JPH10270021A - 電気化学電池用電極 - Google Patents
電気化学電池用電極Info
- Publication number
- JPH10270021A JPH10270021A JP9090279A JP9027997A JPH10270021A JP H10270021 A JPH10270021 A JP H10270021A JP 9090279 A JP9090279 A JP 9090279A JP 9027997 A JP9027997 A JP 9027997A JP H10270021 A JPH10270021 A JP H10270021A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolyte
- current collector
- mixture layer
- battery
- groove
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】電池の安全化に有効な電気化学電池用電極を提
供する。 【解決手段】導電性の主面を有する集電体２０と、この
集電体の主面に形成され、電気化学反応に関与する物質
を含む合剤層３０とからなる電気化学電池の電極におい
て、前記合剤層３０に、それを集電体２０の主面方向に
不連続とする断熱部４０が設けられていることを特徴と
する。
供する。 【解決手段】導電性の主面を有する集電体２０と、この
集電体の主面に形成され、電気化学反応に関与する物質
を含む合剤層３０とからなる電気化学電池の電極におい
て、前記合剤層３０に、それを集電体２０の主面方向に
不連続とする断熱部４０が設けられていることを特徴と
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウム二次電
池、アルカリ蓄電池等の電気化学電池に用いられる電極
に属する。
池、アルカリ蓄電池等の電気化学電池に用いられる電極
に属する。
【０００２】
【従来の技術】一般に電気化学電池の構造は、正極及び
負極と、両極間に介在する電解質とを備え、これらが電
池ケースに収容されている。電池ケースには安全弁が設
けられて、爆発時に安全弁のみが破裂してケース全体の
飛散を防止している。電解質が液体の場合は、正負両極
の短絡防止のための多孔質のセパレータが両極間に介在
させられ、そのセパレータの気孔内部に電解液が浸透さ
せられる。固体電解質の場合は、それが両極の間隔を維
持するので、セパレータに代わって短絡防止機能も有す
る。いずれの場合も正極及び負極は、電気化学反応に直
接関与する活物質、あるいは電気化学反応に関与するイ
オンを吸蔵及び放出する物質（以下、「ホスト物質」と
いう。）に結着剤などを混ぜ合わせた合剤を導電性の正
極又は負極の集電体に保持したものとされる。
負極と、両極間に介在する電解質とを備え、これらが電
池ケースに収容されている。電池ケースには安全弁が設
けられて、爆発時に安全弁のみが破裂してケース全体の
飛散を防止している。電解質が液体の場合は、正負両極
の短絡防止のための多孔質のセパレータが両極間に介在
させられ、そのセパレータの気孔内部に電解液が浸透さ
せられる。固体電解質の場合は、それが両極の間隔を維
持するので、セパレータに代わって短絡防止機能も有す
る。いずれの場合も正極及び負極は、電気化学反応に直
接関与する活物質、あるいは電気化学反応に関与するイ
オンを吸蔵及び放出する物質（以下、「ホスト物質」と
いう。）に結着剤などを混ぜ合わせた合剤を導電性の正
極又は負極の集電体に保持したものとされる。
【０００３】例えば、近年携帯電話、携帯用パソコン等
の小型携帯電子機器用の電源として広範な利用が期待さ
れているリチウムイオン電池においては、リチウムイオ
ンを吸蔵及び放出できる炭素をホスト物質として含む負
極合剤を負極集電体に保持してなる負極板と、リチウム
コバルト複合酸化物やリチウムニッケル複合酸化物のよ
うにリチウムイオンと可逆的に電気化学反応をする正極
活物質を含む正極合剤を正極集電体に保持してなる正極
板と、電解質を保持するとともに負極板と正極板との間
に介在して両極の短絡を防止するセパレータとを備えて
いる。電解質は通常ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＰＦ6等のリチウ
ム塩を溶解した非プロトン性の有機溶媒からなるが、固
体電解質でも良い。ただし、電解質が固体の場合は前述
の通りセパレータは必須でない。極板の集電体として
は、それ自体の導電性が必要であることから、銅、アル
ミニウムなどの金属の箔が一般的に用いられている。
の小型携帯電子機器用の電源として広範な利用が期待さ
れているリチウムイオン電池においては、リチウムイオ
ンを吸蔵及び放出できる炭素をホスト物質として含む負
極合剤を負極集電体に保持してなる負極板と、リチウム
コバルト複合酸化物やリチウムニッケル複合酸化物のよ
うにリチウムイオンと可逆的に電気化学反応をする正極
活物質を含む正極合剤を正極集電体に保持してなる正極
板と、電解質を保持するとともに負極板と正極板との間
に介在して両極の短絡を防止するセパレータとを備えて
いる。電解質は通常ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＰＦ6等のリチウ
ム塩を溶解した非プロトン性の有機溶媒からなるが、固
体電解質でも良い。ただし、電解質が固体の場合は前述
の通りセパレータは必須でない。極板の集電体として
は、それ自体の導電性が必要であることから、銅、アル
ミニウムなどの金属の箔が一般的に用いられている。
【０００４】上記従来の電気化学電池においては、セパ
レータが多孔質の樹脂フィルムからなり（例えば特開平
５−３３１３０６号）、異常電流により電池の内部温度
が上昇した場合には、所定温度で溶けて無孔質構造に変
質し、その電気抵抗の増大により電池反応を遮断し、過
度の温度上昇を防止しようとしていた。これを一般にセ
パレータのシャットダウン機能と呼ぶ。また、その他の
電池の安全対策として、設定電圧外での過充電又は過放
電を防止する保護回路を電池の外装面に付属させること
もある。
レータが多孔質の樹脂フィルムからなり（例えば特開平
５−３３１３０６号）、異常電流により電池の内部温度
が上昇した場合には、所定温度で溶けて無孔質構造に変
質し、その電気抵抗の増大により電池反応を遮断し、過
度の温度上昇を防止しようとしていた。これを一般にセ
パレータのシャットダウン機能と呼ぶ。また、その他の
電池の安全対策として、設定電圧外での過充電又は過放
電を防止する保護回路を電池の外装面に付属させること
もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の電
池では、セパレータへの熱伝搬の速度や保護回路への信
号伝搬速度が電池の温度上昇の速度に比べて遅いため
に、シャットダウン機能や保護回路のスイッチ機能が発
揮される前に安全弁が破裂することがあった。もともと
安全弁は電池の異常時に破裂させるために設けられてい
るものであるが、破裂しないで温度が低下する方が好ま
しいのはいうまでもない。それ故、本発明の目的は、従
来の電極と異なる構成により、電池の安全化に有効な電
気化学電池用電極を提供することにある。
池では、セパレータへの熱伝搬の速度や保護回路への信
号伝搬速度が電池の温度上昇の速度に比べて遅いため
に、シャットダウン機能や保護回路のスイッチ機能が発
揮される前に安全弁が破裂することがあった。もともと
安全弁は電池の異常時に破裂させるために設けられてい
るものであるが、破裂しないで温度が低下する方が好ま
しいのはいうまでもない。それ故、本発明の目的は、従
来の電極と異なる構成により、電池の安全化に有効な電
気化学電池用電極を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】その目的を達成するため
に、本発明の電気化学電池用電極は、導電性の主面を有
する集電体と、この集電体の主面に形成され、電気化学
反応に関与する物質を含む合剤層とからなる電気化学電
池の電極において、前記合剤層に、それを集電体の主面
方向に不連続とする断熱部が設けられていることを特徴
とする。
に、本発明の電気化学電池用電極は、導電性の主面を有
する集電体と、この集電体の主面に形成され、電気化学
反応に関与する物質を含む合剤層とからなる電気化学電
池の電極において、前記合剤層に、それを集電体の主面
方向に不連続とする断熱部が設けられていることを特徴
とする。
【０００７】一般に電解質やセパレータに比べて集電体
及び合剤層のほうが熱伝導率が高い。このため、短絡や
局部的な過充電もしくは過放電の際の過大電流によって
発生した熱は、集電体及び合剤層の面方向に伝搬しよう
とする。しかし、本発明においては、合剤層に断熱部が
設けられているので、面方向の熱伝搬速度がそこで減じ
られる。一方、電極と交差する方向の熱伝搬速度は変わ
らない。従って、面方向の熱伝搬が停滞している間に、
セパレータのシャットダウン機能や保護回路のスイッチ
機能が作動し、安全弁の破裂を防止することができる。
及び合剤層のほうが熱伝導率が高い。このため、短絡や
局部的な過充電もしくは過放電の際の過大電流によって
発生した熱は、集電体及び合剤層の面方向に伝搬しよう
とする。しかし、本発明においては、合剤層に断熱部が
設けられているので、面方向の熱伝搬速度がそこで減じ
られる。一方、電極と交差する方向の熱伝搬速度は変わ
らない。従って、面方向の熱伝搬が停滞している間に、
セパレータのシャットダウン機能や保護回路のスイッチ
機能が作動し、安全弁の破裂を防止することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】断熱部としては特に限定されず、
例えば合剤層を集電体に形成する際に断熱材を格子状や
縞状に埋め込むことも考えられるが、好ましい断熱部は
図１に示すように、集電体２０の主面と交差する方向に
合剤層３０に切り込まれた溝４０である。溝４０内の空
間が断熱機能を有するし、電解質が液体であるときは、
溝内に電解液５０が充填されて断熱機能を発揮するから
である。この溝内にポリマー電解質が充填されていると
更に好ましい。ポリマー電解質は電解液よりも断熱性に
優れるからである。また、ポリマー電解質に限らず、ポ
リアミドイミド、ポリイミド、ポリアミド等の有機高分
子化合物が充填されても良い。
例えば合剤層を集電体に形成する際に断熱材を格子状や
縞状に埋め込むことも考えられるが、好ましい断熱部は
図１に示すように、集電体２０の主面と交差する方向に
合剤層３０に切り込まれた溝４０である。溝４０内の空
間が断熱機能を有するし、電解質が液体であるときは、
溝内に電解液５０が充填されて断熱機能を発揮するから
である。この溝内にポリマー電解質が充填されていると
更に好ましい。ポリマー電解質は電解液よりも断熱性に
優れるからである。また、ポリマー電解質に限らず、ポ
リアミドイミド、ポリイミド、ポリアミド等の有機高分
子化合物が充填されても良い。
【０００９】
【実施例】これは、本発明をリチウムイオン二次電池の
電極に適用した実施例である。図２は、その電池の分解
斜視図である。電池１は、正極板３、負極板４及びセパ
レータ５からなる電極群２が非水系の電解液（図示省
略）とともに電池ケース６に収納された角形リチウムイ
オン二次電池である。
電極に適用した実施例である。図２は、その電池の分解
斜視図である。電池１は、正極板３、負極板４及びセパ
レータ５からなる電極群２が非水系の電解液（図示省
略）とともに電池ケース６に収納された角形リチウムイ
オン二次電池である。
【００１０】正極板３は、厚さ２０μｍ、幅２９ｍｍの
Ａｌ箔からなる集電体に活物質としてのリチウムコバル
ト複合酸化物を含む合剤層が保持されたものである。正
極合剤は、結着剤であるポリフッ化ビニリデン８部と導
電剤であるアセチレンブラック５部とを活物質８７部と
ともに混合してペースト状に調製された。その合剤を、
その集電体材料の両面に塗布、乾燥し、加圧した後、カ
ッターナイフで合剤層に４ｍｍのピッチで格子状に溝切
りした。別途、ポリエチレンオキシド−ＬｉＣｌＯ4系
のポリマー電解質をアセトニトリルに溶かした。これを
合剤層の表面に薄く展開し、過剰のアセトニトリルを蒸
発させることによって正極板３が製作された。ただし、
溝切りは、合剤層の乾燥後加圧前に行っても良い。
Ａｌ箔からなる集電体に活物質としてのリチウムコバル
ト複合酸化物を含む合剤層が保持されたものである。正
極合剤は、結着剤であるポリフッ化ビニリデン８部と導
電剤であるアセチレンブラック５部とを活物質８７部と
ともに混合してペースト状に調製された。その合剤を、
その集電体材料の両面に塗布、乾燥し、加圧した後、カ
ッターナイフで合剤層に４ｍｍのピッチで格子状に溝切
りした。別途、ポリエチレンオキシド−ＬｉＣｌＯ4系
のポリマー電解質をアセトニトリルに溶かした。これを
合剤層の表面に薄く展開し、過剰のアセトニトリルを蒸
発させることによって正極板３が製作された。ただし、
溝切りは、合剤層の乾燥後加圧前に行っても良い。
【００１１】負極板４は、厚さ２０μｍ、幅３１ｍｍの
Ｃｕ箔からなる集電体にホスト物質としての黒鉛を含む
合剤層が保持されたものである。負極合剤は、黒鉛粉末
８６部と結着剤としてのポリフッ化ビニリデン１４部と
を混合してペースト状に調製された。その合剤を、その
集電体材料の両面に塗布、乾燥し、加圧した後、カッタ
ーナイフで合剤層に４ｍｍのピッチで格子状に溝切りし
た。続いて、前記のポリマー電解質のアセトニトリル溶
液を合剤層の表面に薄く展開し、過剰のアセトニトリル
を蒸発させることによって負極板４が製作された。
Ｃｕ箔からなる集電体にホスト物質としての黒鉛を含む
合剤層が保持されたものである。負極合剤は、黒鉛粉末
８６部と結着剤としてのポリフッ化ビニリデン１４部と
を混合してペースト状に調製された。その合剤を、その
集電体材料の両面に塗布、乾燥し、加圧した後、カッタ
ーナイフで合剤層に４ｍｍのピッチで格子状に溝切りし
た。続いて、前記のポリマー電解質のアセトニトリル溶
液を合剤層の表面に薄く展開し、過剰のアセトニトリル
を蒸発させることによって負極板４が製作された。
【００１２】セパレータ５は、ポリエチレン微多孔膜で
ある。また、電解液は、ＬｉＰＦ6を１ｍｏｌ／ｌ含む
エチレンカーボネート：ジエチルカーボネート＝１：１
（体積比）の混合液である。
ある。また、電解液は、ＬｉＰＦ6を１ｍｏｌ／ｌ含む
エチレンカーボネート：ジエチルカーボネート＝１：１
（体積比）の混合液である。
【００１３】各々の寸法は、正極板３が厚さ１８０μ
ｍ、幅２９ｍｍで、セパレータ５が厚さ２５μｍ、幅３
３ｍｍで、負極板４が厚さ２２０μｍ、幅３１ｍｍとな
っており、順に重ね合わせてポリエチレンの巻芯を中心
として、その周囲に長円渦状に巻いた後、負極端子を兼
ねる電池ケース６に収納されている。電池ケース６は、
厚さ０．３ｍｍ、内寸３３．１×４６．５×７．５ｍｍ
の鉄製本体の表面に厚さ５μｍのニッケルメッキを施し
たものであり、側部上部には電解液注入用の孔１２が設
けられている。
ｍ、幅２９ｍｍで、セパレータ５が厚さ２５μｍ、幅３
３ｍｍで、負極板４が厚さ２２０μｍ、幅３１ｍｍとな
っており、順に重ね合わせてポリエチレンの巻芯を中心
として、その周囲に長円渦状に巻いた後、負極端子を兼
ねる電池ケース６に収納されている。電池ケース６は、
厚さ０．３ｍｍ、内寸３３．１×４６．５×７．５ｍｍ
の鉄製本体の表面に厚さ５μｍのニッケルメッキを施し
たものであり、側部上部には電解液注入用の孔１２が設
けられている。
【００１４】なお、正極板３は、安全弁８と正極端子１
０とを設けたケース蓋７の端子１０に正極リード１１を
介して接続されている。負極板４は、蓋７の下面に溶接
された負極リード（図示省略）と接続している。そし
て、この電池は、ケース６に蓋７をレーザー溶接して封
口される。
０とを設けたケース蓋７の端子１０に正極リード１１を
介して接続されている。負極板４は、蓋７の下面に溶接
された負極リード（図示省略）と接続している。そし
て、この電池は、ケース６に蓋７をレーザー溶接して封
口される。
【００１５】電池１に８００ｍＡ、４．１Ｖの定電流定
電圧で３時間充電した後、電池ケースの側面から釘を刺
したところ、電池が熱くなったが安全弁８は破裂しなか
った。比較のために、電極の合剤層に溝切りを行わない
以外は電池１と同様の工程を経て比較用の電池を製作
し、同一条件で充電した後、釘を刺したところ、安全弁
が破裂した。
電圧で３時間充電した後、電池ケースの側面から釘を刺
したところ、電池が熱くなったが安全弁８は破裂しなか
った。比較のために、電極の合剤層に溝切りを行わない
以外は電池１と同様の工程を経て比較用の電池を製作
し、同一条件で充電した後、釘を刺したところ、安全弁
が破裂した。
【００１６】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、低いコ
ストで電池を安全なものとすることができるので、携帯
用電子機器の部品として有益である。
ストで電池を安全なものとすることができるので、携帯
用電子機器の部品として有益である。
【図１】 実施形態の電極の厚さ方向断面図である。
【図２】 上記電極を用いた電池の分解斜視図である。
１ 有機電解質電池 ２ 電極群 ３ 正極板 ４ 負極板 ５ セパレータ ６ 電池ケース ７ ケース蓋 ８ 安全弁 ２０ 集電体 ３０ 合剤層 ４０ 溝 ５０ 電解質
Claims (3)
- 【請求項１】導電性の主面を有する集電体と、この集電
体の主面に形成され、電気化学反応に関与する物質を含
む合剤層とからなる電気化学電池の電極において、 前記合剤層に、それを集電体の主面方向に不連続とする
断熱部が設けられていることを特徴とする電極。 - 【請求項２】前記断熱部が集電体の主面と交差する方向
に切り込まれた溝である請求項１に記載の電極。 - 【請求項３】前記溝内に有機高分子化合物又はポリマー
電解質が充填されている請求項１に記載の電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9090279A JPH10270021A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 電気化学電池用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9090279A JPH10270021A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 電気化学電池用電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10270021A true JPH10270021A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=13994090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9090279A Pending JPH10270021A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 電気化学電池用電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10270021A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001035484A (ja) * | 1999-05-19 | 2001-02-09 | Nec Corp | 非水電解液二次電池 |
| JP2010080298A (ja) * | 2008-09-26 | 2010-04-08 | Sanyo Electric Co Ltd | リチウム二次電池用負極、その製造方法及びリチウム二次電池 |
| WO2022057666A1 (zh) * | 2020-09-21 | 2022-03-24 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种正极片及电池 |
-
1997
- 1997-03-24 JP JP9090279A patent/JPH10270021A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001035484A (ja) * | 1999-05-19 | 2001-02-09 | Nec Corp | 非水電解液二次電池 |
| JP2010080298A (ja) * | 2008-09-26 | 2010-04-08 | Sanyo Electric Co Ltd | リチウム二次電池用負極、その製造方法及びリチウム二次電池 |
| WO2022057666A1 (zh) * | 2020-09-21 | 2022-03-24 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种正极片及电池 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4720172B2 (ja) | 電池 | |
| JP5044934B2 (ja) | 電池パック | |
| CN102856578A (zh) | 非水系二次电池 | |
| CN102842735A (zh) | 非水系二次电池及其制造方法 | |
| JP2012049135A (ja) | 安全性が向上した二次電池 | |
| JP4601752B2 (ja) | ゲル状電解質及びゲル状電解質電池 | |
| KR20080041657A (ko) | 전지 팩 | |
| JP2007115678A (ja) | 非水電解質電池およびその製造方法 | |
| JP2009129553A (ja) | 電池 | |
| US7078129B2 (en) | Fire and corrosion resistant thermally stable electrodes and batteries and method for manufacturing same | |
| JP3891047B2 (ja) | 電池 | |
| JP2015211004A (ja) | 非水電解質電池用正極および非水電解質電池 | |
| JP2003346779A (ja) | 非水電解質二次電池 | |
| JPH10241699A (ja) | 電 池 | |
| JP5002965B2 (ja) | 非水電解質電池およびその製造装置 | |
| US6811919B2 (en) | Lithium secondary battery and transportation method thereof | |
| JP2001084984A (ja) | 電 池 | |
| JP2003007346A (ja) | リチウム二次電池及びその製造方法 | |
| JP2003168404A (ja) | 非水電解質電池 | |
| JP2007134149A (ja) | 非水電解質電池 | |
| JP5087943B2 (ja) | 電池パック及びその製造方法 | |
| JPH11144697A (ja) | 非水電解質電池 | |
| JP7556394B2 (ja) | 二次電池 | |
| JPH10270021A (ja) | 電気化学電池用電極 | |
| JP2015210846A (ja) | 非水電解質二次電池用正極および非水電解質電池 |