JPH10189051A - 非水電解液電池 - Google Patents
非水電解液電池Info
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- JPH10189051A JPH10189051A JP8348466A JP34846696A JPH10189051A JP H10189051 A JPH10189051 A JP H10189051A JP 8348466 A JP8348466 A JP 8348466A JP 34846696 A JP34846696 A JP 34846696A JP H10189051 A JPH10189051 A JP H10189051A
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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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電解液のイオン伝導度を低下させずに危険な状
態を抑制できる非水電解液電池を提供する。 【解決手段】電解液を難燃化させる物質を封入した耐電
解液性容器１が電池容器内に配置され、耐電解液性容器
が所定温度で破裂あるいは溶融する材料で構成される非
水電解液電池を作製する。
態を抑制できる非水電解液電池を提供する。 【解決手段】電解液を難燃化させる物質を封入した耐電
解液性容器１が電池容器内に配置され、耐電解液性容器
が所定温度で破裂あるいは溶融する材料で構成される非
水電解液電池を作製する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は非水電解液電池に関
するものである。
するものである。
【０００２】
【従来の技術】電解質が水溶液系である二次電池には、
アルカリ蓄電池や鉛蓄電池等がある。これら水溶液系二
次電池に代わり、小形、軽量且つ高エネルギー密度であ
る、リチウム二次電池に代表される非水電解液電池が普
及している。この種の非水電解液電池に用いられる電解
液には、ジメチルエーテル等の有機溶媒が含まれてい
る。上記有機溶媒は可燃性であるため、電池の短絡、火
中投下等電池温度が上昇した場合には電解液が燃焼し、
電池が激しく爆発するおそれがある。このため特開平４
−１８４８７０号公報では、電解液に自己消化性のある
リン酸エステル類を含ませる技術が、特開平８−８８０
２３号公報では、電解液に自己消化性のあるハロゲン原
子置換リン酸エステル化合物を含ませる技術が提案され
ている。
アルカリ蓄電池や鉛蓄電池等がある。これら水溶液系二
次電池に代わり、小形、軽量且つ高エネルギー密度であ
る、リチウム二次電池に代表される非水電解液電池が普
及している。この種の非水電解液電池に用いられる電解
液には、ジメチルエーテル等の有機溶媒が含まれてい
る。上記有機溶媒は可燃性であるため、電池の短絡、火
中投下等電池温度が上昇した場合には電解液が燃焼し、
電池が激しく爆発するおそれがある。このため特開平４
−１８４８７０号公報では、電解液に自己消化性のある
リン酸エステル類を含ませる技術が、特開平８−８８０
２３号公報では、電解液に自己消化性のあるハロゲン原
子置換リン酸エステル化合物を含ませる技術が提案され
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記リン
酸エステル類、またはリン酸エステル化合物を電解液に
含ませると、電解液の電気（イオン）伝導度が低下す
る。電解液のイオン伝導度が低下すると電池の高率放電
特性、低温特性に悪影響を与える。本発明が解決しよう
とする課題は、電解液のイオン伝導度を低下させずに危
険な状態（発火）を抑制できる非水電解液電池を提供す
ることである。
酸エステル類、またはリン酸エステル化合物を電解液に
含ませると、電解液の電気（イオン）伝導度が低下す
る。電解液のイオン伝導度が低下すると電池の高率放電
特性、低温特性に悪影響を与える。本発明が解決しよう
とする課題は、電解液のイオン伝導度を低下させずに危
険な状態（発火）を抑制できる非水電解液電池を提供す
ることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の非水電解液電池は、電解液を難燃化させる物
質（以下、難燃剤と記す）を封入した耐電解液性容器が
電池容器内に配置され、耐電解液性容器が所定温度で破
裂あるいは溶融する材料で構成されることを特徴とす
る。リチウム二次電池等通常常温で使用される非水電解
液電池における上記難燃剤の具体例は、リン酸エステル
類やリン酸エステル化合物等である。また上記所定温度
で破裂あるいは溶融する耐電解液性容器の材料の具体例
は、ポリエチレンフィルム等である。
に本発明の非水電解液電池は、電解液を難燃化させる物
質（以下、難燃剤と記す）を封入した耐電解液性容器が
電池容器内に配置され、耐電解液性容器が所定温度で破
裂あるいは溶融する材料で構成されることを特徴とす
る。リチウム二次電池等通常常温で使用される非水電解
液電池における上記難燃剤の具体例は、リン酸エステル
類やリン酸エステル化合物等である。また上記所定温度
で破裂あるいは溶融する耐電解液性容器の材料の具体例
は、ポリエチレンフィルム等である。
【０００５】上記構成を備えることにより、難燃剤は電
解液が燃焼しない条件下では電解液中に混入することな
く、電池性能を損なうことはない。電解液が燃焼しそう
な条件下ではじめて電解液中に難燃性剤を混入させるこ
とができる。耐電解液性容器が熱により溶融すること
で、耐電解液性容器中に封入された難燃剤が流出し、上
記混入を実現する。あるいは、難燃剤が封入された耐電
解液性容器が熱により膨張、破裂することで難燃剤が流
出し、上記混入を実現する。
解液が燃焼しない条件下では電解液中に混入することな
く、電池性能を損なうことはない。電解液が燃焼しそう
な条件下ではじめて電解液中に難燃性剤を混入させるこ
とができる。耐電解液性容器が熱により溶融すること
で、耐電解液性容器中に封入された難燃剤が流出し、上
記混入を実現する。あるいは、難燃剤が封入された耐電
解液性容器が熱により膨張、破裂することで難燃剤が流
出し、上記混入を実現する。
【０００６】電池容器内に耐電解液性容器を配置するに
あたり、電池内のデッドスペース（発電要素や端子など
電池を構成する部材が存在しない空間）を有効利用する
ことが、電池のエネルギー密度を損なわない点で好まし
い。デッドスペースの具体例は、図１に示す、電極群が
捲回式である電池における捲回中心部分等である。
あたり、電池内のデッドスペース（発電要素や端子など
電池を構成する部材が存在しない空間）を有効利用する
ことが、電池のエネルギー密度を損なわない点で好まし
い。デッドスペースの具体例は、図１に示す、電極群が
捲回式である電池における捲回中心部分等である。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態の一例
を、密閉円筒形リチウムイオン二次電池（１８６５０タ
イプ）を例に図１を参照しながら述べる。正極２には厚
さ２０μｍのアルミニウム箔の両面にリチウムコバルト
複合酸化物を主体としたペーストを塗布し、乾燥・圧延
した後、幅５４ｍｍに切断したものを用いた。また負極
３には厚さ１０μｍの銅箔の両面に炭素材を主体とした
ペーストを塗布し、乾燥・圧延した後、幅５６ｍｍに切
断したものを用いた。これらの正極板と負極板とを厚さ
２５μｍ幅５８ｍｍのポリエチレン微多孔膜からなるセ
パレータ４を介して捲回し、捲回式電極群を作製した。
この捲回式電極群を電池容器に挿入し、予め負極集電体
に溶着した図示しないタブ端子を缶底に溶着する。次に
炭酸プロピレンと炭酸ジメチルを体積比で１：１に混合
した溶媒にＬｉＰＦ6を１ｍｏｌ／ｌの濃度で溶解した
電解液を電池容器内に３．５ｍｌ注入した。その後捲回
式電極群の中心部分の円筒状空間に耐電解液性容器１を
配置した。この容器１は、１５μｍ厚の低密度ポリエチ
レンフィルムを直径３ｍｍ、長さ６０ｍｍの袋状に成形
したものであり、この中にリン酸トリメチルを０．３５
ｍｌ注入後開口を溶融封口したものである。そして予め
発電要素の正極集電体に溶着した正極集電端子を正極外
部端子に電気的に接続するよう溶着し、正極キャップを
缶上部に配置させ、絶縁性のガスケットを介して電池容
器上部をかしめて電池を密閉した。作製した電池は公称
容量１２００ｍＡｈである。上記低密度ポリエチレンの
融点は約１１５℃、分子量は約５０００である。結晶性
の低い枝分かれの多い低密度ポリエチレンは、その製造
法を変えることで分子量、それに伴う軟化点の調整が、
ある範囲をもって可能である。前記融点は、軟化点より
も数℃高い値である。
を、密閉円筒形リチウムイオン二次電池（１８６５０タ
イプ）を例に図１を参照しながら述べる。正極２には厚
さ２０μｍのアルミニウム箔の両面にリチウムコバルト
複合酸化物を主体としたペーストを塗布し、乾燥・圧延
した後、幅５４ｍｍに切断したものを用いた。また負極
３には厚さ１０μｍの銅箔の両面に炭素材を主体とした
ペーストを塗布し、乾燥・圧延した後、幅５６ｍｍに切
断したものを用いた。これらの正極板と負極板とを厚さ
２５μｍ幅５８ｍｍのポリエチレン微多孔膜からなるセ
パレータ４を介して捲回し、捲回式電極群を作製した。
この捲回式電極群を電池容器に挿入し、予め負極集電体
に溶着した図示しないタブ端子を缶底に溶着する。次に
炭酸プロピレンと炭酸ジメチルを体積比で１：１に混合
した溶媒にＬｉＰＦ6を１ｍｏｌ／ｌの濃度で溶解した
電解液を電池容器内に３．５ｍｌ注入した。その後捲回
式電極群の中心部分の円筒状空間に耐電解液性容器１を
配置した。この容器１は、１５μｍ厚の低密度ポリエチ
レンフィルムを直径３ｍｍ、長さ６０ｍｍの袋状に成形
したものであり、この中にリン酸トリメチルを０．３５
ｍｌ注入後開口を溶融封口したものである。そして予め
発電要素の正極集電体に溶着した正極集電端子を正極外
部端子に電気的に接続するよう溶着し、正極キャップを
缶上部に配置させ、絶縁性のガスケットを介して電池容
器上部をかしめて電池を密閉した。作製した電池は公称
容量１２００ｍＡｈである。上記低密度ポリエチレンの
融点は約１１５℃、分子量は約５０００である。結晶性
の低い枝分かれの多い低密度ポリエチレンは、その製造
法を変えることで分子量、それに伴う軟化点の調整が、
ある範囲をもって可能である。前記融点は、軟化点より
も数℃高い値である。
【０００８】上記リン酸トリメチルは、リン酸エステル
類又はリン酸エステル化合物の一種である。リン酸エス
テル類又はリン酸エステル化合物は、次の一般式（１）
で示される。
類又はリン酸エステル化合物の一種である。リン酸エス
テル類又はリン酸エステル化合物は、次の一般式（１）
で示される。
【０００９】
【化１】
【００１０】ここでＲ１、Ｒ２、Ｒ３のアルキル基は炭
素数１〜４で、メチル、エチル、プロピル、イソプロピ
ル、ブチル、２−メチル−プロピル、ｔ−ブチル等が好
適である。あるいは前記アルキル基が塩素、フッ素、臭
素等のハロゲンで置換されているものも好適に使用する
ことができる。また、このようなリン酸エステル類又は
リン酸エステル化合物の自己消火性は、リン酸含有量が
多いほど高いので、結果的にアルキル基の炭素数が少な
いほど好適である。
素数１〜４で、メチル、エチル、プロピル、イソプロピ
ル、ブチル、２−メチル−プロピル、ｔ−ブチル等が好
適である。あるいは前記アルキル基が塩素、フッ素、臭
素等のハロゲンで置換されているものも好適に使用する
ことができる。また、このようなリン酸エステル類又は
リン酸エステル化合物の自己消火性は、リン酸含有量が
多いほど高いので、結果的にアルキル基の炭素数が少な
いほど好適である。
【００１１】図１中の、耐電解液性容器１は、捲回式電
極群の中心部分の円筒状空間以外にも捲回式電極群と電
池容器底面との間や、捲回式電極群と電池蓋との隙間に
配置しても良い。もちろん複数箇所に分散させて配置し
ても良い。また、本例では密閉円筒形リチウムイオン二
次電池について述べたが、有機電解液電池の系、電池の
形状、大きさに依存せず、当然本発明を適用することが
できる。また、本例では耐電解液性容器１が破裂あるい
は溶融する温度を約１１５℃とするよう容器材質を選定
したが、前記破壊あるいは溶融する温度は用いる電解液
の種類によって適した値が異なる。従って適宜前記耐電
解液性容器の材料を選択することで対処すればよい。但
し、現状用いられているあるいは検討されている非水電
解液を用いた電池は、大凡１２０℃で放置されると危険
な状態になるおそれがある。電池の使用状態にもよる
が、上記温度は６０℃〜１２０℃程度にするのが妥当で
ある。
極群の中心部分の円筒状空間以外にも捲回式電極群と電
池容器底面との間や、捲回式電極群と電池蓋との隙間に
配置しても良い。もちろん複数箇所に分散させて配置し
ても良い。また、本例では密閉円筒形リチウムイオン二
次電池について述べたが、有機電解液電池の系、電池の
形状、大きさに依存せず、当然本発明を適用することが
できる。また、本例では耐電解液性容器１が破裂あるい
は溶融する温度を約１１５℃とするよう容器材質を選定
したが、前記破壊あるいは溶融する温度は用いる電解液
の種類によって適した値が異なる。従って適宜前記耐電
解液性容器の材料を選択することで対処すればよい。但
し、現状用いられているあるいは検討されている非水電
解液を用いた電池は、大凡１２０℃で放置されると危険
な状態になるおそれがある。電池の使用状態にもよる
が、上記温度は６０℃〜１２０℃程度にするのが妥当で
ある。
【００１２】また、本例では電解液として炭酸プロピレ
ンと炭酸ジメチルを体積比で１：１に混合した溶媒にＬ
ｉＰＦ6を１ｍｏｌ／ｌの濃度で溶解したものを用いて
いるが、炭酸エチレンやその他のカーボネート類、γ−
ブチロラクトンやその他の溶媒、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢ
Ｆ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＣＦ3Ｓ
Ｏ2）2、やその他の電解質を用いた電池にも当然適用可
能である。
ンと炭酸ジメチルを体積比で１：１に混合した溶媒にＬ
ｉＰＦ6を１ｍｏｌ／ｌの濃度で溶解したものを用いて
いるが、炭酸エチレンやその他のカーボネート類、γ−
ブチロラクトンやその他の溶媒、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢ
Ｆ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＣＦ3Ｓ
Ｏ2）2、やその他の電解質を用いた電池にも当然適用可
能である。
【００１３】
【実施例】上記発明の実施の形態に記載した製法による
リチウムイオン二次電池（実施例１）と、リン酸トリメ
チルの量を０．１７５ｍｌとした以外は実施例１と同条
件で作製したリチウムイオン二次電池（実施例２）と、
リン酸トリメチルの量を０．０３５ｍｌとした以外は実
施例１と同条件で作製したリチウムイオン二次電池（実
施例３）と、リン酸トリメチルの量を０．０１７５ｍｌ
とした以外は実施例１と同条件で作製したリチウムイオ
ン二次電池（実施例４）を用意した。また、リン酸トリ
メチルに代えてリン酸トリエチルを用いた以外は実施例
１と同条件で作製したリチウムイオン二次電池（実施例
５）と、リン酸トリメチルに代えてリン酸トリプロピル
を用いた以外は実施例１と同条件で作製したリチウムイ
オン二次電池（実施例６）と、リン酸トリメチルに代え
てリン酸トリブチルを用いた以外は実施例１と同条件で
作製したリチウムイオン二次電池（実施例７）と、リン
酸トリメチルに代えてリン酸トリフルオロエチルを用い
た以外は実施例１と同条件で作製したリチウムイオン二
次電池（実施例８）と、リン酸トリメチルに代えてリン
酸トリクロロエチルを用いた以外は実施例１と同条件で
作製したリチウムイオン二次電池（実施例９）と、リン
酸トリメチルに代えてリン酸トリブロモエチルを用いた
以外は実施例１と同条件で作製したリチウムイオン二次
電池（実施例１０）を用意した。また、図１における耐
電解液性容器１を配置しない以外は実施例１と同条件で
作製したリチウムイオン二次電池（従来例）を用意し
た。
リチウムイオン二次電池（実施例１）と、リン酸トリメ
チルの量を０．１７５ｍｌとした以外は実施例１と同条
件で作製したリチウムイオン二次電池（実施例２）と、
リン酸トリメチルの量を０．０３５ｍｌとした以外は実
施例１と同条件で作製したリチウムイオン二次電池（実
施例３）と、リン酸トリメチルの量を０．０１７５ｍｌ
とした以外は実施例１と同条件で作製したリチウムイオ
ン二次電池（実施例４）を用意した。また、リン酸トリ
メチルに代えてリン酸トリエチルを用いた以外は実施例
１と同条件で作製したリチウムイオン二次電池（実施例
５）と、リン酸トリメチルに代えてリン酸トリプロピル
を用いた以外は実施例１と同条件で作製したリチウムイ
オン二次電池（実施例６）と、リン酸トリメチルに代え
てリン酸トリブチルを用いた以外は実施例１と同条件で
作製したリチウムイオン二次電池（実施例７）と、リン
酸トリメチルに代えてリン酸トリフルオロエチルを用い
た以外は実施例１と同条件で作製したリチウムイオン二
次電池（実施例８）と、リン酸トリメチルに代えてリン
酸トリクロロエチルを用いた以外は実施例１と同条件で
作製したリチウムイオン二次電池（実施例９）と、リン
酸トリメチルに代えてリン酸トリブロモエチルを用いた
以外は実施例１と同条件で作製したリチウムイオン二次
電池（実施例１０）を用意した。また、図１における耐
電解液性容器１を配置しない以外は実施例１と同条件で
作製したリチウムイオン二次電池（従来例）を用意し
た。
【００１４】上記実施例１〜１０、従来例のリチウムイ
オン二次電池それぞれ１０個について、ＵＬ規格に準じ
た外部短絡試験、過充電試験、投射（火中投下）試験を
実施した。その結果を表１に示す。表中の数字は試験合
格数である。
オン二次電池それぞれ１０個について、ＵＬ規格に準じ
た外部短絡試験、過充電試験、投射（火中投下）試験を
実施した。その結果を表１に示す。表中の数字は試験合
格数である。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１から明らかなように、本発明により危
険な状態を抑制できる非水電解液電池を提供することが
できたことがわかる。また難燃剤の量は、電解液量に対
し、１ｖｏｌ％以上でより顕著な効果が得られることが
わかる。
険な状態を抑制できる非水電解液電池を提供することが
できたことがわかる。また難燃剤の量は、電解液量に対
し、１ｖｏｌ％以上でより顕著な効果が得られることが
わかる。
【００１７】
【発明の効果】本発明により、危険な状態を抑制できる
非水電解液電池を提供することができた。また、本発明
では通常の電池使用時には難燃剤が電解液中に存在しな
いため、電解液のイオン伝導度を低下させることもな
い。
非水電解液電池を提供することができた。また、本発明
では通常の電池使用時には難燃剤が電解液中に存在しな
いため、電解液のイオン伝導度を低下させることもな
い。
【図１】本発明の非水電解液電池の構造の一例を示した
図である。
図である。
１．耐電解液性容器 ２．正極 ３．負極 ４．セパレータ
Claims (7)
- 【請求項１】電解液を難燃化させる物質を封入した耐電
解液性容器が電池容器内に配置され、耐電解液性容器が
所定温度で破裂あるいは溶融する材料で構成されること
を特徴とする非水電解液電池。 - 【請求項２】耐電解液性容器が電池容器内のデッドスペ
ースに配置された請求項１記載の非水電解液電池。 - 【請求項３】電極群が捲回式であり、デッドスペースが
捲回の中心軸位置である請求項２記載の非水電解液電
池。 - 【請求項４】電解液を難燃化させる物質がリン酸エステ
ル類あるいはリン酸エステル化合物である請求項１〜３
のいずれかに記載の非水電解液電池。 - 【請求項５】耐電解液性容器の材料がポリエチレンであ
る請求項１〜４のいずれかに記載の非水電解液電池。 - 【請求項６】耐電解液性容器が破裂あるいは溶融する所
定温度が６０℃〜１２０℃である請求項１〜５のいずれ
かに記載の非水電解液電池。 - 【請求項７】電解液を難燃化させる物質量が電解液量に
対し、１ｖｏｌ％以上であることを特徴とする請求項１
〜６のいずれかに記載の非水電解液電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8348466A JPH10189051A (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 非水電解液電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8348466A JPH10189051A (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 非水電解液電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10189051A true JPH10189051A (ja) | 1998-07-21 |
Family
ID=18397204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8348466A Pending JPH10189051A (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 非水電解液電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10189051A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001076759A (ja) * | 1999-08-31 | 2001-03-23 | Sanyo Electronic Components Co Ltd | 電気化学デバイス |
| JP2005228683A (ja) * | 2004-02-16 | 2005-08-25 | Yuasa Corp | 非水電解質用難燃性付与剤、非水電解質及び非水電解質電池 |
| JP2008192588A (ja) * | 2007-01-12 | 2008-08-21 | Ntt Facilities Inc | 電池容器及び栓 |
| JP2009301798A (ja) * | 2008-06-11 | 2009-12-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 二次電池 |
| JP2010182460A (ja) * | 2009-02-03 | 2010-08-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 二次電池 |
| WO2013151094A1 (ja) * | 2012-04-04 | 2013-10-10 | 新神戸電機株式会社 | リチウムイオン電池 |
| JP2013218982A (ja) * | 2012-04-12 | 2013-10-24 | Toyota Motor Corp | 二次電池 |
-
1996
- 1996-12-26 JP JP8348466A patent/JPH10189051A/ja active Pending
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