JPH10233237A - 非水電解液二次電池 - Google Patents

非水電解液二次電池

Info

Publication number
JPH10233237A
JPH10233237A JP4846497A JP4846497A JPH10233237A JP H10233237 A JPH10233237 A JP H10233237A JP 4846497 A JP4846497 A JP 4846497A JP 4846497 A JP4846497 A JP 4846497A JP H10233237 A JPH10233237 A JP H10233237A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
positive electrode
battery
secondary battery
heat
active material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP4846497A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuhiko Osawa
康彦 大澤
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.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP4846497A priority Critical patent/JPH10233237A/ja
Publication of JPH10233237A publication Critical patent/JPH10233237A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短絡発生時に、発熱を吸収し温度上昇を抑制
できる非水電解液二次電池を提供する。 【解決手段】 正極1は、集電体11の両面に正極活物
質層12を有し、正極活物質層12の外側には吸熱層1
3が設けられている。吸熱層13は十分乾燥した炭酸マ
グネシウムの粉末などを用い多孔性でイオンの行き来を
阻害しない構成となっている。電池が短絡した場合、吸
熱層の炭酸マグネシウムは炭酸ガスを放出しながら吸熱
反応が発生し、正極1を冷却する。その冷却がさらに電
解液、負極に伝わり電池全体の温度上昇を抑さえる。そ
して正極1は吸熱層と密接状態にあるので、正極1の冷
却効果が高く、加熱により発熱に至らしめる危険が少な
くなり、高エネルギー密度性を損なわずに電池を冷却す
る効果が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解液二次電
池の構成に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電気自動車用電源などの大容量電
源として高エネルギー密度が達成できる非水系二次電池
が盛んに研究開発され、とりわけ活物質にリチウムを用
いるリチウムイオン電池は、高い起電力と広範囲作動温
度などの自動車用に好適な性質を備えているため、開発
の重点に置かれ実用されつつある。リチウムイオン電池
は、様々の化合物を用いてリチウムイオンを含む非水系
の電解液の中で還元したり、酸化したりすることによっ
て充放電を行なう。還元されたリチウムは湿気などに触
れると高熱となるため完全密閉方式がとられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】二次電池は交互の充放
電プロセス中に発熱する。その発熱は通常の使用では、
設計された電池の容器などにより十分の放熱がなされる
が、電池の短絡等により急激な発熱が発生するときには
通常の放熱では十分に機能できず、電池温度が許容温度
を越えて温度上昇する。
【0004】その発熱メカニズムとしては、大容量で高
出力の電池の場合、例えば釘のような先鋭な金属が正負
極の積層電極に突き刺さったときに、短絡部分では瞬間
的にかなりの電流が流れて発熱すると考えられる。ま
た、充電状態においては正極が加熱されると重量減を伴
ないながら発熱するとの報告例がある。このように瞬間
的大電流の発生と、加熱により引き起こされた正極の発
熱が同時に作用すると電池の発熱がかなり大きく、電池
がたちまち高温となる。その結果セパレータが溶け、
正、負極が直接接触して、さらに発熱が進行してしまう
恐れがある。この発明は、上記の問題点に鑑み、内部短
絡の発生時に、それに伴なって発生する熱を吸収し、発
熱を最小限にとどめるとともに連鎖的な発熱を生じさせ
ない非水電解液二次電池を提供することを目的としてい
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1記載
の発明は、集電体に負極活物質塗布層を積層してなる負
極と集電体に正極活物質塗布層を積層してなる正極と該
正負電極を分離するセパレータと非水電解液を有する非
水電解液二次電池において、少なくとも一方の電極に吸
熱材が設けられ、該吸熱材は温度の上昇により吸熱反応
を起こして吸熱を行なうものとした。
【0006】前記吸熱材は前記正極活物質の表面に塗布
されて、構成されるのが望ましい。前記吸熱材は絶縁性
の物質で、その吸熱反応生成物も絶縁性を持つものが望
ましい。前記吸熱材は所定の温度に達するまでは吸熱反
応を起こさないことが望ましい。前記吸熱材は原子価が
2価以上、4価以下の金属炭酸イオンを含む化合物とす
ることが可能である。
【0007】
【作用】本発明によれば、非水電解液二次電池が短絡し
た場合に、電池が発熱し温度上昇するが、その温度上昇
が吸熱材の吸熱反応を起こさせるから、電池の温度上昇
が緩和される。一方吸熱材は電極に設けらているため、
ダメージを受けやすい電極、セパレータ、電解液に冷却
効果を発揮し、正極が発熱反応に加わって発熱すること
なく電池の発熱を最小限にとどめることができる。
【0008】そして、電池内における反応で最も発熱す
る部位は正極近傍であり、吸熱材を正極に設けた場合、
正極に高い冷却効果が図られ、全体としてバランスのと
れた冷却となる。また、吸熱材が吸熱反応前後とも絶縁
性を有する物質であると、セパレータ溶けといった異常
状態でも正負極が直接に接触することなく、安全性が一
層高められる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を実施例
により説明する。図1は、本発明の実施例の構成を示
す。円型のステンレス製の電池缶5の内側および底部に
セパレータ4、絶縁板14が設けられている。シート状
の正極1とシート状の負極2をセパレータ3を挟んで渦
巻状とし電池缶5に底部まで挿入するとともに、電極の
上方を底部と同じ形状の絶縁板14で覆う。セパレータ
4と絶縁板14が電極と電池缶の間の電気的絶縁を行な
うとともに、電解液の貯蔵空間を作る。セパレータ3は
厚さ25ミクロンの微孔性ポリピレンフィルムで構成さ
れる。
【0010】電池缶5の開口部は縁部を内側に折り曲
げ、ガスケットを装着したのち金属製の蓋6を取り付け
る。蓋6には安全弁8が取り付けられている。安全弁8
は不測の事由により内圧が異常に増加したときに、一時
的にガスを放出し、圧力が降下すればまた閉じる作用を
有する。正負極1、2の先端から伸びている集電体が夫
々のリード線9、10に結ばれている。蓋6はリード線
9と接続して正極の出力端子とし、電池缶5は底部でリ
ード線10と接続して負極の出力端子とする。
【0011】このようにして、電極を装着し、出力端子
との接続を行なった後、電池缶内部を真空引きし電解液
を注入して電池を構成する。電解液としては、例えばプ
ロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチ
ルカーボネート、ジメチルカーボネートなどからなる混
合非水溶媒にLiPF6やLiBF4等のリチウム塩を
1モル/リットル程度溶解した電解液を用いる。
【0012】次に、電極の構成について説明する。図2
は正極1の詳細構成を示す断面図である。厚さ20ミク
ロンのアルミニウムの集電体11の両面に正極活物質層
12を有し、正極活物質層12の外側には吸熱層13が
設けられている。正極活物質としてはコバルト酸リチウ
ムを用い、電子伝導助材としての黒鉛粉末、接着剤ポリ
フッカビニリデン、溶媒のN−メチルピロリドンを加え
て調製した正極合材のスラリー(重量比、91:6:
3)を集電体11に塗布して伝導性を向上させた正極活
物質層12を作る。乾燥した正極活物質層12の表面に
は、吸熱材としてさらに約150℃にて十分乾燥した炭
酸マグネシウム(MgCO3)の粉末を、接着剤のポリ
フッカビニデン、溶媒のN−メチルピロリドンを用いて
調製したスラリーを塗布する。スラリーを乾燥させ、吸
熱層13を形成させた後にプレスする。
【0013】このようにして両面に夫々厚さ約90ミク
ロンの正極活物質層12と、20ミクロンの吸熱層13
を有する正極1が構成される。正極活物質層12と吸熱
層13はともに多孔性であり、正極活物質層は電解液と
最大の接触面積を保持し、吸熱層はイオンの行き来を阻
害しない構成となる。
【0014】負極2は図3のように構成され、軟黒鉛化
性カーボンに、接着剤としてのポリフッカビニリデンを
加え、溶媒N−メチルピロリドンを用いて調製したスラ
リーを厚さ15ミクロンの銅集電体21に塗布する(重
量比、90:10)。スラリーを乾燥させるとリチイム
イオンの出入りに伴なって充放電できる負極活物質層2
2が得られる。上記の正負極を用いることによって平均
電圧3.5V、容量20Ahの電池が得られた。正極活
物質としてコバルト酸リチウムの他にも、ニッケル、マ
ンガンのリチウムとの複合酸化物を用いることができ
る。負極活物質としては、リチウムイオンの出入りによ
って充放電できる様々のカーボン材料を用いることがで
きる。
【0015】本実施例は以上のように構成され、正極1
の活物質層の表面にさらに吸熱層を設けたので、電池が
例えば釘などで刺され電極間に短絡を起こした場合、吸
熱層の炭酸マグネシウムは炭酸ガスを放出しながら吸熱
反応が発生し正極1を冷却する。その冷却がさらに電解
液、負極に伝わり、電池全体の温度上昇が抑さえられ
る。そして正極1は吸熱層と密接状態にあるので、冷却
効果が高く、加熱により発熱に至らしめる危険が少なく
なり、高い冷却効果が得られる。
【0016】さらに、条件にもよるが吸熱層の炭酸マグ
ネシウムは吸熱反応が350℃程度から始まり、その吸
熱量は24.25kcal/molであるため、短絡部
分での初期発熱が小さく吸熱反応開始温度より低い温度
で、セパレータが溶けた場合でも、炭酸マグネシウムは
絶縁体であるので、正負極の直接接触を防止する。さら
に温度上昇すると、吸熱反応を起こし温度上昇を抑制す
る。吸熱反応後の生成物も絶縁性を有するから、正負極
間の分離が維持され、電池の放熱が最小限にとどめる効
果が得られる。なお、本実施例では、吸熱材としてMg
CO3を用いたが、これに限らず例えばMgCa(CO
3)2を用いても、上記と同様の効果が得られる。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、非水電解液二次電池が
短絡した場合に、電池が発熱し温度上昇するが、その温
度上昇が吸熱材の吸熱反応を起こさせるから、電池の温
度上昇が緩和される。一方吸熱材は電極に設けらている
ため、ダメージを受けやすい電極、セパレータ、電解液
に冷却効果を発揮し、正極が発熱反応に加わって発熱す
ることなく、電池の発熱を最小限にとどめることができ
る。これによって電池が破裂して活動性の高い活物質が
放出されることがなくなり、電気自動車用にも実用度が
高められる。そして、電池内における反応で最も発熱す
る正極に吸熱材を設けた場合、正極に高い冷却効果が図
られ、全体としてバランスのとれた冷却となる。これに
より所要の吸熱材が少なくなり、非水電解液二次電池の
高エネルギー密度性を損なわずに済む。また、吸熱材が
吸熱反応前後とも絶縁性を有する物質であると、セパレ
ータ溶けといった異常状態でも正負極が直接に接触する
ことなく、安全性がより高められる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の構成を示す図である。
【図2】正極の詳細構造を示す図である。
【図3】負極の詳細構造を示す図である。
【符号の説明】
1 正極 2 負極 3 セパレータ 4 絶縁板 5 電池缶 6 蓋 7 ガスケット 8 安全弁 9 正極リード 10 負極リード 11、21 集電体 12 正極活物質層 13 吸熱層 14 絶縁板 22 負極活物質層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 集電体に負極活物質塗布層を積層してな
    る負極と集電体に正極活物質塗布層を積層してなる正極
    と該正負電極を分離するセパレータと非水電解液を有す
    る非水電解液二次電池において、少なくとも一方の電極
    に吸熱材が設けられ、該吸熱材は前記二次電池の温度の
    上昇により吸熱反応を起こし前記電極ないし二次電池を
    冷却することを特徴とする非水電解液二次電池。
  2. 【請求項2】 前記吸熱材は前記正極活物質の表面に厚
    さ1μm〜100μmの吸熱層として設けられているこ
    とを特徴とする請求項1記載の非水電解液二次電池。
  3. 【請求項3】 前記吸熱材は絶縁性の物質で、その吸熱
    反応生成物も絶縁性を持つものであることを特徴とする
    請求項1または2記載の非水電解液二次電池。
  4. 【請求項4】 前記吸熱材は所定の温度に達するまでは
    吸熱反応を起こさいことを特徴とする請求項1、2また
    は3非水電解液二次電池。
  5. 【請求項5】 前記吸熱材は原子価が2価以上、4価以
    下の金属炭酸イオンを含む化合物であることを特徴とす
    る請求項1、2、3または4記載の非水電解液二次電
    池。
JP4846497A 1997-02-17 1997-02-17 非水電解液二次電池 Withdrawn JPH10233237A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4846497A JPH10233237A (ja) 1997-02-17 1997-02-17 非水電解液二次電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4846497A JPH10233237A (ja) 1997-02-17 1997-02-17 非水電解液二次電池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10233237A true JPH10233237A (ja) 1998-09-02

Family

ID=12804102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4846497A Withdrawn JPH10233237A (ja) 1997-02-17 1997-02-17 非水電解液二次電池

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10233237A (ja)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001167800A (ja) * 1999-12-07 2001-06-22 Ngk Insulators Ltd リチウム二次電池
US6596430B2 (en) 1999-12-07 2003-07-22 Ngk Insulators, Ltd. Lithium secondary battery and transportation method thereof
KR100858417B1 (ko) * 2006-05-01 2008-09-11 주식회사 엘지화학 흡열성 무기물로 표면 처리되어 안전성이 향상된 이차전지
JP2009087600A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd リチウム二次電池
CN103000967A (zh) * 2012-12-10 2013-03-27 东莞市伊动新能源科技有限公司 电池安全保护装置
US9577231B2 (en) 2009-05-20 2017-02-21 Johnson Controls Advanced Power Solutions, LLC Lithium ion battery module
US9595707B2 (en) 2012-03-27 2017-03-14 Tdk Corporation Lithium ion secondary battery
US9685644B2 (en) 2012-10-11 2017-06-20 Cadenza Innovation, Inc. Lithium ion battery
KR20180003418A (ko) * 2016-06-30 2018-01-09 도요타 지도샤(주) 전지
US10439260B2 (en) 2016-06-30 2019-10-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Battery
US10637022B2 (en) 2012-10-11 2020-04-28 Cadenza Innovation, Inc. Lithium ion battery
US10790489B2 (en) 2012-10-11 2020-09-29 Cadenza Innovation, Inc. Lithium ion battery

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6596430B2 (en) 1999-12-07 2003-07-22 Ngk Insulators, Ltd. Lithium secondary battery and transportation method thereof
US6811919B2 (en) 1999-12-07 2004-11-02 Ngk Insulators, Ltd. Lithium secondary battery and transportation method thereof
JP2001167800A (ja) * 1999-12-07 2001-06-22 Ngk Insulators Ltd リチウム二次電池
KR100858417B1 (ko) * 2006-05-01 2008-09-11 주식회사 엘지화학 흡열성 무기물로 표면 처리되어 안전성이 향상된 이차전지
JP2009087600A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd リチウム二次電池
US9774020B2 (en) 2009-05-20 2017-09-26 Johnson Controls Advanced Power Solutions LLC Lithium ion battery module having a compartmentalized housing
US10573861B2 (en) 2009-05-20 2020-02-25 Clarios Advanced Soltuions LLC Lithium ion battery module having a compartmentalized housing
US9577231B2 (en) 2009-05-20 2017-02-21 Johnson Controls Advanced Power Solutions, LLC Lithium ion battery module
US9595707B2 (en) 2012-03-27 2017-03-14 Tdk Corporation Lithium ion secondary battery
US9685644B2 (en) 2012-10-11 2017-06-20 Cadenza Innovation, Inc. Lithium ion battery
US9871236B2 (en) 2012-10-11 2018-01-16 Cadenza Innovation, Inc. Lithium ion battery
US10629876B2 (en) 2012-10-11 2020-04-21 Cadenza Innovation, Inc. Lithium ion battery
US10637022B2 (en) 2012-10-11 2020-04-28 Cadenza Innovation, Inc. Lithium ion battery
US10790489B2 (en) 2012-10-11 2020-09-29 Cadenza Innovation, Inc. Lithium ion battery
CN103000967A (zh) * 2012-12-10 2013-03-27 东莞市伊动新能源科技有限公司 电池安全保护装置
KR20180003418A (ko) * 2016-06-30 2018-01-09 도요타 지도샤(주) 전지
US10439260B2 (en) 2016-06-30 2019-10-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2381376C (en) Header for rechargeable lithium batteries
US20060234117A1 (en) Prismatic lithium secondary battery
WO2010125755A1 (ja) 組立封口体およびそれを用いた電池
US20160372798A1 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2004047262A (ja) 薄型電池および組電池
JPH10233237A (ja) 非水電解液二次電池
JP4218792B2 (ja) 非水二次電池
JPH11176470A (ja) 有機電解液二次電池
JP4438137B2 (ja) 電池の製造方法
JP7069625B2 (ja) 蓄電素子の製造方法
JP2017054739A (ja) 二次電池
KR101640889B1 (ko) 상변화 물질을 포함하는 리튬이온 이차전지 셀 및 모듈
JP3579227B2 (ja) 薄形二次電池
JP2010040227A (ja) リチウムイオン二次電池
JPH11250873A (ja) 非水電解質二次電池
JP2002246012A (ja) 非水電解質二次電池
JPH08148184A (ja) 非水電解液二次電池
JPH07272762A (ja) 非水電解液二次電池
JPH11144766A (ja) 二次電池
JP3618219B2 (ja) 非水系電池および電極端子
JP4789295B2 (ja) 密閉形電池
JP2003346768A (ja) 非水電解質二次電池
JP4207239B2 (ja) 有機電解質電池
JP2004311339A (ja) 非水電解質二次電池
JP4736329B2 (ja) リチウムイオン二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20040511