JPH10284039A - 二次電池 - Google Patents
二次電池Info
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- JPH10284039A JPH10284039A JP9085353A JP8535397A JPH10284039A JP H10284039 A JPH10284039 A JP H10284039A JP 9085353 A JP9085353 A JP 9085353A JP 8535397 A JP8535397 A JP 8535397A JP H10284039 A JPH10284039 A JP H10284039A
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- Japan
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- separator
- sheet
- thickness
- lithium
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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
- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 デンドライト析出によっても破損することな
く、安全性が高いリチウム二次電池を提供する。 【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、結着剤
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１０μｍ〜１００μｍ，好ましくは１０μｍ以上１７
μｍ未満になるように、シートの厚さを調整しておく。
く、安全性が高いリチウム二次電池を提供する。 【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、結着剤
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１０μｍ〜１００μｍ，好ましくは１０μｍ以上１７
μｍ未満になるように、シートの厚さを調整しておく。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属リチウム二次
電池又は酸化銀・亜鉛アルカリ二次電池等、充放電を繰
り返した場合に、対向配置した電極の対向面にデンドラ
イト状の析出物が析出する二次電池に関する。
電池又は酸化銀・亜鉛アルカリ二次電池等、充放電を繰
り返した場合に、対向配置した電極の対向面にデンドラ
イト状の析出物が析出する二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】リチウム二次電池は、正極及び活物質に
金属リチウム又はリチウム合金を有する負極を、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（ＤＭ
Ｃ），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なる。このようなリチウ
ム二次電池は、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。
金属リチウム又はリチウム合金を有する負極を、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（ＤＭ
Ｃ），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なる。このようなリチウ
ム二次電池は、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、該シートに所要の空
孔率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二次電池が開示さ
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二次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、該シートに所要の空
孔率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二次電池が開示さ
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二次電池が開示されている。
【０００４】このようなリチウム二次電池にあっては、
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。
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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】金属リチウム及び／又
はリチウム合金を含む負極を備えるリチウム二次電池で
は、充放電を繰り返すにつれて、負極の内表面に負極か
ら正極へ向かって金属リチウムの結晶が樹枝状に成長す
るデンドライト析出が発生する。このデンドライト析出
の先端は尖鋭で硬脆なため、前述した如きセパレータを
用いた場合、デンドライト析出がセパレータを貫通して
正極まで成長し、内部短絡が発生するという問題があっ
た。また、正極活物質に酸化銀を、また負極活物質に亜
鉛を用い、正極及び負極を適宜濃度のか性カリ水溶液に
浸漬させた酸化銀・亜鉛アルカリ二次電池の負極にも亜
鉛のデンドライト析出が発生するため、前同様の問題が
発生する。
はリチウム合金を含む負極を備えるリチウム二次電池で
は、充放電を繰り返すにつれて、負極の内表面に負極か
ら正極へ向かって金属リチウムの結晶が樹枝状に成長す
るデンドライト析出が発生する。このデンドライト析出
の先端は尖鋭で硬脆なため、前述した如きセパレータを
用いた場合、デンドライト析出がセパレータを貫通して
正極まで成長し、内部短絡が発生するという問題があっ
た。また、正極活物質に酸化銀を、また負極活物質に亜
鉛を用い、正極及び負極を適宜濃度のか性カリ水溶液に
浸漬させた酸化銀・亜鉛アルカリ二次電池の負極にも亜
鉛のデンドライト析出が発生するため、前同様の問題が
発生する。
【０００６】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主原料にセラミクス
を用いてなるセパレータを電極間に介装させることによ
って、デンドライト析出によっても破損することなく、
安全性が高い二次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主原料にセラミクス
を用いてなるセパレータを電極間に介装させることによ
って、デンドライト析出によっても破損することなく、
安全性が高い二次電池を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１発明に係る二次電池
は、対向配置した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てあり、一方の電極に他方の電極へ
向かって成長する析出物が析出する二次電池において、
前記セパレータは、主原料にセラミクスを用いてなるこ
とを特徴とする。
は、対向配置した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てあり、一方の電極に他方の電極へ
向かって成長する析出物が析出する二次電池において、
前記セパレータは、主原料にセラミクスを用いてなるこ
とを特徴とする。
【０００８】第２発明に係る二次電池は、第１発明にお
いて、前記セラミクスは、ＭｇＯ，ＳｉＯ2 及びＺｒＯ
からなる群から選択された１又は複数の物質を含むこと
を特徴とする。
いて、前記セラミクスは、ＭｇＯ，ＳｉＯ2 及びＺｒＯ
からなる群から選択された１又は複数の物質を含むこと
を特徴とする。
【０００９】第１及び第２発明の二次電池にあっては、
セパレータは、主原料にセラミクスを用いてあるため、
機械強度に優れており、デンドライト析出がセパレータ
を貫通することがなく、充放電を従来より多くの回数繰
り返しても安全性が高い。また、セラミクスは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
温度下でも内部短絡が防止され、安全性が更に向上す
る。セラミクスとしてはＭｇＯ，ＳｉＯ2 及びＺｒＯが
適しており、中でも、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。
セパレータは、主原料にセラミクスを用いてあるため、
機械強度に優れており、デンドライト析出がセパレータ
を貫通することがなく、充放電を従来より多くの回数繰
り返しても安全性が高い。また、セラミクスは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
温度下でも内部短絡が防止され、安全性が更に向上す
る。セラミクスとしてはＭｇＯ，ＳｉＯ2 及びＺｒＯが
適しており、中でも、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。
【００１０】第３発明に係る二次電池は、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。
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。
【００１１】第４発明に係る二次電池は、第３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。
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。
【００１２】第３及び第４発明の二次電池にあっては、
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１４
０℃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、リチウ
ム二次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。
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１４
０℃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、リチウ
ム二次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。
【００１３】第５発明に係る二次電池は、第１乃至第４
発明の何れかにおいて、前記セパレータは１０μｍ以上
の厚さになしてあることを特徴とする。
発明の何れかにおいて、前記セパレータは１０μｍ以上
の厚さになしてあることを特徴とする。
【００１４】第５発明のリチウム二次電池にあっては、
セパレータは１０μｍ以上の所要範囲の厚さ、好ましく
は１０μｍ〜１７μｍ程度の厚さになしてあるため、所
要回数の充放電を安全に行うことができる一方、セパレ
ータが薄いため対向する電極間の距離が短く、充放電特
性が向上する。
セパレータは１０μｍ以上の所要範囲の厚さ、好ましく
は１０μｍ〜１７μｍ程度の厚さになしてあるため、所
要回数の充放電を安全に行うことができる一方、セパレ
ータが薄いため対向する電極間の距離が短く、充放電特
性が向上する。
【００１５】
【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、本発明に係るリ
チウム二次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
リチウム二次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。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練した
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。
に基づいて具体的に説明する。図１は、本発明に係るリ
チウム二次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
リチウム二次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。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練した
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。
【００１６】また、負極２のグリッド４の両面には、活
物質である金属リチウム，又はリチウム−アルミニウム
合金若しくはリチウム−亜鉛合金等のリチウム合金と、
結着剤である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
る。なお、負極２の合材層６，６に導電剤を混合してお
いてもよい。また、合材層６，６に代えて、金属リチウ
ム又はリチウム合金のリボンをグリッド４の両面に圧着
させて負極２を形成してもよい。
物質である金属リチウム，又はリチウム−アルミニウム
合金若しくはリチウム−亜鉛合金等のリチウム合金と、
結着剤である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
る。なお、負極２の合材層６，６に導電剤を混合してお
いてもよい。また、合材層６，６に代えて、金属リチウ
ム又はリチウム合金のリボンをグリッド４の両面に圧着
させて負極２を形成してもよい。
【００１７】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。
【００１８】前述したセパレータ９，９は次のように製
造する。直径が２μｍ程度の粉状ＭｇＯが５０重量部，
及び直径が１μｍ程度の粉状ポリエチレンが２０重量部
の混合物に、又は７０重量部の粉状ＭｇＯに、結着剤で
あるポリアミドイミド３０重量部を溶解した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１０μｍ〜１００μｍ，好ましくは１０μｍ以
上１７μｍ未満になるように、シートの厚さを調整して
おく。
造する。直径が２μｍ程度の粉状ＭｇＯが５０重量部，
及び直径が１μｍ程度の粉状ポリエチレンが２０重量部
の混合物に、又は７０重量部の粉状ＭｇＯに、結着剤で
あるポリアミドイミド３０重量部を溶解した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１０μｍ〜１００μｍ，好ましくは１０μｍ以
上１７μｍ未満になるように、シートの厚さを調整して
おく。
【００１９】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。
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。
【００２０】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、結着剤には、前述したポリアミドイミド樹脂
以外に、ポリイミド樹脂，ポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）樹脂又はフッ素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、結着剤には、前述したポリアミドイミド樹脂
以外に、ポリイミド樹脂，ポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）樹脂又はフッ素樹脂を使用することができ
る。
【００２１】主原料であるセラミクスは機械強度に優れ
ており、所要の容量が得られる間、充放電を何度繰り返
しても、デンドライト析出によってセパレータ９，９が
破損することはない。また、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。一方、セパレータ
９，９の厚さが１０μｍ以上の所要範囲の厚さ，好まし
くは１０μｍ以上１７μｍ以下の厚さでは、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電解液に含まれる
リチウムイオンの移動度が小さくなっても、高い充放電
特性が得られる。
ており、所要の容量が得られる間、充放電を何度繰り返
しても、デンドライト析出によってセパレータ９，９が
破損することはない。また、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。一方、セパレータ
９，９の厚さが１０μｍ以上の所要範囲の厚さ，好まし
くは１０μｍ以上１７μｍ以下の厚さでは、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電解液に含まれる
リチウムイオンの移動度が小さくなっても、高い充放電
特性が得られる。
【００２２】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５％程度になるように調整
する。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以外に、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５％程度になるように調整
する。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以外に、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。
【００２３】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。
【００２４】また、本実施の形態にあっては、リチウム
二次電池について説明したが、本発明はこれに限らず、
酸化銀・亜鉛アルカリ二次電池等、充放電を繰り返した
場合に、対向配置した電極の対向面にデンドライト状の
析出物が析出する二次電池に適用し得ることはいうまで
もない。
二次電池について説明したが、本発明はこれに限らず、
酸化銀・亜鉛アルカリ二次電池等、充放電を繰り返した
場合に、対向配置した電極の対向面にデンドライト状の
析出物が析出する二次電池に適用し得ることはいうまで
もない。
【００２５】
【実施例】次に比較試験を行った結果について説明す
る。 （実施例１）次表は、本発明に係るリチウム二次電池と
従来のリチウム二次電池との充放電サイクル特性を比較
した結果を示すものである。表中の本発明例では、平均
粒径が２μｍのＭｇＯ粉にポリアミドイミドを溶解させ
たＮＭＰ溶液を、重量比が９：１になるよう添加し、こ
れに平均粒径が１μｍのＰＥビーズを所要量添加してそ
れらを混練・成形したシートを、厚さが１２μｍで空孔
率が４０％に調製したセパレータを用いた。また、従来
例では、厚さが２５μｍで空孔率が４０％に調製したＰ
Ｅ製のセパレータを用いた。なお、両リチウム二次電池
とも、金属リチウムをグリッドに圧着させた負極を用い
た。
る。 （実施例１）次表は、本発明に係るリチウム二次電池と
従来のリチウム二次電池との充放電サイクル特性を比較
した結果を示すものである。表中の本発明例では、平均
粒径が２μｍのＭｇＯ粉にポリアミドイミドを溶解させ
たＮＭＰ溶液を、重量比が９：１になるよう添加し、こ
れに平均粒径が１μｍのＰＥビーズを所要量添加してそ
れらを混練・成形したシートを、厚さが１２μｍで空孔
率が４０％に調製したセパレータを用いた。また、従来
例では、厚さが２５μｍで空孔率が４０％に調製したＰ
Ｅ製のセパレータを用いた。なお、両リチウム二次電池
とも、金属リチウムをグリッドに圧着させた負極を用い
た。
【００２６】
【表１】
【００２７】表１から明らかな如く、従来のリチウム二
次電池では、略３００サイクルでデンドライト析出によ
る内部短絡が発生しているが、本発明に係るリチウム二
次電池では、略１，０００サイクル以上充放電を繰り返
しても内部短絡は発生しなかった。なお、本発明に係る
リチウム二次電池にあっては、主原料にセラミクスを用
いてなるセパレータの厚さを１０μｍ未満にした場合で
も、デンドライト析出による内部短絡の発生を防止でき
るが、本発明者らが行った試験結果，リチウム二次電池
が使用される環境の変動幅及び安全係数等を考慮する
と、１０μｍ以上が適当であると考えられる。
次電池では、略３００サイクルでデンドライト析出によ
る内部短絡が発生しているが、本発明に係るリチウム二
次電池では、略１，０００サイクル以上充放電を繰り返
しても内部短絡は発生しなかった。なお、本発明に係る
リチウム二次電池にあっては、主原料にセラミクスを用
いてなるセパレータの厚さを１０μｍ未満にした場合で
も、デンドライト析出による内部短絡の発生を防止でき
るが、本発明者らが行った試験結果，リチウム二次電池
が使用される環境の変動幅及び安全係数等を考慮する
と、１０μｍ以上が適当であると考えられる。
【００２８】（実施例２）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３は、実施例１で説明した本発明に係るセ
パレータについてその厚さを種々変化させたリチウム二
次電池を、−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１
００％としている。図３から明らかな如く、セパレータ
の厚さが１７μｍまではハイレート放電を行えるが、そ
れより厚くなるに従って、容量比が低下している。
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３は、実施例１で説明した本発明に係るセ
パレータについてその厚さを種々変化させたリチウム二
次電池を、−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１
００％としている。図３から明らかな如く、セパレータ
の厚さが１７μｍまではハイレート放電を行えるが、そ
れより厚くなるに従って、容量比が低下している。
【００２９】
【発明の効果】以上詳述した如く、第１及び第２発明に
係る二次電池にあっては、主原料がセラミクスであるセ
パレータを用いているため、セパレータの機械強度に優
れており、デンドライト析出がセパレータを貫通するこ
とがなく、充放電を従来より多くの回数繰り返しても安
全性が高い。また、セラミクスは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内
部短絡が防止され、安全性が更に向上する。
係る二次電池にあっては、主原料がセラミクスであるセ
パレータを用いているため、セパレータの機械強度に優
れており、デンドライト析出がセパレータを貫通するこ
とがなく、充放電を従来より多くの回数繰り返しても安
全性が高い。また、セラミクスは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内
部短絡が防止され、安全性が更に向上する。
【００３０】第３及び第４発明に係る二次電池にあって
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。
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。
【００３１】第５発明に係る二次電池にあっては、所要
回数の充放電を安全に行うことができる一方、セパレー
タが薄いため対向する電極間の距離が短く、充放電特性
が向上する等、本発明は優れた効果を奏する。
回数の充放電を安全に行うことができる一方、セパレー
タが薄いため対向する電極間の距離が短く、充放電特性
が向上する等、本発明は優れた効果を奏する。
【図１】本発明に係るリチウム二次電池を示す分解斜視
図である。
図である。
【図２】図１に示したリチウム二次電池の要部構成を示
す模式図である。
す模式図である。
【図３】本発明に係るセパレータについてその厚さを種
々変化させたリチウム二次電池を、−２０℃で１Ｃ放電
させた結果を示すグラフである。
々変化させたリチウム二次電池を、−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】 対向配置した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てあり、一方の電極に他
方の電極へ向かって成長する析出物が析出する二次電池
において、 前記セパレータは、主原料にセラミクスを用いてなるこ
とを特徴とする二次電池。 - 【請求項２】 前記セラミクスは、ＭｇＯ，ＳｉＯ2 及
びＺｒＯからなる群から選択された１又は複数の物質を
含む請求項１記載の二次電池。 - 【請求項３】 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記載の二次電池。 - 【請求項４】 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３記載の二次電池。 - 【請求項５】 前記セパレータは１０μｍ以上の厚さに
なしてある請求項１乃至４の何れかに記載の二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9085353A JPH10284039A (ja) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | 二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9085353A JPH10284039A (ja) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | 二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10284039A true JPH10284039A (ja) | 1998-10-23 |
Family
ID=13856334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9085353A Pending JPH10284039A (ja) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | 二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10284039A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005228514A (ja) * | 2004-02-10 | 2005-08-25 | Mitsubishi Chemicals Corp | 非水系電解液二次電池 |
| JP2008210782A (ja) * | 2007-01-29 | 2008-09-11 | Hitachi Maxell Ltd | 電池用セパレータ、電池用セパレータの製造方法およびリチウム二次電池 |
| JP2010092879A (ja) * | 2009-12-18 | 2010-04-22 | Mitsubishi Chemicals Corp | 非水系電解液二次電池 |
| CN106159162A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-11-23 | 襄阳艾克特电池科技股份有限公司 | 一种高性能锂电池隔膜制作方法 |
| USRE47520E1 (en) | 2000-04-10 | 2019-07-16 | Celgard, Llc | Separator for a high energy rechargeable lithium battery |
-
1997
- 1997-04-03 JP JP9085353A patent/JPH10284039A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE47520E1 (en) | 2000-04-10 | 2019-07-16 | Celgard, Llc | Separator for a high energy rechargeable lithium battery |
| JP2005228514A (ja) * | 2004-02-10 | 2005-08-25 | Mitsubishi Chemicals Corp | 非水系電解液二次電池 |
| JP4586375B2 (ja) * | 2004-02-10 | 2010-11-24 | 三菱化学株式会社 | 非水系電解液二次電池 |
| JP2008210782A (ja) * | 2007-01-29 | 2008-09-11 | Hitachi Maxell Ltd | 電池用セパレータ、電池用セパレータの製造方法およびリチウム二次電池 |
| JP2014017264A (ja) * | 2007-01-29 | 2014-01-30 | Hitachi Maxell Ltd | 電池用セパレータ、電池用セパレータの製造方法およびリチウム二次電池 |
| JP2010092879A (ja) * | 2009-12-18 | 2010-04-22 | Mitsubishi Chemicals Corp | 非水系電解液二次電池 |
| CN106159162A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-11-23 | 襄阳艾克特电池科技股份有限公司 | 一种高性能锂电池隔膜制作方法 |
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