JPH10302841A - リチウム二次電池 - Google Patents
リチウム二次電池Info
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- JPH10302841A JPH10302841A JP9110751A JP11075197A JPH10302841A JP H10302841 A JPH10302841 A JP H10302841A JP 9110751 A JP9110751 A JP 9110751A JP 11075197 A JP11075197 A JP 11075197A JP H10302841 A JPH10302841 A JP H10302841A
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- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属箔集電体に正極活物質を塗布した正極板
と金属箔集電体に炭素を塗布した負極板とをセパレ−タ
を介して渦巻状に巻回して構成した極板群を備えたリチ
ウム二次電池において、集電体強度を損ねることなく集
電体を可能な限り薄くして活物質を多く充填し電気容量
を向上させることを目的とする。 【解決手段】 正負極のうち少なくとも一方の集電体
に、極板群の巻回方向に、帯状の補強部を形成させる。
これにより極薄型の集電体の使用を可能にし、電極中に
従来よりも活物質を多く充填することができ、電池の電
気容量を増大させることができる。
と金属箔集電体に炭素を塗布した負極板とをセパレ−タ
を介して渦巻状に巻回して構成した極板群を備えたリチ
ウム二次電池において、集電体強度を損ねることなく集
電体を可能な限り薄くして活物質を多く充填し電気容量
を向上させることを目的とする。 【解決手段】 正負極のうち少なくとも一方の集電体
に、極板群の巻回方向に、帯状の補強部を形成させる。
これにより極薄型の集電体の使用を可能にし、電極中に
従来よりも活物質を多く充填することができ、電池の電
気容量を増大させることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は非水電解液リチウム
二次電池の電気容量を増大させるための、電極集電体の
改良に関するものである。
二次電池の電気容量を増大させるための、電極集電体の
改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】負極活物質としてリチウムを使用するリ
チウム二次電池は、高エネルギー密度二次電池として、
ノートブックパソコン、携帯電話等の主電源として近年
非常に注目されてきている。従来は金属リチウムを負極
材料とし、非プロトン性有機溶媒にリチウム塩を溶解さ
せた電解液を使用するリチウム二次電池が検討されてき
たが、負極に金属リチウムを使用した電池では、充放電
の繰り返しにより負極表面にリチウムのデンドライトが
析出するという問題があった。リチウムのデンドライト
はセパレータを貫通して成長し、電池内部で正負極を短
絡する可能性が大きいので、充放電サイクル寿命が短い
上に、充電時の安全性確保にも多大の問題があった。
チウム二次電池は、高エネルギー密度二次電池として、
ノートブックパソコン、携帯電話等の主電源として近年
非常に注目されてきている。従来は金属リチウムを負極
材料とし、非プロトン性有機溶媒にリチウム塩を溶解さ
せた電解液を使用するリチウム二次電池が検討されてき
たが、負極に金属リチウムを使用した電池では、充放電
の繰り返しにより負極表面にリチウムのデンドライトが
析出するという問題があった。リチウムのデンドライト
はセパレータを貫通して成長し、電池内部で正負極を短
絡する可能性が大きいので、充放電サイクル寿命が短い
上に、充電時の安全性確保にも多大の問題があった。
【０００３】この問題点を解決する一つの方法として、
負極用材料として黒鉛等の炭素材料を用いることが提案
された。この電池の正極には充放電によって結晶構造が
安定なリチウム複合酸化物、例えばコバルト酸リチウ
ム、ニッケル酸リチウム、リチウムマンガン酸化物等を
用い、電解液には有機溶媒にリチウム塩を溶解した非水
電解液が使用されている。この電池の充電時には、負極
の黒鉛の層状構造にリチウムが吸蔵され、黒鉛層間化合
物が生成するので、リチウムのデンドライト発生が起こ
り難い。放電時にはリチウムが炭素の層間から放出さ
れ、正極に戻る。
負極用材料として黒鉛等の炭素材料を用いることが提案
された。この電池の正極には充放電によって結晶構造が
安定なリチウム複合酸化物、例えばコバルト酸リチウ
ム、ニッケル酸リチウム、リチウムマンガン酸化物等を
用い、電解液には有機溶媒にリチウム塩を溶解した非水
電解液が使用されている。この電池の充電時には、負極
の黒鉛の層状構造にリチウムが吸蔵され、黒鉛層間化合
物が生成するので、リチウムのデンドライト発生が起こ
り難い。放電時にはリチウムが炭素の層間から放出さ
れ、正極に戻る。
【０００４】然し、電気化学的充電により黒鉛とリチウ
ムの層間化合物を生成させる場合には、炭素原子６個に
対してリチウム１個が配位する状態（ＬｉＣ6 ）とな
り、最大理論容量は３７２ｍＡｈ／ｇで、金属リチウム
よりは電気容量密度は低い。
ムの層間化合物を生成させる場合には、炭素原子６個に
対してリチウム１個が配位する状態（ＬｉＣ6 ）とな
り、最大理論容量は３７２ｍＡｈ／ｇで、金属リチウム
よりは電気容量密度は低い。
【０００５】この電池の電気容量を増大させるために、
黒鉛以外の負極材料や上記の正極活物質の改良が種々検
討されているが、正負極の上記材料検討以外に電池内に
これらの材料を最大限に充填する技術の開発もまた重要
な課題である。
黒鉛以外の負極材料や上記の正極活物質の改良が種々検
討されているが、正負極の上記材料検討以外に電池内に
これらの材料を最大限に充填する技術の開発もまた重要
な課題である。
【０００６】これらの電池は多くの用途において、高エ
ネルギ−密度と同時に高率充放電特性が要求される。然
し、リチウム二次電池は水溶液系電解液より電導度が１
〜２桁低い非水電解液を用いるため、ニッケル水素蓄電
池やニカド電池に比べて充放電可能な電流密度が低い。
従って、これを補うために正負極の極板表面積を極力拡
大し、電池として大電流で充放電できるように設計する
必要がある。そのため、極板群を渦巻状に巻回するとと
もに、正負極板を極力薄くする必要がある。然し、極板
を薄型化するにつれて、極板中の集電体の占める体積が
大きくなり、正極活物質や負極炭素の充填量が相対的に
減少し、十分な電気容量を確保出来なくなり、高エネル
ギ−密度電池としての特徴を発揮できなくなる。この問
題を解決するためには、集電体を極力薄型化する必要が
ある。そのため、これらの電池の集電体としては金属箔
が用いられ、一般的には、負極集電体には導電性が良く
安価な銅やその合金の薄板、正極集電体には高電位が印
可された状態でも非水電解液中で優れた耐食性が得ら
れ、しかも安価なアルミニウムまたはその合金の薄板が
用いられている。これらの材料は加工性が良く、薄板状
の集電体として用いるにも適している。しかし、これら
の材料は機械的強度が弱く、極板製作時の圧延加工、或
いは極板群構成の際の引張り荷重に耐える強度を確保す
るためには、一定の厚さ以上の集電体を用いる必要があ
り、例えば、極板の厚みが１５０〜２００μｍの場合に
は２０〜３０μｍの厚みの集電体が必要であり、極板中
の約１０〜２０％の体積を占めているのが現状である。
そのため、リチウム二次電池のさらなる高エネルギ−密
度化を効果的に実現するためには、極板中の集電体の占
有体積をさらに低減できる手段を確立することが重要な
課題とされている。
ネルギ−密度と同時に高率充放電特性が要求される。然
し、リチウム二次電池は水溶液系電解液より電導度が１
〜２桁低い非水電解液を用いるため、ニッケル水素蓄電
池やニカド電池に比べて充放電可能な電流密度が低い。
従って、これを補うために正負極の極板表面積を極力拡
大し、電池として大電流で充放電できるように設計する
必要がある。そのため、極板群を渦巻状に巻回するとと
もに、正負極板を極力薄くする必要がある。然し、極板
を薄型化するにつれて、極板中の集電体の占める体積が
大きくなり、正極活物質や負極炭素の充填量が相対的に
減少し、十分な電気容量を確保出来なくなり、高エネル
ギ−密度電池としての特徴を発揮できなくなる。この問
題を解決するためには、集電体を極力薄型化する必要が
ある。そのため、これらの電池の集電体としては金属箔
が用いられ、一般的には、負極集電体には導電性が良く
安価な銅やその合金の薄板、正極集電体には高電位が印
可された状態でも非水電解液中で優れた耐食性が得ら
れ、しかも安価なアルミニウムまたはその合金の薄板が
用いられている。これらの材料は加工性が良く、薄板状
の集電体として用いるにも適している。しかし、これら
の材料は機械的強度が弱く、極板製作時の圧延加工、或
いは極板群構成の際の引張り荷重に耐える強度を確保す
るためには、一定の厚さ以上の集電体を用いる必要があ
り、例えば、極板の厚みが１５０〜２００μｍの場合に
は２０〜３０μｍの厚みの集電体が必要であり、極板中
の約１０〜２０％の体積を占めているのが現状である。
そのため、リチウム二次電池のさらなる高エネルギ−密
度化を効果的に実現するためには、極板中の集電体の占
有体積をさらに低減できる手段を確立することが重要な
課題とされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】金属箔集電体にリチウ
ム複合酸化物を塗布した正極板と金属箔集電体に炭素を
塗布した負極板とをセパレータを介在させて巻回して構
成した極板群を備えたリチウム二次電池における上記の
問題点を解決することが本発明の課題であり、極薄の金
属箔集電体を使用可能とすることにより、正負極の充填
容量を増大させ、高エネルギ−密度と高率充放電特性を
兼ね備えた高性能電池を提供することを目的とする。
ム複合酸化物を塗布した正極板と金属箔集電体に炭素を
塗布した負極板とをセパレータを介在させて巻回して構
成した極板群を備えたリチウム二次電池における上記の
問題点を解決することが本発明の課題であり、極薄の金
属箔集電体を使用可能とすることにより、正負極の充填
容量を増大させ、高エネルギ−密度と高率充放電特性を
兼ね備えた高性能電池を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は金属箔集電体に
リチウム複合酸化物を塗布した正極板と金属箔集電体に
炭素を塗布した負極板とをセパレータを介して巻回して
構成した極板群を備えたリチウム二次電池において、正
負極の集電体の内、少なくとも一方の集電体に極板群の
巻回方向に帯状の補強部を形成することを特徴とするも
のである。これにより、上記課題を効果的に解決し、高
性能のリチウム二次電池を得ることができる。
リチウム複合酸化物を塗布した正極板と金属箔集電体に
炭素を塗布した負極板とをセパレータを介して巻回して
構成した極板群を備えたリチウム二次電池において、正
負極の集電体の内、少なくとも一方の集電体に極板群の
巻回方向に帯状の補強部を形成することを特徴とするも
のである。これにより、上記課題を効果的に解決し、高
性能のリチウム二次電池を得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の上記の
発明により、極薄の薄膜状集電体を使用することが可能
になり、正極中の活物質や負極中の炭素を薄型の極板中
に多量に充填することができる。これは、集電体に帯状
の補強部を設けることによって引張強度が補強された結
果、電極製造時にコイル状の極薄金属箔（集電体材料）
に連続的に電極ペ−ストを塗布する工程や乾燥後に圧延
する工程、或いはこれを電極に加工する工程、さらには
極板群を構成するために引張りながら極板を巻回する工
程において、集電体に外力が加わった場合にでも、極薄
の金属箔集電体の亀裂発生を効果的に防止できることに
起因する。
発明により、極薄の薄膜状集電体を使用することが可能
になり、正極中の活物質や負極中の炭素を薄型の極板中
に多量に充填することができる。これは、集電体に帯状
の補強部を設けることによって引張強度が補強された結
果、電極製造時にコイル状の極薄金属箔（集電体材料）
に連続的に電極ペ−ストを塗布する工程や乾燥後に圧延
する工程、或いはこれを電極に加工する工程、さらには
極板群を構成するために引張りながら極板を巻回する工
程において、集電体に外力が加わった場合にでも、極薄
の金属箔集電体の亀裂発生を効果的に防止できることに
起因する。
【００１０】請求項２に記載の発明は、極板群の巻回方
向に集電体に構成された帯状の補強部が金属箔集電体の
一部を折り曲げて形成されたもので、簡便な方法で効果
的に極薄型集電体の引張強度を増強させることができ
る。図１はその実施形態の１例を示したもので、１は銅
あるいはその合金又はアルミニウムあるいはその合金か
らなる集電体、１ａは帯状の補強部であり、集電体の一
部を折りまげてリブ状の突起部を形成したものである。
向に集電体に構成された帯状の補強部が金属箔集電体の
一部を折り曲げて形成されたもので、簡便な方法で効果
的に極薄型集電体の引張強度を増強させることができ
る。図１はその実施形態の１例を示したもので、１は銅
あるいはその合金又はアルミニウムあるいはその合金か
らなる集電体、１ａは帯状の補強部であり、集電体の一
部を折りまげてリブ状の突起部を形成したものである。
【００１１】請求項３に記載の発明は、帯状の補強部を
集電体本体より機械的強度が強い異種の金属で形成した
ものであり、集電体の引張強度をさらに増強させるため
に有効である。例えば、銅又はアルミニウムからなる集
電体本体部にステンレス鋼やチタンの帯状の薄板を張り
合わせてこの発明を実施することができる。
集電体本体より機械的強度が強い異種の金属で形成した
ものであり、集電体の引張強度をさらに増強させるため
に有効である。例えば、銅又はアルミニウムからなる集
電体本体部にステンレス鋼やチタンの帯状の薄板を張り
合わせてこの発明を実施することができる。
【００１２】請求項４に記載の発明は請求項３の発明に
おいて、集電体本体と異種の金属が集電体本体と同じ金
属で被覆されているものである。例えば正極集電体本体
にアルミニウムを用い、異種の金属としてステンレス鋼
を用いた場合にステンレス鋼をアルミニウムで被覆する
ことにより、電解液中での耐食性の信頼性を高めること
ができる。
おいて、集電体本体と異種の金属が集電体本体と同じ金
属で被覆されているものである。例えば正極集電体本体
にアルミニウムを用い、異種の金属としてステンレス鋼
を用いた場合にステンレス鋼をアルミニウムで被覆する
ことにより、電解液中での耐食性の信頼性を高めること
ができる。
【００１３】請求項５に記載の発明は、帯状の補強部
を、金属箔集電体の一部を折り曲げて、帯状の補強材を
固定して構成したものである。図２はその実施形態の１
例を示したもので、１は銅或いはその合金、又はアルミ
ニウム或いはその合金からなる集電体、１ａは図１と同
様の方法で形成されたリブ状の突起部からなる帯状の補
強部、１ｂは該リブ状の突起部の形成と同時に形成され
た溝部に埋め込まれたステンレス鋼線材からなる補強材
であり、１ａと１ｂとで補強部を構成している。銅ある
いはその合金を主体とする負極集電体にこの実施形態を
適用する場合は電池の充放電中に比較的低電位が印可さ
れるので補強材としてステンレス鋼を用いても電解液中
での耐食性は十分に保たれるので集電体の補強手段とし
て適している。しかし、アルミニウム、あるいはその合
金を主体とする正極集電体に適用した場合は電池内で約
４Ｖの高電位が印可された場合にも優れた耐食性が得ら
れるチタンなどの材料を補強部材として選択する必要が
ある。ステンレス鋼を正極集電体の補強材として用いた
場合は信頼性の高い耐食性が得られにくいので、これを
補完するため、ステンレス鋼線材をフッ素樹脂やポリオ
レフィン樹脂などの電解液に化学的に安定な樹脂や、ア
ルミニウムなどのより耐食性の優れた材料で被覆して補
強材として用いるのが好ましい。
を、金属箔集電体の一部を折り曲げて、帯状の補強材を
固定して構成したものである。図２はその実施形態の１
例を示したもので、１は銅或いはその合金、又はアルミ
ニウム或いはその合金からなる集電体、１ａは図１と同
様の方法で形成されたリブ状の突起部からなる帯状の補
強部、１ｂは該リブ状の突起部の形成と同時に形成され
た溝部に埋め込まれたステンレス鋼線材からなる補強材
であり、１ａと１ｂとで補強部を構成している。銅ある
いはその合金を主体とする負極集電体にこの実施形態を
適用する場合は電池の充放電中に比較的低電位が印可さ
れるので補強材としてステンレス鋼を用いても電解液中
での耐食性は十分に保たれるので集電体の補強手段とし
て適している。しかし、アルミニウム、あるいはその合
金を主体とする正極集電体に適用した場合は電池内で約
４Ｖの高電位が印可された場合にも優れた耐食性が得ら
れるチタンなどの材料を補強部材として選択する必要が
ある。ステンレス鋼を正極集電体の補強材として用いた
場合は信頼性の高い耐食性が得られにくいので、これを
補完するため、ステンレス鋼線材をフッ素樹脂やポリオ
レフィン樹脂などの電解液に化学的に安定な樹脂や、ア
ルミニウムなどのより耐食性の優れた材料で被覆して補
強材として用いるのが好ましい。
【００１４】請求項６に記載の発明は、集電体に形成さ
れた帯状の補強部の凸部が、活物質または炭素を含む電
極材料ペ−ストを塗布し乾燥して作成した電極表面に露
出することなく、電極表面が平滑に全面が正極活物質や
負極炭素材料で覆われた極板を構成したものであり、こ
れにより、極板群を構成する場合に支障となる極板表面
の凹凸を無くし、均一な強度で巻回が可能となり、隙間
の少ない状態で極板群を構成することができ、セパレー
タを傷つけることもない。図３はこの発明によるリチウ
ム二次電池の極板の１例を示す断面図であり、２は極
板、１は集電体、１は帯状補強部、３は正極活物質層ま
たは負極の炭素材料層である極板材料層である。集電体
１は帯状補強部１ａが形成されているため凹凸部が存在
するが、極板材料層３が集電体の凹凸部を覆うことによ
り集電体が極板表面に現れることはなく、極板表面が平
滑に形成されている。
れた帯状の補強部の凸部が、活物質または炭素を含む電
極材料ペ−ストを塗布し乾燥して作成した電極表面に露
出することなく、電極表面が平滑に全面が正極活物質や
負極炭素材料で覆われた極板を構成したものであり、こ
れにより、極板群を構成する場合に支障となる極板表面
の凹凸を無くし、均一な強度で巻回が可能となり、隙間
の少ない状態で極板群を構成することができ、セパレー
タを傷つけることもない。図３はこの発明によるリチウ
ム二次電池の極板の１例を示す断面図であり、２は極
板、１は集電体、１は帯状補強部、３は正極活物質層ま
たは負極の炭素材料層である極板材料層である。集電体
１は帯状補強部１ａが形成されているため凹凸部が存在
するが、極板材料層３が集電体の凹凸部を覆うことによ
り集電体が極板表面に現れることはなく、極板表面が平
滑に形成されている。
【００１５】
【実施例】次に本発明の具体例を説明する。 （実施例１）正極活物質としてLiCoO2を主とする複合酸
化物を８２重量％、導電剤として鱗状黒鉛を８重量％、
アセチレンブラックを４重量％使用し、結着材にはポリ
テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）６重量％を溶媒で
ペースト状に混練する。このペ−ストを正極集電体とな
るアルミニウム箔の両面に塗布、乾燥して正極活物質層
を形成し、総厚み２００μｍの正極板を作成した。集電
体の比較例としては補強部を設けないアルミニウム箔を
用い、実施例の集電体には図１に示した補強部を設け、
補強部の間隔は約７mmとし、幅を約１mmとした。このよ
うな種々の集電体を用いた極板について、集電体の厚み
と引張強度の関係を調査した。引張強度試験はＪＩＳ
Ｚ−２２４１により各３サンプルの測定を行い、その平
均値を（表１）に示した。
化物を８２重量％、導電剤として鱗状黒鉛を８重量％、
アセチレンブラックを４重量％使用し、結着材にはポリ
テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）６重量％を溶媒で
ペースト状に混練する。このペ−ストを正極集電体とな
るアルミニウム箔の両面に塗布、乾燥して正極活物質層
を形成し、総厚み２００μｍの正極板を作成した。集電
体の比較例としては補強部を設けないアルミニウム箔を
用い、実施例の集電体には図１に示した補強部を設け、
補強部の間隔は約７mmとし、幅を約１mmとした。このよ
うな種々の集電体を用いた極板について、集電体の厚み
と引張強度の関係を調査した。引張強度試験はＪＩＳ
Ｚ−２２４１により各３サンプルの測定を行い、その平
均値を（表１）に示した。
【００１６】
【表１】
【００１７】（表１）から明らかなように、比較例の場
合、集電体の厚さが１０μｍの極板では引張強度が著し
く低下し、電池構成に必要な強度を得るには２０〜３０
μｍの集電体の厚さが必要であった。一方、本発明の実
施例の場合は、集電体の厚さが５〜７μｍの極板でも、
ほぼ十分な引張強度が得られた。これらの実施例の場
合、集電体の厚さが３０μｍの比較例の場合の活物質の
充填量を１００％とすると、１１２〜１１４％の活物質
充填量が得られることが確認された。 （実施例２）負極材料として人造黒鉛９５重量％、スチ
レン／ブタジエンゴムの水性分散体を４重量％、カルボ
キシメチルセルロース１重量％を溶媒でペ−スト状に混
練し、金属集電体の銅箔の両面に塗布し、乾燥して総厚
み１５０μｍの負極板を作成した。そして実施例１の正
極と同様に集電体厚みと極板の引張強度の関係を調査し
た。また集電体の補強部は図１のように集電体の一部を
折り曲げて形成し、その間隔を約７mm、幅を約１mmとし
た。また引張強度試験はＪＩＳ Ｚ−２２４１により３
サンプルで測定し、その平均値を（表２）に示した。
合、集電体の厚さが１０μｍの極板では引張強度が著し
く低下し、電池構成に必要な強度を得るには２０〜３０
μｍの集電体の厚さが必要であった。一方、本発明の実
施例の場合は、集電体の厚さが５〜７μｍの極板でも、
ほぼ十分な引張強度が得られた。これらの実施例の場
合、集電体の厚さが３０μｍの比較例の場合の活物質の
充填量を１００％とすると、１１２〜１１４％の活物質
充填量が得られることが確認された。 （実施例２）負極材料として人造黒鉛９５重量％、スチ
レン／ブタジエンゴムの水性分散体を４重量％、カルボ
キシメチルセルロース１重量％を溶媒でペ−スト状に混
練し、金属集電体の銅箔の両面に塗布し、乾燥して総厚
み１５０μｍの負極板を作成した。そして実施例１の正
極と同様に集電体厚みと極板の引張強度の関係を調査し
た。また集電体の補強部は図１のように集電体の一部を
折り曲げて形成し、その間隔を約７mm、幅を約１mmとし
た。また引張強度試験はＪＩＳ Ｚ−２２４１により３
サンプルで測定し、その平均値を（表２）に示した。
【００１８】
【表２】
【００１９】（表２）から分かるように、比較例の場
合、集電体の厚さが７μｍの極板では引張強度が著しく
低下し、電池構成に必要な強度を得るには２０〜３０μ
ｍの集電体の厚さが必要であった。一方、本発明の実施
例の場合は、集電体の厚さが５〜７μｍの極板でも、ほ
ぼ十分な引張強度が得られた。これらの実施例の場合、
集電体の厚さが３０μｍの比較例の場合の活物質の充填
量を１００％とすると、１１７〜１２０％の炭素（人造
黒鉛）の充填量が得られることが確認された。 （実施例３）電極の引張強度はできるだけ大きいほう
が、好ましいが集電体の厚みは所要の引張強度を得るの
に必要な最小限の厚みに留めなければならない。リチウ
ム二次電池の通常の組み立て設備では、正極の引張強度
は１５０N/mm2以上必要であり、負極の引張強度は４０
０N/mm2以上必要である。そこで正極集電体に補強部を
形成した厚み５μｍのアルミニウム箔を使用し、また負
極集電体には正極と同様に補強部を形成した厚み５μｍ
の銅箔を使用し、それぞれ実施例１、２の方法で極板を
製造し、図４で示した円筒形リチウム二次電池を構成し
た。セパレータ６には厚さ２７μｍで、６００〜９００
Åの細孔を有するポリエチレン微孔膜を採用し、電解液
にはエチレンカーボネート系をベース溶媒として、１モ
ルの６フッ化燐酸リチウムを溶解したものを使用した。
同時に比較例として、２０μｍの厚みの補強部を設けな
い集電体を用いた極板を同様の方法で作成し、これを用
いた円筒型電池を作成した。これらの２種類の電池を常
温で０．２Ｃ充電し、１Ｃで放電するサイクルを３回繰
り返した後、終止電圧２．５Ｖでの放電容量を測定した
結果、比較例に対して本発明品では、約１０％の放電容
量の増大が確認された。
合、集電体の厚さが７μｍの極板では引張強度が著しく
低下し、電池構成に必要な強度を得るには２０〜３０μ
ｍの集電体の厚さが必要であった。一方、本発明の実施
例の場合は、集電体の厚さが５〜７μｍの極板でも、ほ
ぼ十分な引張強度が得られた。これらの実施例の場合、
集電体の厚さが３０μｍの比較例の場合の活物質の充填
量を１００％とすると、１１７〜１２０％の炭素（人造
黒鉛）の充填量が得られることが確認された。 （実施例３）電極の引張強度はできるだけ大きいほう
が、好ましいが集電体の厚みは所要の引張強度を得るの
に必要な最小限の厚みに留めなければならない。リチウ
ム二次電池の通常の組み立て設備では、正極の引張強度
は１５０N/mm2以上必要であり、負極の引張強度は４０
０N/mm2以上必要である。そこで正極集電体に補強部を
形成した厚み５μｍのアルミニウム箔を使用し、また負
極集電体には正極と同様に補強部を形成した厚み５μｍ
の銅箔を使用し、それぞれ実施例１、２の方法で極板を
製造し、図４で示した円筒形リチウム二次電池を構成し
た。セパレータ６には厚さ２７μｍで、６００〜９００
Åの細孔を有するポリエチレン微孔膜を採用し、電解液
にはエチレンカーボネート系をベース溶媒として、１モ
ルの６フッ化燐酸リチウムを溶解したものを使用した。
同時に比較例として、２０μｍの厚みの補強部を設けな
い集電体を用いた極板を同様の方法で作成し、これを用
いた円筒型電池を作成した。これらの２種類の電池を常
温で０．２Ｃ充電し、１Ｃで放電するサイクルを３回繰
り返した後、終止電圧２．５Ｖでの放電容量を測定した
結果、比較例に対して本発明品では、約１０％の放電容
量の増大が確認された。
【００２０】
【発明の効果】以上の様に本発明によれば、極薄型の集
電体の使用を可能にした結果、従来と同一面積、同一厚
みの電極で従来より正極活物質あるいは負極炭素材料を
約１０〜２０％余分に充填することが可能となり、これ
に対応して、リチウム二次電池の電気容量も大幅に向上
させることができる。
電体の使用を可能にした結果、従来と同一面積、同一厚
みの電極で従来より正極活物質あるいは負極炭素材料を
約１０〜２０％余分に充填することが可能となり、これ
に対応して、リチウム二次電池の電気容量も大幅に向上
させることができる。
【図１】本発明の一実施の形態による金属集電体を示す
斜視図
斜視図
【図２】本発明の一実施の形態による補強材を使用した
金属集電体を示す斜視図
金属集電体を示す斜視図
【図３】本発明の一実施の形態による補強された金属集
電体を使用した、リチウム二次電池用電極の断面図
電体を使用した、リチウム二次電池用電極の断面図
【図４】本発明の一実施の形態による金属集電体を使用
したリチウム二次電池の半断面図
したリチウム二次電池の半断面図
【符号の説明】 １ 集電体 １ａ 集電体の帯状補強部 １ｂ 補強用線材 ２ 極板 ３ 極板材料層 ４ 正極板 ５ 負極板 ６ セパレータ ７ 負極タブ ８ 正極タブ ９ 絶縁スリーブ １０ ＰＴＣ素子 １１ 安全弁 １２ 封口リング １３ 絶縁板 １４ 外装缶
Claims (6)
- 【請求項１】 金属箔集電体にリチウム複合酸化物を塗
布した正極板と、金属箔集電体に炭素を塗布した負極板
とを、セパレータを介在させて巻回して構成した極板群
を備えたリチウム二次電池であって、正負極の集電体の
内、少なくとも一方の集電体が、極板群の巻回方向に帯
状の補強部を備えていることを特徴とする電池。 - 【請求項２】 帯状の補強部が箔状集電体の一部を折り
曲げて構成されていることを特徴とする請求項１記載の
電池。 - 【請求項３】 帯状の補強部は集電体本体の金属箔より
引張強度が強い異種の金属である請求項１記載の電池。 - 【請求項４】 補強部の異種の金属が集電体本体の金属
箔と同一の金属で被覆されていることを特徴とする請求
項３記載の電池。 - 【請求項５】 帯状の補強部が集電体の一部を折り曲げ
て帯状の補強材を固定して構成されていることを特徴と
する請求項１記載の電池。 - 【請求項６】 帯状の補強材の凸部が極板表面に露出す
ることがなく、極板表面が平滑に形成された請求項１、
２、３、４、５のいずれかに記載の電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9110751A JPH10302841A (ja) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | リチウム二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9110751A JPH10302841A (ja) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | リチウム二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10302841A true JPH10302841A (ja) | 1998-11-13 |
Family
ID=14543643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9110751A Pending JPH10302841A (ja) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | リチウム二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10302841A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009059480A (ja) * | 2007-08-29 | 2009-03-19 | Panasonic Corp | 電極板用金属基材およびこれを用いた電極板、金属基材および電極板の製造方法並びにこの電極板を用いた電池 |
| JP6004088B2 (ja) * | 2013-03-26 | 2016-10-05 | 日産自動車株式会社 | 非水電解質二次電池 |
| JP2019212607A (ja) * | 2018-05-31 | 2019-12-12 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | リチウム二次電池 |
| JP2019212609A (ja) * | 2018-05-31 | 2019-12-12 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | リチウム二次電池 |
| JP2019212608A (ja) * | 2018-05-31 | 2019-12-12 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | リチウム二次電池 |
| JP2019212606A (ja) * | 2018-05-31 | 2019-12-12 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | リチウム二次電池 |
-
1997
- 1997-04-28 JP JP9110751A patent/JPH10302841A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009059480A (ja) * | 2007-08-29 | 2009-03-19 | Panasonic Corp | 電極板用金属基材およびこれを用いた電極板、金属基材および電極板の製造方法並びにこの電極板を用いた電池 |
| JP6004088B2 (ja) * | 2013-03-26 | 2016-10-05 | 日産自動車株式会社 | 非水電解質二次電池 |
| JP2019212607A (ja) * | 2018-05-31 | 2019-12-12 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | リチウム二次電池 |
| JP2019212609A (ja) * | 2018-05-31 | 2019-12-12 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | リチウム二次電池 |
| JP2019212608A (ja) * | 2018-05-31 | 2019-12-12 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | リチウム二次電池 |
| JP2019212606A (ja) * | 2018-05-31 | 2019-12-12 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | リチウム二次電池 |
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