JPH10275634A - 非水電解液電池 - Google Patents
非水電解液電池Info
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- JPH10275634A JPH10275634A JP9080535A JP8053597A JPH10275634A JP H10275634 A JPH10275634 A JP H10275634A JP 9080535 A JP9080535 A JP 9080535A JP 8053597 A JP8053597 A JP 8053597A JP H10275634 A JPH10275634 A JP H10275634A
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- Japan
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- separator
- electrolyte battery
- aqueous electrolyte
- thickness
- battery
- Prior art date
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- 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
- Cell Separators (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低温環境下でも充放電特性が高く、また作業
中にセパレータが破損する虞がない非水電解液電池を提
供する。 【解決手段】 直径が２μｍ程度の粉状ＭｇＯ，及び直
径が１μｍ程度の粉状ポリエチレンの混合物に、バイン
ダであるポリアミドイミドを溶解したＮ−メチルピロリ
ドン溶液を加えて混練し、適宜厚さのシートを成形す
る。このシートを水中に浸漬してＮ−メチルピロリドン
を水中に溶出させ、その跡に貫通孔を開設させる。この
シートを水中から引き上げ、乾燥した後にプレスする。
このとき、プレス後のセパレータ９，９の厚さが１μｍ
以上１７μｍ以下，好ましくは１μｍ以上１０μｍ未満
になるように、シートの厚さを調整する。
中にセパレータが破損する虞がない非水電解液電池を提
供する。 【解決手段】 直径が２μｍ程度の粉状ＭｇＯ，及び直
径が１μｍ程度の粉状ポリエチレンの混合物に、バイン
ダであるポリアミドイミドを溶解したＮ−メチルピロリ
ドン溶液を加えて混練し、適宜厚さのシートを成形す
る。このシートを水中に浸漬してＮ−メチルピロリドン
を水中に溶出させ、その跡に貫通孔を開設させる。この
シートを水中から引き上げ、乾燥した後にプレスする。
このとき、プレス後のセパレータ９，９の厚さが１μｍ
以上１７μｍ以下，好ましくは１μｍ以上１０μｍ未満
になるように、シートの厚さを調整する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機溶媒に溶質を
添加した非水電解液を用いた非水電解液電池に関する。
添加した非水電解液を用いた非水電解液電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】リチウム電池は、リチウムを活物質にし
た負極及び正極を、エチレンカーボネート（ＥＣ）又は
プロピレンカーボネート（ＰＣ）等，誘電率及び粘度が
高い溶媒とジエチルカーボネート（ＤＥＣ），ジメチル
カーボネート（ＤＭＣ），又はメチルエチルカーボネー
ト（ＭＥＣ）等，誘電率及び粘度が低い溶媒との混合溶
媒にリチウム塩を溶解させた電解液中に浸漬させてあ
る。このようなリチウム電池は、高エネルギ密度を有す
ると共に電池電圧が高いという長所を備える一方、給電
している外部回路又は電池内部に短絡が生じた場合、電
池内に大電流が流れて内部温度及び内部圧力が急激に上
昇するため、これを防止して安全性を向上させることが
要求されている。
た負極及び正極を、エチレンカーボネート（ＥＣ）又は
プロピレンカーボネート（ＰＣ）等，誘電率及び粘度が
高い溶媒とジエチルカーボネート（ＤＥＣ），ジメチル
カーボネート（ＤＭＣ），又はメチルエチルカーボネー
ト（ＭＥＣ）等，誘電率及び粘度が低い溶媒との混合溶
媒にリチウム塩を溶解させた電解液中に浸漬させてあ
る。このようなリチウム電池は、高エネルギ密度を有す
ると共に電池電圧が高いという長所を備える一方、給電
している外部回路又は電池内部に短絡が生じた場合、電
池内に大電流が流れて内部温度及び内部圧力が急激に上
昇するため、これを防止して安全性を向上させることが
要求されている。
【０００３】そのため、特開平 7−29563 号公報には、
分子量が５０万以上のポリエチレン製のシートを厚さが
２５μｍ程度になるように製膜し、該シートに空孔率が
１０〜８０％になるように複数の細孔を形成したセパレ
ータを対向する電極の間に介装させたリチウム電池が開
示されている。また、特開平 6−223802号公報には、ポ
リエチレン及びポリプロピレンの混合物からなる多孔シ
ートを厚さが２５μｍ程度になるように製膜したセパレ
ータを用いるリチウム電池が開示されている。
分子量が５０万以上のポリエチレン製のシートを厚さが
２５μｍ程度になるように製膜し、該シートに空孔率が
１０〜８０％になるように複数の細孔を形成したセパレ
ータを対向する電極の間に介装させたリチウム電池が開
示されている。また、特開平 6−223802号公報には、ポ
リエチレン及びポリプロピレンの混合物からなる多孔シ
ートを厚さが２５μｍ程度になるように製膜したセパレ
ータを用いるリチウム電池が開示されている。
【０００４】このようなリチウム電池にあっては、外部
回路又は電池内部に短絡が生じて内部温度が上昇した場
合、セパレータが熱収縮して細孔が閉塞されて電気抵抗
が増大し、これによって、電池内に大電流が流れること
が防止され、更なる内部温度上昇及び内部圧力の上昇が
抑制される。
回路又は電池内部に短絡が生じて内部温度が上昇した場
合、セパレータが熱収縮して細孔が閉塞されて電気抵抗
が増大し、これによって、電池内に大電流が流れること
が防止され、更なる内部温度上昇及び内部圧力の上昇が
抑制される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】リチウム電池では、充
放電の際にリチウムイオンが正極から負極へ、又は負極
から正極へ移動するが、このとき、リチウムイオンはＥ
Ｃ，ＰＣ等のドナー数が大きい溶媒と溶媒和を形成した
状態で負極又は正極へ移動するため、リチウムイオンが
移動する方向へ向かって、粘度が大きいＥＣ，ＰＣの濃
度が高くなる濃度勾配が形成される。この濃度勾配はＥ
Ｃ，ＰＣの拡散によって緩和されるが、ハイレート充放
電を行った場合、又はリチウム電池が低温の環境に置か
れた場合、リチウムイオンが移動する側の電極近傍にお
けるＥＣ，ＰＣの濃度が高くなってその部分の粘度が上
昇し、リチウムイオンの移動度が著しく低くなるため、
リチウム電池の充放電特性が低下するという問題があっ
た。
放電の際にリチウムイオンが正極から負極へ、又は負極
から正極へ移動するが、このとき、リチウムイオンはＥ
Ｃ，ＰＣ等のドナー数が大きい溶媒と溶媒和を形成した
状態で負極又は正極へ移動するため、リチウムイオンが
移動する方向へ向かって、粘度が大きいＥＣ，ＰＣの濃
度が高くなる濃度勾配が形成される。この濃度勾配はＥ
Ｃ，ＰＣの拡散によって緩和されるが、ハイレート充放
電を行った場合、又はリチウム電池が低温の環境に置か
れた場合、リチウムイオンが移動する側の電極近傍にお
けるＥＣ，ＰＣの濃度が高くなってその部分の粘度が上
昇し、リチウムイオンの移動度が著しく低くなるため、
リチウム電池の充放電特性が低下するという問題があっ
た。
【０００６】これを解決するには、セパレータの厚さを
更に薄くすることが有効であると考えられるが、特開平
7−29563 号公報及び特開平 6−223802号公報に開示さ
れたリチウム電池にあっては、セパレータを更に薄くす
ると所要の機械強度を得ることができず、セパレータの
巻き上げ・引き出し作業中、又は電池の組み立て作業中
にセパレータが破損するという問題があった。
更に薄くすることが有効であると考えられるが、特開平
7−29563 号公報及び特開平 6−223802号公報に開示さ
れたリチウム電池にあっては、セパレータを更に薄くす
ると所要の機械強度を得ることができず、セパレータの
巻き上げ・引き出し作業中、又は電池の組み立て作業中
にセパレータが破損するという問題があった。
【０００７】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは厚さが略１μｍ以上
１７μｍ以下であり、主原料に、略１８０℃以上に実質
的な分解温度を有する無機材料及び／又は略１８０℃以
上に実質的な溶融温度を有する有機材料を用いてなるセ
パレータを用いることによって、低温環境下でも充放電
特性が高く、また作業中にセパレータが破損する虞がな
い非水電解液電池を提供することにある。
であって、その目的とするところは厚さが略１μｍ以上
１７μｍ以下であり、主原料に、略１８０℃以上に実質
的な分解温度を有する無機材料及び／又は略１８０℃以
上に実質的な溶融温度を有する有機材料を用いてなるセ
パレータを用いることによって、低温環境下でも充放電
特性が高く、また作業中にセパレータが破損する虞がな
い非水電解液電池を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１発明に係る非水電解
液電池は、一対の電極の間に、複数の孔を有するセパレ
ータを介装させ、それらを非水電解液中に浸漬させてあ
る非水電解液電池において、前記セパレータは、厚さが
略１μｍ以上１７μｍ以下であり、主原料に、略１８０
℃以上に実質的な分解温度を有する無機材料及び／又は
略１８０℃以上に実質的な溶融温度を有する有機材料を
用いてなることを特徴とする。
液電池は、一対の電極の間に、複数の孔を有するセパレ
ータを介装させ、それらを非水電解液中に浸漬させてあ
る非水電解液電池において、前記セパレータは、厚さが
略１μｍ以上１７μｍ以下であり、主原料に、略１８０
℃以上に実質的な分解温度を有する無機材料及び／又は
略１８０℃以上に実質的な溶融温度を有する有機材料を
用いてなることを特徴とする。
【０００９】第２発明に係る非水電解液電池は、第１発
明において、前記無機材料は、ＭｇＯ，ＳｉＯ2 及びＺ
ｒＯからなる群から選択された１又は複数のセラミクス
を含むことを特徴とする。
明において、前記無機材料は、ＭｇＯ，ＳｉＯ2 及びＺ
ｒＯからなる群から選択された１又は複数のセラミクス
を含むことを特徴とする。
【００１０】第３発明に係る非水電解液電池は、第１発
明において、前記有機材料は、ポリイミド樹脂，ポリア
ミドイミド樹脂及びポリエチレンテレフタレート樹脂か
らなる群から選択された１又は複数の合成樹脂を含むこ
とを特徴とする。
明において、前記有機材料は、ポリイミド樹脂，ポリア
ミドイミド樹脂及びポリエチレンテレフタレート樹脂か
らなる群から選択された１又は複数の合成樹脂を含むこ
とを特徴とする。
【００１１】第１，第２及び第３発明の非水電解液電池
にあっては、セパレータの厚さが１μｍ以上１７μｍ以
下、好ましくは１μｍ以上１０μｍ未満であるため、正
極と負極との間の距離が短く、低温環境下又はハイレー
ト放電時に非水電解液の粘度が高くなってイオンの移動
度が小さくなっても、所要の充放電特性が得られる。一
方、ＭｇＯ，ＳｉＯ2 又はＺｒＯといったセラミクス、
ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂及びポリエチレ
ンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂は、機械強度に優れて
おり、前述した厚さのセパレータであっても、セパレー
タの巻き上げ作業中、又は電池の組み立て作業中にセパ
レータが破損することがない。また、前記セラミクス、
ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂及びＰＥＴ樹脂
は略１８０℃以上の温度でも形状変化が生じないため、
そのような高温度下でも電極間の短絡が防止され、安全
性が高い。
にあっては、セパレータの厚さが１μｍ以上１７μｍ以
下、好ましくは１μｍ以上１０μｍ未満であるため、正
極と負極との間の距離が短く、低温環境下又はハイレー
ト放電時に非水電解液の粘度が高くなってイオンの移動
度が小さくなっても、所要の充放電特性が得られる。一
方、ＭｇＯ，ＳｉＯ2 又はＺｒＯといったセラミクス、
ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂及びポリエチレ
ンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂は、機械強度に優れて
おり、前述した厚さのセパレータであっても、セパレー
タの巻き上げ作業中、又は電池の組み立て作業中にセパ
レータが破損することがない。また、前記セラミクス、
ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂及びＰＥＴ樹脂
は略１８０℃以上の温度でも形状変化が生じないため、
そのような高温度下でも電極間の短絡が防止され、安全
性が高い。
【００１２】前述したセラミクスにおいて、ＭｇＯは材
料コストが低く、また電気絶縁性が高いのでセパレータ
の主原料に最適である。なお、セパレータの厚さが１μ
ｍ以下では、ハイレート放電を行った場合に内部短絡が
発生し、セパレータの厚さが１７μｍ以上（１０μｍ以
上）では、低温環境下又はハイレート放電時に所要の充
放電特性が得られない。
料コストが低く、また電気絶縁性が高いのでセパレータ
の主原料に最適である。なお、セパレータの厚さが１μ
ｍ以下では、ハイレート放電を行った場合に内部短絡が
発生し、セパレータの厚さが１７μｍ以上（１０μｍ以
上）では、低温環境下又はハイレート放電時に所要の充
放電特性が得られない。
【００１３】第４発明に係る非水電解液電池は、第１発
明において、前記セパレータは、該セパレータに開設し
た複数の孔を閉塞する熱溶融性の閉塞材を含有すること
を特徴とする。
明において、前記セパレータは、該セパレータに開設し
た複数の孔を閉塞する熱溶融性の閉塞材を含有すること
を特徴とする。
【００１４】第５発明に係る非水電解液電池は、第４発
明において、前記閉塞材は、略１８０℃以下に融点を有
する熱可塑性合成樹脂，ワックス又はそれらの混合物を
含むことを特徴とする。
明において、前記閉塞材は、略１８０℃以下に融点を有
する熱可塑性合成樹脂，ワックス又はそれらの混合物を
含むことを特徴とする。
【００１５】第４及び第５発明の非水電解液電池にあっ
ては、電池内部が所定温度になったときに閉塞材が溶融
してセパレータに開設した複数の孔を閉塞するため、セ
パレータの電気抵抗が増大し、これによって、電池内に
大電流が流れることが防止され、更なる内部温度上昇及
び内部圧力の上昇が抑制される。閉塞材としては、融点
が１４０℃であるポリエチレン，融点が１６０℃である
ポリプロピレン等の熱可塑性合成樹脂、略１２０℃以上
１８０℃以下の温度領域に融点を有するワックス、又は
熱可塑性合成樹脂とワックスとの混合物が適しており、
非水電解液電池の充放電特性を損なうことなく、安全性
を向上させることができる。
ては、電池内部が所定温度になったときに閉塞材が溶融
してセパレータに開設した複数の孔を閉塞するため、セ
パレータの電気抵抗が増大し、これによって、電池内に
大電流が流れることが防止され、更なる内部温度上昇及
び内部圧力の上昇が抑制される。閉塞材としては、融点
が１４０℃であるポリエチレン，融点が１６０℃である
ポリプロピレン等の熱可塑性合成樹脂、略１２０℃以上
１８０℃以下の温度領域に融点を有するワックス、又は
熱可塑性合成樹脂とワックスとの混合物が適しており、
非水電解液電池の充放電特性を損なうことなく、安全性
を向上させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて具体的に説明する。図１は、本発明に係る非
水電解液電池の一例であるリチウムイオン電池を示す分
解斜視図であり、図中１は正極を、２は負極を示してい
る。また、図２は図１に示したリチウムイオン電池の要
部構成を示す模式図であり、厚さ方向を拡大してある。
正極１及び負極２は、アルミニウム又は銅等の電子伝導
性の金属を薄い帯状に成形したグリッド３，４を備えて
おり、両グリッド３，４はその一面が互いに対向するよ
うに配してある。
に基づいて具体的に説明する。図１は、本発明に係る非
水電解液電池の一例であるリチウムイオン電池を示す分
解斜視図であり、図中１は正極を、２は負極を示してい
る。また、図２は図１に示したリチウムイオン電池の要
部構成を示す模式図であり、厚さ方向を拡大してある。
正極１及び負極２は、アルミニウム又は銅等の電子伝導
性の金属を薄い帯状に成形したグリッド３，４を備えて
おり、両グリッド３，４はその一面が互いに対向するよ
うに配してある。
【００１７】正極１のグリッド３の両面には、活物質で
あるコバルト酸リチウム又はニッケル酸リチウムと、導
電剤であるアセチレンブラックと、結着剤であるポリフ
ッ化ビニリデンとを混合したペーストを塗布・乾燥して
形成した合材層５，５が設けてある。また、負極２のグ
リッド４の両面には、黒鉛とポリフッ化ビニリデンとを
混練したペーストを塗布・乾燥して形成した合材層６，
６が設けてあり、黒鉛によってリチウムイオンをインタ
ーカーレートして負極２の活物質を生成する。
あるコバルト酸リチウム又はニッケル酸リチウムと、導
電剤であるアセチレンブラックと、結着剤であるポリフ
ッ化ビニリデンとを混合したペーストを塗布・乾燥して
形成した合材層５，５が設けてある。また、負極２のグ
リッド４の両面には、黒鉛とポリフッ化ビニリデンとを
混練したペーストを塗布・乾燥して形成した合材層６，
６が設けてあり、黒鉛によってリチウムイオンをインタ
ーカーレートして負極２の活物質を生成する。
【００１８】正極１の両面に、空孔率が１５〜７０％に
調整した多孔性のセパレータ９，９を配置し、セパレー
タ９，正極１，セパレータ９，負極２となるように積層
してある。この積層体を長円状に捲回し、正極１と長方
形状の蓋23に設けた正極端子24との間をリード31で接続
し、また、負極２と有底筒状のケース21に設けた負極端
子（図示せず）との間をリード32で接続した後、積層体
をケース21内に挿入し、ケース21の側部に開設した穴22
から、電解液として、例えばＬｉＰＦ6 を１ｍｏｌ／ｌ
（リットル）含むエチレンカーボネート：ジエチレンカ
ーボネート＝１：１（体積比）を注入して、電解液をセ
パレータ９，９に含浸させてある。
調整した多孔性のセパレータ９，９を配置し、セパレー
タ９，正極１，セパレータ９，負極２となるように積層
してある。この積層体を長円状に捲回し、正極１と長方
形状の蓋23に設けた正極端子24との間をリード31で接続
し、また、負極２と有底筒状のケース21に設けた負極端
子（図示せず）との間をリード32で接続した後、積層体
をケース21内に挿入し、ケース21の側部に開設した穴22
から、電解液として、例えばＬｉＰＦ6 を１ｍｏｌ／ｌ
（リットル）含むエチレンカーボネート：ジエチレンカ
ーボネート＝１：１（体積比）を注入して、電解液をセ
パレータ９，９に含浸させてある。
【００１９】前述したセパレータ９，９は、例えば次の
ように製造する。直径が２μｍ程度の粉状ＭｇＯ，及び
直径が１μｍ程度の粉状ポリエチレンの混合物に、バイ
ンダであるポリアミドイミドを溶解したＮ−メチルピロ
リドン（ＮＭＰ）溶液を加えて混練し、適宜厚さのシー
トを成形する。このシートを水中に浸漬してＮ−メチル
ピロリドンを水中に溶出させ、その跡に貫通孔を開設さ
せる。このシートを水中から引き上げ、乾燥した後にプ
レスする。このとき、プレス後のセパレータ９，９の厚
さが１μｍ以上１７μｍ以下，好ましくは１μｍ以上１
０μｍ未満になるように、シートの厚さを調整する。
ように製造する。直径が２μｍ程度の粉状ＭｇＯ，及び
直径が１μｍ程度の粉状ポリエチレンの混合物に、バイ
ンダであるポリアミドイミドを溶解したＮ−メチルピロ
リドン（ＮＭＰ）溶液を加えて混練し、適宜厚さのシー
トを成形する。このシートを水中に浸漬してＮ−メチル
ピロリドンを水中に溶出させ、その跡に貫通孔を開設さ
せる。このシートを水中から引き上げ、乾燥した後にプ
レスする。このとき、プレス後のセパレータ９，９の厚
さが１μｍ以上１７μｍ以下，好ましくは１μｍ以上１
０μｍ未満になるように、シートの厚さを調整する。
【００２０】なお、シート成形後、水中に浸漬すること
なく風乾・プレスする乾式法によっても複数の孔を形成
することができるが、乾式法より前述した湿式法の方が
貫通孔の割合が高い。また、厚さが１μｍ程度のセパレ
ータ９，９を製造する場合、平均粒径が０．１μｍ〜
０，３μｍ程度であるサブミクロンのＭｇＯ微粉を用い
る。
なく風乾・プレスする乾式法によっても複数の孔を形成
することができるが、乾式法より前述した湿式法の方が
貫通孔の割合が高い。また、厚さが１μｍ程度のセパレ
ータ９，９を製造する場合、平均粒径が０．１μｍ〜
０，３μｍ程度であるサブミクロンのＭｇＯ微粉を用い
る。
【００２１】セパレータ９，９の主原料には、前述した
ＭｇＯ以外に、ＳｉＯ2 ，ＺｒＯを単独で、又はＭｇ
Ｏ，ＳｉＯ2 ，ＺｒＯを組み合わせて用いることができ
る。また、ＭｇＯ，ＳｉＯ2 ，ＺｒＯといったセラミク
ス以外に、ポリアミドイミド樹脂，ポリイミド樹脂，ポ
リエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂といった１８
０℃以上の温度領域に硬化点を有する熱硬化性合成樹脂
をそれぞれ単独で、又は組み合わせて用いることもでき
る。更に、前述したセラミクスと熱硬化性合成樹脂とを
組み合わせて用いることもできる。なお、セラミクスを
用いる場合のバインダには、ポリアミドイミド樹脂以外
に、ポリイミド樹脂又はＰＥＴ樹脂を使用することがで
きる。
ＭｇＯ以外に、ＳｉＯ2 ，ＺｒＯを単独で、又はＭｇ
Ｏ，ＳｉＯ2 ，ＺｒＯを組み合わせて用いることができ
る。また、ＭｇＯ，ＳｉＯ2 ，ＺｒＯといったセラミク
ス以外に、ポリアミドイミド樹脂，ポリイミド樹脂，ポ
リエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂といった１８
０℃以上の温度領域に硬化点を有する熱硬化性合成樹脂
をそれぞれ単独で、又は組み合わせて用いることもでき
る。更に、前述したセラミクスと熱硬化性合成樹脂とを
組み合わせて用いることもできる。なお、セラミクスを
用いる場合のバインダには、ポリアミドイミド樹脂以外
に、ポリイミド樹脂又はＰＥＴ樹脂を使用することがで
きる。
【００２２】これら主原料は、機械強度に優れており、
前述した厚さのセパレータ９，９であっても、セパレー
タ９，９の巻き上げ作業中、又は電池の組み立て作業中
にセパレータ９，９が破損することがない。また、略１
８０℃以上の温度でも形状変化が生じないため、そのよ
うな高温度下でも電極間の短絡が防止され、安全性が高
い。一方、セパレータ９，９の厚さが１μｍ以上１７μ
ｍ以下、好ましくは１μｍ以上１０μｍ未満であるた
め、正極１と負極２との間の距離が短く、低温環境下又
はハイレート放電時に非水電解液の粘度が高くなってリ
チウムイオンの移動度が小さくなっても、所要の充放電
特性が得られる。
前述した厚さのセパレータ９，９であっても、セパレー
タ９，９の巻き上げ作業中、又は電池の組み立て作業中
にセパレータ９，９が破損することがない。また、略１
８０℃以上の温度でも形状変化が生じないため、そのよ
うな高温度下でも電極間の短絡が防止され、安全性が高
い。一方、セパレータ９，９の厚さが１μｍ以上１７μ
ｍ以下、好ましくは１μｍ以上１０μｍ未満であるた
め、正極１と負極２との間の距離が短く、低温環境下又
はハイレート放電時に非水電解液の粘度が高くなってリ
チウムイオンの移動度が小さくなっても、所要の充放電
特性が得られる。
【００２３】一方、セパレータ９，９は、電池内部が所
定温度になったときに閉塞材であるポリエチレンが溶融
し、前述したように形成した貫通孔を閉塞する。なお、
閉塞材は貫通孔の空孔体積の略５％になるように調整し
てある。閉塞材によって貫通孔が閉塞されると、セパレ
ータ９，９の電気抵抗が増大し、これによって、電池内
に大電流が流れることが防止され、更なる内部温度上昇
及び内部圧力の上昇が抑制される。前述した閉塞材とし
ては、融点が１４０℃であるポリエチレン（ＰＥ）以外
に、融点が１６０℃であるポリプロピレン（ＰＰ）等の
熱可塑性合成樹脂、略１２０℃以上１８０℃以下の温度
領域に融点を有するワックス、又は前記熱可塑性合成樹
脂とワックスとの混合物が適しており、電池の充放電特
性を損なうことなく、安全性を向上させることができ
る。
定温度になったときに閉塞材であるポリエチレンが溶融
し、前述したように形成した貫通孔を閉塞する。なお、
閉塞材は貫通孔の空孔体積の略５％になるように調整し
てある。閉塞材によって貫通孔が閉塞されると、セパレ
ータ９，９の電気抵抗が増大し、これによって、電池内
に大電流が流れることが防止され、更なる内部温度上昇
及び内部圧力の上昇が抑制される。前述した閉塞材とし
ては、融点が１４０℃であるポリエチレン（ＰＥ）以外
に、融点が１６０℃であるポリプロピレン（ＰＰ）等の
熱可塑性合成樹脂、略１２０℃以上１８０℃以下の温度
領域に融点を有するワックス、又は前記熱可塑性合成樹
脂とワックスとの混合物が適しており、電池の充放電特
性を損なうことなく、安全性を向上させることができ
る。
【００２４】なお、図１に示した電池では、電極及びセ
パレータを捲回し、それをケースに挿入してあるが、本
発明はこれに限らず、複数の板状の電極及びセパレータ
を積層させてもよいことはいうまでもない。この場合、
奇数番目の各電極を集電体でそれぞれ接続し、偶数番目
の各電極を他の集電体でそれぞれ接続する。そして、両
集電体にそれぞれリードを接続する。
パレータを捲回し、それをケースに挿入してあるが、本
発明はこれに限らず、複数の板状の電極及びセパレータ
を積層させてもよいことはいうまでもない。この場合、
奇数番目の各電極を集電体でそれぞれ接続し、偶数番目
の各電極を他の集電体でそれぞれ接続する。そして、両
集電体にそれぞれリードを接続する。
【００２５】
【実施例】次に比較試験を行った結果について説明す
る。次の表１は比較試験に用いたセパレータの詳細を示
すものである。また、図３は、表１に示した各セパレー
タを用いた非水電解液電池を−２０℃で１Ｃ放電させた
結果を示すグラフであり、縦軸は電圧を、横軸は容量比
をそれぞれ示している。なお、容量比は２５℃での容量
を１００％としている。
る。次の表１は比較試験に用いたセパレータの詳細を示
すものである。また、図３は、表１に示した各セパレー
タを用いた非水電解液電池を−２０℃で１Ｃ放電させた
結果を示すグラフであり、縦軸は電圧を、横軸は容量比
をそれぞれ示している。なお、容量比は２５℃での容量
を１００％としている。
【００２６】
【表１】
【００２７】表１及び図３から明らかなように、本発明
例１〜４のいずれも、従来例に比べて低温における放電
特性が向上していた。一方、本発明例１〜４に示したい
ずれのセパレータも、その取り扱い作業中に破損事故が
発生しなかった。
例１〜４のいずれも、従来例に比べて低温における放電
特性が向上していた。一方、本発明例１〜４に示したい
ずれのセパレータも、その取り扱い作業中に破損事故が
発生しなかった。
【００２８】次に、加熱比較試験を行った結果について
説明する。図４は、表１に示した各セパレータを用いた
非水電解液電池を加熱した場合の内部抵抗を測定した結
果を示すグラフであり、縦軸は抵抗を、横軸は温度をそ
れぞれ示している。図４から明らかな如く、従来例の場
合、温度が略１４０℃〜１５０℃の領域で、セパレータ
の形状変化によってセパレータに開設した孔が閉塞さ
れ、内部抵抗が急激に上昇しているが、温度が略１７０
℃まで上昇すると、セパレータの形状が維持できずに内
部短絡が発生している。
説明する。図４は、表１に示した各セパレータを用いた
非水電解液電池を加熱した場合の内部抵抗を測定した結
果を示すグラフであり、縦軸は抵抗を、横軸は温度をそ
れぞれ示している。図４から明らかな如く、従来例の場
合、温度が略１４０℃〜１５０℃の領域で、セパレータ
の形状変化によってセパレータに開設した孔が閉塞さ
れ、内部抵抗が急激に上昇しているが、温度が略１７０
℃まで上昇すると、セパレータの形状が維持できずに内
部短絡が発生している。
【００２９】一方、閉塞材であるポリエチレン（ＰＥ）
ビーズを含有させた本発明例３にあっては、従来例より
わずかに高い温度領域で、ＰＥビーズの溶融によってセ
パレータに開設した貫通孔が閉塞され、内部抵抗が急激
に上昇しており、温度が更に上昇してもセパレータの形
状が維持されているため、高い内部抵抗が保持されてい
る。また、閉塞材を含有させていない本発明例１，２，
４にあっては、内部短絡が生じることなく、温度が上昇
するに連れて内部抵抗が増大している。
ビーズを含有させた本発明例３にあっては、従来例より
わずかに高い温度領域で、ＰＥビーズの溶融によってセ
パレータに開設した貫通孔が閉塞され、内部抵抗が急激
に上昇しており、温度が更に上昇してもセパレータの形
状が維持されているため、高い内部抵抗が保持されてい
る。また、閉塞材を含有させていない本発明例１，２，
４にあっては、内部短絡が生じることなく、温度が上昇
するに連れて内部抵抗が増大している。
【００３０】次に、本発明例についてセパレータの厚さ
と放電特性との関係を調べた結果について説明する。図
５は、表１に示した本発明例の各セパレータについてそ
の厚さを種々変化させた非水電解液電池を、−２０℃で
１Ｃ放電させた結果を示すグラフであり、縦軸は容量比
を、横軸はセパレータの厚さをそれぞれ示している。な
お、容量比は２５℃での容量を１００％としている。図
５から明らかな如く、本発明例１〜４のいずれの場合で
も、セパレータの厚さが１μｍ〜１０μｍまでは略８０
％のハイレート放電を行うことができ、セパレータの厚
さが１０μｍ〜１７μｍまでは、略８０％より少し低い
が所要のハイレート放電を行うことができた。
と放電特性との関係を調べた結果について説明する。図
５は、表１に示した本発明例の各セパレータについてそ
の厚さを種々変化させた非水電解液電池を、−２０℃で
１Ｃ放電させた結果を示すグラフであり、縦軸は容量比
を、横軸はセパレータの厚さをそれぞれ示している。な
お、容量比は２５℃での容量を１００％としている。図
５から明らかな如く、本発明例１〜４のいずれの場合で
も、セパレータの厚さが１μｍ〜１０μｍまでは略８０
％のハイレート放電を行うことができ、セパレータの厚
さが１０μｍ〜１７μｍまでは、略８０％より少し低い
が所要のハイレート放電を行うことができた。
【００３１】
【発明の効果】以上詳述した如く、第１，第２及び第３
発明に係る非水電解液電池にあっては、正極と負極との
間の距離が短いため、低温環境下又はハイレート放電時
に非水電解液の粘度が高くなって電解液に含まれるイオ
ンの移動度が小さくなっても、所要の充放電特性が得ら
れる。また、セパレータの機械強度が高いため、セパレ
ータが薄くても、セパレータの巻き上げ作業中、又は電
池の組み立て作業中にセパレータが破損することがな
い。また、セパレータは略１８０℃以上の温度でも形状
変化が生じないため、そのような高温度下でも電極間の
短絡が防止され、安全性が高い。
発明に係る非水電解液電池にあっては、正極と負極との
間の距離が短いため、低温環境下又はハイレート放電時
に非水電解液の粘度が高くなって電解液に含まれるイオ
ンの移動度が小さくなっても、所要の充放電特性が得ら
れる。また、セパレータの機械強度が高いため、セパレ
ータが薄くても、セパレータの巻き上げ作業中、又は電
池の組み立て作業中にセパレータが破損することがな
い。また、セパレータは略１８０℃以上の温度でも形状
変化が生じないため、そのような高温度下でも電極間の
短絡が防止され、安全性が高い。
【００３２】第４及び第５発明に係る非水電解液電池に
あっては、電池内部が所定温度になったときに閉塞材が
溶融してセパレータに開設した複数の孔を閉塞するた
め、セパレータの電気抵抗が増大し、これによって、電
池内に大電流が流れることが防止され、更なる内部温度
上昇及び内部圧力の上昇が抑制される等、本発明は優れ
た効果を奏する。
あっては、電池内部が所定温度になったときに閉塞材が
溶融してセパレータに開設した複数の孔を閉塞するた
め、セパレータの電気抵抗が増大し、これによって、電
池内に大電流が流れることが防止され、更なる内部温度
上昇及び内部圧力の上昇が抑制される等、本発明は優れ
た効果を奏する。
【図１】本発明に係る非水電解液電池の一例であるリチ
ウムイオン電池を示す分解斜視図である。
ウムイオン電池を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示したリチウムイオン電池の要部構成を
示す模式図である。
示す模式図である。
【図３】各セパレータを用いた非水電解液電池を−２０
℃で１Ｃ放電させた結果を示すグラフである。
℃で１Ｃ放電させた結果を示すグラフである。
【図４】各セパレータを用いた非水電解液電池を加熱し
た場合の内部抵抗を測定した結果を示すグラフである。
た場合の内部抵抗を測定した結果を示すグラフである。
【図５】本発明例の各セパレータについてその厚さを種
々変化させた非水電解液電池を、−２０℃で１Ｃ放電さ
せた結果を示すグラフである。
々変化させた非水電解液電池を、−２０℃で１Ｃ放電さ
せた結果を示すグラフである。
１ 正極 ２ 負極 ３ グリッド ４ グリッド ５ 合材層 ６ 合材層 ９ セパレータ
Claims (5)
- 【請求項１】 一対の電極の間に、複数の孔を有するセ
パレータを介装させ、それらを非水電解液中に浸漬させ
てある非水電解液電池において、 前記セパレータは、厚さが略１μｍ以上１７μｍ以下で
あり、主原料に、略１８０℃以上に実質的な分解温度を
有する無機材料及び／又は略１８０℃以上に実質的な溶
融温度を有する有機材料を用いてなることを特徴とする
非水電解液電池。 - 【請求項２】 前記無機材料は、ＭｇＯ，ＳｉＯ2 及び
ＺｒＯからなる群から選択された１又は複数のセラミク
スを含む請求項１記載の非水電解液電池。 - 【請求項３】 前記有機材料は、ポリイミド樹脂，ポリ
アミドイミド樹脂及びポリエチレンテレフタレート樹脂
からなる群から選択された１又は複数の合成樹脂を含む
請求項１記載の非水電解液電池。 - 【請求項４】 前記セパレータは、該セパレータに開設
した複数の孔を閉塞する熱溶融性の閉塞材を含有する請
求項１記載の非水電解液電池。 - 【請求項５】 前記閉塞材は、略１８０℃以下に融点を
有する熱可塑性合成樹脂，ワックス又はそれらの混合物
を含む請求項４記載の非水電解液電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9080535A JPH10275634A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 非水電解液電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9080535A JPH10275634A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 非水電解液電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10275634A true JPH10275634A (ja) | 1998-10-13 |
Family
ID=13721053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9080535A Pending JPH10275634A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 非水電解液電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10275634A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000030686A (ja) * | 1998-04-27 | 2000-01-28 | Sumitomo Chem Co Ltd | 非水電解質電池セパレ―タ―とリチウム二次電池 |
| KR100721688B1 (ko) * | 1998-04-27 | 2007-05-28 | 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 | 비수성 전해질 전지 격리판 및 리튬 이차전지 |
| JP2008210686A (ja) * | 2007-02-27 | 2008-09-11 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池及びその製造方法 |
| JP2013149379A (ja) * | 2012-01-17 | 2013-08-01 | Mitsubishi Electric Corp | 蓄電デバイスの熱安定性評価試験方法およびその装置 |
| US20140113176A1 (en) * | 2011-06-22 | 2014-04-24 | Nissan Motor Co., Ltd. | Separator having heat resistant insulation layers |
-
1997
- 1997-03-31 JP JP9080535A patent/JPH10275634A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000030686A (ja) * | 1998-04-27 | 2000-01-28 | Sumitomo Chem Co Ltd | 非水電解質電池セパレ―タ―とリチウム二次電池 |
| KR100721688B1 (ko) * | 1998-04-27 | 2007-05-28 | 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 | 비수성 전해질 전지 격리판 및 리튬 이차전지 |
| JP2008210686A (ja) * | 2007-02-27 | 2008-09-11 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池及びその製造方法 |
| US20140113176A1 (en) * | 2011-06-22 | 2014-04-24 | Nissan Motor Co., Ltd. | Separator having heat resistant insulation layers |
| US9312527B2 (en) * | 2011-06-22 | 2016-04-12 | Nissan Motor Co., Ltd. | Separator having heat resistant insulation layers |
| JP2013149379A (ja) * | 2012-01-17 | 2013-08-01 | Mitsubishi Electric Corp | 蓄電デバイスの熱安定性評価試験方法およびその装置 |
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