JPH10223195A - 新規な電池 - Google Patents
新規な電池Info
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- JPH10223195A JPH10223195A JP9020380A JP2038097A JPH10223195A JP H10223195 A JPH10223195 A JP H10223195A JP 9020380 A JP9020380 A JP 9020380A JP 2038097 A JP2038097 A JP 2038097A JP H10223195 A JPH10223195 A JP H10223195A
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- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Y—GENERAL 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
- 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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Abstract
(57)【要約】
【課題】 薄くかつ均一なセパレーターを作製し、同一
体積での電池容量が大幅に向上した電池の提供する。 【解決手段】 バインダを含む絶縁性物質粒子の集合体
を電池用セパレーターとして用いた電池であって、絶縁
性物質粒子が５０％粒子径累積重量での粒子径が０．１
〜３μｍ、９０％粒子径累積重量での粒子径が１〜１０
μｍという粒子径分布を有することを特徴とする。
体積での電池容量が大幅に向上した電池の提供する。 【解決手段】 バインダを含む絶縁性物質粒子の集合体
を電池用セパレーターとして用いた電池であって、絶縁
性物質粒子が５０％粒子径累積重量での粒子径が０．１
〜３μｍ、９０％粒子径累積重量での粒子径が１〜１０
μｍという粒子径分布を有することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、従来よりも安価で
高性能なセパレーターを具備した新規な電池に関する。
高性能なセパレーターを具備した新規な電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器の小型軽量化、多機能
化、コードレス化の要求に伴い、高性能電池の開発が積
極的に進められている。その電池は、使い切りタイプの
一次電池と、充電により繰り返し使用が可能な二次電池
に分けることができる。前者の例としては、マンガン電
池，アルカリマンガン電池等が挙げられ、改良を加えら
れながら広範囲に普及している。後者の例としては、鉛
蓄電池，ニッケル−カドミウム電池，ニッケル−水素電
池等が挙げられるが、最近では特に非水系電解液を用い
るリチウムイオン二次電池が、高電圧，高容量，高出力
でありながら重量が軽いという特徴を持っていることに
より、大きな市場を築きつつある。
化、コードレス化の要求に伴い、高性能電池の開発が積
極的に進められている。その電池は、使い切りタイプの
一次電池と、充電により繰り返し使用が可能な二次電池
に分けることができる。前者の例としては、マンガン電
池，アルカリマンガン電池等が挙げられ、改良を加えら
れながら広範囲に普及している。後者の例としては、鉛
蓄電池，ニッケル−カドミウム電池，ニッケル−水素電
池等が挙げられるが、最近では特に非水系電解液を用い
るリチウムイオン二次電池が、高電圧，高容量，高出力
でありながら重量が軽いという特徴を持っていることに
より、大きな市場を築きつつある。
【０００３】このようなリチウムイオン二次電池では、
一般に、金属箔の両面に正極活物質が被着された一枚の
正極板、二枚のセパレーター、および金属箔の両面に負
極活物質が被着された一枚の負極板を、正極板，セパレ
ーター，負極板，セパレーターの順に重ね、且つ、負極
板が外側となるようにして渦巻き状に巻くことにより単
位電池層が多数捲回された電極板積層体を作製し、非水
系電解液と共に円筒状の金属缶内に収納している。
一般に、金属箔の両面に正極活物質が被着された一枚の
正極板、二枚のセパレーター、および金属箔の両面に負
極活物質が被着された一枚の負極板を、正極板，セパレ
ーター，負極板，セパレーターの順に重ね、且つ、負極
板が外側となるようにして渦巻き状に巻くことにより単
位電池層が多数捲回された電極板積層体を作製し、非水
系電解液と共に円筒状の金属缶内に収納している。
【０００４】前記セパレーターとしては、ポリエチレン
およびポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂製微多
孔膜が用いられている。その製造は、例えば、特開平３
−１０５８５１号公報に記載されているように、ポリオ
レフィン系樹脂組成物を含む溶融物をシート状に押出し
成形し、ポリオレフィン系樹脂以外の物質を抽出除去し
た後、そのシートを延伸するという方法で行われてい
る。
およびポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂製微多
孔膜が用いられている。その製造は、例えば、特開平３
−１０５８５１号公報に記載されているように、ポリオ
レフィン系樹脂組成物を含む溶融物をシート状に押出し
成形し、ポリオレフィン系樹脂以外の物質を抽出除去し
た後、そのシートを延伸するという方法で行われてい
る。
【０００５】上記のような製造方法をとっていることに
より、前記セパレーターは電池構成部材中で比較的価格
が高いものとなっている。また電極板積層体の作製時に
機械的強度が必要となるため、セパレーターの厚さをあ
る程度以上薄くすることが難しい。
より、前記セパレーターは電池構成部材中で比較的価格
が高いものとなっている。また電極板積層体の作製時に
機械的強度が必要となるため、セパレーターの厚さをあ
る程度以上薄くすることが難しい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】したがって、前述のリ
チウムイオン二次電池のように、正極，セパレーター，
負極からなる単位電池層が多数積層または捲回されてい
るタイプの電池では、セパレーターの使用面積が大きい
ため、セパレーターの価格が電池製造コストを高くして
いる。また、セパレーターの厚さをある程度以上薄くで
きないことによって、同一体積の電池缶に収納可能な単
位電池層の長さが制限されるため、同一体積での電池容
量の向上には限界がある。
チウムイオン二次電池のように、正極，セパレーター，
負極からなる単位電池層が多数積層または捲回されてい
るタイプの電池では、セパレーターの使用面積が大きい
ため、セパレーターの価格が電池製造コストを高くして
いる。また、セパレーターの厚さをある程度以上薄くで
きないことによって、同一体積の電池缶に収納可能な単
位電池層の長さが制限されるため、同一体積での電池容
量の向上には限界がある。
【０００７】そこで、本出願人は、絶縁性物質粒子をバ
インダーとともに分散媒に分散して分散液化し、これを
電極上に塗布そして乾燥することによって、絶縁性物質
粒子の集合体を電極上に固定してセパレーターとして機
能させるようにした。前記セパレーターでは、絶縁性物
質粒子間の隙間が空孔となり、その空孔中に含まれる物
質中をイオンが伝導するとともに、絶縁性物質粒子の存
在によって正極活物質層と負極活物質層とを電気的に短
絡させない。また、絶縁性物質粒子間の隙間はセパレー
ター内において三次元的に連続しているため、主に二次
元方向に隙間が連続している従来のセパレーターに比べ
て、イオンが伝導しやすい。
インダーとともに分散媒に分散して分散液化し、これを
電極上に塗布そして乾燥することによって、絶縁性物質
粒子の集合体を電極上に固定してセパレーターとして機
能させるようにした。前記セパレーターでは、絶縁性物
質粒子間の隙間が空孔となり、その空孔中に含まれる物
質中をイオンが伝導するとともに、絶縁性物質粒子の存
在によって正極活物質層と負極活物質層とを電気的に短
絡させない。また、絶縁性物質粒子間の隙間はセパレー
ター内において三次元的に連続しているため、主に二次
元方向に隙間が連続している従来のセパレーターに比べ
て、イオンが伝導しやすい。
【０００８】上記で用いる絶縁性物質粒子において、粒
子径は非常に重要であり、例えば大きすぎたり、大きす
ぎるものが含まれていたりすると、薄くかつ均一に塗布
できず不適切なセパレーターが形成されてしまう。ま
た、小さすぎたりすると、粒子が空中に舞いやすくなっ
て製造上の困難が生じたり、塗布には不適切な性状のス
ラリーができてしまう。
子径は非常に重要であり、例えば大きすぎたり、大きす
ぎるものが含まれていたりすると、薄くかつ均一に塗布
できず不適切なセパレーターが形成されてしまう。ま
た、小さすぎたりすると、粒子が空中に舞いやすくなっ
て製造上の困難が生じたり、塗布には不適切な性状のス
ラリーができてしまう。
【０００９】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題とするものであって、セパレーターの使用面積
が大きくても価格を低く抑えることができ、且つ同一体
積での電池容量の向上が大幅に期待できる新規な電池を
提供することを目的とする。
とを課題とするものであって、セパレーターの使用面積
が大きくても価格を低く抑えることができ、且つ同一体
積での電池容量の向上が大幅に期待できる新規な電池を
提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、正極活物質層を含む正極と、負極活物質
層を含む負極と、バインダーを含む絶縁性物質粒子の集
合体からなるセパレーターとを有する電池であって、前
記セパレータが該正極活物質層及び負極活物質層よりな
る群から選ばれる少なくとも１つの活物質層表面に一体
化されており、前記絶縁性物質粒子は５０％粒子径累積
重量での粒子径が０．１〜３μｍ、９０％粒子径累積重
量での粒子径が１〜１０μｍという粒子径分布を有する
ことを特徴とする電池を提供するものである。
に、本発明は、正極活物質層を含む正極と、負極活物質
層を含む負極と、バインダーを含む絶縁性物質粒子の集
合体からなるセパレーターとを有する電池であって、前
記セパレータが該正極活物質層及び負極活物質層よりな
る群から選ばれる少なくとも１つの活物質層表面に一体
化されており、前記絶縁性物質粒子は５０％粒子径累積
重量での粒子径が０．１〜３μｍ、９０％粒子径累積重
量での粒子径が１〜１０μｍという粒子径分布を有する
ことを特徴とする電池を提供するものである。
【００１１】また本発明の絶縁性物質粒子径分布のより
好ましい範囲は、５０％粒子径累積重量での粒子径が
０．３〜２μｍ、９０％粒子径累積重量での粒子径が２
〜７μｍであり、更に好ましくは、５０％粒子径累積重
量での粒子径が０．５〜１μｍ、９０％粒子径累積重量
での粒子径が３〜６μｍである。本発明で“５０％粒子
径累積重量での粒子径”とは、細かい方の粒子から重量
を順次加算していき、その加算重量が全体の５０％重量
になったときの粒子径を指すものとする。“９０％粒子
径累積重量での粒子径”も同様な表現方法である。この
ような測定はレーザー回折法，遠心沈降光透過法，Ｘ線
透過法（セディグラフ），電子顕微鏡写真法等によって
行うことができる。
好ましい範囲は、５０％粒子径累積重量での粒子径が
０．３〜２μｍ、９０％粒子径累積重量での粒子径が２
〜７μｍであり、更に好ましくは、５０％粒子径累積重
量での粒子径が０．５〜１μｍ、９０％粒子径累積重量
での粒子径が３〜６μｍである。本発明で“５０％粒子
径累積重量での粒子径”とは、細かい方の粒子から重量
を順次加算していき、その加算重量が全体の５０％重量
になったときの粒子径を指すものとする。“９０％粒子
径累積重量での粒子径”も同様な表現方法である。この
ような測定はレーザー回折法，遠心沈降光透過法，Ｘ線
透過法（セディグラフ），電子顕微鏡写真法等によって
行うことができる。
【００１２】上記絶縁性物質粒子としては、無機物の粒
子であっても有機物の粒子であってもよいが、耐熱性の
面から無機物が好ましい。無機物の例としては、酸化物
〔例えば、Ｌｉ2Ｏ，ＢｅＯ，Ｂ2Ｏ3，Ｎａ2Ｏ，Ｍｇ
Ｏ，Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，Ｐ2Ｏ5，ＣａＯ，Ｃｒ2Ｏ3，
Ｆｅ2Ｏ3，ＺｎＯ，ＺｒＯ2及びＴｉＯ2等〕、ゼオライ
ト〔Ｍ2/n・Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・ｘＳｉＯ2・ｙＨ 2Ｏ（式
中、ＭはＮａ，Ｋ，Ｃａ及びＢａ等の金属原子、ｎは金
属陽イオンＭｎ＋の電荷に相当する数、ｘ及びｙはＳｉ
Ｏ2及びＨ2Ｏのモル数であり２≦ｘ≦１０，２≦ｙ≦
７）〕、窒化物〔例えば、ＢＮ，ＡｌＮ，Ｓｉ3Ｎ4及び
Ｂａ3Ｎ2等〕、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ジルコン（Ｚｒ
ＳｉＯ4）、炭酸塩〔例えば、ＭｇＣＯ3及びＣａＣＯ3
等〕、硫酸塩〔例えば、ＣａＳＯ4及びＢａＳＯ4等〕及
びこれらの複合体〔例えば磁器の一種であるステアタイ
ト（ＭｇＯ・ＳｉＯ2），フォルステライト（２ＭｇＯ
・ＳｉＯ2）及びコージェライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ
3・５ＳｉＯ2）〕が挙げられる。
子であっても有機物の粒子であってもよいが、耐熱性の
面から無機物が好ましい。無機物の例としては、酸化物
〔例えば、Ｌｉ2Ｏ，ＢｅＯ，Ｂ2Ｏ3，Ｎａ2Ｏ，Ｍｇ
Ｏ，Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，Ｐ2Ｏ5，ＣａＯ，Ｃｒ2Ｏ3，
Ｆｅ2Ｏ3，ＺｎＯ，ＺｒＯ2及びＴｉＯ2等〕、ゼオライ
ト〔Ｍ2/n・Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・ｘＳｉＯ2・ｙＨ 2Ｏ（式
中、ＭはＮａ，Ｋ，Ｃａ及びＢａ等の金属原子、ｎは金
属陽イオンＭｎ＋の電荷に相当する数、ｘ及びｙはＳｉ
Ｏ2及びＨ2Ｏのモル数であり２≦ｘ≦１０，２≦ｙ≦
７）〕、窒化物〔例えば、ＢＮ，ＡｌＮ，Ｓｉ3Ｎ4及び
Ｂａ3Ｎ2等〕、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ジルコン（Ｚｒ
ＳｉＯ4）、炭酸塩〔例えば、ＭｇＣＯ3及びＣａＣＯ3
等〕、硫酸塩〔例えば、ＣａＳＯ4及びＢａＳＯ4等〕及
びこれらの複合体〔例えば磁器の一種であるステアタイ
ト（ＭｇＯ・ＳｉＯ2），フォルステライト（２ＭｇＯ
・ＳｉＯ2）及びコージェライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ
3・５ＳｉＯ2）〕が挙げられる。
【００１３】有機物の例としては、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化
ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸
メチル、ポリアクリル酸エステル、フッ素樹脂（例え
ば、ポリテトラフルオロエチレン及びポリフッ化ビニリ
デン等）、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエス
テル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンオキ
サイド樹脂、ケイ素樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、
メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂
（例えば、ポリエチレンオキサイド及ポリプロピレンオ
キサイド等）、エポキシ樹脂、アセタール樹脂、ＡＳ樹
脂及びＡＢＳ樹脂等の樹脂が挙げられる。
プロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化
ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸
メチル、ポリアクリル酸エステル、フッ素樹脂（例え
ば、ポリテトラフルオロエチレン及びポリフッ化ビニリ
デン等）、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエス
テル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンオキ
サイド樹脂、ケイ素樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、
メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂
（例えば、ポリエチレンオキサイド及ポリプロピレンオ
キサイド等）、エポキシ樹脂、アセタール樹脂、ＡＳ樹
脂及びＡＢＳ樹脂等の樹脂が挙げられる。
【００１４】セパレータの厚みは、特に限定されない
が、１μｍ〜１００μｍであることが好ましく、１０μ
ｍ〜５０μｍであることがより好ましい。また絶縁性物
質粒子の集合体が粒子同士を結合するバインダが含まれ
ていることが好ましい。バインダーの例としては、ラテ
ックス（例えば、スチレン−ブタジエン共重合体ラテッ
クス及びアクリロニトリル−ブタジエン共重合体ラテッ
クス）、セルロース誘導体（例えば、カルボキシメチル
セルロースのナトリウム塩）、フッ素ゴム（例えば、フ
ッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとテトラフ
ルオロエチレンとの共重合体）やフッ素樹脂（例えば、
ポリフッ化ビニリデン及びポリテトラフルオロエチレ
ン）が挙げられ、フッ素系のものが好ましい。
が、１μｍ〜１００μｍであることが好ましく、１０μ
ｍ〜５０μｍであることがより好ましい。また絶縁性物
質粒子の集合体が粒子同士を結合するバインダが含まれ
ていることが好ましい。バインダーの例としては、ラテ
ックス（例えば、スチレン−ブタジエン共重合体ラテッ
クス及びアクリロニトリル−ブタジエン共重合体ラテッ
クス）、セルロース誘導体（例えば、カルボキシメチル
セルロースのナトリウム塩）、フッ素ゴム（例えば、フ
ッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとテトラフ
ルオロエチレンとの共重合体）やフッ素樹脂（例えば、
ポリフッ化ビニリデン及びポリテトラフルオロエチレ
ン）が挙げられ、フッ素系のものが好ましい。
【００１５】バインダーの量に関しては、バインダーの
絶縁性物質粒子に対する体積比が、１／５００〜５／３
になる量を用いることが好ましく、１／５００〜１／２
になる量を用いることがより好ましく、１／５００〜１
／５になる量を用いることが更に好ましい。
絶縁性物質粒子に対する体積比が、１／５００〜５／３
になる量を用いることが好ましく、１／５００〜１／２
になる量を用いることがより好ましく、１／５００〜１
／５になる量を用いることが更に好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態としては、非水
系電解液を二次電池が挙げられ、前述したように、特に
リチウムイオン二次電池が挙げられる。リチウムイオン
二次電池の負極活物質としては、例えば、電気化学的に
リチウムイオンをインターカレート、ディインターカレ
ートし得る炭素質材料（コークス，グラファイト，非晶
質カーボン等）、非晶質の無機物材料（ＳｎＯ・ＳｉＯ
2等）、が挙げられる。
系電解液を二次電池が挙げられ、前述したように、特に
リチウムイオン二次電池が挙げられる。リチウムイオン
二次電池の負極活物質としては、例えば、電気化学的に
リチウムイオンをインターカレート、ディインターカレ
ートし得る炭素質材料（コークス，グラファイト，非晶
質カーボン等）、非晶質の無機物材料（ＳｎＯ・ＳｉＯ
2等）、が挙げられる。
【００１７】正極活物質としては、例えば、層状構造を
有し電気化学的にリチウムイオンがインターカレート、
ディインターカレートし得るＬｉxＣｏＯ2（０＜ｘ≦
１．１）、ＬｉxＮｉＯ2（０＜ｘ≦１．１）、ＬｉxＮ
ｉyＣｏ(1-y)Ｏ2（０＜ｘ≦１．１，０＜ｙ＜１）、及
びＬｉxＭｎyＯ4（０＜ｘ≦１．５，１．６６＜ｙ≦
２）等のリチウム複合金属酸化物等が挙げられる。
有し電気化学的にリチウムイオンがインターカレート、
ディインターカレートし得るＬｉxＣｏＯ2（０＜ｘ≦
１．１）、ＬｉxＮｉＯ2（０＜ｘ≦１．１）、ＬｉxＮ
ｉyＣｏ(1-y)Ｏ2（０＜ｘ≦１．１，０＜ｙ＜１）、及
びＬｉxＭｎyＯ4（０＜ｘ≦１．５，１．６６＜ｙ≦
２）等のリチウム複合金属酸化物等が挙げられる。
【００１８】また、非水系電解液としては、特に限定さ
れないが、例えば、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＣｌＯ
4、ＬｉＡｓＦ6、ＣＦ3ＳＯ3Ｌｉ等の電解質を有機溶媒
に溶解した有機電解液を使用することができる。有機電
解液中の電解質濃度は０．１〜２．５ｍｏｌ／ｌである
ことが好ましい。使用される有機溶媒としては、高イオ
ン伝導率を達成するために、高誘電率溶媒（プロピレン
カーボネート，エチレンカーボネート，γ−ブチロラク
トン，ジメチルスルホキシド等）と低粘度溶媒（ジメチ
ルカーボネート，ジエチルカーボネート，メチルエチル
カーボネート，１，２−ジメトキシエタン，１，２−ジ
エトキシエタン，テトラヒドロフラン等）との混合溶媒
が一般的であるが、必ずしもこれらに限定されるもので
はない。
れないが、例えば、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＣｌＯ
4、ＬｉＡｓＦ6、ＣＦ3ＳＯ3Ｌｉ等の電解質を有機溶媒
に溶解した有機電解液を使用することができる。有機電
解液中の電解質濃度は０．１〜２．５ｍｏｌ／ｌである
ことが好ましい。使用される有機溶媒としては、高イオ
ン伝導率を達成するために、高誘電率溶媒（プロピレン
カーボネート，エチレンカーボネート，γ−ブチロラク
トン，ジメチルスルホキシド等）と低粘度溶媒（ジメチ
ルカーボネート，ジエチルカーボネート，メチルエチル
カーボネート，１，２−ジメトキシエタン，１，２−ジ
エトキシエタン，テトラヒドロフラン等）との混合溶媒
が一般的であるが、必ずしもこれらに限定されるもので
はない。
【００１９】そして、リチウムイオン二次電池のセパレ
ーターとしては、ポリエチレンおよびポリプロピレン等
のポリオレフィン系樹脂製微多孔膜が用いられている
が、これらの代わりに前記した本発明におけるセパレー
ターを用いることができる。前記したように、セパレー
ターとして機能する絶縁性物質粒子の集合体を形成する
ために、例えば集電体箔上に正極活物質層を公知の方法
で形成して正極を得、正極活物質の表面に絶縁性物質粒
子集合体層を一体化して形成することによってセパレー
タを得ることができる。
ーターとしては、ポリエチレンおよびポリプロピレン等
のポリオレフィン系樹脂製微多孔膜が用いられている
が、これらの代わりに前記した本発明におけるセパレー
ターを用いることができる。前記したように、セパレー
ターとして機能する絶縁性物質粒子の集合体を形成する
ために、例えば集電体箔上に正極活物質層を公知の方法
で形成して正極を得、正極活物質の表面に絶縁性物質粒
子集合体層を一体化して形成することによってセパレー
タを得ることができる。
【００２０】具体的には、絶縁性物質粒子で正極活物質
層表面を均一に覆った後、ロールプレスで圧着させた
り、絶縁性物質粒子とバインダーとの混合物とを分散媒
に分散した分散液を調製し、正極活物質層表面に均一に
塗布した後、乾燥させたりする。用いる分散媒としては
絶縁性物質粒子を溶解せず、バインダーを溶解し、適度
な温度で加熱することにより溶解するものであれば特に
限定されず、例えば、酢酸エチル、エチレングリコール
モノエチルエーテル（２−エトキシエタノール）、１−
メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ−ジメチル
ホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭ
ＳＯ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）及び水等を用い
ることができる。また、加熱による分散媒の除去は、絶
縁性物質粒子が変形、又は融解しない程度の温度、時間
で行えば良く、一般には、５０〜２００℃で５〜３０分
間行う。また、分散液中の固形分（絶縁性物質粒子）濃
度は特に限定されないが、４０〜６０重量％の範囲であ
ることが好ましい。
層表面を均一に覆った後、ロールプレスで圧着させた
り、絶縁性物質粒子とバインダーとの混合物とを分散媒
に分散した分散液を調製し、正極活物質層表面に均一に
塗布した後、乾燥させたりする。用いる分散媒としては
絶縁性物質粒子を溶解せず、バインダーを溶解し、適度
な温度で加熱することにより溶解するものであれば特に
限定されず、例えば、酢酸エチル、エチレングリコール
モノエチルエーテル（２−エトキシエタノール）、１−
メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ−ジメチル
ホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭ
ＳＯ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）及び水等を用い
ることができる。また、加熱による分散媒の除去は、絶
縁性物質粒子が変形、又は融解しない程度の温度、時間
で行えば良く、一般には、５０〜２００℃で５〜３０分
間行う。また、分散液中の固形分（絶縁性物質粒子）濃
度は特に限定されないが、４０〜６０重量％の範囲であ
ることが好ましい。
【００２１】絶縁性物質粒子として金属酸化物や樹脂の
粒子を用いることにより、従来のリチウムイオン二次電
池で使用されていたポリエチレン製微多孔膜と比較して
極端に安価に作製されるため、電池の価格を低く抑える
ことができる。この効果は、この実施形態のリチウムイ
オン二次電池のように、セパレーターの使用面積が特に
大きい場合に高いものとなる。さらに本発明のような粒
子径分布の絶縁性物質粒子を用いることにより、薄くか
つ均一にセパレーターを作製できるため、同一体積での
容量向上が大幅に期待できる電池を製造することができ
る。
粒子を用いることにより、従来のリチウムイオン二次電
池で使用されていたポリエチレン製微多孔膜と比較して
極端に安価に作製されるため、電池の価格を低く抑える
ことができる。この効果は、この実施形態のリチウムイ
オン二次電池のように、セパレーターの使用面積が特に
大きい場合に高いものとなる。さらに本発明のような粒
子径分布の絶縁性物質粒子を用いることにより、薄くか
つ均一にセパレーターを作製できるため、同一体積での
容量向上が大幅に期待できる電池を製造することができ
る。
【００２２】なお、本発明の電池は、捲回型、積層型、
多数積層型、九十九折り型などいずれの構造にも対応す
ることができ、特に捲回型の構造のものに好ましく用い
られる。以下、本発明の実施形態について、実施例を挙
げてさらに説明するが、本発明はこれらによって何ら限
定されるものではない。
多数積層型、九十九折り型などいずれの構造にも対応す
ることができ、特に捲回型の構造のものに好ましく用い
られる。以下、本発明の実施形態について、実施例を挙
げてさらに説明するが、本発明はこれらによって何ら限
定されるものではない。
【００２３】
【実施例１】まず、リチウムイオン二次電池用の電極と
して以下のものを用意した。正極としては、ＬｉＣｏＯ
2を正極活物質、リン片状グラファイトおよびアセチレ
ンブラックをフィラー、フッ素ゴムをバインダーとし、
ＬｉＣｏＯ2：リン片状グラファイト：アセチレンブラ
ック：フッ素ゴム＝１００：２．５：２．５：１．９６
の重量比で酢酸エチルとエチルセロソルブの体積比１：
３の混合溶媒中で混合してペーストとし、厚さ１５μｍ
のアルミニウム箔（集電体箔）上に塗布後乾燥して、プ
レスを施して厚さ８７μｍの正極活物質層を形成したも
のを用意した。負極としては、メソフェーズピッチカー
ボンファイバーグラファイトおよびリン片状グラファイ
トを負極活物質、カルボキシメチルセルロースを分散
剤、ラテックスをバインダーとし、メソフェーズカーボ
ンファイバーグラファイト：リン片状グラファイト：カ
ルボキシメチルセルロース：ラテックス＝９０：１０：
１．４：１．８の重量比で精製水中で混合してペースト
とし、厚さ１２μｍの銅箔（集電体箔）上に塗布後乾燥
し、プレスを施して厚さ８１μｍの負極活物質層を形成
したものを用意した。
して以下のものを用意した。正極としては、ＬｉＣｏＯ
2を正極活物質、リン片状グラファイトおよびアセチレ
ンブラックをフィラー、フッ素ゴムをバインダーとし、
ＬｉＣｏＯ2：リン片状グラファイト：アセチレンブラ
ック：フッ素ゴム＝１００：２．５：２．５：１．９６
の重量比で酢酸エチルとエチルセロソルブの体積比１：
３の混合溶媒中で混合してペーストとし、厚さ１５μｍ
のアルミニウム箔（集電体箔）上に塗布後乾燥して、プ
レスを施して厚さ８７μｍの正極活物質層を形成したも
のを用意した。負極としては、メソフェーズピッチカー
ボンファイバーグラファイトおよびリン片状グラファイ
トを負極活物質、カルボキシメチルセルロースを分散
剤、ラテックスをバインダーとし、メソフェーズカーボ
ンファイバーグラファイト：リン片状グラファイト：カ
ルボキシメチルセルロース：ラテックス＝９０：１０：
１．４：１．８の重量比で精製水中で混合してペースト
とし、厚さ１２μｍの銅箔（集電体箔）上に塗布後乾燥
し、プレスを施して厚さ８１μｍの負極活物質層を形成
したものを用意した。
【００２４】次に、絶縁性物質粒子としては以下の粒子
径分布を持つＡｌ2Ｏ3を用意した。 ５０％粒子径累積重量での粒子径：０．７μｍ ９０％粒子径累積重量での粒子径：４．０μｍ 上記のＡｌ2Ｏ3粉体とポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤ
Ｆ）粉体を重量比１００：５で粉体状態のまま混合し、
それに１−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を加えて
さらに混合し、分散液を得た。この分散液をドクターブ
レードを用いて前記電極上に塗布後、１２０℃のオーブ
ン中で１５分間乾燥して、電極上にＡｌ2Ｏ3粒子集合体
層を固定することを試みた。
径分布を持つＡｌ2Ｏ3を用意した。 ５０％粒子径累積重量での粒子径：０．７μｍ ９０％粒子径累積重量での粒子径：４．０μｍ 上記のＡｌ2Ｏ3粉体とポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤ
Ｆ）粉体を重量比１００：５で粉体状態のまま混合し、
それに１−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を加えて
さらに混合し、分散液を得た。この分散液をドクターブ
レードを用いて前記電極上に塗布後、１２０℃のオーブ
ン中で１５分間乾燥して、電極上にＡｌ2Ｏ3粒子集合体
層を固定することを試みた。
【００２５】その結果、電極上に厚み１２μｍのＡｌ2
Ｏ3粒子集合体層を形成できた。この電極を使用して、
電解液としてエチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチル
カーボネート（ＤＥＣ）の体積比１：１の混合溶媒にＬ
ｉＰＦ6を１．０ｍｏｌ／ｌ溶解させたものを使用し、
直径１７ｍｍ，高さ５ｃｍの円筒型リチウムイオン二次
電池を試作したところ放電容量８４０ｍＡｈを有し、従
来のリチウムイオン二次電池で使用されていた２５μｍ
厚みのポリエチレン製微多孔膜を使用したときの放電容
量７８０ｍＡｈを上回った。これは、本発明において、
セパレーター厚みが薄くなった分、電極活物質をより多
く電池缶内に収容できるようになったためである。すな
わち、同一体積での電池容量の向上という目的を達成で
きた。
Ｏ3粒子集合体層を形成できた。この電極を使用して、
電解液としてエチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチル
カーボネート（ＤＥＣ）の体積比１：１の混合溶媒にＬ
ｉＰＦ6を１．０ｍｏｌ／ｌ溶解させたものを使用し、
直径１７ｍｍ，高さ５ｃｍの円筒型リチウムイオン二次
電池を試作したところ放電容量８４０ｍＡｈを有し、従
来のリチウムイオン二次電池で使用されていた２５μｍ
厚みのポリエチレン製微多孔膜を使用したときの放電容
量７８０ｍＡｈを上回った。これは、本発明において、
セパレーター厚みが薄くなった分、電極活物質をより多
く電池缶内に収容できるようになったためである。すな
わち、同一体積での電池容量の向上という目的を達成で
きた。
【００２６】
【実施例２】絶縁性物質粒子としては以下の粒子径分布
を持つＡｌ2Ｏ3を用意した。 ５０％粒子径累積重量での粒子径：０．１μｍ ９０％粒子径累積重量での粒子径：１．０μｍ 実施例１と同様な検討を行ったところ、、電極上に厚み
１２μｍのＡｌ2Ｏ3粒子集合体層を形成でき、放電容量
８４０ｍＡｈのリチウムイオン二次電池が作製できた。
すなわち、同一体積での電池容量の向上という目的を達
成できた。
を持つＡｌ2Ｏ3を用意した。 ５０％粒子径累積重量での粒子径：０．１μｍ ９０％粒子径累積重量での粒子径：１．０μｍ 実施例１と同様な検討を行ったところ、、電極上に厚み
１２μｍのＡｌ2Ｏ3粒子集合体層を形成でき、放電容量
８４０ｍＡｈのリチウムイオン二次電池が作製できた。
すなわち、同一体積での電池容量の向上という目的を達
成できた。
【００２７】
【実施例３】絶縁性物質粒子としては以下の粒子径分布
を持つＡｌ2Ｏ3を用意した。 ５０％粒子径累積重量での粒子径：３．０μｍ ９０％粒子径累積重量での粒子径：１０．０μｍ 実施例１と同様な検討を行ったところ、、電極上に厚み
２１μｍのＡｌ2Ｏ3粒子集合体層を形成でき、放電容量
７９５ｍＡｈのリチウムイオン二次電池が作製できた。
すなわち、同一体積での電池容量の向上という目的を達
成できた。
を持つＡｌ2Ｏ3を用意した。 ５０％粒子径累積重量での粒子径：３．０μｍ ９０％粒子径累積重量での粒子径：１０．０μｍ 実施例１と同様な検討を行ったところ、、電極上に厚み
２１μｍのＡｌ2Ｏ3粒子集合体層を形成でき、放電容量
７９５ｍＡｈのリチウムイオン二次電池が作製できた。
すなわち、同一体積での電池容量の向上という目的を達
成できた。
【００２８】
【比較例１】絶縁性物質粒子として以下の粒子径分布を
持つＡｌ2Ｏ3を用いた以外は、実施例１と同様の方法で
実験を行った。 ５０％粒子径累積重量での粒子径：５．０μｍ ９０％粒子径累積重量での粒子径：１５．０μｍ この結果、均一な厚みのＡｌ2Ｏ3粒子集合体層を得るに
は５０μｍ以上の厚みにする必要があり、薄いセパレー
ターを形成するという目的には不適切であった。
持つＡｌ2Ｏ3を用いた以外は、実施例１と同様の方法で
実験を行った。 ５０％粒子径累積重量での粒子径：５．０μｍ ９０％粒子径累積重量での粒子径：１５．０μｍ この結果、均一な厚みのＡｌ2Ｏ3粒子集合体層を得るに
は５０μｍ以上の厚みにする必要があり、薄いセパレー
ターを形成するという目的には不適切であった。
【００２９】
【比較例２】絶縁性物質粒子として以下の粒子径分布を
持つＡｌ2Ｏ3を用いた以外は、実施例１と同様の方法で
実験を行った。 ５０％粒子径累積重量での粒子径：２．０μｍ ９０％粒子径累積重量での粒子径：１３．０μｍ この結果、均一な厚みのＡｌ2Ｏ3粒子集合体層を得るに
は５０μｍ以上の厚みにする必要があり、薄いセパレー
ターを形成するという目的には不適切であった。
持つＡｌ2Ｏ3を用いた以外は、実施例１と同様の方法で
実験を行った。 ５０％粒子径累積重量での粒子径：２．０μｍ ９０％粒子径累積重量での粒子径：１３．０μｍ この結果、均一な厚みのＡｌ2Ｏ3粒子集合体層を得るに
は５０μｍ以上の厚みにする必要があり、薄いセパレー
ターを形成するという目的には不適切であった。
【００３０】
【比較例３】絶縁性物質粒子として以下の粒子径分布を
持つＡｌ2Ｏ3を用いた以外は、実施例１と同様の方法で
実験を行った。 ５０％粒子径累積重量での粒子径：０．０１μｍ ９０％粒子径累積重量での粒子径：０．０２μｍ この結果、分散液が塗布しづらく、さらに乾燥時にひび
割れが生じ、Ａｌ2Ｏ3粒子集合体層を形成できなかっ
た。
持つＡｌ2Ｏ3を用いた以外は、実施例１と同様の方法で
実験を行った。 ５０％粒子径累積重量での粒子径：０．０１μｍ ９０％粒子径累積重量での粒子径：０．０２μｍ この結果、分散液が塗布しづらく、さらに乾燥時にひび
割れが生じ、Ａｌ2Ｏ3粒子集合体層を形成できなかっ
た。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
薄くかつ均一にセパレーターを作製できるため、同一体
積での容量向上が大幅に期待できる電池を製造すること
ができる。さらに、従来のリチウムイオン二次電池で使
用されていたポリエチレン製微多孔膜と比較して極端に
安価に作製されるため、電池の価格を低く抑えることが
できる。この効果は、リチウムイオン二次電池のよう
に、セパレーターの使用面積が特に大きい場合に高いも
のとなる。
薄くかつ均一にセパレーターを作製できるため、同一体
積での容量向上が大幅に期待できる電池を製造すること
ができる。さらに、従来のリチウムイオン二次電池で使
用されていたポリエチレン製微多孔膜と比較して極端に
安価に作製されるため、電池の価格を低く抑えることが
できる。この効果は、リチウムイオン二次電池のよう
に、セパレーターの使用面積が特に大きい場合に高いも
のとなる。
Claims (1)
- 【請求項１】 正極活物質層を含む正極と、負極活物質
層を含む負極と、バインダーを含む絶縁性物質粒子の集
合体からなるセパレーターとを有する電池であって、前
記セパレータが該正極活物質層及び負極活物質層よりな
る群から選ばれる少なくとも１つの活物質層表面に一体
化されており、前記絶縁性物質粒子は５０％粒子径累積
重量での粒子径が０．１〜３μｍ、９０％粒子径累積重
量での粒子径が１〜１０μｍという粒子径分布を有する
ことを特徴とする電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9020380A JPH10223195A (ja) | 1997-02-03 | 1997-02-03 | 新規な電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9020380A JPH10223195A (ja) | 1997-02-03 | 1997-02-03 | 新規な電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10223195A true JPH10223195A (ja) | 1998-08-21 |
Family
ID=12025445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9020380A Withdrawn JPH10223195A (ja) | 1997-02-03 | 1997-02-03 | 新規な電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10223195A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003086164A (ja) * | 2001-09-10 | 2003-03-20 | Tdk Corp | 電気化学デバイス用セパレータおよび電気化学デバイス |
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| JP2007258160A (ja) * | 2006-02-21 | 2007-10-04 | Nissan Motor Co Ltd | リチウムイオン二次電池およびこれを用いた組電池 |
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| JP2009170421A (ja) * | 2008-01-11 | 2009-07-30 | Samsung Sdi Co Ltd | 電極組立体及び電極組立体を備えた二次電池 |
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| JPWO2009096451A1 (ja) * | 2008-01-29 | 2011-05-26 | 日立マクセル株式会社 | 絶縁層形成用スラリー、電気化学素子用セパレータおよびその製造方法、並びに電気化学素子 |
| JP2012190805A (ja) * | 2004-07-07 | 2012-10-04 | Lg Chem Ltd | 有機無機複合多孔性フィルム及びこれを用いる電気化学素子 |
| JP2014232730A (ja) * | 2004-12-22 | 2014-12-11 | エルジー・ケム・リミテッド | バインダー高分子化合物を含むセパレータ |
| US9385358B2 (en) | 2012-07-25 | 2016-07-05 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Separator for rechargeable lithium battery, and rechargeable lithium battery including the same |
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| WO2019244401A1 (ja) * | 2018-06-19 | 2019-12-26 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | リチウムイオン二次電池及びその製造方法 |
-
1997
- 1997-02-03 JP JP9020380A patent/JPH10223195A/ja not_active Withdrawn
Cited By (24)
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| US7754377B2 (en) | 2003-07-29 | 2010-07-13 | Panasonic Corporation | Lithium ion secondary battery |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040406 |