JPH11144697A - 非水電解質電池 - Google Patents
非水電解質電池Info
- Publication number
- JPH11144697A JPH11144697A JP9325327A JP32532797A JPH11144697A JP H11144697 A JPH11144697 A JP H11144697A JP 9325327 A JP9325327 A JP 9325327A JP 32532797 A JP32532797 A JP 32532797A JP H11144697 A JPH11144697 A JP H11144697A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- porous body
- separator
- polyimide
- battery
- polyolefin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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
Landscapes
- Cell Separators (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 シャットダウン機能にすぐれるとともに、シ
ャットダウンに際して完全溶融や溶融亀裂を生じること
のない、より安全性の高いセパレータを備えた非水電解
質電池を提供する。 【解決手段】 本発明になる非水電解質電池は、正極と
負極とセパレータと有機電解液とが少なくとも電池ケー
スに収納されてり、該セパレータが、ポリイミドの多孔
質体とポリオレフィンの多孔質体とを備えてなることを
特徴とする。
ャットダウンに際して完全溶融や溶融亀裂を生じること
のない、より安全性の高いセパレータを備えた非水電解
質電池を提供する。 【解決手段】 本発明になる非水電解質電池は、正極と
負極とセパレータと有機電解液とが少なくとも電池ケー
スに収納されてり、該セパレータが、ポリイミドの多孔
質体とポリオレフィンの多孔質体とを備えてなることを
特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解質電池に
関するものであり、特に短絡等における、電池温度上昇
時に対する安全化技術に関するものである。
関するものであり、特に短絡等における、電池温度上昇
時に対する安全化技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ラップトップコンピューター、ワ
ープロ等の携帯情報機器、カメラ一体型ＶＴＲ、液晶テ
レビ等のＡＶ機器や携帯電話等の移動通信機器等々のよ
うに、電源としての電池に対し大電流、大出力を要求す
る機器が多種多様に発達し、より高エネルギー密度の電
池が要望されており、その要望に応えるべく、非水電解
質電池が提案され、実用化に至っている。
ープロ等の携帯情報機器、カメラ一体型ＶＴＲ、液晶テ
レビ等のＡＶ機器や携帯電話等の移動通信機器等々のよ
うに、電源としての電池に対し大電流、大出力を要求す
る機器が多種多様に発達し、より高エネルギー密度の電
池が要望されており、その要望に応えるべく、非水電解
質電池が提案され、実用化に至っている。
【０００３】一般に、電池には、正極と負極の間に短絡
防止のためのセパレータが設けられており、非水電解質
電池のセパレータとしてはポリオレフィン多孔質体が用
いられている。しかしながら、電池が外部短絡した場
合、大電流が流れて発熱し、それに伴って電池温度が上
昇し、発火に至る危険性がある。
防止のためのセパレータが設けられており、非水電解質
電池のセパレータとしてはポリオレフィン多孔質体が用
いられている。しかしながら、電池が外部短絡した場
合、大電流が流れて発熱し、それに伴って電池温度が上
昇し、発火に至る危険性がある。
【０００４】そのため、外部短絡時の温度上昇を抑制
し、発火等を防止するため、セパレータが溶融してその
開孔部を目詰まりさせることで電池反応を停止させ、も
って発熱を抑える機能を有するセパレータが提案されて
いる。この機能は、シャットダウン機能とよばれてい
る。
し、発火等を防止するため、セパレータが溶融してその
開孔部を目詰まりさせることで電池反応を停止させ、も
って発熱を抑える機能を有するセパレータが提案されて
いる。この機能は、シャットダウン機能とよばれてい
る。
【０００５】この機能を備えたセパレータとして、ポリ
プロピレン多孔質体を用いた場合では１６０℃付近で、
またポリエチレン多孔質体の場合では１３５℃付近でシ
ャットダウンが起こり、電池の発熱がとまって温度上昇
が抑えられるように設計されている。
プロピレン多孔質体を用いた場合では１６０℃付近で、
またポリエチレン多孔質体の場合では１３５℃付近でシ
ャットダウンが起こり、電池の発熱がとまって温度上昇
が抑えられるように設計されている。
【０００６】しかし、このシャットダウン状態が維持・
継続されるのは、セパレータの溶融状態が、その開孔部
を目詰まりさせる程度に留まった場合であり、多大な発
熱状態となり、溶融が進行してセパレータの完全溶融や
溶融亀裂を生じた場合には、電極間の接触が起こり、再
び短絡電流が流れてしまい、電池は再び発熱状態とな
り、最悪発火に至る危険性が大きくなる。
継続されるのは、セパレータの溶融状態が、その開孔部
を目詰まりさせる程度に留まった場合であり、多大な発
熱状態となり、溶融が進行してセパレータの完全溶融や
溶融亀裂を生じた場合には、電極間の接触が起こり、再
び短絡電流が流れてしまい、電池は再び発熱状態とな
り、最悪発火に至る危険性が大きくなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
とするところは、従来技術に見られる前記問題を解決す
るためになされたものであり、シャットダウン機能にす
ぐれるとともに、シャットダウンに際して完全溶融や溶
融亀裂を生じることのない、より安全性の高いセパレー
タを備えた非水電解質電池を提供することにある。
とするところは、従来技術に見られる前記問題を解決す
るためになされたものであり、シャットダウン機能にす
ぐれるとともに、シャットダウンに際して完全溶融や溶
融亀裂を生じることのない、より安全性の高いセパレー
タを備えた非水電解質電池を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明になる非水電解質
電池は、正極と負極とセパレータと有機電解液とが少な
くとも電池ケースに収納されてり、該セパレータは、ポ
リイミドの多孔質体とポリオレフィンの多孔質体とを備
えてなることを特徴とする。
電池は、正極と負極とセパレータと有機電解液とが少な
くとも電池ケースに収納されてり、該セパレータは、ポ
リイミドの多孔質体とポリオレフィンの多孔質体とを備
えてなることを特徴とする。
【０００９】本発明にかかる第２の発明は、該セパレー
タは、ポリイミド多孔質体の両面にポリオレフィン多孔
質体が配設されてなることを特徴とする。
タは、ポリイミド多孔質体の両面にポリオレフィン多孔
質体が配設されてなることを特徴とする。
【００１０】本発明にかかる第３の発明は、該セパレー
タは、ポリオレフィン多孔質体の両面にポリイミド多孔
質体が配設されてなることを特徴とする。
タは、ポリオレフィン多孔質体の両面にポリイミド多孔
質体が配設されてなることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明によれば、電池は外部短絡
などによる発熱を生じた場合、電池温度がポリオレフィ
ンの融点付近になると、ポリオレフィンの溶融により多
孔質体の開孔部の目詰まりが起こり、電流がシャットダ
ウンする。一方、ポリイミド多孔質体は、より高い耐熱
性を有しているため、ポリオレフィン多孔質体の溶融温
度ではポリイミドの溶融はなく開孔部の目詰まりは起こ
らない。
などによる発熱を生じた場合、電池温度がポリオレフィ
ンの融点付近になると、ポリオレフィンの溶融により多
孔質体の開孔部の目詰まりが起こり、電流がシャットダ
ウンする。一方、ポリイミド多孔質体は、より高い耐熱
性を有しているため、ポリオレフィン多孔質体の溶融温
度ではポリイミドの溶融はなく開孔部の目詰まりは起こ
らない。
【００１２】ポリイミドは３６５℃という高い耐熱性を
持ち、しかも、ポリイミド多孔質体がポリオレフィン多
孔質体の支持体として働くことで、ポリオレフィン多孔
質体の溶融による収縮や亀裂の進行を防止することがで
きる。これによりシャットダウン機能の維持・継続はポ
リイミド多孔質体に依存することになり、もって安全性
の向上が可能となった。
持ち、しかも、ポリイミド多孔質体がポリオレフィン多
孔質体の支持体として働くことで、ポリオレフィン多孔
質体の溶融による収縮や亀裂の進行を防止することがで
きる。これによりシャットダウン機能の維持・継続はポ
リイミド多孔質体に依存することになり、もって安全性
の向上が可能となった。
【００１３】さらに、この種の電池に使用する電解液は
有機溶媒であるため、耐熱性だけでなく、耐薬品性に優
れたものでなければならないが、その点、ポリイミドは
耐熱性、耐薬品性ともに優れている。
有機溶媒であるため、耐熱性だけでなく、耐薬品性に優
れたものでなければならないが、その点、ポリイミドは
耐熱性、耐薬品性ともに優れている。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳述す
る。
る。
【００１５】図１は一実施例にかかる非水電解質電池の
断面図であり、角型リチウムイオン電池である。
断面図であり、角型リチウムイオン電池である。
【００１６】図１において、正極板１と負極板２とをセ
パレータ３を介して扁平状に巻いてなる電極群を、ニッ
ケルメッキを施した厚み０．３mm，内寸５．７mm×２
１．５mm×４５．５mmの鉄製の角型電池ケース４に挿入
している。
パレータ３を介して扁平状に巻いてなる電極群を、ニッ
ケルメッキを施した厚み０．３mm，内寸５．７mm×２
１．５mm×４５．５mmの鉄製の角型電池ケース４に挿入
している。
【００１７】９は、正極板１と負極板２とをセパレータ
３を介して巻き取る際の巻芯でポリエチレン製の樹脂板
よりなる。
３を介して巻き取る際の巻芯でポリエチレン製の樹脂板
よりなる。
【００１８】セパレータ３は、ポリオレフィン多孔質体
としての厚さ２５μmのポリエチレン微多孔膜を、厚さ
３０μｍのポリイミド不織布ではさみ、サンドイッチ構
造としたものである。ここでは、両者を重ねあわせただ
けであるが、加熱ローラにより熱圧着しても良い。
としての厚さ２５μmのポリエチレン微多孔膜を、厚さ
３０μｍのポリイミド不織布ではさみ、サンドイッチ構
造としたものである。ここでは、両者を重ねあわせただ
けであるが、加熱ローラにより熱圧着しても良い。
【００１９】正極板１には、厚み２０μmのアルミニウ
ム箔の両面に、リチウムコバルト複合酸化物と結着剤で
あるポリフッ化ビニリデンと導電剤であるアセチレンブ
ラックとを溶媒であるN-メチル-２-ヒ゜ロリト゛ンを適宜加え
てペースト状に混合し、塗布、乾燥、圧延後、幅１９ｍ
ｍに切断したものを用いた。
ム箔の両面に、リチウムコバルト複合酸化物と結着剤で
あるポリフッ化ビニリデンと導電剤であるアセチレンブ
ラックとを溶媒であるN-メチル-２-ヒ゜ロリト゛ンを適宜加え
てペースト状に混合し、塗布、乾燥、圧延後、幅１９ｍ
ｍに切断したものを用いた。
【００２０】負極板２には、厚み１４μｍの銅箔の両面
に、黒鉛と結着剤であるポリフッ化ビニリデンとをペー
スト状に混合し、塗布、乾燥、圧延後、幅２０ｍｍに切
断したものを用いた。
に、黒鉛と結着剤であるポリフッ化ビニリデンとをペー
スト状に混合し、塗布、乾燥、圧延後、幅２０ｍｍに切
断したものを用いた。
【００２１】１２は封口板であり、蓋板７にガラスハー
メチックシール６を介して正極端子５が固定されている
ものよりなる。１０はチタンからなる正極リードであ
り、一方を正極板１の集電体に、他方を正極端子５に接
続している。
メチックシール６を介して正極端子５が固定されている
ものよりなる。１０はチタンからなる正極リードであ
り、一方を正極板１の集電体に、他方を正極端子５に接
続している。
【００２２】また、封口板と角型電池ケースはレーザー
溶接により密封されている。１１はニッケルからなる負
極リードであり、一方を負極板２に、他方を蓋板６に抵
抗溶接されている。８はポリエチレン樹脂からなるリー
ドカバーである電解液には、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）の混合液を用いた。
溶接により密封されている。１１はニッケルからなる負
極リードであり、一方を負極板２に、他方を蓋板６に抵
抗溶接されている。８はポリエチレン樹脂からなるリー
ドカバーである電解液には、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）の混合液を用いた。
【００２３】比較例として、セパレータに５０μmのポ
リエチレン多孔質膜を単独で用いたことを除き、全て実
施例と同様の角型リチウムイオン電池を組み立てた。
リエチレン多孔質膜を単独で用いたことを除き、全て実
施例と同様の角型リチウムイオン電池を組み立てた。
【００２４】上述の電池を用いて安全性試験を行った。
試験方法として、短絡時の抵抗が５mΩとなる試験回路
での外部短絡を行ない、その時のシャットダウン温度と
シャットダウン状態が維持・継続されずに破裂あるいは
発火に至った電池の割合を測定した。その結果を表１に
示した。尚、電池は実施例、比較例ともに電流４００m
A、電圧４.１Ｖの定電流・定電圧で５時間充電したもの
を用いた。試験数量はそれぞれ５０個である。
試験方法として、短絡時の抵抗が５mΩとなる試験回路
での外部短絡を行ない、その時のシャットダウン温度と
シャットダウン状態が維持・継続されずに破裂あるいは
発火に至った電池の割合を測定した。その結果を表１に
示した。尚、電池は実施例、比較例ともに電流４００m
A、電圧４.１Ｖの定電流・定電圧で５時間充電したもの
を用いた。試験数量はそれぞれ５０個である。
【００２５】
【表１】 表１の試験結果より、本発明のセパレータを使用した電
池は、従来の電池よりも安全であることがわかる。尚、
ここで言う多孔質体とは不織布、織布、編布、さらには
有孔フィルム等の総称である。
池は、従来の電池よりも安全であることがわかる。尚、
ここで言う多孔質体とは不織布、織布、編布、さらには
有孔フィルム等の総称である。
【００２６】また、本実施例ではポリオレフィン多孔質
体をポリイミド多孔質体でサンドイッチ構造として用い
たが、単にポリイミド多孔質体とポリオレフィン多孔質
体との２層構造でもよく、さらに、ポリイミド多孔質体
をポリオレフィン多孔質体でサンドイッチ構造として用
いても同様の結果が得られた。
体をポリイミド多孔質体でサンドイッチ構造として用い
たが、単にポリイミド多孔質体とポリオレフィン多孔質
体との２層構造でもよく、さらに、ポリイミド多孔質体
をポリオレフィン多孔質体でサンドイッチ構造として用
いても同様の結果が得られた。
【００２７】なお、ポリオレフィン多孔質体の厚さは２
５μｍ〜５０μｍが好ましく、ポリイミド多孔質体の厚
さとしては２５μｍ〜１５０μｍが好ましい。
５μｍ〜５０μｍが好ましく、ポリイミド多孔質体の厚
さとしては２５μｍ〜１５０μｍが好ましい。
【００２８】
【発明の効果】ポリオレフィン系多孔質体とポリイミド
多孔質体との積層構造をとる本発明のセパレータでは、
電池は外部短絡などによる発熱を生じた場合、温度がポ
リオレフィンの融点付近になると、ポリオレフィンの溶
融により多孔質体の開孔部の目詰まりが起こり、電流が
シャットダウンする。一方、ポリイミド多孔質体はより
高い耐熱性を有しているため、ポリオレフィン多孔質体
の溶融温度ではポリイミドの溶融はなく開孔部の目詰ま
りは起こらない。
多孔質体との積層構造をとる本発明のセパレータでは、
電池は外部短絡などによる発熱を生じた場合、温度がポ
リオレフィンの融点付近になると、ポリオレフィンの溶
融により多孔質体の開孔部の目詰まりが起こり、電流が
シャットダウンする。一方、ポリイミド多孔質体はより
高い耐熱性を有しているため、ポリオレフィン多孔質体
の溶融温度ではポリイミドの溶融はなく開孔部の目詰ま
りは起こらない。
【００２９】従来のポリオレフィン多孔質体の単体セパ
レータでは、溶融が進行し溶融が激しくなった場合、正
極と負極との隔離ができなくなり、内部短絡により再び
危険な状態にもどってしまうことになる。本発明のよう
に、ポリオレフィン多孔質体に接してポリイミド多孔質
体が存在する場合、ポリオレフィンの融点付近でポリオ
レフィン多孔質体の目詰まりが生じるが、ポリイミド多
孔質体は３６７℃という高い耐熱性を持ち、ポリイミド
多孔質体が支持体として働くことで、ポリオレフィン多
孔質体の溶融における収縮や亀裂の進行を防止すること
ができる。そして、シャットダウン機能の維持・継続は
ポリイミド多孔質体に依存することになる。よって、本
発明のセパレータは、このような両者の特長を生かした
ものであり、より安全性に優れ、その工業的価値は極め
て大である。
レータでは、溶融が進行し溶融が激しくなった場合、正
極と負極との隔離ができなくなり、内部短絡により再び
危険な状態にもどってしまうことになる。本発明のよう
に、ポリオレフィン多孔質体に接してポリイミド多孔質
体が存在する場合、ポリオレフィンの融点付近でポリオ
レフィン多孔質体の目詰まりが生じるが、ポリイミド多
孔質体は３６７℃という高い耐熱性を持ち、ポリイミド
多孔質体が支持体として働くことで、ポリオレフィン多
孔質体の溶融における収縮や亀裂の進行を防止すること
ができる。そして、シャットダウン機能の維持・継続は
ポリイミド多孔質体に依存することになる。よって、本
発明のセパレータは、このような両者の特長を生かした
ものであり、より安全性に優れ、その工業的価値は極め
て大である。
【図１】本発明の実施例における角形リチウムイオン電
池の断面図である。
池の断面図である。
１ 正極板 ２ 負極板 ３ セパレータ ４ 電池ケース ５ 正極端子 ６ ガラスシール ７ 蓋板 ８ リードカバー ９ 巻芯 １０ 正極リード １１ 負極リード １２ 封口板
Claims (3)
- 【請求項１】 正極と負極とセパレータと有機電解液と
が少なくとも電池ケースに収納されてなる非水電解質電
池において、 該セパレータが、ポリイミドの多孔質体とポリオレフィ
ンの多孔質体とを備えてなることを特徴とする非水電解
質電池。 - 【請求項２】 該セパレータは、ポリイミド多孔質体の
両面にポリオレフィン多孔質体が配設されてなることを
特徴とする請求項１記載の非水電解質電池。 - 【請求項３】 該セパレータは、ポリオレフィン多孔質
体の両面にポリイミド多孔質体が配設されてなることを
特徴とする請求項１記載の非水電解質電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9325327A JPH11144697A (ja) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | 非水電解質電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9325327A JPH11144697A (ja) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | 非水電解質電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11144697A true JPH11144697A (ja) | 1999-05-28 |
Family
ID=18175582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9325327A Pending JPH11144697A (ja) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | 非水電解質電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11144697A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000173572A (ja) * | 1998-11-30 | 2000-06-23 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解液電池 |
| US20070281206A1 (en) * | 2006-06-05 | 2007-12-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Separator for lithium secondary battery, method for producing the same, and lithium secondary battery including the same |
| JP2008159530A (ja) * | 2006-12-26 | 2008-07-10 | Toyota Motor Corp | 捲回型電池 |
| JP2010003552A (ja) * | 2008-06-20 | 2010-01-07 | Sharp Corp | ２次電池およびその電極部 |
| US20100112432A1 (en) * | 2007-03-23 | 2010-05-06 | Sumitomo Chemical Company Limited | Separator |
| WO2011013300A1 (ja) * | 2009-07-31 | 2011-02-03 | パナソニック株式会社 | 非水電解質二次電池及びその製造方法 |
| JP4794104B2 (ja) * | 1999-09-13 | 2011-10-19 | 帝人株式会社 | ポリメタフェニレンイソフタルアミド系ポリマー多孔膜、その製造方法および電池用セパレータ |
| US8455132B2 (en) * | 2006-01-27 | 2013-06-04 | Panasonic Corporation | Lithium ion secondary battery and charge system therefor |
| WO2015020101A1 (ja) * | 2013-08-08 | 2015-02-12 | 東京応化工業株式会社 | 多孔質ポリイミド系樹脂膜の製造方法、多孔質ポリイミド系樹脂膜、及びそれを用いたセパレータ |
| CN109690823A (zh) * | 2017-04-06 | 2019-04-26 | 麦克赛尔控股株式会社 | 隔膜及非水电解液电池 |
-
1997
- 1997-11-10 JP JP9325327A patent/JPH11144697A/ja active Pending
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