) * | 2004-05-25 | 2011-03-23 | パナソニック株式会社 | リチウムイオン二次電池およびその製造方法 |
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| JP2007214106A (ja) * | 2006-01-13 | 2007-08-23 | Sony Corp | 電池 |
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| CN110892559A (zh) * | 2017-10-31 | 2020-03-17 | 松下知识产权经营株式会社 | 非水电解质二次电池用正极、及非水电解质二次电池 |
| CN110892559B (zh) * | 2017-10-31 | 2023-01-10 | 松下知识产权经营株式会社 | 非水电解质二次电池用正极、及非水电解质二次电池 |
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