JPH10302748A - Non-aqueous electrolytic battery - Google Patents

Non-aqueous electrolytic battery

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JPH10302748A
JPH10302748A JP9110592A JP11059297A JPH10302748A JP H10302748 A JPH10302748 A JP H10302748A JP 9110592 A JP9110592 A JP 9110592A JP 11059297 A JP11059297 A JP 11059297A JP H10302748 A JPH10302748 A JP H10302748A
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JP
Japan
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separator
average pore
film
stretching
layer
Prior art date
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Application number
JP9110592A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazunari Yamamoto
一成 山本
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Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nitto Denko Corp filed Critical Nitto Denko Corp
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Publication of JPH10302748A publication Critical patent/JPH10302748A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-aqueous electrolytic battery having a wound electrode so produced as to retain safety by a separator even in the case forcible inner short-circuiting is caused by, for example, a nail. SOLUTION: A wound electrode body comprises a separator 3 having fine pores with 0.01-0.2 μm average pore diameter in a first face which is to be brought into contact with a cathode 1 and fine pores with 0.02-0.5 μm average pore diameter in a second face which is to be brought into contact with an anode 2. A ratio (R1 /R2 ) of the average pore diameter R2 of the second face to the average pore diameter R1 of the first face is set to be 0.04-0.95.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウム電池など
非水電解液電池に関するものであり、さらに詳しくは、
セパレータに特徴を有し、安全性をさらに向上させた非
水電解液二次電池に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-aqueous electrolyte battery such as a lithium battery.
The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery having characteristics of a separator and further improving safety.

【0002】[0002]

【従来の技術】リチウムなどの軽金属を負極とする非水
電解液電池は、エネルギー密度が高く自己放電も少ない
ため、電子機器の高性能化、小型化などを背景として利
用範囲を広げてきている。このような非水電解液電池の
電極としては、帯状の正極、負極、およびセパレータを
積層し捲回して構成することにより、広い有効電極面積
を確保した渦巻状捲回体が用いられるようになってきて
いる。セパレータは、基本的には、両極の短絡を防止す
るとともに、その微多孔構造によりイオンを透過させて
電池反応を可能とするものであるが、誤接続などにより
異常電流が発生した場合に電池内部温度の上昇に伴い樹
脂が溶融変形して微多孔を塞ぎ電池反応を停止させる、
いわゆるシャットダウン機能(SD機能)を有するもの
が安全性向上の観点から採用されるようになってきてい
る。
2. Description of the Related Art Non-aqueous electrolyte batteries using a light metal such as lithium as a negative electrode have a high energy density and low self-discharge. . As an electrode of such a non-aqueous electrolyte battery, a spiral wound body having a wide effective electrode area has been used by laminating and winding a strip-shaped positive electrode, a negative electrode, and a separator. Is coming. The separator basically prevents both electrodes from short-circuiting, and allows the battery to react by allowing its ions to pass through its microporous structure. As the temperature rises, the resin melts and deforms, closing the micropores and stopping the battery reaction,
Devices having a so-called shutdown function (SD function) have been adopted from the viewpoint of improving safety.

【0003】このようなSD機能を有するセパレータと
しては、例えば、溶融温度が低いポリエチレンの微多孔
膜と、この膜よりも溶融による閉塞温度が20℃以上高
いポリプロピレンの微多孔膜とを組み合わせた多層構成
としたものが知られている。このセパレータは、低融点
部分が溶融しても全体の形状が維持され、セパレータが
収縮し、電極が露出して内部短絡することを防止するよ
うにしたものである。このようなセパレータやこれを備
えた非水電解液電池は、例えば、特開昭63−9455
6号公報、特開平6−20671号公報、特開平8−2
27705号公報に開示されている。
A separator having such an SD function is, for example, a multilayered combination of a microporous polyethylene film having a low melting temperature and a microporous polypropylene film having a closing temperature of 20 ° C. or more higher than that of the membrane. A configuration is known. This separator maintains the entire shape even if the low melting point portion is melted, and prevents the separator from shrinking, exposing the electrodes and causing an internal short circuit. Such a separator and a non-aqueous electrolyte battery provided with the separator are disclosed in, for example, JP-A-63-9455.
No. 6, JP-A-6-20671, JP-A-8-2
No. 27705.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のセパレータを用いた非水電解液電池は、電池外缶の
破壊を伴うような強制的な内部短絡が生じた場合には必
ずしも安全性を十分に確保できるものではなかった。釘
刺しなどによる強制的かつほぼ瞬間的な内部短絡が発生
すると、短時間での急激な温度上昇や内部ガスの発生に
よる内圧上昇が起こるため、低融点膜の溶融による収縮
や流動が顕著になったり、溶融による微多孔の閉塞が不
十分な状態になり、セパレータのSD機能が十分に発揮
されないおそれがある。
However, a non-aqueous electrolyte battery using the above-mentioned conventional separator does not always provide sufficient safety when a forced internal short circuit occurs, which may cause the battery outer can to be destroyed. Could not be secured. When a forced and almost instantaneous internal short circuit occurs due to nail penetration or the like, a sharp temperature rise in a short time and an internal pressure rise due to the generation of internal gas occur, so that shrinkage and flow due to melting of the low melting point film become remarkable. Alternatively, the microporous clogging due to melting may be insufficient, and the SD function of the separator may not be sufficiently exhibited.

【0005】本発明は、かかる事情に鑑み、強制的な内
部短絡が生じても、安全性を確保し得る非水電解液電池
を提供することを目的とする。
[0005] In view of the circumstances, an object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte battery that can ensure safety even if a forced internal short circuit occurs.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するべ
く、本発明の非水電解液電池は、セパレータが正極と負
極との間に介在するように、帯状の正極、負極およびセ
パレータを積層し捲回した電極を備えた非水電解液電池
において、前記セパレータが、正極と接する第1の面に
平均孔径が0.01〜0.2μmである微多孔を有し、
負極と接する第2の面に平均孔径が0.02〜0.5μ
mである微多孔を有し、前記第2の面の平均孔径
(R2 )に対する前記第1の面の平均孔径(R1 )の比
(R1/R2)が0.04〜0.95であることを特徴と
する。
In order to achieve the above object, a nonaqueous electrolyte battery according to the present invention comprises a strip-shaped positive electrode, a negative electrode, and a separator laminated such that the separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode. In a non-aqueous electrolyte battery provided with a wound electrode, the separator has a microporous average pore size of 0.01 to 0.2 μm on a first surface in contact with the positive electrode,
The average pore size is 0.02 to 0.5 μm on the second surface in contact with the negative electrode.
m, and the ratio (R 1 / R 2 ) of the average pore size (R 1 ) of the first surface to the average pore size (R 2 ) of the second surface is 0.04 to 0.5 μm. 95.

【0007】一般に正極材料は負極材料よりも発熱性が
高い。本発明の非水電解液電池は、強制的な内部短絡が
生じた際に、ほぼ瞬時に生じる電池内部の温度上昇を確
実に抑制するため、小さな平均孔径を有するセパレータ
面を正極材料と接触させ、この面において正極の発熱に
より微多孔を早期に閉塞することにより、発煙、発火な
どに至る危険に対処したことを特徴の一つとするもので
ある。
In general, the positive electrode material has a higher heat generation than the negative electrode material. Non-aqueous electrolyte battery of the present invention, when a forced internal short circuit occurs, in order to reliably suppress the temperature rise inside the battery that occurs almost instantaneously, contact the separator surface having a small average pore diameter with the cathode material In this aspect, one of the features is to deal with dangers such as smoke and ignition by closing the micropores early due to heat generation of the positive electrode.

【0008】本発明の非水電解液電池において、正極に
面する第1の面の平均孔径を0.01〜0.2μmとし
たのは、0.01μm未満であると正負極間のリチウム
イオンの移動が妨げられて電池反応が阻害されるからで
あり、0.2μmを超えると強制的な内部短絡が生じた
場合にセパレータの微多孔が迅速に閉塞しないからであ
る。第1の面の平均孔径は、0.02〜0.15μmが
好ましい。また、負極と接する第2の面に平均孔径を
0.02〜0.5μmとしたのは、0.02μm未満で
あると電池での分極が大きくなって負極におけるリチウ
ムが析出しやすくなるからであり、0.5μmを超える
と閉孔が生じにくくなって、孔内部でのデンドライト状
リチウムも析出しやすくなるからである。
In the nonaqueous electrolyte battery according to the present invention, the average pore diameter of the first surface facing the positive electrode is set to 0.01 to 0.2 μm. This is because the movement of the separator is hindered and the battery reaction is hindered. If the thickness exceeds 0.2 μm, the micropores of the separator are not quickly closed when a forced internal short circuit occurs. The average pore diameter of the first surface is preferably 0.02 to 0.15 μm. Further, the reason why the average pore diameter is set to 0.02 to 0.5 μm on the second surface in contact with the negative electrode is that if the average pore diameter is less than 0.02 μm, the polarization in the battery becomes large and lithium in the negative electrode is easily precipitated. If the thickness exceeds 0.5 μm, pores are hardly formed, and dendritic lithium inside the pores is also easily deposited.

【0009】また、前記第2の面の平均孔径(R2 )に
対する前記第1の面の平均孔径(R 1 )の比(R1
2)を0.04〜0.95としたのは、0.04未満
であると実質的に前記第1の面の孔径が小さくなるから
であり、0.95を超えるとデンドライト状リチウムが
成長したときにセパレータの内部で直接孔径の小さい側
へ達しやすく、分極が大きくなってさらに析出しやすい
状態となるからである。
Further, the average pore diameter (RTwo)
Mean diameter of the first surface (R 1) Ratio (R1/
RTwo) Of 0.04 to 0.95 is less than 0.04
Since the hole diameter of the first surface substantially decreases when
When it exceeds 0.95, the dendritic lithium
The side with the smaller pore diameter directly inside the separator when grown
Easy to reach, the polarization is increased and the precipitation is easy
It is because it becomes a state.

【0010】ここで、セパレータの平均孔径とは、走査
型電子顕微鏡による10000〜25000倍程度の拡
大倍率で観察することなどによって測定される孔径の平
均長軸と平均短軸との相乗平均を意味する。
Here, the average pore diameter of the separator means the geometric mean of the average major axis and the average minor axis of the pore diameter measured by observing at a magnification of about 10,000 to 25,000 times with a scanning electron microscope. I do.

【0011】また、前記構成においては、前記第1の面
と第2の面とにおける成分を相違するセパレータを備え
ることが好ましい。このような構成にすることにより、
セパレータの平均孔径を各面について容易にコントロ−
ルすることができるようになる。
[0011] Further, in the above configuration, it is preferable to provide a separator having different components on the first surface and the second surface. With such a configuration,
Easily control the average pore size of the separator for each surface
Will be able to

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態と
しての非水電解液電池の構造を図示したものである。こ
の非水電解液電池は、帯状の負極1、正極2およびセパ
レータ3を積層捲回して得た捲回型電極体を電池缶5に
収納し、これに電解液を注入し、さらに電池上下の絶縁
板など必要な部材を市販の電池に準じて適宜配して構成
したものである。
FIG. 1 illustrates the structure of a nonaqueous electrolyte battery according to an embodiment of the present invention. In this non-aqueous electrolyte battery, a wound electrode body obtained by laminating and winding a strip-shaped negative electrode 1, a positive electrode 2 and a separator 3 is housed in a battery can 5, an electrolytic solution is injected into the battery can 5, and an upper and lower battery It has a structure in which necessary members such as an insulating plate are appropriately arranged according to a commercially available battery.

【0013】セパレータ3の材料としては、従来用いら
れてきたものであれば特に制限されるものではなく、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレンなどのポリ
オレフィン樹脂、ナイロン、セルロースアセテート、ポ
リアクリロニトリルなどを用いることができるが、ポリ
エチレン、ポリプロピレンが好ましい。さらに具体的に
は、ポリプロピレンとしては、アイソタクチックポリプ
ロピレン、シンジオタクティックポリプロピレンなどが
好ましく、中でも多孔質構造を形成しやすいため、結晶
性の高いアイソタクチックポリプロピレンが好ましい。
また、ポリエチレンとしては、高密度ポリエチレン、超
高分子量ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポ
リエチレン、線状低密度ポリエチレンなどが好ましく、
特に高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレンが多
孔性、膜強度の観点から好ましい。
The material of the separator 3 is not particularly limited as long as it is conventionally used, and polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene and polybutylene, nylon, cellulose acetate, polyacrylonitrile and the like can be used. However, polyethylene and polypropylene are preferred. More specifically, as the polypropylene, isotactic polypropylene, syndiotactic polypropylene, or the like is preferable. Among them, isotactic polypropylene having high crystallinity is preferable because a porous structure is easily formed.
Further, as polyethylene, high-density polyethylene, ultra-high-molecular-weight polyethylene, medium-density polyethylene, low-density polyethylene, linear low-density polyethylene and the like are preferable,
Particularly, high-density polyethylene and ultra-high-molecular-weight polyethylene are preferable from the viewpoint of porosity and film strength.

【0014】また、セパレータ3は、単層膜であっても
多層膜であっても構わないが、多層膜とする場合には、
2層膜または3層膜とすることが好ましく、例えば、ポ
リエチレン層とポリプロピレン層とからなる2層構成の
膜、ポリプロピレン層とポリプロピレンおよびポリエチ
レンの混合物層とからなる2層構成の膜、ポリプロピレ
ン層の両側にポリプロピレンとポリエチレンとの混合物
層を配置した3層構成の膜、ポリエチレン層の両側にポ
リプロピレン層を配置した3層構成の膜などを用いるこ
とができる。また、セパレータ1の厚さは、二次電池の
特性などを考慮すると、20〜30μmとすることが好
ましい。
The separator 3 may be a single-layer film or a multi-layer film.
It is preferable to use a two-layer film or a three-layer film, for example, a two-layer film composed of a polyethylene layer and a polypropylene layer, a two-layer film composed of a polypropylene layer and a mixture layer of polypropylene and polyethylene, and a polypropylene layer. A three-layer film in which a mixture layer of polypropylene and polyethylene is disposed on both sides, a three-layer film in which a polypropylene layer is disposed on both sides of a polyethylene layer, and the like can be used. The thickness of the separator 1 is preferably 20 to 30 μm in consideration of the characteristics of the secondary battery and the like.

【0015】次に、セパレータ3の製造方法の一例につ
いて説明する。セパレータ3は、所定の層構造となるよ
うにポリオレフィン樹脂など前記材料を溶融共押出し
し、これを延伸多孔化し、さらにこれをエージングする
ことなどにより製造することができる。
Next, an example of a method for manufacturing the separator 3 will be described. The separator 3 can be manufactured by melt-coextruding the above-mentioned material such as a polyolefin resin so as to have a predetermined layer structure, stretching and making it porous, and aging it.

【0016】溶融押出し時には、必要に応じ、あらかじ
め、滑剤、老化防止剤、帯電防止剤などを適量配合して
もよい。押出し成形するフィルムの厚さは適宜設定でき
るが、後に行う延伸を容易にするためには、約10〜1
00μmとすることが好ましい。
At the time of melt extrusion, an appropriate amount of a lubricant, an antioxidant, an antistatic agent and the like may be added in advance, if necessary. The thickness of the film to be extruded can be appropriately set.
It is preferably set to 00 μm.

【0017】フィルムには、延伸に先立ち、熱処理を施
すことが好ましい。この熱処理の方法は任意であってよ
く、例えば、加熱されたロールや金属板にフィルムを接
触させる方法、フィルムを空気中や不活性ガス中で加熱
する方法、フィルムを芯体にロール状に巻取り、これを
気相中で加熱する方法などを採用できる。この熱処理の
温度と時間は熱処理の方法などに応じて適宜設定すれば
よいが、通常、温度は120〜170℃、時間は2秒〜
50時間程度が適当である。このような熱処理を施すこ
とによりフィルムの結晶化度が高められ、後に行われる
延伸による微細孔の形成が容易となり、気孔率のより高
い多孔膜を得ることができる。
The film is preferably subjected to a heat treatment prior to stretching. The method of this heat treatment may be any method, for example, a method of contacting the film with a heated roll or metal plate, a method of heating the film in air or an inert gas, and a method of winding the film in a roll around a core. Then, a method of heating this in the gas phase can be adopted. The temperature and time of this heat treatment may be appropriately set according to the method of heat treatment and the like, but usually, the temperature is 120 to 170 ° C. and the time is 2 seconds to
About 50 hours is appropriate. By performing such a heat treatment, the degree of crystallinity of the film is increased, the formation of fine pores by stretching performed later is facilitated, and a porous film having a higher porosity can be obtained.

【0018】多孔化のための延伸は、特に制限されるも
のではないが、気孔率を高くして電気抵抗を低くするた
めには、低温延伸の後に高温延伸を行う多段延伸法を採
用することが好ましい。多段延伸法では、低温延伸は、
−20℃〜60℃で行うことが好ましい。延伸温度がこ
れよりも低いと作業中にフィルムの破断を生ずることが
あり、また、延伸温度がこれよりも高いと多孔質化し難
くなる。なお、低温延伸の方法としては、従来から知ら
れているロール延伸法、テンター延伸法などを採用する
ことができる。低温延伸においては、延伸率を20〜2
00%とすることが好ましい。この低温延伸率(E1
は、次式により算出される。
The stretching for making porous is not particularly limited, but in order to increase the porosity and lower the electric resistance, a multistage stretching method in which high-temperature stretching is performed after low-temperature stretching is adopted. Is preferred. In the multi-stage stretching method, low-temperature stretching is
It is preferable to carry out at -20 ° C to 60 ° C. If the stretching temperature is lower than this, the film may be broken during the work, and if the stretching temperature is higher than this, it is difficult to make the film porous. In addition, as a method of low-temperature stretching, a conventionally known roll stretching method, tenter stretching method, or the like can be employed. In low-temperature stretching, the stretching ratio is 20 to 2
It is preferably set to 00%. This low temperature stretching ratio (E 1 )
Is calculated by the following equation.

【0019】 E1 (%)=(L1 −L0 )/L0 ×100 (1) ここで、L0 は低温延伸前の寸法、L1 は低温延伸後の
寸法である。
E 1 (%) = (L 1 −L 0 ) / L 0 × 100 (1) Here, L 0 is a dimension before low-temperature stretching, and L 1 is a dimension after low-temperature stretching.

【0020】高温延伸は、低温延伸に引き続き90℃〜
130℃で行うことが好ましい。この温度範囲が好まし
いのは低温延伸の温度範囲と同様の理由からである。な
お、延伸方法も低温延伸と同様に従来から知られている
延伸法を採用できる。高温延伸においては、延伸率を1
0〜500%とすることが好ましい。この高温延伸率
(E2 )は、次式により算出される。
The high-temperature stretching is performed at a temperature of 90.degree.
It is preferably performed at 130 ° C. This temperature range is preferred for the same reason as the temperature range for low-temperature stretching. As the stretching method, similarly to the low-temperature stretching, a conventionally known stretching method can be adopted. In high temperature stretching, the stretching ratio is 1
It is preferably set to 0 to 500%. This high-temperature stretching ratio (E 2 ) is calculated by the following equation.

【0021】 E2 (%)=(L2 −L1 )/L0 ×100 (2) ここで、L0 およびL1 は上記と同様であり、L2 は高
温延伸後の寸法である。
E 2 (%) = (L 2 −L 1 ) / L 0 × 100 (2) Here, L 0 and L 1 are the same as above, and L 2 is a dimension after high-temperature stretching.

【0022】このようにして得られる多孔質膜は、低温
延伸および高温延伸の際に作用する応力が残留してお
り、延伸方向に収縮して寸法変化を生じ易いので、延伸
後に延伸方向の寸法を収縮させておくことにより、寸法
安定性を高めることができる。この収縮は、例えば、延
伸温度と同程度の加熱条件下で行うことができる。収縮
の度合いは任意でよいが、通常、延伸後のフィルム寸法
が約10〜40%減少する程度とする。また、多孔質膜
の延伸方向の寸法が変化しないように規制し、延伸温度
またはそれ以上の温度で加熱するいわゆる「ヒートセッ
ト」を施すことによっても前記の収縮処理を施すのと同
様に寸法安定性を優れたものとすることができる。勿
論、このヒートセットと前記の収縮の双方を行ってもよ
い。
In the porous film obtained in this manner, the stress acting during low-temperature stretching and high-temperature stretching remains, and the film tends to shrink in the stretching direction and change its dimension. , The dimensional stability can be increased. This shrinkage can be performed, for example, under a heating condition similar to the stretching temperature. Although the degree of shrinkage may be arbitrarily determined, it is usually set to such an extent that the film size after stretching is reduced by about 10 to 40%. Also, by controlling so that the dimension of the porous membrane in the stretching direction does not change, and by performing a so-called “heat set” in which the porous membrane is heated at or above the stretching temperature, it is dimensionally stable similarly to the above-described shrinkage treatment. Properties can be improved. Of course, both the heat setting and the shrinkage may be performed.

【0023】セパレータ3の各面における平均孔径は、
セパレータを、上述したような多層膜とすることによ
り、または単層膜とする場合であっても同系または異系
樹脂のブレンド比を膜厚方向において変化させることに
より、各面における成分を個別に調整すれば、任意にコ
ントロールすることができる。また、延伸の際にいずれ
かの面にのみカバーフィルムを用いることにより、また
は両面に異なるカバーフィルムを用いることにより、平
均孔径を個別にコントロールすることもできる。ここ
で、カバーフィルムとしては、セパレータ3と同様の材
料および製造方法でつくられるフィルムからなり、延伸
することによりセパレータ3と同様に多孔化可能である
ものなどを用いることができる。
The average pore size on each surface of the separator 3 is as follows:
The components on each surface are individually formed by forming the separator into a multilayer film as described above, or by changing the blend ratio of the same or different resin in the film thickness direction even in the case of a single layer film. If you adjust it, you can control it arbitrarily. In addition, the average pore size can be individually controlled by using a cover film on only one of the surfaces during stretching, or by using a different cover film on both surfaces. Here, as the cover film, a film made of a film made of the same material and the same manufacturing method as that of the separator 3 and capable of being made porous by stretching can be used.

【0024】このように、セパレータ3は、両面の成分
を相違するようにフィルムを製造する工程と、このフィ
ルムを延伸して多孔化する工程とを含む一連の工程によ
り製造することができる。
As described above, the separator 3 can be manufactured by a series of steps including a step of manufacturing a film so that the components on both sides are different, and a step of stretching the film to make it porous.

【0025】電解液としては、例えば、リチウム塩を有
機溶媒に溶解したものを用いることができる。有機溶媒
としては、特に制限されるものではないが、例えば、プ
ロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレ
ンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラク
トン、ジメチルカーボネート、プロピオン酸メチルや酢
酸ブチルなどのエステル類、アセトニトリルなどのニト
リル類、1,2−ジメトキシメタン、1,2−ジメトキ
シエタン、ジメトキシプロパン、1,3−ジオキソラ
ン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラ
ン、4−メチル−1,3−ジオキソランなどのエーテル
類、さらにはスルフォランなどを単独でまたは2種以上
を混合したものを使用することができる。
As the electrolytic solution, for example, a solution obtained by dissolving a lithium salt in an organic solvent can be used. The organic solvent is not particularly limited, for example, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, dimethyl carbonate, esters such as methyl propionate and butyl acetate, acetonitrile and the like. Ethers such as 1,2-dimethoxymethane, 1,2-dimethoxyethane, dimethoxypropane, 1,3-dioxolane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, and 4-methyl-1,3-dioxolane; Sulfolane or the like can be used alone or in combination of two or more.

【0026】負極1としては、アルカリ金属またはアル
カリ金属を含む化合物をステンレス鋼製網などの集電材
料と一体化したものを用いることができる。ここで、ア
ルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム
などを挙げることができ、アルカリ金属を含む化合物と
しては、例えば、アルカリ金属とアルミニウム、鉛、イ
ンジウム、カリウム、カドミウム、スズ、マグネシウム
などの合金、さらにはアルカリ金属と炭素材料との化合
物、低電位のアルカリ金属との金属酸化物、硫化物との
化合物などを挙げることができる。負極に炭素材料を用
いる場合、炭素材料としては、リチウムイオンをドー
プ、脱ドープできるものであればよく、例えば、黒鉛、
熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分
子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ、炭素
繊維、活性炭などを用いることができる。
As the negative electrode 1, a material obtained by integrating an alkali metal or a compound containing an alkali metal with a current collecting material such as a stainless steel net can be used. Here, examples of the alkali metal include lithium, sodium, and potassium.Examples of the compound containing the alkali metal include an alkali metal and an alloy of aluminum, lead, indium, potassium, cadmium, tin, and magnesium; Further, a compound of an alkali metal and a carbon material, a metal oxide of a low potential alkali metal, a compound of a sulfide, and the like can be given. When a carbon material is used for the negative electrode, the carbon material may be any material capable of doping and undoping lithium ions, for example, graphite,
Pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, fired bodies of organic polymer compounds, mesocarbon microbeads, carbon fibers, activated carbon, and the like can be used.

【0027】正極2については、例えば、リチウムコバ
ルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウムマンガ
ン酸化物、二酸化マンガン、五酸化バナジウム、クロム
酸化物などの金属酸化物、二硫化モリブデンなどの金属
窒化物を活物質として用いることができる。これらの正
極活物質に、導電助剤やポリテトラフルオロエチレンな
との結着剤などを適宜添加した合剤を、ステンレス鋼製
網などの集電材料を芯材として成形体に仕上げたものが
正極2として用いられる。
For the positive electrode 2, for example, metal oxides such as lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium manganese oxide, manganese dioxide, vanadium pentoxide, and chromium oxide, and metal nitrides such as molybdenum disulfide are used. It can be used as an active material. A mixture obtained by appropriately adding a conductive auxiliary agent or a binder to polytetrafluoroethylene or the like to these positive electrode active materials, and finishing a molded body using a current collector material such as a stainless steel net as a core material. Used as positive electrode 2.

【0028】[0028]

【実施例】【Example】

(実施例1)リチウムコバルト酸化物(LiCoO2
に導電助剤としてリン状黒鉛を重量比で90:5となる
ように加えて混合し、この混合物と、ポリフッ化ビニリ
デンをN−メチルピロリドンに溶解させた溶液とを混合
してスラリーにした。この正極合剤スラリーを70メッ
シュの網を通過させて大きなものを取り除いた後に、厚
さ20μmのアルミニウム箔からなる正極集電体の両面
に均一に塗布して乾燥し、その後にローラプレス機によ
り圧縮成形した後、切断し、リード体を溶接して帯状の
正極を作製した。次に、平均孔径10μmの炭素材料
を、フッ化ビニリデンをN−メチルピロリドンに溶解さ
せた溶液と混合してスラリーとした。この負極合剤スラ
リーを70メッシュの網を通過させて大きなものを取り
除いた後に厚さ18μmの帯状の銅箔からなる負極集電
体の両面に均一に塗布して乾燥し、その後にローラプレ
ス機により圧縮成形し切断した後、リード体を溶接して
帯状負極を作製した。
(Example 1) Lithium cobalt oxide (LiCoO 2 )
Was added and mixed as a conductive aid in a weight ratio of 90: 5, and the mixture was mixed with a solution of polyvinylidene fluoride dissolved in N-methylpyrrolidone to form a slurry. After passing the positive electrode mixture slurry through a 70-mesh net to remove large ones, the slurry was uniformly applied to both sides of a positive electrode current collector made of aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried, and then roll-pressed. After compression molding, it was cut and the lead body was welded to produce a strip-shaped positive electrode. Next, a carbon material having an average pore diameter of 10 μm was mixed with a solution of vinylidene fluoride dissolved in N-methylpyrrolidone to form a slurry. The negative electrode mixture slurry was passed through a 70-mesh net to remove large ones, and then uniformly applied to both surfaces of a negative electrode current collector made of a strip-shaped copper foil having a thickness of 18 μm, dried, and then roll-pressed. After compression molding and cutting, the lead body was welded to produce a strip-shaped negative electrode.

【0029】セパレータとして、一方の面にポリプロピ
レン層、他方の面にポリエチレンとポリプロピレンとの
混合層を有する厚さ26μmの微多孔性フィルムを用意
した。このセパレータは、上述の方法により製造し、そ
の微多孔の平均孔径は、ポリプロピレン層の側が0.0
2μm、ポリエチレンとポリプロピレンとの混合層の側
が0.07μmであった。これらの正極、負極およびセ
パレータを両極がセパレータを介して互いに重なるよう
に、かつ、平均孔径が小さいポリプロピレン層が正極と
接するように積層し、捲回して電極体とした。この電極
体は、外径18mmの有底円筒状の電池ケース内に収納
し、正極、負極について各々リード体の溶接を行った。
次に電解液としてエチレンカーボネートが1重量部に対
してメチルエチルカーボネートを2重量部の混合溶媒中
にフッ化リンリチウム(LiPF 6 )を溶解して1.4
Mの電解液とした。この電解液を電池缶内に注入密閉
し、予備充電とエージングを行い、捲回型電極を有する
非水電解液二次電池とした。
As a separator, polypropylene is provided on one side.
Ren layer, polyethylene and polypropylene on the other side
Prepare 26μm thick microporous film with mixed layer
did. This separator is manufactured by the method described above,
The average pore diameter of the microporous is 0.0% on the polypropylene layer side.
2μm, on the side of the mixed layer of polyethylene and polypropylene
Was 0.07 μm. These positive electrode, negative electrode and cell
Parator so that both poles overlap each other via the separator
And the polypropylene layer having a small average pore size is
They were laminated so as to be in contact with each other and wound to form an electrode body. This electrode
The body is housed in a cylindrical battery case with an outer diameter of 18 mm and a bottom.
Then, the lead body was welded to each of the positive electrode and the negative electrode.
Next, ethylene carbonate was used as an electrolytic solution in an amount of 1 part by weight.
And methyl ethyl carbonate in 2 parts by weight of the mixed solvent
Lithium lithium fluoride (LiPF) 6Is dissolved in 1.4
M electrolyte solution. Inject this electrolyte into the battery can and seal
Perform pre-charging and aging, and have a wound electrode
A non-aqueous electrolyte secondary battery was used.

【0030】(実施例2)セパレータとして、ポリエチ
レンとポリプロピレンとの混合層(第1層)、ポリプロ
ピレン層(第2層)、第1層よりもポリエチレンリッチ
としたポリエチレンとポリプロピレンとの混合層(第3
層)を順に積層した3層構成の微多孔性フィルムを用意
した。このセパレータは、上述の方法により製造し、そ
の微多孔の平均孔径は、第1層の表面が0.06μm、
第3層の側が0.3μmであった。このセパレータと、
実施例1で用いたものと同じ正極、負極とを、両極がセ
パレータを介して互いに重なるように、かつ、平均孔径
が小さい第1層の側が正極と接するように積層し、捲回
して電極体とした。この電極体について、実施例1と同
様にして非水電解液二次電池を作製した。
(Example 2) As a separator, a mixed layer of polyethylene and polypropylene (first layer), a polypropylene layer (second layer), and a mixed layer of polyethylene and polypropylene (first layer) which were more polyethylene-rich than the first layer. 3
Layers) were sequentially laminated to prepare a three-layer microporous film. This separator is manufactured by the method described above, and the average pore diameter of the microporous is 0.06 μm on the surface of the first layer,
The side of the third layer was 0.3 μm. This separator,
The same positive electrode and negative electrode as those used in Example 1 were laminated so that both electrodes overlap each other with a separator interposed therebetween, and the first layer having a smaller average pore diameter was in contact with the positive electrode, and the electrode was wound and wound. And With respect to this electrode body, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1.

【0031】(比較例1、2)平均孔径が小さい側を負
極側とした他は、実施例1、2とそれぞれ同様にして非
水電解液二次電池を作製した。
(Comparative Examples 1 and 2) Non-aqueous electrolyte secondary batteries were produced in the same manner as in Examples 1 and 2, except that the side having the smaller average pore diameter was used as the negative electrode side.

【0032】(比較例3)セパレータとして、ポリエチ
レン単層の微多孔性フィルムであって、平均孔径が両面
とも0.2μmのものを用意した。このセパレータにつ
いて、実施例1と同様にして非水電解液二次電池を作製
した。
Comparative Example 3 As a separator, a polyethylene single-layer microporous film having an average pore diameter of 0.2 μm on both surfaces was prepared. With respect to this separator, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1.

【0033】以上で作製した各非水電解液二次電池につ
いて、上限電圧4.2Vで0.2C定電流充電を行い、
この充電状態のまま40℃、2時間、放置した後、ホル
ダー上に固定し、直径3mm、長さ5cmの丸釘を側面
中央部に電池直径の1/2の深さまで突き刺し、その後
の電池の状態を観察した。結果を表1に示す。
Each of the non-aqueous electrolyte secondary batteries prepared above was charged at a constant current of 0.2 C at an upper limit voltage of 4.2 V,
After leaving the battery in the charged state at 40 ° C. for 2 hours, it was fixed on a holder, and a round nail having a diameter of 3 mm and a length of 5 cm was pierced into the center of the side surface to a depth of の of the battery diameter. The condition was observed. Table 1 shows the results.

【0034】(表1) −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 正極側平均孔径 負極側平均孔径 R1/R2 釘刺し後の (R1:μm) (R2:μm) ×100 観察結果 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 実施例1 0.02 0.07 28.6 変化なし 実施例2 0.06 0.3 20.0 変化なし 比較例1 0.07 0.02 350.0 発煙 比較例2 0.3 0.06 500.0 外缶膨脹 比較例3 0.2 0.2 100.0 発煙 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−(Table 1) Average pore diameter on the positive electrode side Average negative electrode diameter on the positive electrode side ------------------------------------------ pore size R 1 / R 2 nail after penetration of (R 1: μm) (R 2: μm) × 100 observations ------------------------ −−−−−−−−−−−− Example 1 0.02 0.07 28.6 No change Example 2 0.06 0.3 20.0 No change Comparative example 1 0.07 0.02 350 0.0 Smoke Comparative Example 2 0.3 0.06 500.0 Outer Can Expansion Comparative Example 3 0.2 0.2 100.0 Smoke----------------- −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

【0035】表1より、実施例1および2の非水電解液
電池は、釘刺しによる強制内部短絡時にも発煙などは生
じないことが確認された。
From Table 1, it was confirmed that the nonaqueous electrolyte batteries of Examples 1 and 2 did not generate smoke even when a forced internal short circuit was caused by nail penetration.

【0036】セパレータとして、平均孔径が0.5μm
のポリプロピレン単層微多孔膜を用いて、上記実施例と
同様にして非水電解液電池を作製した後に、上記よりは
安全な釘刺しを行い、試験後にセパレータを走査型電子
顕微鏡で観察した。結果を図2および図3に示す。図2
および図3によれば、正極側の微多孔が負極側の微多孔
よりも閉孔が進んでいることがわかる。
The separator has an average pore diameter of 0.5 μm.
After a non-aqueous electrolyte battery was prepared in the same manner as in the above example using the polypropylene single-layer microporous membrane, a safer nail puncture was performed than described above, and the separator was observed with a scanning electron microscope after the test. The results are shown in FIGS. FIG.
According to FIG. 3 and FIG. 3, it can be seen that the pores on the positive electrode side are more closed than those on the negative electrode side.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明の非水電解液電池によれば、釘が
突き刺さった場合のような強制的な内部短絡が生じた際
に、短時間に生じる電池内部の温度上昇、ガス発生など
が抑制され、電池の安全性をより向上させることができ
る。
According to the non-aqueous electrolyte battery of the present invention, when a forced internal short circuit occurs, such as when a nail is pierced, the temperature rise inside the battery and gas generation that occur in a short time are reduced. Thus, the safety of the battery can be further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の非水電解液電池の一実施例の断面斜
視図である。
FIG. 1 is a cross-sectional perspective view of one embodiment of a non-aqueous electrolyte battery of the present invention.

【図2】 実施例において走査型電子顕微鏡により観察
したセパレータの正極側表面の写真である。
FIG. 2 is a photograph of a positive electrode side surface of a separator observed by a scanning electron microscope in Examples.

【図3】 実施例において走査型電子顕微鏡により観察
したセパレータの負極側表面の写真である。
FIG. 3 is a photograph of a negative electrode side surface of a separator observed by a scanning electron microscope in Examples.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 負極 2 正極 3 セパレータ 5 電池缶 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Negative electrode 2 Positive electrode 3 Separator 5 Battery can

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セパレータが正極と負極との間に介在す
るように、帯状の正極、負極およびセパレータを積層し
捲回した電極を備えた非水電解液電池において、前記セ
パレータが、正極と接する第1の面に平均孔径が0.0
1〜0.2μmである微多孔を有し、負極と接する第2
の面に平均孔径が0.02〜0.5μmである微多孔を
有し、前記第2の面の平均孔径(R2 )に対する前記第
1の面の平均孔径(R1 )の比(R1/R2)が0.04
〜0.95であることを特徴とする非水電解液電池。
1. A non-aqueous electrolyte battery including a strip-shaped positive electrode, a negative electrode, and an electrode wound by laminating a separator such that the separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode, wherein the separator contacts the positive electrode. The first surface has an average pore size of 0.0
A second layer having a microporosity of 1 to 0.2 μm and in contact with the negative electrode;
Has micropores having an average pore size of 0.02 to 0.5 μm on the surface of the first surface, and the ratio (R) of the average pore size (R 1 ) of the first surface to the average pore size (R 2 ) of the second surface. 1 / R 2 ) is 0.04
Non-aqueous electrolyte battery, characterized by being 0.95 to 0.95.
【請求項2】 前記第1の面における成分と前記第2の
面における成分とが相違するセパレータを備えた請求項
1に記載の非水電解液電池。
2. The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, further comprising a separator having a different component on the first surface and a different component on the second surface.
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