JPH10125355A - 2次電池 - Google Patents

2次電池

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JPH10125355A
JPH10125355A JP8295817A JP29581796A JPH10125355A JP H10125355 A JPH10125355 A JP H10125355A JP 8295817 A JP8295817 A JP 8295817A JP 29581796 A JP29581796 A JP 29581796A JP H10125355 A JPH10125355 A JP H10125355A
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JP
Japan
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battery material
battery
negative electrode
positive electrode
electrode
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Pending
Application number
JP8295817A
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English (en)
Inventor
Masaki Wakabayashi
正記 若林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH10125355A publication Critical patent/JPH10125355A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池材料の使用効率が高い2次電池を提供す
ること。 【解決手段】 正極の電池材料と負極の電池材料とが重
ね合わされて巻回されている2次電池1の、巻外側の極
の電池材料の実質的な容積を、巻内側の極の電池材料の
実質的な容積より大きくする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、2次電池に関
し、特に高エネルギ密度の2次電池に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】電子機器に使用される2次電池として
は、ニッケル・カドミウム電池、鉛電池、リチウムイオ
ン電池等が挙げられる。近年、電子機器の高性能化、小
型化、ポータブル化が進んだことから、高エネルギ密度
の2次電池の要求が強まっているが、上記2次電池のう
ち、ニッケル・カドミウム電池や鉛電池では、放電電位
が低く、エネルギ密度を高くすることが困難である。そ
こで、自己放電が少なく、電池電圧やエネルギ密度が高
く、サイクル特性に優れているリチウムイオン電池が盛
んに使用されるようになってきた。
【0003】このリチウムイオン電池とは、リチウムと
遷移金属の複合酸化物であるリチウム・コバルト複合酸
化物等を正極とし、リチウムイオンをドープ・脱ドープ
できるリチウム、リチウム合金、炭素材料等を負極と
し、非水溶媒に電解質を加えた非水電解液を用いた非水
電解液2次電池をいう。
【0004】リチウムイオン電池は、缶の中に帯状部材
を巻き取って作った電極素子が挿入され、缶の開口部に
ガスケットが配置され、ガスケットの上に端子が配置さ
れた構成となっている。尚、缶の中には、以上の他に安
全弁等のパーツが挿入されている。そして、缶の開口部
がかしめられ、ガスケットと端子が一体化されている。
【0005】図4は、リチウムイオン電池の一例を示す
断面平面図であり、上記電極素子を1周分のみ示してい
る。このリチウムイオン電池1を構成する缶2内に挿入
される電極素子は、正極キャリア5の表裏及び負極キャ
リア6の表裏に上述した正極の電池材料及び負極の電池
材料が塗布され、各キャリア5、6の間に絶縁シート
(セパレータ)9が挟み込まれて渦巻き状に巻き取られ
た構成となっている。
【0006】尚、以下では、正極キャリア5及び負極キ
ャリア6を巻き取った際に各キャリア5、6の内側に塗
布された電池材料を内側正極電池材料7a及び内側負極
電池材料8aといい、各キャリア5、6の外側に塗布さ
れた電池材料を外側正極電池材料7b及び外側負極電池
材料8bという。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の電極素子におけ
る電池材料の塗布は、正極と負極において各キャリア
5、6の表裏に関係なく、厚さや長さ、密度は同一であ
ったため、図4に示すように、各電池材料7a、7b、
8a、8bの起点を同一線上とした場合、それらの終点
は、周差により差が生じることになる。従って、この差
分だけ正極の電池材料又は負極の電池材料が無駄になっ
ているという問題があった。
【0008】この発明は、以上の点に鑑み、電池材料の
使用効率が高い2次電池を提供することを目的としてい
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的は、この発明に
よれば、正極の電池材料と負極の電池材料とが重ね合わ
されて巻回されている2次電池において、巻外側の極の
電池材料の実質的な容積を、巻内側の極の電池材料の実
質的な容積より大きくすることにより達成される。
【0010】上記構成によれば、巻回による周差によっ
て生じる正極の電池材料と負極の電池材料の比率差をバ
ランスさせるようにしているので、電池材料の使用効率
を高めることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
を添付図を参照しながら詳細に説明する。尚、以下に述
べる実施形態は、この発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発
明の範囲は、以下の説明において特にこの発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの形態に限られるもので
はない。
【0012】図1は、この発明の2次電池の実施形態を
示す分解斜視図、図2及び図3は、それを組み立てた後
の断面側面図及び断面平面図である。この2次電池であ
るリチウムイオン電池10は、電極素子11、缶12、
ガスケット(シール材)13及び端子14等が備えられ
ている。
【0013】缶12の中に帯状部材を巻き取って作った
電極素子11が挿入され、缶12の開口部12aにガス
ケット13が配置され、ガスケット13の上に端子14
が配置された構成となっている。尚、図示していないが
缶12の中には、以上の他に安全弁等のパーツが挿入さ
れている。そして、缶12の開口部12aがかしめら
れ、ガスケット13と端子14が一体化されている。
【0014】電極素子11は、アルミニウム箔や銅箔等
で成る正極キャリア15の表裏及び負極キャリア16の
表裏に正極の電池材料17及び負極の電池材料18が塗
布され、各キャリアの間に絶縁シート(セパレータ)1
9が挟み込まれて渦巻き状に巻き取られた構成となって
いる。
【0015】正極の電池材料17としては、リチウムと
遷移金属の複合酸化物、即ちLixMO2(但し、Mは
1種以上の遷移金属、好ましくはCo又はNiの少なく
とも1種を表し、xは0.05以上1.10以下であ
る)で表されるリチウム複合酸化物、例えばLiCoO
2、LiNiO2、LixNiyCo1−yO2(但
し、xは0.05以上1.10以下、yは0より大きく
1.0以下である)が用いられる。
【0016】このリチウム複合酸化物は、例えばリチウ
ム、コバルト、ニッケルの炭酸塩を出発原料とし、これ
ら炭酸塩を組成に応じて混合し、酸素存在雰囲気下60
0°Cから1000°Cの温度範囲で焼成することによ
り得られる。尚、出発原料は炭酸塩に限定されず、水酸
化物、酸化物からも合成可能である。
【0017】負極の電池材料18としては、リチウムイ
オンをドープ・脱ドープできるものであれば良く、例え
ば熱分解炭素類、コークス類(ピッチコークス、ニード
ルコークス、石油コークス等)、グラファイト類、ガラ
ス状炭素類、有機高分子化合物焼成体(フェノール樹
脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成して炭素化したも
の)、炭素繊維、活性炭等の炭素材料、あるいは金属リ
チウム、リチウム合金の他、ポリアセチレン、ポリピロ
ール等のポリマが用いられる。
【0018】非水電解液としては、例えばリチウム塩を
電解質とし、これを有機溶媒に溶解させた電解液が用い
られる。有機溶媒としては特に限定されるものではない
が、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、γ−ブチルラクトン、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、スルホラン、アセトニトリル、
ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロ
ピルカーボネート等の単独若しくは2種類以上の混合溶
媒が使用可能である。
【0019】電解質としては、LiClO4、LiAs
F6、LiPF6、LiBF4、LiB(C6H5)
4、LiCl、LiBr、CH3SO3Li、CF3S
O3Li等が使用可能である。
【0020】ここで、例えば正極の電池材料及び負極の
電池材料の塗布厚さを80μm、正極キャリア15の厚
さを20μm、負極キャリア16の厚さを10μm、絶
縁シート19の厚さを25μmとし、電池容量が1であ
るとした場合を考える。この場合、正極キャリア径φ5
mmを起点とした1周分の内側正極電池材料17aの塗
布長に相対する巻内側の外側負極電池材料18bの塗布
長の比率は96%、正極キャリア径φ16mmを起点と
した1周分の内側正極電池材料17aの塗布長に相対す
る巻内側の外側負極電池材料18bの塗布長の比率は9
8.7%で良いことになる。
【0021】また、正極キャリア径φ5mmを起点とし
た1周分の外側正極電池材料17bの塗布長に相対する
巻外側の内側負極電池材料18aの塗布長の比率は10
3.8%、正極キャリア径φ16mmを起点とした1周
分の外側正極電池材料17bの塗布長に相対する巻外側
の内側負極電池材料18aの塗布長の比率は101.3
%で良いことになる。
【0022】従って、正極の巻径がφ5mmからφ16
mmのリチウムイオン電池10では、内側正極電池材料
17aに相対する巻内側の外側負極電池材料18bの塗
布長は、その内側正極電池材料17aの塗布長に対して
4.0%から1.3%短くて良い。即ち、外側負極電池
材料18bの塗布体積が、内側正極電池材料17aの塗
布体積より4.0%から1.3%小さくても、充電時に
正極から移動してくるリチウムイオンを負極が十分捕捉
可能であるといえる。
【0023】一方、外側正極電池材料17bに相対する
巻外側の内側負極電池材料18aの塗布長は、その外側
正極電池材料17bの塗布長に対して1.3%から3.
8%長くて良い。即ち、内側負極電池材料18aの塗布
体積が、外側正極電池材料17bの塗布体積より1.3
%から3.8%大きくても、充電時に正極から移動して
くるリチウムイオンを負極が十分捕捉可能であるといえ
る。
【0024】以上より、負極電池材料18の実質的な塗
布容積あるいは塗布厚さ若しくは塗布密度は、正極電池
材料17の実質的な塗布容積あるいは塗布厚さ若しくは
塗布密度より最大4.0%+1.3%=5.3%小さく
あるいは薄く若しくは低くても良いことになる。
【0025】このように、負極電池材料18の塗布を変
化させることができる分、2次電池10内の容積が余る
ことになるので、数1にて求められる負極電池材料18
の余剰分T*0.053に相当する正極電池材料17の
分X及びその分に見合う負極電池材料18の分X(1−
0.0038)を増加させることができる。
【数1】
【0026】従って、正極電池材料17及び負極電池材
料18の無駄を減少させ、増加可能な正極電池材料17
の分に相当する電池容量を増加させることができること
になる。数1に示す値は、電極片面に対する値であるの
で、実際にはこの半分の約1.35%の電池容量を増加
させることができることになる。 尚、負極電池材料1
8の塗布の最大変化値である5.3%の値は、実際には
バラツキ等を勘案して6.0%とすることが望ましい。
【0027】上述した実施形態では、正極電池材料17
を基準に説明したが、負極電池材料18を基準にしても
同様のことが言える。従って、一般的な表現をするなら
ば、巻外側の極の電池材料の実質的な塗布容積あるいは
塗布厚さ若しくは塗布密度は、巻内側の極の電池材料の
実質的な塗布容積あるいは塗布厚さ若しくは塗布密度よ
り最大6.0%大きくあるいは厚く若しくは高くても良
いことになる。
【0028】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
電池材料の使用効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の2次電池の実施形態を示す分解斜視
図。
【図2】図1に示す2次電池を組み立てた後の断面側面
図。
【図3】図1に示す2次電池を組み立てた後の断面平面
図。
【図4】従来の2次電池の断面平面図。
【符号の説明】
1、10・・・リチウムイオン電池、11・・・電極素
子、2、12・・・缶、13・・・ガスケット、14・
・・端子、5、15・・・正極キャリア、6、16・・
・負極キャリア、17・・・正極電池材料、18・・・
負極電池材料、19・・・セパレータ、7a、17a・
・・内側正極電池材料、7b、17b・・・外側正極電
池材料、8a、18a・・・内側負極電池材料、8b、
18b・・・外側負極電池材料

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正極の電池材料と負極の電池材料とが重
    ね合わされて巻回されている2次電池において、 巻外側の極の電池材料の実質的な容積が、巻内側の極の
    電池材料の実質的な容積より大きいことを特徴とする2
    次電池。
  2. 【請求項2】 前記各容積の差が、6%以下である請求
    項1に記載の2次電池。
  3. 【請求項3】 正極の電池材料と負極の電池材料とが重
    ね合わされて巻回されている2次電池において、 巻外側の極の電池材料の厚さが、巻内側の極の電池材料
    の厚さより厚いことを特徴とする2次電池。
  4. 【請求項4】 正極の電池材料と負極の電池材料とが重
    ね合わされて巻回されている2次電池において、 巻外側の極の電池材料の密度が、巻内側の極の電池材料
    の密度より高いことを特徴とする2次電池。
JP8295817A 1996-10-17 1996-10-17 2次電池 Pending JPH10125355A (ja)

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JP8295817A JPH10125355A (ja) 1996-10-17 1996-10-17 2次電池

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JP8295817A JPH10125355A (ja) 1996-10-17 1996-10-17 2次電池

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ID=17825559

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JP8295817A Pending JPH10125355A (ja) 1996-10-17 1996-10-17 2次電池

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JP (1) JPH10125355A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7897284B2 (en) 2005-09-29 2011-03-01 Sanyo Electric Co., Ltd. Lithium secondary battery
JP2013533588A (ja) * 2010-06-24 2013-08-22 エバレデイ バツテリ カンパニー インコーポレーテツド コア補強を有するリチウム−二硫化鉄セル設計
CN104517674A (zh) * 2013-10-08 2015-04-15 国家电网公司 一种铝基碳纤维复合材料芯导线

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7897284B2 (en) 2005-09-29 2011-03-01 Sanyo Electric Co., Ltd. Lithium secondary battery
JP2013533588A (ja) * 2010-06-24 2013-08-22 エバレデイ バツテリ カンパニー インコーポレーテツド コア補強を有するリチウム−二硫化鉄セル設計
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