JPH11121045A - 非水電解質二次電池 - Google Patents
非水電解質二次電池Info
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- JPH11121045A JPH11121045A JP9303747A JP30374797A JPH11121045A JP H11121045 A JPH11121045 A JP H11121045A JP 9303747 A JP9303747 A JP 9303747A JP 30374797 A JP30374797 A JP 30374797A JP H11121045 A JPH11121045 A JP H11121045A
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- Japan
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- electrode
- negative electrode
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造が容易な非水電解質二次電池を提供す
る。 【解決手段】 本発明になる非水電解質二次電池は、帯
状の正極及び負極とが隔離体を介して巻回された扁平状
電極体と、正極及び負極にそれぞれ接続される端子体と
を備えており、前記端子体は、極板面を押圧する押圧部
を有することを特徴とする。
る。 【解決手段】 本発明になる非水電解質二次電池は、帯
状の正極及び負極とが隔離体を介して巻回された扁平状
電極体と、正極及び負極にそれぞれ接続される端子体と
を備えており、前記端子体は、極板面を押圧する押圧部
を有することを特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解質二次電
池に関するものである。
池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電子機器の急激な小形軽量化に伴い、そ
の電源である電池に対して小形で軽量かつ高エネルギー
密度、更に繰り返し充放電が可能な二次電池開発への要
求が高まっている。また、大気汚染や二酸化炭素の増加
等の環境問題により、電気自動車の早期実用化が望まれ
ており、高効率、高出力、高エネルギー密度、軽量等の
特徴を有する優れた二次電池の開発が要望されている。
の電源である電池に対して小形で軽量かつ高エネルギー
密度、更に繰り返し充放電が可能な二次電池開発への要
求が高まっている。また、大気汚染や二酸化炭素の増加
等の環境問題により、電気自動車の早期実用化が望まれ
ており、高効率、高出力、高エネルギー密度、軽量等の
特徴を有する優れた二次電池の開発が要望されている。
【0003】これらの要求を満たす二次電池として、非
水電解質を使用した二次電池が実用化されている。この
電池は、従来の水溶液電解液を使用した電池の数倍のエ
ネルギー密度を有している。その例として、非水電解質
二次電池の正極にコバルト複合酸化物、ニッケル複合酸
化物又はスピネル型リチウムマンガン酸化物を用い、負
極にリチウムが吸蔵・放出可能な炭素材料などを用いた
長寿命な4V級非水電解質二次電池が実用化されてい
る。
水電解質を使用した二次電池が実用化されている。この
電池は、従来の水溶液電解液を使用した電池の数倍のエ
ネルギー密度を有している。その例として、非水電解質
二次電池の正極にコバルト複合酸化物、ニッケル複合酸
化物又はスピネル型リチウムマンガン酸化物を用い、負
極にリチウムが吸蔵・放出可能な炭素材料などを用いた
長寿命な4V級非水電解質二次電池が実用化されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この非水電解質二次電
池は、帯状の正極板、負極板の端部に溶着等により端子
体が接続されており、端子体が形成された帯状の正極板
と負極板とが隔離体を介して巻回し、扁平状電極体と
し、この電極体が電池容器に収納され、電池を構成して
いる。この端子体は、正極、負極の集電体に溶着されて
おり、その部分には充放電に関与する合剤層は塗布され
ていない。(図1参照) 一方、小型・軽量化の目的から、電極の集電体が薄膜化
されており、帯状の正極板、負極板の端部にそれぞれ端
子体を溶着することが困難となってきており、かかる工
程が電池製造において非常に煩雑となっている。
池は、帯状の正極板、負極板の端部に溶着等により端子
体が接続されており、端子体が形成された帯状の正極板
と負極板とが隔離体を介して巻回し、扁平状電極体と
し、この電極体が電池容器に収納され、電池を構成して
いる。この端子体は、正極、負極の集電体に溶着されて
おり、その部分には充放電に関与する合剤層は塗布され
ていない。(図1参照) 一方、小型・軽量化の目的から、電極の集電体が薄膜化
されており、帯状の正極板、負極板の端部にそれぞれ端
子体を溶着することが困難となってきており、かかる工
程が電池製造において非常に煩雑となっている。
【0005】また、扁平状電極体の場合、電極体の巻き
はじめ部分においてゆるみが生じやすく、正極板と負極
板との圧迫が保たれずに電池特性に影響を及ぼすという
問題がおきやすい。
はじめ部分においてゆるみが生じやすく、正極板と負極
板との圧迫が保たれずに電池特性に影響を及ぼすという
問題がおきやすい。
【0006】そこで、本発明の目的とするところは、煩
雑な端子体の接続をすることなく、しかも扁平状電極体
の正極板と負極板との均一な圧迫を可能にする端子体を
提供するとともに、安価で電池特性に優れた非水電解質
二次電池を提供することを目的とする。
雑な端子体の接続をすることなく、しかも扁平状電極体
の正極板と負極板との均一な圧迫を可能にする端子体を
提供するとともに、安価で電池特性に優れた非水電解質
二次電池を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明になる非水電解質
二次電池は、帯状の正極及び負極とが隔離体を介して巻
回された扁平状電極体と、正極及び負極にそれぞれ接続
される端子体とを備えており、前記端子体は、極板面を
押圧する押圧部を有することを特徴とする。
二次電池は、帯状の正極及び負極とが隔離体を介して巻
回された扁平状電極体と、正極及び負極にそれぞれ接続
される端子体とを備えており、前記端子体は、極板面を
押圧する押圧部を有することを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】以下に、好適な一実施の形態を用
いて本発明を説明する。
いて本発明を説明する。
【0009】図2は、本発明になる非水電解質二次電池
の電極体説明図である。
の電極体説明図である。
【0010】図において、5は帯状の正極板と負極板と
をセパレータを介して巻回した扁平巻電極体、6は正極
端子体、7は、負極端子体である。
をセパレータを介して巻回した扁平巻電極体、6は正極
端子体、7は、負極端子体である。
【0011】正極板は、集電体に活物質としてリチウム
コバルト複合酸化物が保持されたものである。この集電
体は、厚さ30μmのアルミニウム箔である。
コバルト複合酸化物が保持されたものである。この集電
体は、厚さ30μmのアルミニウム箔である。
【0012】正極板は、結着剤であるポリフッ化ビニリ
デン 8部と導電剤であるアセチレンブラック 3部とを
活物質 89部とともに混合し、適宜N−メチル−2−
ピロリドンを加えてペースト状に調製した後、その集電
体材料の両面に塗布、乾燥することによって製作した。
ただし、電極体中心に位置する集電体内面の部分、約2
4mmを塗布せずに集電体を露出させた。また、電極体
最外周に位置する集電体の約5mmを塗布せずに集電体
を露出させた。
デン 8部と導電剤であるアセチレンブラック 3部とを
活物質 89部とともに混合し、適宜N−メチル−2−
ピロリドンを加えてペースト状に調製した後、その集電
体材料の両面に塗布、乾燥することによって製作した。
ただし、電極体中心に位置する集電体内面の部分、約2
4mmを塗布せずに集電体を露出させた。また、電極体
最外周に位置する集電体の約5mmを塗布せずに集電体
を露出させた。
【0013】負極板は、厚さ12μmの銅箔である集電
体の両面に、ホスト物質としてのグラファイト(黒鉛)
88部と結着剤としてのポリフッ化ビニリデン12部と
を混合し、適宜N−メチル−2−ピロリドンを加えてペ
ースト状に調製したものを塗布、乾燥することによって
製作された。ただし、電極体中心に位置する集電体内面
の部分、約24mmを塗布せずに集電体を露出させた。
また、電極体最外周に位置する集電体の約5mmを塗布
せずに集電体を露出させた。
体の両面に、ホスト物質としてのグラファイト(黒鉛)
88部と結着剤としてのポリフッ化ビニリデン12部と
を混合し、適宜N−メチル−2−ピロリドンを加えてペ
ースト状に調製したものを塗布、乾燥することによって
製作された。ただし、電極体中心に位置する集電体内面
の部分、約24mmを塗布せずに集電体を露出させた。
また、電極体最外周に位置する集電体の約5mmを塗布
せずに集電体を露出させた。
【0014】セパレータ8は、ポリエチレン微多孔膜で
ある。また、電解液は、LiPF6を1mol/l含む
エチレンカーボネート:ジエチルカーボネート=1:1
(体積比)の混合液である。
ある。また、電解液は、LiPF6を1mol/l含む
エチレンカーボネート:ジエチルカーボネート=1:1
(体積比)の混合液である。
【0015】図3は、本発明にかかる端子体の一実施の
形態を示す説明図である。
形態を示す説明図である。
【0016】端子体6、7は、縦50mm×横24m
m、厚さ0.6mmの長方形状の端子体本体12と、そ
の端子体本体に形成された矩形状端子リード13(縦2
0mm×横4mm、厚さ0.6mm)とを備えており、
ここではその材質にステンレスを用いている。そして端
子体本体には、極板群の極板面を圧迫するための押圧部
14を有している。ここでは、ステンレス板に長さ35
mmの切断線を幅6mmの間隔で、端子体本体両側に2
本、レーザーにて形成し、切断線の間の部分を端子体平
面に対して垂直に押出し、弓形状に変形させて押圧部を
形成した。そして、ここでは2つの押圧部を極板長手方
向と垂直な方向となるよう形成している。
m、厚さ0.6mmの長方形状の端子体本体12と、そ
の端子体本体に形成された矩形状端子リード13(縦2
0mm×横4mm、厚さ0.6mm)とを備えており、
ここではその材質にステンレスを用いている。そして端
子体本体には、極板群の極板面を圧迫するための押圧部
14を有している。ここでは、ステンレス板に長さ35
mmの切断線を幅6mmの間隔で、端子体本体両側に2
本、レーザーにて形成し、切断線の間の部分を端子体平
面に対して垂直に押出し、弓形状に変形させて押圧部を
形成した。そして、ここでは2つの押圧部を極板長手方
向と垂直な方向となるよう形成している。
【0017】なお、ここでは、材質にステンレスを用い
ているが、電気抵抗の増大を招く材質でなければよく、
鉄板に金めっきを施したものでもよい。また、端子体の
形状もこれに限るものではない。
ているが、電気抵抗の増大を招く材質でなければよく、
鉄板に金めっきを施したものでもよい。また、端子体の
形状もこれに限るものではない。
【0018】さらに、押圧部の形状を弓形状でなく、逆
台形状としてもよいし、これらに限られるものでもな
い。加えて、押圧部は極板を、押圧部又は/及び端子体
によって極板を圧迫できる構造であれば上記に限られる
ものではない。
台形状としてもよいし、これらに限られるものでもな
い。加えて、押圧部は極板を、押圧部又は/及び端子体
によって極板を圧迫できる構造であれば上記に限られる
ものではない。
【0019】図4は、本発明になる非水電解質二次電池
の電極体巻きはじめ部分の説明図である。
の電極体巻きはじめ部分の説明図である。
【0020】それぞれの寸法は、正極板が厚さ180μ
m、幅50mmで、セパレータが厚さ25μm、幅54
mmで、負極板が厚さ170μm、幅52mmとなって
おり、負極板10、セパレータ8、正極板9、セパレー
タ8の順になるよう重ね合わせ、負極および正極の合剤
を塗布していない集電体面に端子体を正極、負極それぞ
れに当接し、扁平巻の電極体5とした。このとき、端子
体の平面のうち、弓形状に押出されていない面と電極体
の平坦状の極板面が接触するよう巻回されており、端子
体押圧部又は/及び端子体自体が電極体の平坦状の極板
面を外側方向に圧迫する構造となっている。
m、幅50mmで、セパレータが厚さ25μm、幅54
mmで、負極板が厚さ170μm、幅52mmとなって
おり、負極板10、セパレータ8、正極板9、セパレー
タ8の順になるよう重ね合わせ、負極および正極の合剤
を塗布していない集電体面に端子体を正極、負極それぞ
れに当接し、扁平巻の電極体5とした。このとき、端子
体の平面のうち、弓形状に押出されていない面と電極体
の平坦状の極板面が接触するよう巻回されており、端子
体押圧部又は/及び端子体自体が電極体の平坦状の極板
面を外側方向に圧迫する構造となっている。
【0021】次に、電池ケースに電極体5を収納し、端
子体の正極及び負極リードをそれぞれ電池容器蓋に形成
された端子と接続し、電池容器蓋をレーザー封口した。
そして電解液を各電極、セパレータが十分湿潤し、電極
群外にフリーな電解液が存在しない量を注液孔より真空
注液した。次に、注液孔を注液栓で塞ぎ、密封封口を行
って設計容量800mAhの電池(A)を100個作製
した。
子体の正極及び負極リードをそれぞれ電池容器蓋に形成
された端子と接続し、電池容器蓋をレーザー封口した。
そして電解液を各電極、セパレータが十分湿潤し、電極
群外にフリーな電解液が存在しない量を注液孔より真空
注液した。次に、注液孔を注液栓で塞ぎ、密封封口を行
って設計容量800mAhの電池(A)を100個作製
した。
【0022】[従来電池]また、比較用として、従来の電
池B(ただし、本発明電池の構成と異なる点は、端子体
を使用せずに、極板の合剤層の塗布されていない、集電
体の端部に矩形状の端子リードを超音波溶着により取り
付けている点である。)を同様に100個作製した。
池B(ただし、本発明電池の構成と異なる点は、端子体
を使用せずに、極板の合剤層の塗布されていない、集電
体の端部に矩形状の端子リードを超音波溶着により取り
付けている点である。)を同様に100個作製した。
【0023】[試験および結果]これらの電池A及びB
それぞれにおいて、合剤層の塗布された極板の状態から
リード付き電極体の作製までの所用平均時間を比較した
ところ、従来品にかかる電極体よりも、本発明にかかる
端子体を用いた電極体の方が速かった。また、従来品に
かかるリードの取り付けでは溶着不良が見られたが、本
発明にかかる端子体を用いたものでは、溶着不良はなか
った。
それぞれにおいて、合剤層の塗布された極板の状態から
リード付き電極体の作製までの所用平均時間を比較した
ところ、従来品にかかる電極体よりも、本発明にかかる
端子体を用いた電極体の方が速かった。また、従来品に
かかるリードの取り付けでは溶着不良が見られたが、本
発明にかかる端子体を用いたものでは、溶着不良はなか
った。
【0024】次に、これらの電池のうち10個づつを1
Cの電流で3時間、4.1Vまで定電流定電圧充電を行
って満充電状態とした。これらの電池20個を用いて2
C高効率放電試験を行った。
Cの電流で3時間、4.1Vまで定電流定電圧充電を行
って満充電状態とした。これらの電池20個を用いて2
C高効率放電試験を行った。
【0025】その平均結果を図5に示す。同図より、本
発明の非水電解質二次電池の方が従来品よりも高効率放
電に優れていることが示された。これは、本発明品が、
従来品に比べ、均一な圧迫が保たれているためと考えら
れる。
発明の非水電解質二次電池の方が従来品よりも高効率放
電に優れていることが示された。これは、本発明品が、
従来品に比べ、均一な圧迫が保たれているためと考えら
れる。
【0026】上記実施例において、正極のリチウム含有
金属酸化物としてリチウムコバルト複合酸化物を用いる
場合を説明したが、リチウムコバルト系複合酸化物、リ
チウムニッケル又はリチウムニッケル系複合酸化物、二
硫化チタンをはじめとしてマンガン系、たとえばスピネ
ル型リチウムマンガン酸化物あるいは五酸化バナジウム
および三酸化モリブデンなどの種々のものを用いること
ができることはいうまでもない。
金属酸化物としてリチウムコバルト複合酸化物を用いる
場合を説明したが、リチウムコバルト系複合酸化物、リ
チウムニッケル又はリチウムニッケル系複合酸化物、二
硫化チタンをはじめとしてマンガン系、たとえばスピネ
ル型リチウムマンガン酸化物あるいは五酸化バナジウム
および三酸化モリブデンなどの種々のものを用いること
ができることはいうまでもない。
【0027】さらに、有機溶媒も基本的に限定されるも
のではない。従来リチウム電池に用いられているもので
あれば本発明と同様の効果が得られる。例えば溶媒とし
ては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネー
ト、γ−ブチロラクトン、スルホランなどの高誘電率溶
媒に1,2−ジメトキシエタン、ジメチルカーボネー
ト、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、メチルフォルメートなどの低粘度溶媒を混合したも
のが用いることができる。加えて、エネルギー密度が最
も高い金属リチウム又はその合金を用いたリチウム二次
電池にも適用可能である。
のではない。従来リチウム電池に用いられているもので
あれば本発明と同様の効果が得られる。例えば溶媒とし
ては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネー
ト、γ−ブチロラクトン、スルホランなどの高誘電率溶
媒に1,2−ジメトキシエタン、ジメチルカーボネー
ト、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、メチルフォルメートなどの低粘度溶媒を混合したも
のが用いることができる。加えて、エネルギー密度が最
も高い金属リチウム又はその合金を用いたリチウム二次
電池にも適用可能である。
【0028】また、本発明において、非水電解質リチウ
ムイオン二次電池の場合、負極のホスト物質はリチウム
イオンを吸蔵、放出できるものであればいかなるもので
もかまわないし、たとえば、グラファイト、コークス、
カーボン、アモルファスカーボン、SnO、SnO2、
Sn1-xMxO(M=Hg,P,B,Si,Ge又はS
b、ただし0≦X<1)、Sn1-xMxO2(M=Hg,
P,B,Si,Ge又はSb、ただし0≦X<1)、S
n3O2(OH)2、Sn3-xMxO2(OH)2(M=M
g,P,B,Si,Ge,Sb,As又はMn、ただし
0≦X<3)、LiSiO2、SiO2、SiO、SiO
2-x(0≦X<1)、Si1-xMxO(M=Hg,P,B,
Si,Ge又はSb、ただし0≦X<1)、Si1-xMx
O2(M=Hg,P,B,Si,Ge又はSb、ただし
0≦X<1)、Si1-xMxO2ーy(M=Hg,P,B,S
i,Ge又はSb、ただし0≦X<1、0≦y<1)又
はLiSnO2の中から選ばれる1種又は2種以上であ
ることを例示することができる。このように、負極の容
量が大きいものを用い、本発明を適用することによって
製造工程の容易化、軽量化された電池性能に優れた非水
電解質二次電池を提供することができる。
ムイオン二次電池の場合、負極のホスト物質はリチウム
イオンを吸蔵、放出できるものであればいかなるもので
もかまわないし、たとえば、グラファイト、コークス、
カーボン、アモルファスカーボン、SnO、SnO2、
Sn1-xMxO(M=Hg,P,B,Si,Ge又はS
b、ただし0≦X<1)、Sn1-xMxO2(M=Hg,
P,B,Si,Ge又はSb、ただし0≦X<1)、S
n3O2(OH)2、Sn3-xMxO2(OH)2(M=M
g,P,B,Si,Ge,Sb,As又はMn、ただし
0≦X<3)、LiSiO2、SiO2、SiO、SiO
2-x(0≦X<1)、Si1-xMxO(M=Hg,P,B,
Si,Ge又はSb、ただし0≦X<1)、Si1-xMx
O2(M=Hg,P,B,Si,Ge又はSb、ただし
0≦X<1)、Si1-xMxO2ーy(M=Hg,P,B,S
i,Ge又はSb、ただし0≦X<1、0≦y<1)又
はLiSnO2の中から選ばれる1種又は2種以上であ
ることを例示することができる。このように、負極の容
量が大きいものを用い、本発明を適用することによって
製造工程の容易化、軽量化された電池性能に優れた非水
電解質二次電池を提供することができる。
【0029】尚、本発明になる非水電解質二次電池にお
いては、その構成として正極、負極及びセパレータと非
水電解液との組み合わせ、正極、負極、セパレータとし
ての有機又は無機固体電解質及び非水電解液との組み合
わせ、あるいは正極、負極、セパレータ、有機又は無機
固体電解質及び非水電解液との組み合わせであっても構
わない。
いては、その構成として正極、負極及びセパレータと非
水電解液との組み合わせ、正極、負極、セパレータとし
ての有機又は無機固体電解質及び非水電解液との組み合
わせ、あるいは正極、負極、セパレータ、有機又は無機
固体電解質及び非水電解液との組み合わせであっても構
わない。
【0030】本請求項に記載した隔離体とは、セパレー
タあるいはセパレータとしての有機又は無機固体電解質
もしくは有機バインダーによって決着された無機固体粉
末などを意味しており、いずれも公知のものの使用が可
能である。また、非水電解液も公知のものの使用が可能
であることはいうまでもない。加えて、正極合剤層又は
/及び負極合剤層の上面に有機固体電解質(特に、PA
NやPEOなど)を形成させた構成であっても構わな
い。
タあるいはセパレータとしての有機又は無機固体電解質
もしくは有機バインダーによって決着された無機固体粉
末などを意味しており、いずれも公知のものの使用が可
能である。また、非水電解液も公知のものの使用が可能
であることはいうまでもない。加えて、正極合剤層又は
/及び負極合剤層の上面に有機固体電解質(特に、PA
NやPEOなど)を形成させた構成であっても構わな
い。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、煩雑な端子リードの接
続をすることなく、しかも扁平状電極体の正極板と負極
板との均一な圧迫を可能にする端子体を提供するととも
に、安価で電池特性に優れた非水電解質二次電池を提供
することができる。
続をすることなく、しかも扁平状電極体の正極板と負極
板との均一な圧迫を可能にする端子体を提供するととも
に、安価で電池特性に優れた非水電解質二次電池を提供
することができる。
【0032】よって、本発明の工業的価値は極めて高
い。
い。
【図1】従来の非水電解液二次電池のリード付極板の説
明図である。
明図である。
【図2】本発明にかかる電極体の一実施の形態を示す説
明図である。
明図である。
【図3】本発明にかかる端子体の一実施の形態を示す説
明図である。
明図である。
【図4】本発明にかかる電極体の巻きはじめ状態を示す
説明図である。
説明図である。
【図5】本発明品と従来品との高効率放電特性を示す図
である。
である。
1 端子リード 2 極板 3 溶着部分 4 電極合剤層 5 電極体 6 正極の端子体 7 負極の端子体 8 セパレータ 9 正極板 10 負極板 11 セパレータ 12 端子体本体 13 端子リード 14 押圧部
Claims (1)
- 【請求項1】 帯状の正極及び負極とが隔離体を介して
巻回された扁平状電極体と、正極及び負極にそれぞれ接
続される端子体とを備えており、 前記端子体は、極板面を押圧する押圧部を有することを
特徴とする非水電解質二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9303747A JPH11121045A (ja) | 1997-10-17 | 1997-10-17 | 非水電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9303747A JPH11121045A (ja) | 1997-10-17 | 1997-10-17 | 非水電解質二次電池 |
Publications (1)
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