JPH1050278A - 非水電解液電池 - Google Patents

非水電解液電池

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JPH1050278A
JPH1050278A JP20338896A JP20338896A JPH1050278A JP H1050278 A JPH1050278 A JP H1050278A JP 20338896 A JP20338896 A JP 20338896A JP 20338896 A JP20338896 A JP 20338896A JP H1050278 A JPH1050278 A JP H1050278A
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JP
Japan
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battery
gasket
electrolyte battery
positive electrode
aqueous electrolyte
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Pending
Application number
JP20338896A
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English (en)
Inventor
Shuichi Nishino
秀一 西野
Akihiro Sano
晃寛 佐野
Hidesuke Oguro
秀祐 小黒
Fumio Oo
文夫 大尾
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温環境下での使用、あるいは保存における
電池特性を改善した非水電解液電池を提供することを目
的とする。 【解決手段】 ガスケット材料として結晶性シンジオタ
クチックポリスチレン樹脂、あるいは結晶性シンジオタ
クチックポリスチレン樹脂に、ポリエチレンやポリプロ
ピレンからなるポリオレフィン系エラストマーを添加し
た材料を用い、非水電解液としてγ−ブチルラクトンの
単体もしくは混合物の有機溶媒に、溶質としてホウフッ
化リチウムを溶解した非水電解液を用いる。さらに、封
口後の電池において、ガスケットの圧縮率を厚さで30
%ないし75%にすることによって耐漏液性の向上が図
られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は非水電解液電池に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、非水電解液電池、特にフッ化黒鉛
リチウム電池は、常温で10年以上という長期の保存特
性に優れていることにより、メモリーバックアップ電源
として広く用いられている。最近では、自動車,産業機
器等で高温環境下での使用用途が要望されている。ま
た、他の電子部品同様、回路基盤上へ半田リフローでき
るよう、非水電解液電池が高温環境下にさらされた後
も、電池特性を維持できるよう求められている。
【0003】このような要求を満たすため、電池構成材
料の改良が試みられているが、十分なものはなかった。
【0004】ここで、従来のフッ化黒鉛リチウム電池の
構成について述べる。図1は、従来のフッ化黒鉛リチウ
ム電池の一例として直径12.5mm,厚さ2.5mm
のコイン形リチウム電池(BR1225)の構成断面図
を示すものである。図1において、1はステンレス鋼よ
りなる封口板、2はリチウム金属を活物質とする負極、
3はフッ化黒鉛に黒鉛等の導電剤および結着剤を混合し
た後、加圧成型された正極、4は正極端子を兼ねる正極
ケース、5はポリエチレン,ポリプロピレン等、ポリオ
レフィン系樹脂からなるガスケット、6はポリプロピレ
ン不織布からなるセパレータ、7はチタン金属の集電体
である。電解液は、高沸点溶媒のγ−ブチルラクトンも
しくはプロピレンカーボネートと、低沸点溶媒のジメト
キシエタンを混合した溶媒に、溶質濃度1.00モル/
リットルとなるようにホウフッ化リチウム(LiB
4)を溶解させたものである。
【0005】上記構成のフッ化黒鉛リチウム電池におい
て、正極は450℃まで熱に安定なフッ化黒鉛活物質を
用い、負極は181℃の融点まで熱に安定なリチウム金
属を活物質としている。また、放電生成物であるリチウ
ムフロライト(LiF)は850℃まで熱に安定であ
る。
【0006】一般にコイン形,ボタン形,円筒形等のリ
チウム電池において、その電池形状にかかわらず、正極
端子を兼ねる金属容器と、負極端子を兼ねる金属容器の
間に、絶縁機能を持つガスケットを設置しなければなら
ない。ガスケットは、正負極端子を兼ねる金属容器の絶
縁機能と、発電要素が電池外部に出ることや、また外部
空気の電池内部への侵入を防ぐように密閉保持される機
能を持つ。しかし、高温環境下、ポリオレフィン系ガス
ケット材料では封口部に微細な間隙が生じ、電解液の蒸
発,漏液、また電池内部への外部空気,水分等の侵入に
より、電池性能が劣化する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記に示す従来のコイ
ン形リチウム電池の構成では、85℃以上の高温保存に
よる電池性能劣化の原因として、電池の封口かしめ部分
であるガスケットと封口板、ガスケットと正極ケースと
の接触部に生ずる間隙から、電池内部からの電解液の蒸
発,漏液、あるいは電池内部への外部空気,水分等の侵
入がある。特に、電解液の溶媒としてジメトキシエタン
のような沸点が83℃と比較的低い溶媒を使用した場
合、83℃以上の温度で極めて容易にガス化し、前述し
た封口かめし部の微細な間隙から容易に電池外部へ溶媒
が飛散し、電池性能を著しく劣化させる。また、外部空
気,水分等が侵入した場合、電池内部の発電要素のなか
でも特に水と化学反応を起こしやすいリチウム表面に、
放電反応を疎外する酸化物,水酸化物等の被膜が形成さ
れ、特に内部抵抗値の急激な増加により電池性能を低下
させる。
【0008】また、ガスケットとセパレータの材料とし
て用いているポリプロピレンは、85℃以上での使用
時、あるいは保存時、熱により樹脂の酸化や、電解液の
樹脂内部への浸透,拡散等による複合的な劣化のため、
ガスケットの場合、本来の絶縁密閉機能がセパレータの
場合、絶縁し電解液の保持機能がそこなわれ電池性能は
著しく低下する。この減少は、その環境温度が高くなる
ほど劣化の度合は大きくなり、170℃の環境下ではポ
リプロピレン樹脂が溶解し、ガスケット,セパレータと
も、上記の機能は失われ、電池特性を示さなくなる。
【0009】本発明はこれらの従来の問題点を解決する
もので、高温環境下での使用、あるいは保存時における
電池特性を改善した非水電解液電池を提供することを目
的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記従来の課題を解決す
るために本発明は、リチウム,ナトリウム,マグネシウ
ム等の軽金属、あるいはこれらの軽金属の合金からなる
負極活物質,酸化銅,三酸化モリブデン,二酸化マンガ
ン,フッ化黒鉛等のハロゲン化物を正極活物質とする非
水電解液電池において正極端子と負極端子の間に、介在
するガスケットとして結晶性シンジオタクチックポリス
チレン樹脂を用い、γ−ブチルラクトンを主成分とする
有機溶媒に、溶質としてホウフッ化リチウムを溶解させ
た非水電解液を用いたものである。
【0011】そして、以上の構成にすることで本発明
は、電池を高温環境下での使用、あるいは保存する場合
に封口かしめ部分における微細な間隙の発生を防止し、
電解液の熱安定性を図り、かつ封口時における直後、漏
液の防止が図れるので、耐漏液性の一層の向上を確保す
ることができ、電池特性の優れた電池を提供することが
できる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明は請求項1記載のように、
リチウムを負極活物質、フッ化黒鉛を正極活物質とする
非水電解液電池において、正極端子と負極端子の間に介
在するガスケットとして結晶性シンジオタクチックポリ
スチレンを用い、γ−ブチルラクトンを主成分とする有
機溶媒に、溶質としてホウフッ化リチウムを溶解させた
非水電解液を用いることにより、実施化することができ
る。そして、本発明を実施した電池は、高温環境下での
使用、あるいは保存する場合に高温特性がよく、かしめ
部分から電解液が漏液しなくて、電池特性の優れたもの
を実現できる。
【0013】そして、本発明は請求項2記載のように、
結晶性シンジオタクチックポリスチレン製のガスケット
にポリオレフィン系エラストマーを10重量%以下で添
加しても、結晶性シンジオタクチックポリスチレン単体
製のガスケットを用いた電池と同等の電池性能を発揮す
る電池を実現できる。
【0014】また、請求項3記載のように、結晶性シン
ジオタクチックポリスチレンを主成分とするガスケット
は、封口前と封口後の圧縮による厚さを30%ないし7
5%にすることで、特に耐漏液性の良好な電池を実施化
することができる。
【0015】また、請求項4記載のように、本発明の電
池におけるセパレータは平均繊維経が2μm以下、好ま
しくは0.3μmないし1.5μmとし、目付重量が
5.0g/m2 ないし9.0g/m2 、平均孔径が3.
0μmないし7.5μmの硝子繊維を用いると本発明の
電池特性を充分に発揮した電池を実施化できる。
【0016】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。
【0017】実施例1として、正極はフッ化黒鉛を、負
極はリチウム金属を、ガスケットは本発明による結晶性
シンジオタクチックポリスチレンを使用し、電解液はγ
−ブチルラクトンにホウフッ化リチウムを1.00モル
/リットル溶解したものを用い、セパレータには硝子繊
維を用いて、図1に示す従来と同じ構成の電池を組み立
てた。
【0018】そして、比較例として、ガスケットおよび
セパレータ材料にポリプロピレン樹脂を使用したこと以
外は本発明の実施例1と同じ構成のものを組み立てた。
【0019】この電池で150℃の保存試験を行った。
表1に150℃保存試験でのBR1225電池の開路電
圧と内部抵抗の変化を示す。
【0020】
【表1】
【0021】以上のように、150℃の保存期間が経過
するに従い比較例では、開路電圧の低下と内部抵抗の上
昇が著しく、本発明の実施例1ではその変化が少なく、
高温環境下での保存において、電池性能が安定している
ことを示している。
【0022】次に、ガスケット材料の結晶性シンジオタ
クチックポリスチレンに、ポリエチレンやポリプロピレ
ンからなるポリオレフィン系エラストマーを添加した場
合の耐漏液特性を評価した。
【0023】ガスケットにポリプロピレンを2重量%で
添加した以外は、実施例1と同じ構成にした電池を本発
明の実施例2とし、以下ガスケットに添加するポリプロ
ピレンの重量%を4%,6%,8%,10%,12%,
15%とし、それ以外は、実施例1と同じ構成としたも
のを実施例3,実施例4,実施例5,実施例6,実施例
7,実施例8とする。そして、上記の電池を−10℃1
時間,125℃1時間を1サイクルとする熱衝撃試験を
120サイクル実施し、耐漏液特性を調べた結果を表2
に示す。
【0024】
【表2】
【0025】表2より明らかなように、ポリプロピレン
エラストマーを10重量%を上限として加えても結晶性
シンジオタクチックポリスチレン単体のガスケットを使
用した電池と同等の耐漏液特性を示す。ここでは、ポリ
プロピレンエラストマーの例を示したがポリプロピレン
エラストマーでも同様の結果が得られている。このこと
より、結晶性シンジオタクチックポリスチレン単体のみ
ならず、ポリプロピレンやポリエチレンからなるポリオ
レフィン系エラストマーを添加した結晶性シンジオタク
チックポリスチレン樹脂をガスケット材料として用いる
ことも可能であり、この場合、ポリオレフィン系エラス
トマー添加量は、10重量%以下が望ましい。
【0026】次に、結晶性シンジオタクチックポリスチ
レン樹脂をガスケット材料として用い、かしめ部分によ
る電池の封口の際のガスケットの最適圧縮率を比較検討
した。
【0027】ガスケット圧縮率を20%とした以外は、
実施例1と同じ構成とした電池を実施例9とする。以
下、ガスケット圧縮率を30%,50%,75%,80
%,90%とし、それ以外は、実施例1と同じ構成とし
たものを実施例10,実施例11,実施例12,実施例
13,実施例14とする。そして、上記の電池を−10
℃1時間,125℃1時間を1サイクルとする熱衝撃試
験を120サイクル実施し、耐漏液特性を調べた結果を
表3に示す。
【0028】
【表3】
【0029】表3より明らかなように、結晶性シンジオ
タクチックポリスチレン樹脂をガスケット材料として用
いる場合、封口時のガスケットの圧縮率は30%ないし
75%であれば、漏液は発生せず耐漏液性を満足するこ
とがわかる。この結果は、結晶性シンジオタクチックポ
リスチレン樹脂に、前述のポリオレフィン系エラストマ
ーを添加した樹脂の場合でも同様の結果が得られた。
【0030】
【発明の効果】以上の説明より明らかように、本発明の
非水電解液電池は、高温環境下での使用、あるいは保存
における電池性能の劣化が極めて少ない優れた電池を提
供できる。本発明は、広範囲の温度で使用、あるいは保
存が可能で、非水電解液電池の使用用途をさらに拡大す
ることができ、その工業価値は大きいものがある。
【図面の簡単な説明】
【図1】一般的なコイン形リチウム電池の断面図
【符号の説明】 1 封口板 2 負極 3 正極 4 正極ケース 5 ガスケット 6 セパレータ 7 集電体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大尾 文夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リチウムを負極活物質、フッ化黒鉛を正
    極活物質とする非水電解液電池において、正極端子と負
    極端子の間に介在するガスケットとして結晶性シンジオ
    タクチックポリスチレンを用い、γ−ブチルラクトンを
    主成分とする有機溶媒に、溶質としてホウフッ化リチウ
    ムを溶解させた非水電解液を用いたことを特徴とする非
    水電解液電池。
  2. 【請求項2】 ガスケットとして使用する結晶性シンジ
    オタクチックポリスチレンに、ポリエチレンやポリプロ
    ピレンからなるポリオレフィン系エラストマーを10重
    量%以下で添加したことを特徴とする請求項1記載の非
    水電解液電池。
  3. 【請求項3】 結晶性シンジオタクチックポリスチレン
    を主成分とするガスケットを、正極ケース上部と負極缶
    の間で、圧縮前の厚さに対して30%ないし75%の厚
    さに圧縮して、かしめ封口することを特徴とする請求項
    1または2記載の非水電解液電池。
  4. 【請求項4】 負極活物質を主体とする負極と、正極活
    物質を主体とする正極との間に介在し、かつγ−ブチル
    ラクトンを主成分とする有機溶媒に、溶質としてホウフ
    ッ化リチウムを溶解させた非水電解液を含浸するセパレ
    ータとして平均繊維経が0.3μmないし1.5μm、
    目付重量が5.0g/m2 ないし9.0g/m2 、平均
    孔径が3.0μmないし7.5μmの硝子繊維を用いた
    請求項1ないし3記載の非水電解液電池。
JP20338896A 1996-08-01 1996-08-01 非水電解液電池 Pending JPH1050278A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000039863A1 (en) * 1998-12-29 2000-07-06 Eveready Battery Company, Inc. Impact modified polystyrene seals for electrochemical cells
WO2003054982A2 (en) * 2001-12-20 2003-07-03 Eveready Battery Company, Inc. Seal for electrochemical cell

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