JPH11144764A - リチウムイオン二次電池およびリチウムイオン二次電池を用いた組電池 - Google Patents
リチウムイオン二次電池およびリチウムイオン二次電池を用いた組電池Info
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- JPH11144764A JPH11144764A JP9304521A JP30452197A JPH11144764A JP H11144764 A JPH11144764 A JP H11144764A JP 9304521 A JP9304521 A JP 9304521A JP 30452197 A JP30452197 A JP 30452197A JP H11144764 A JPH11144764 A JP H11144764A
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 通常の 1〜2mA/cm2 の電流密度による充放電
への適合性のみならず、例えば3mA/cm2 以上の外部電流
密度での充放電に対しても電池容量の低下が少ないリチ
ウムイオン二次電池が求められている。 【解決手段】 支持導体上に活物質層を形成してなる電
極を有する 2個以上のリチウムイオン二次電池が並列接
続された組電池である。組電池を構成する 2個以上のリ
チウムイオン二次電池は、活物質層の厚さが 2種類以上
である。あるいは、支持導体上に活物質層を形成してな
る電極を具備するリチウムイオン二次電池において、支
持導体上に厚さが異なる 2種類以上の活物質層を形成す
る。
への適合性のみならず、例えば3mA/cm2 以上の外部電流
密度での充放電に対しても電池容量の低下が少ないリチ
ウムイオン二次電池が求められている。 【解決手段】 支持導体上に活物質層を形成してなる電
極を有する 2個以上のリチウムイオン二次電池が並列接
続された組電池である。組電池を構成する 2個以上のリ
チウムイオン二次電池は、活物質層の厚さが 2種類以上
である。あるいは、支持導体上に活物質層を形成してな
る電極を具備するリチウムイオン二次電池において、支
持導体上に厚さが異なる 2種類以上の活物質層を形成す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯用電子機器、
電気自動車、家庭用電力貯蔵などに用いられる高エネル
ギー密度のリチウムイオン二次電池およびリチウムイオ
ン二次電池を用いた組電池に関する。
電気自動車、家庭用電力貯蔵などに用いられる高エネル
ギー密度のリチウムイオン二次電池およびリチウムイオ
ン二次電池を用いた組電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】情報化社会を支える携帯用電子機器の電
源として、また大気汚染や地球温暖化に対処するための
電気自動車および電力貯蔵システムのキーエレメントと
して、高性能二次電池の需要が近年著しく高まってい
る。電池の高容量化技術の進歩はめざましく、特に従来
のＮｉ−Ｃｄ電池に代わるＮｉ−Ｈ2 電池の容量は年毎
に増大している。一方、水溶液電解質を用いたこれらの
二次電池とは異なり、非水系電解質を用いた高起電力を
特徴とするリチウムイオン二次電池の開発も急速に進め
られている。
源として、また大気汚染や地球温暖化に対処するための
電気自動車および電力貯蔵システムのキーエレメントと
して、高性能二次電池の需要が近年著しく高まってい
る。電池の高容量化技術の進歩はめざましく、特に従来
のＮｉ−Ｃｄ電池に代わるＮｉ−Ｈ2 電池の容量は年毎
に増大している。一方、水溶液電解質を用いたこれらの
二次電池とは異なり、非水系電解質を用いた高起電力を
特徴とするリチウムイオン二次電池の開発も急速に進め
られている。
【０００３】リチウムイオン二次電池は、単位重量あた
りの容量において、原理的には従来の二次電池をはるか
に凌駕している。しかし、非水系電解質の伝導度が低い
こと、さらには起電力が高いために電解質の分解が起こ
りやすいことなどに起因して、現在の製品においてはそ
の潜在能力が十分に生かされているとは言えない。すな
わち、リチウムイオン二次電池の高容量化に関しては、
従来技術とは異なる視点に基づいた技術開発が必要とな
っている。
りの容量において、原理的には従来の二次電池をはるか
に凌駕している。しかし、非水系電解質の伝導度が低い
こと、さらには起電力が高いために電解質の分解が起こ
りやすいことなどに起因して、現在の製品においてはそ
の潜在能力が十分に生かされているとは言えない。すな
わち、リチウムイオン二次電池の高容量化に関しては、
従来技術とは異なる視点に基づいた技術開発が必要とな
っている。
【０００４】例えば、リチウムイオン二次電池は通常 1
〜2mA/cm2 の電流密度で充放電が行われているが、この
範囲を超える大電流での充放電においては、電極中でリ
チウムイオン分布の分極効果が大きくなるため、容量が
著しく低下するという欠点を持っている。電気自動車な
どの大型リチウムイオン二次電池の用途を考慮した場
合、大電流での充放電においても高容量を維持できるリ
チウムイオン二次電池の必要性が指摘されている。さら
に、リチウムイオン二次電池は電解質溶液に可燃性の有
機溶媒を用いているため、その起電力の高さと相まって
発火しやすいなどの安全性の問題も指摘されている。
〜2mA/cm2 の電流密度で充放電が行われているが、この
範囲を超える大電流での充放電においては、電極中でリ
チウムイオン分布の分極効果が大きくなるため、容量が
著しく低下するという欠点を持っている。電気自動車な
どの大型リチウムイオン二次電池の用途を考慮した場
合、大電流での充放電においても高容量を維持できるリ
チウムイオン二次電池の必要性が指摘されている。さら
に、リチウムイオン二次電池は電解質溶液に可燃性の有
機溶媒を用いているため、その起電力の高さと相まって
発火しやすいなどの安全性の問題も指摘されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、リチ
ウムイオン二次電池は電気伝導度の低い非水系電解質を
用いなければならないため、Ｎｉ−Ｈ2 電池などに適用
された高容量化が困難であると同時に、大電流の充放電
においては容量が著しく低下するなどの欠点を有してい
る。また、リチウムイオン二次電池は起電力が大きく、
かつ有機系電解質を用いなければならないため、その安
全性には十分な配慮が必要である。
ウムイオン二次電池は電気伝導度の低い非水系電解質を
用いなければならないため、Ｎｉ−Ｈ2 電池などに適用
された高容量化が困難であると同時に、大電流の充放電
においては容量が著しく低下するなどの欠点を有してい
る。また、リチウムイオン二次電池は起電力が大きく、
かつ有機系電解質を用いなければならないため、その安
全性には十分な配慮が必要である。
【０００６】本発明はこのような課題に対処するために
なされたもので、通常の 1〜2mA/cm2 の電流密度による
充放電への適合性のみならず、例えば3mA/cm2 以上の外
部電流密度での充放電に対しても電池容量の低下が少な
いリチウムイオン二次電池およびリチウムイオン二次電
池を用いた組電池を提供することを目的としている。
なされたもので、通常の 1〜2mA/cm2 の電流密度による
充放電への適合性のみならず、例えば3mA/cm2 以上の外
部電流密度での充放電に対しても電池容量の低下が少な
いリチウムイオン二次電池およびリチウムイオン二次電
池を用いた組電池を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】定められた内容積のセル
と定められた活物質からなる電池の容量を増大させる方
法の一つとして、スパイラル状に負かれた支持導体、セ
パレーター、その間の空隙など、化学反応に関与しない
部分が占める体積を減少させることが考えられる。この
方法は電極の活物質量を増やすことが電池容量を増大さ
せるという見解に基づいている。
と定められた活物質からなる電池の容量を増大させる方
法の一つとして、スパイラル状に負かれた支持導体、セ
パレーター、その間の空隙など、化学反応に関与しない
部分が占める体積を減少させることが考えられる。この
方法は電極の活物質量を増やすことが電池容量を増大さ
せるという見解に基づいている。
【０００８】しかし、リチウムイオン二次電池の充放電
特性を決定している主な要因は、電極中のリチウムイオ
ンの拡散現象であり、電極の実効的な化学拡散係数を増
大させなければ、活物質量を増やすことが必ずしも電池
容量を増大させることにはつながらない。電流密度3mA/
cm2 以上の大電流で充放電を行う場合、電極中でのリチ
ウムイオン分布の分極効果が大きく、特に厚い電極を用
いると、さらにこの効果は大きくなる。よって、実効的
な化学拡散係数を増大させることが非常に重要になる。
特性を決定している主な要因は、電極中のリチウムイオ
ンの拡散現象であり、電極の実効的な化学拡散係数を増
大させなければ、活物質量を増やすことが必ずしも電池
容量を増大させることにはつながらない。電流密度3mA/
cm2 以上の大電流で充放電を行う場合、電極中でのリチ
ウムイオン分布の分極効果が大きく、特に厚い電極を用
いると、さらにこの効果は大きくなる。よって、実効的
な化学拡散係数を増大させることが非常に重要になる。
【０００９】電極の実効的な化学拡散係数を増大させる
ためには、電極に塗布された活物質グレイン間への電解
質溶液の浸透をよくすることが重要な観点になるが、大
幅に改良することは技術的に容易なことではない。ま
た、構造的な観点からは、上記したように活物質を厚く
塗布することが電池容量を低下させる原因となるため、
逆に薄く活物質を塗布した長い電極シートを用いること
により、電池の容量を増やす方法が考えられる。しか
し、この方法では集電体のシート抵抗が増大し、また特
に電極縦方向の活物質量が減少するため、必ずしも電池
容量は増大しない。すなわち、リチウムイオン二次電池
においては、電池容量は各電流密度においてカソード厚
に対して最適値が存在することになる。さらに、外部電
流密度が大きくなるにつれて、上述したように電極中で
のリチウムイオン分布の分極効果が増大するため、最適
なカソード厚も外部電流密度と共に変化する。
ためには、電極に塗布された活物質グレイン間への電解
質溶液の浸透をよくすることが重要な観点になるが、大
幅に改良することは技術的に容易なことではない。ま
た、構造的な観点からは、上記したように活物質を厚く
塗布することが電池容量を低下させる原因となるため、
逆に薄く活物質を塗布した長い電極シートを用いること
により、電池の容量を増やす方法が考えられる。しか
し、この方法では集電体のシート抵抗が増大し、また特
に電極縦方向の活物質量が減少するため、必ずしも電池
容量は増大しない。すなわち、リチウムイオン二次電池
においては、電池容量は各電流密度においてカソード厚
に対して最適値が存在することになる。さらに、外部電
流密度が大きくなるにつれて、上述したように電極中で
のリチウムイオン分布の分極効果が増大するため、最適
なカソード厚も外部電流密度と共に変化する。
【００１０】本発明はこのような観点に基づいてなされ
たものであり、本発明のリチウムイオン二次電池を用い
た組電池は、請求項１に記載したように、支持導体上に
活物質層を形成してなる電極を有する 2個以上のリチウ
ムイオン二次電池が並列接続された組電池において、前
記 2個以上のリチウムイオン二次電池は前記活物質層の
厚さが 2種類以上であることを特徴としている。本発明
のリチウムイオン二次電池の組電池においては、請求項
２に記載したように、前記 2個以上のリチウムイオン二
次電池の一方の前記活物質層の厚さが50〜80μm の範囲
であり、他方の前記活物質層の厚さが 100〜 200μm の
範囲であることが特に好ましい。
たものであり、本発明のリチウムイオン二次電池を用い
た組電池は、請求項１に記載したように、支持導体上に
活物質層を形成してなる電極を有する 2個以上のリチウ
ムイオン二次電池が並列接続された組電池において、前
記 2個以上のリチウムイオン二次電池は前記活物質層の
厚さが 2種類以上であることを特徴としている。本発明
のリチウムイオン二次電池の組電池においては、請求項
２に記載したように、前記 2個以上のリチウムイオン二
次電池の一方の前記活物質層の厚さが50〜80μm の範囲
であり、他方の前記活物質層の厚さが 100〜 200μm の
範囲であることが特に好ましい。
【００１１】また、本発明のリチウムイオン二次電池
は、請求項３に記載したように、支持導体上に活物質層
を形成してなる電極を具備するリチウムイオン二次電池
において、前記支持導体上には厚さが異なる 2種類以上
の前記活物質層が形成されていることを特徴としてい
る。本発明のリチウムイオン二次電池においては、請求
項４に記載したように、前記 2種類以上の活物質層の一
方の厚さが50〜80μm の範囲であり、他方の厚さが 100
〜 200μm の範囲であることが特に好ましい。
は、請求項３に記載したように、支持導体上に活物質層
を形成してなる電極を具備するリチウムイオン二次電池
において、前記支持導体上には厚さが異なる 2種類以上
の前記活物質層が形成されていることを特徴としてい
る。本発明のリチウムイオン二次電池においては、請求
項４に記載したように、前記 2種類以上の活物質層の一
方の厚さが50〜80μm の範囲であり、他方の厚さが 100
〜 200μm の範囲であることが特に好ましい。
【００１２】上述したように、リチウムイオン二次電池
で電池容量を最大にするためには、電極の厚さ、特にカ
ソード厚を最適化することが重要である。リチウムイオ
ンの伝導を表す概略図を図１に示す。図１において、Ｅ
１はアノード電極、Ｅ２はカソード電極、Ｅ３は電解質
（セパレータ）、Ｓ１はアノードコンタクト、Ｓ２はカ
ソードコンタクトである。リチウムイオン二次電池の充
放電特性は、電極縦方向のリチウムイオンの拡散が支配
的であり、特にカソード電極Ｅ２中の拡散が重要であ
る。図２に、Ｌｉx Ｃｏ1-x Ｏ2 から形成されるカソー
ド電極の化学拡散係数Ｄおよび開回路電位μの組成比ｘ
依存性に関する測定結果を示す。
で電池容量を最大にするためには、電極の厚さ、特にカ
ソード厚を最適化することが重要である。リチウムイオ
ンの伝導を表す概略図を図１に示す。図１において、Ｅ
１はアノード電極、Ｅ２はカソード電極、Ｅ３は電解質
（セパレータ）、Ｓ１はアノードコンタクト、Ｓ２はカ
ソードコンタクトである。リチウムイオン二次電池の充
放電特性は、電極縦方向のリチウムイオンの拡散が支配
的であり、特にカソード電極Ｅ２中の拡散が重要であ
る。図２に、Ｌｉx Ｃｏ1-x Ｏ2 から形成されるカソー
ド電極の化学拡散係数Ｄおよび開回路電位μの組成比ｘ
依存性に関する測定結果を示す。
【００１３】これらの値を用いて、下記の式を解くこと
により、時刻ｔの電極シートｘにおけるリチウムイオン
分布Ｃ（ｘ，ｔ）は与えられる。ただし、Ｌc はカソー
ド厚、Ｊは電極シー卜の平均外部電流密度、Ｖp は起電
力を表す。
により、時刻ｔの電極シートｘにおけるリチウムイオン
分布Ｃ（ｘ，ｔ）は与えられる。ただし、Ｌc はカソー
ド厚、Ｊは電極シー卜の平均外部電流密度、Ｖp は起電
力を表す。
【００１４】
【数１】 厚さ10μm のカソード・アノード集電体、厚さ20μm の
電解質（セパレータ）、厚さ 100μm のカソード・アノ
一ド電極から構成された長さ60cmの電極シートを例にと
る。セルの内容積は一定であるから、電極シートの長さ
をＳcmとすると、
電解質（セパレータ）、厚さ 100μm のカソード・アノ
一ド電極から構成された長さ60cmの電極シートを例にと
る。セルの内容積は一定であるから、電極シートの長さ
をＳcmとすると、
【数２】 を満足する。電極シートの平均外部電流密度を一定に保
ち、カソード厚Ｌc を変化させたときの放電容量を、
(1)式および (2)式を用いて計算した結果を図３に示
す。
ち、カソード厚Ｌc を変化させたときの放電容量を、
(1)式および (2)式を用いて計算した結果を図３に示
す。
【００１５】通常、リチウムイオン二次電池は 1〜2mA/
cm2 の平均外部電流密度で充放電を行う。この範囲の電
流密度において、放電容量を最大にするカソード厚は 1
00〜125μm 程度であることが図３により分かる。この
ことは現実の電池設計を反映した結果である。一方、3m
A/cm2 以上の大きい外部電流密度で充放電を行う場合に
は、50〜80μm の薄いカソード電極を用いる方が放電容
量が大きくなることが分かる。ただし、各電流密度にお
ける最適なカソード厚は電流密度の値のみで決まり、電
極シートの長さＳには依存しない。よって、平均外部電
流密度の値が同じであれば、いかなるサイズのリチウム
イオン二次電池に対しても最適なカソード厚は同じであ
る。
cm2 の平均外部電流密度で充放電を行う。この範囲の電
流密度において、放電容量を最大にするカソード厚は 1
00〜125μm 程度であることが図３により分かる。この
ことは現実の電池設計を反映した結果である。一方、3m
A/cm2 以上の大きい外部電流密度で充放電を行う場合に
は、50〜80μm の薄いカソード電極を用いる方が放電容
量が大きくなることが分かる。ただし、各電流密度にお
ける最適なカソード厚は電流密度の値のみで決まり、電
極シートの長さＳには依存しない。よって、平均外部電
流密度の値が同じであれば、いかなるサイズのリチウム
イオン二次電池に対しても最適なカソード厚は同じであ
る。
【００１６】例えば、将来的にリチウムイオン二次電池
の電気自動車などへの応用を考えると、その用途から
0.5〜4mA/cm2 程度の広範囲の外部電流密度に対して、
電池容量が低下することのないリチウムイオン二次電池
を作製、開発する必要がある。しかし、図３から分かる
ように、放電容量を最適にするカソード厚は電流密度で
大きく異なる。
の電気自動車などへの応用を考えると、その用途から
0.5〜4mA/cm2 程度の広範囲の外部電流密度に対して、
電池容量が低下することのないリチウムイオン二次電池
を作製、開発する必要がある。しかし、図３から分かる
ように、放電容量を最適にするカソード厚は電流密度で
大きく異なる。
【００１７】このような点に対して、本発明の組電池に
おいては、活物質層の厚さが異なる2個以上のリチウム
イオン二次電池を並列接続しており、充放電時には外部
電流密度に対して適した活物質層厚を有するリチウムイ
オン二次電池に主として電流が流れるため、現状の外部
電流密度による充放電から例えば3mA/cm2 以上の大きい
外部電流密度での充放電まで対応することができる。
おいては、活物質層の厚さが異なる2個以上のリチウム
イオン二次電池を並列接続しており、充放電時には外部
電流密度に対して適した活物質層厚を有するリチウムイ
オン二次電池に主として電流が流れるため、現状の外部
電流密度による充放電から例えば3mA/cm2 以上の大きい
外部電流密度での充放電まで対応することができる。
【００１８】また、本発明のリチウムイオン二次電池に
おいては、支持導体上に厚さが異なる 2種類以上の活物
質層を形成しており、充放電時には外部電流密度に対し
て適した厚さを有する活物質層に主として電流が流れる
ため、現状の外部電流密度による充放電から例えば3mA/
cm2 以上の大きい外部電流密度での充放電まで対応する
ことができる。
おいては、支持導体上に厚さが異なる 2種類以上の活物
質層を形成しており、充放電時には外部電流密度に対し
て適した厚さを有する活物質層に主として電流が流れる
ため、現状の外部電流密度による充放電から例えば3mA/
cm2 以上の大きい外部電流密度での充放電まで対応する
ことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。
態について説明する。
【００２０】図４は本発明のリチウムイオン二次電池を
用いた組電池の一実施形態の構成を概略的に示す図であ
る。同図において、Ｂ１は薄いカソード電極を持つ第１
のリチウムイオン二次電池、Ｂ２は厚いカソード電極を
持つ第２のリチウムイオン二次電池であり、これらリチ
ウムイオン二次電池Ｂ１、Ｂ２を並列接続して組電池を
構成している。
用いた組電池の一実施形態の構成を概略的に示す図であ
る。同図において、Ｂ１は薄いカソード電極を持つ第１
のリチウムイオン二次電池、Ｂ２は厚いカソード電極を
持つ第２のリチウムイオン二次電池であり、これらリチ
ウムイオン二次電池Ｂ１、Ｂ２を並列接続して組電池を
構成している。
【００２１】なお、これらリチウムイオン二次電池Ｂ
１、Ｂ２には、カソード電極の厚さ、具体的には支持導
体上に形成される活物質層の厚さが異なることを除い
て、従来から用いられている一般的な構造のリチウムイ
オン二次電池を使用することができる。また図１におい
て、Ｉは外部電流、Ｉ1 は第１のリチウムイオン二次電
池Ｂ１を流れる電流、Ｉ2 は第２のリチウムイオン二次
電池Ｂ２を流れる電流（ただし、Ｉ＝Ｉ1 ＋Ｉ2 ）であ
る。
１、Ｂ２には、カソード電極の厚さ、具体的には支持導
体上に形成される活物質層の厚さが異なることを除い
て、従来から用いられている一般的な構造のリチウムイ
オン二次電池を使用することができる。また図１におい
て、Ｉは外部電流、Ｉ1 は第１のリチウムイオン二次電
池Ｂ１を流れる電流、Ｉ2 は第２のリチウムイオン二次
電池Ｂ２を流れる電流（ただし、Ｉ＝Ｉ1 ＋Ｉ2 ）であ
る。
【００２２】小さい外部電流密度で充放電を行う場合に
は、Ｉ1 ＜＜Ｉ2 となる。逆に、大きい外部電流密度で
充放電を行う場合は、Ｉ1 ＞＞Ｉ2 となる。これは、第
１のリチウムイオン二次電池Ｂ１および第２のリチウム
イオン二次電池Ｂ２の両端子の電位差が等しくなるた
め、外部電流Ｉに対して高容量を持つ電池の方に電流が
流れやすくなるためである。
は、Ｉ1 ＜＜Ｉ2 となる。逆に、大きい外部電流密度で
充放電を行う場合は、Ｉ1 ＞＞Ｉ2 となる。これは、第
１のリチウムイオン二次電池Ｂ１および第２のリチウム
イオン二次電池Ｂ２の両端子の電位差が等しくなるた
め、外部電流Ｉに対して高容量を持つ電池の方に電流が
流れやすくなるためである。
【００２３】さらに、大電流Ｉで放電を行った場合、一
旦外部電流を零（休止）にすると、第１のリチウムイオ
ン二次電池Ｂ１および第２のリチウムイオン二次電池Ｂ
２の両端子間での電位差を等しく保ちながら、電極内で
リチウムイオン分布が平坦になるようにリチウムイオン
の拡散が起きるため、第１のリチウムイオン二次電池Ｂ
１から第２のリチウムイオン二次電池Ｂ２へ電流が流れ
る。従って、第１のリチウムイオン二次電池Ｂ１の起電
力を速やかに回復することができる。
旦外部電流を零（休止）にすると、第１のリチウムイオ
ン二次電池Ｂ１および第２のリチウムイオン二次電池Ｂ
２の両端子間での電位差を等しく保ちながら、電極内で
リチウムイオン分布が平坦になるようにリチウムイオン
の拡散が起きるため、第１のリチウムイオン二次電池Ｂ
１から第２のリチウムイオン二次電池Ｂ２へ電流が流れ
る。従って、第１のリチウムイオン二次電池Ｂ１の起電
力を速やかに回復することができる。
【００２４】上記した説明からも分かるように、この実
施形態の組電池においては、各外部電流密度に対して放
電容量の大きい方の電池で、組電池全体の放電容量が決
まる。このため、広範囲の電流密度で放電容量が著しく
低下することはなく、しかも起電力の回復も非常に早い
という特徴を有する。さらに、カソード厚が 3種類以上
のリチウムイオン二次電池を並列接続した組電池によれ
ば、上記と同様の理由によって、より広範囲の外部電流
による充放電に対応することが可能となる。
施形態の組電池においては、各外部電流密度に対して放
電容量の大きい方の電池で、組電池全体の放電容量が決
まる。このため、広範囲の電流密度で放電容量が著しく
低下することはなく、しかも起電力の回復も非常に早い
という特徴を有する。さらに、カソード厚が 3種類以上
のリチウムイオン二次電池を並列接続した組電池によれ
ば、上記と同様の理由によって、より広範囲の外部電流
による充放電に対応することが可能となる。
【００２５】また、図４ではカソード厚が異なる 2種類
のリチウムイオン二次電池Ｂ１、Ｂ２を並列接続した組
電池を示したが、各リチウムイオン二次電池Ｂ１、Ｂ２
の数は適宜設定することができる。例えば、大きい外部
電流密度での充放電に対応する第１のリチウムイオン二
次電池Ｂ１は、第２のリチウムイオン二次電池Ｂ２に比
べて放電容量が小さいため、第１のリチウムイオン二次
電池Ｂ１の数を増加させることで放電容量の低下を補う
ことができる。カソード厚が 3種類以上のリチウムイオ
ン二次電池を並列接続する場合においても同様である。
このように、本発明の組電池は種々の組合せが可能であ
る。
のリチウムイオン二次電池Ｂ１、Ｂ２を並列接続した組
電池を示したが、各リチウムイオン二次電池Ｂ１、Ｂ２
の数は適宜設定することができる。例えば、大きい外部
電流密度での充放電に対応する第１のリチウムイオン二
次電池Ｂ１は、第２のリチウムイオン二次電池Ｂ２に比
べて放電容量が小さいため、第１のリチウムイオン二次
電池Ｂ１の数を増加させることで放電容量の低下を補う
ことができる。カソード厚が 3種類以上のリチウムイオ
ン二次電池を並列接続する場合においても同様である。
このように、本発明の組電池は種々の組合せが可能であ
る。
【００２６】各リチウムイオン二次電池Ｂ１、Ｂ２にお
けるカソード厚は、充放電に使用する外部電流密度に対
応させて設定することができる。特に、 0.5〜 4mA／cm
2 の外部電流密度で充放電を行う場合には、カソード厚
が50〜80μm の範囲のリチウムイオン二次電池Ｂ１と、
カソード厚が 100〜 200μm の範囲のリチウムイオン二
次電池Ｂ２とを組合せることが望ましい。このことは図
３から明らかである。なお、上記したような組電池にお
いては、リチウムイオン二次電池以外のＮｉ−Ｈ2 電池
などの他の二次電池との組合せも考えられるが、リチウ
ムイオン二次電池は他の二次電池より著しく高い起電力
を持ち、電気自動車などへの応用を考えた場合、重量を
小さくすることが不可欠であることから、カソード厚の
異なるリチウムイオン二次電池同士の組電池は極めて有
効である。
けるカソード厚は、充放電に使用する外部電流密度に対
応させて設定することができる。特に、 0.5〜 4mA／cm
2 の外部電流密度で充放電を行う場合には、カソード厚
が50〜80μm の範囲のリチウムイオン二次電池Ｂ１と、
カソード厚が 100〜 200μm の範囲のリチウムイオン二
次電池Ｂ２とを組合せることが望ましい。このことは図
３から明らかである。なお、上記したような組電池にお
いては、リチウムイオン二次電池以外のＮｉ−Ｈ2 電池
などの他の二次電池との組合せも考えられるが、リチウ
ムイオン二次電池は他の二次電池より著しく高い起電力
を持ち、電気自動車などへの応用を考えた場合、重量を
小さくすることが不可欠であることから、カソード厚の
異なるリチウムイオン二次電池同士の組電池は極めて有
効である。
【００２７】次に、本発明のリチウムイオン二次電池の
実施形態について説明する。
実施形態について説明する。
【００２８】本発明のリチウムイオン二次電池は、上述
した本発明の組電池の考え方を単体のリチウムイオン二
次電池に適用したものである。図５はこのような本発明
の単体リチウムイオン二次電池の電極シートの概略構造
を模式的に示す図である。
した本発明の組電池の考え方を単体のリチウムイオン二
次電池に適用したものである。図５はこのような本発明
の単体リチウムイオン二次電池の電極シートの概略構造
を模式的に示す図である。
【００２９】図５に示す電極シートにおいて、Ｒ１はカ
ソード集電体Ｓ２に対してカソード電極（具体的には活
物質層）Ｅ２を薄く塗布した第１の領域であり、Ｒ２は
カソード集電体Ｓ２に対してカソード電極（具体的には
活物質層）Ｅ２を厚く塗布した第２の領域である。この
ように、カソード集電体Ｓ２には厚さが異なる 2種類以
上のカソード電極Ｅ２が形成されており、このような電
極シートを通常のリチウムイオン二次電池と同様に巻回
することによって、この実施形態のリチウムイオン二次
電池が構成される。
ソード集電体Ｓ２に対してカソード電極（具体的には活
物質層）Ｅ２を薄く塗布した第１の領域であり、Ｒ２は
カソード集電体Ｓ２に対してカソード電極（具体的には
活物質層）Ｅ２を厚く塗布した第２の領域である。この
ように、カソード集電体Ｓ２には厚さが異なる 2種類以
上のカソード電極Ｅ２が形成されており、このような電
極シートを通常のリチウムイオン二次電池と同様に巻回
することによって、この実施形態のリチウムイオン二次
電池が構成される。
【００３０】カソード厚の薄い領域Ｒ１と厚い領域Ｒ２
との電極シートにおける位置関係は特に限定されるもの
ではなく、いずれの位置でも同じ効果を期待できるが、
例えばスパイラルに巻いた際に内側にくる領域を薄くし
た方が作製上容易である。
との電極シートにおける位置関係は特に限定されるもの
ではなく、いずれの位置でも同じ効果を期待できるが、
例えばスパイラルに巻いた際に内側にくる領域を薄くし
た方が作製上容易である。
【００３１】また、上述した組電池の場合と同様に、外
部電流が大きくなると電流はカソード厚の薄い領域Ｒ１
に集中する。このため、領域Ｒ１の長さｌ1 を短くする
と電流密度が著しく大きくなるので、全体の電池容量が
低下してしまう。逆に、外部電流が小さい場合は、カソ
ード厚の厚い領域Ｒ２（長さｌ2 ）に電流が集中するも
のの、この場合図３から分かるように、放電容量は領域
Ｒ１に電流が集中する場合に比べて大きい。これらのこ
とから、ｌ1 ≧ｌ2 となるように電極シートを作製する
ことが好ましく、これにより広範囲の電流密度に対して
放電容量の低下を小さくすることができる。
部電流が大きくなると電流はカソード厚の薄い領域Ｒ１
に集中する。このため、領域Ｒ１の長さｌ1 を短くする
と電流密度が著しく大きくなるので、全体の電池容量が
低下してしまう。逆に、外部電流が小さい場合は、カソ
ード厚の厚い領域Ｒ２（長さｌ2 ）に電流が集中するも
のの、この場合図３から分かるように、放電容量は領域
Ｒ１に電流が集中する場合に比べて大きい。これらのこ
とから、ｌ1 ≧ｌ2 となるように電極シートを作製する
ことが好ましく、これにより広範囲の電流密度に対して
放電容量の低下を小さくすることができる。
【００３２】さらに、カソード厚が異なる領域を 3つ以
上形成する場合には、最もカソード厚が薄い領域の長さ
をｌ1 とし、最もカソード厚が厚い領域をｌ2 として、
上記した関係を満たすように電極シートを作製すればよ
いことが分かる。
上形成する場合には、最もカソード厚が薄い領域の長さ
をｌ1 とし、最もカソード厚が厚い領域をｌ2 として、
上記した関係を満たすように電極シートを作製すればよ
いことが分かる。
【００３３】このようなリチウムイオン二次電池は、領
域Ｒ１の電極シートを用いたリチウムイオン二次電池
と、領域Ｒ２の電極シートを用いたリチウムイオン二次
電池とを並列接続した組電池と同様に見なすことができ
るため、上述した本発明の組電池と同様の効果を得るこ
とが可能となる。また、電極シートにカソード厚の異な
る領域を 3つ以上形成すれば、より広範囲の電流密度で
高容量を維持できるリチウムイオン二次電池が得られ
る。
域Ｒ１の電極シートを用いたリチウムイオン二次電池
と、領域Ｒ２の電極シートを用いたリチウムイオン二次
電池とを並列接続した組電池と同様に見なすことができ
るため、上述した本発明の組電池と同様の効果を得るこ
とが可能となる。また、電極シートにカソード厚の異な
る領域を 3つ以上形成すれば、より広範囲の電流密度で
高容量を維持できるリチウムイオン二次電池が得られ
る。
【００３４】電極シートの各領域Ｒ１、Ｒ２におけるカ
ソード厚は、充放電に使用する外部電流密度に対応させ
て設定することができる。特に、電極シート全体での平
均外部電流密度の範囲が 0.5〜4mA/cm2 で充放電を行う
場合、領域Ｒ１はカソード厚が50〜80μm の範囲となる
ように正極活物質を塗布し、また領域Ｒ２はカソード厚
が 100〜 200μm の範囲となるように正極活物質を塗布
することが好ましい。このようなカソード厚の組合せに
よって、上述した組電池の場合と同様に、放電容量の低
下が小さいことが期待できる。
ソード厚は、充放電に使用する外部電流密度に対応させ
て設定することができる。特に、電極シート全体での平
均外部電流密度の範囲が 0.5〜4mA/cm2 で充放電を行う
場合、領域Ｒ１はカソード厚が50〜80μm の範囲となる
ように正極活物質を塗布し、また領域Ｒ２はカソード厚
が 100〜 200μm の範囲となるように正極活物質を塗布
することが好ましい。このようなカソード厚の組合せに
よって、上述した組電池の場合と同様に、放電容量の低
下が小さいことが期待できる。
【００３５】
【実施例】次に、本発明の具体的な実施例およびその評
価結果について述べる。
価結果について述べる。
【００３６】実施例１ ［ＬｉＣｏＯ2 粒子の作製］Ｃｏ（ＯＨ）2 をＬｉＯＨ
と混合し、酸素気流中において 630℃、 8時間の条件で
加熱し、平均粒径 3μm のＬｉＣｏＯ2 粉末を作製し
た。このＬｉＣｏＯ2粉末を粉砕することによって、Ｌ
ｉＣｏＯ2 粒子を作製した ［正極１の作製］支持導体として厚さ10μm のＡｌフォ
イルを用意した。また、上記ＬｉＣｏＯ2 活物質に、導
電助剤として平均粒径30nmのアセチレンブラックを 5重
量% 、バインダポリマーとしてポリフッ化ビニリデンを
5重量% 加えた。N-メチルピロリドンを溶媒に用いてス
ラリーを作製し、上記支持導体上に塗布後乾燥した。ロ
ーラーによるプレス(250Kg/cm)後の正極の厚さは、支持
導体を除いて 160μm となるようにした。
と混合し、酸素気流中において 630℃、 8時間の条件で
加熱し、平均粒径 3μm のＬｉＣｏＯ2 粉末を作製し
た。このＬｉＣｏＯ2粉末を粉砕することによって、Ｌ
ｉＣｏＯ2 粒子を作製した ［正極１の作製］支持導体として厚さ10μm のＡｌフォ
イルを用意した。また、上記ＬｉＣｏＯ2 活物質に、導
電助剤として平均粒径30nmのアセチレンブラックを 5重
量% 、バインダポリマーとしてポリフッ化ビニリデンを
5重量% 加えた。N-メチルピロリドンを溶媒に用いてス
ラリーを作製し、上記支持導体上に塗布後乾燥した。ロ
ーラーによるプレス(250Kg/cm)後の正極の厚さは、支持
導体を除いて 160μm となるようにした。
【００３７】［正極２の作製］支持導体として厚さ10μ
m のＡｌフォイルを用意した。また、上記ＬｉＣｏＯ2
活物質に、導電助剤として平均粒径30nmのアセチレンブ
ラックを 5重量% 、バインダポリマーとしてポリフッ化
ビニリデンを 5重量% 加えた。N-メチルピロリドンを溶
媒に用いてスラリーを作製し、上記支持導体上に塗布後
乾燥した。ローラーによるプレス(250Kg/cm)後の正極の
厚さは、支持導体を除いて70μm となるようにした。
m のＡｌフォイルを用意した。また、上記ＬｉＣｏＯ2
活物質に、導電助剤として平均粒径30nmのアセチレンブ
ラックを 5重量% 、バインダポリマーとしてポリフッ化
ビニリデンを 5重量% 加えた。N-メチルピロリドンを溶
媒に用いてスラリーを作製し、上記支持導体上に塗布後
乾燥した。ローラーによるプレス(250Kg/cm)後の正極の
厚さは、支持導体を除いて70μm となるようにした。
【００３８】［窒素置換グラファイトの作製］表面近傍
の炭素原子の一部を窒素で置換したグラファイトの作製
は、市販のＣＶＤ装置を利用して行った。まず、ニッケ
ル金属容器に粒径が約1000nmのグラファイト粉末を入
れ、ＣＶＤ反応器内にセットした。容器を真空中で 850
℃に加熱した後、アルゴンをキャリヤガスに用いて、分
圧5mTorrのアセトニトリルを 5分間流し、粒子表面近傍
の数nmの厚さにわたって炭素原子の約 3割を窒素原子で
置換した。
の炭素原子の一部を窒素で置換したグラファイトの作製
は、市販のＣＶＤ装置を利用して行った。まず、ニッケ
ル金属容器に粒径が約1000nmのグラファイト粉末を入
れ、ＣＶＤ反応器内にセットした。容器を真空中で 850
℃に加熱した後、アルゴンをキャリヤガスに用いて、分
圧5mTorrのアセトニトリルを 5分間流し、粒子表面近傍
の数nmの厚さにわたって炭素原子の約 3割を窒素原子で
置換した。
【００３９】［負極１の作製］支持導体として厚さ10μ
m のＣｕフォイルを用意した。また、正極１と同様に、
上記負極活物質に導電助剤として平均粒径30nmのアセチ
レンブラックを 5重量% 、バインダポリマーとしてポリ
フッ化ビニリデンを 5重量% 加えた。N-メチルピロリド
ンを溶媒に用いてスラリーを作製し、上記支持導体上に
塗布後乾燥した。ローラーによるプレス(300Kg/cm)後の
負極の厚さは、支持導体を除いて 160μm となるように
した。
m のＣｕフォイルを用意した。また、正極１と同様に、
上記負極活物質に導電助剤として平均粒径30nmのアセチ
レンブラックを 5重量% 、バインダポリマーとしてポリ
フッ化ビニリデンを 5重量% 加えた。N-メチルピロリド
ンを溶媒に用いてスラリーを作製し、上記支持導体上に
塗布後乾燥した。ローラーによるプレス(300Kg/cm)後の
負極の厚さは、支持導体を除いて 160μm となるように
した。
【００４０】［負極２の作製］支持導体として厚さ10μ
m のＣｕフォイルを用意した。また、正極２と同様に，
上記負極活物質に導電助剤として平均粒径30nmのアセチ
レンブラックを 5重量% 、バインダポリマーとしてポリ
フッ化ビニリデンを 5重量% 加えた。N-メチルピロリド
ンを溶媒に用いてスラリーを作製し、上記支持導体上に
塗布後乾燥した。ローラーによるプレス(300Kg/cm)後の
負極の厚さは、支持導体を除いて70μmとなるようにし
た。
m のＣｕフォイルを用意した。また、正極２と同様に，
上記負極活物質に導電助剤として平均粒径30nmのアセチ
レンブラックを 5重量% 、バインダポリマーとしてポリ
フッ化ビニリデンを 5重量% 加えた。N-メチルピロリド
ンを溶媒に用いてスラリーを作製し、上記支持導体上に
塗布後乾燥した。ローラーによるプレス(300Kg/cm)後の
負極の厚さは、支持導体を除いて70μmとなるようにし
た。
【００４１】［リチウムイオン二次電池の作製］まず、
空隙率約 30%、厚さ20μm のポリエチレンセパレータと
上記正電極１および負電極１で構成される長さ40cmの電
極シート（電極シート１）、上記正電極２および負電極
２で構成される長さ80cmの電極シート（電極シート２）
を作製した。それぞれの電極シ一卜をコイル状にまき、
それぞれ同じ大きさのステンレス製の円筒容器内にセッ
トし、リード端子を取り付けた。その後、アルゴンドラ
イボックス内に導入し、容器内を真空引きした後、リチ
ウム塩（ＬｉＰＦ6 ）をエチルカーボネイト／ジエチル
カーボネイトの混合溶媒に1mol/lの濃度に溶解した電解
質を注入し、容器を密封した。このようにして、 2種類
のリチウムイオン二次電池を完成させた。なお、電極シ
ート１を用いたリチウムイオン二次電池をＢ１、電極シ
ート２を用いたリチウムイオン二次電池をＢ２と呼ぶこ
とにする。
空隙率約 30%、厚さ20μm のポリエチレンセパレータと
上記正電極１および負電極１で構成される長さ40cmの電
極シート（電極シート１）、上記正電極２および負電極
２で構成される長さ80cmの電極シート（電極シート２）
を作製した。それぞれの電極シ一卜をコイル状にまき、
それぞれ同じ大きさのステンレス製の円筒容器内にセッ
トし、リード端子を取り付けた。その後、アルゴンドラ
イボックス内に導入し、容器内を真空引きした後、リチ
ウム塩（ＬｉＰＦ6 ）をエチルカーボネイト／ジエチル
カーボネイトの混合溶媒に1mol/lの濃度に溶解した電解
質を注入し、容器を密封した。このようにして、 2種類
のリチウムイオン二次電池を完成させた。なお、電極シ
ート１を用いたリチウムイオン二次電池をＢ１、電極シ
ート２を用いたリチウムイオン二次電池をＢ２と呼ぶこ
とにする。
【００４２】このようなリチウムイオン二次電池Ｂ１、
Ｂ２の充放電特性の評価を行った。0.2A、 0.75A、1.5A
の外部電流についてぞれぞれ評価を行った。リチウムイ
オン二次電池Ｂ１については電流密度に換算して、1mA/
cm2 、4mA/cm2 、8mA/cm2 に対応し、リチウムイオン二
次電池Ｂ２に関しては、0.5mA/cm2 、2mA/cm2 、4mA/cm
2 に対応する。リチウムイオン二次電池Ｂ１の放電容量
は、各電流に対して1850mAh 、1300mAh 、890mAh、リチ
ウムイオン二次電池Ｂ２の放電容量は、1680mAh 、1580
mAh 、1480mAh と推定された。
Ｂ２の充放電特性の評価を行った。0.2A、 0.75A、1.5A
の外部電流についてぞれぞれ評価を行った。リチウムイ
オン二次電池Ｂ１については電流密度に換算して、1mA/
cm2 、4mA/cm2 、8mA/cm2 に対応し、リチウムイオン二
次電池Ｂ２に関しては、0.5mA/cm2 、2mA/cm2 、4mA/cm
2 に対応する。リチウムイオン二次電池Ｂ１の放電容量
は、各電流に対して1850mAh 、1300mAh 、890mAh、リチ
ウムイオン二次電池Ｂ２の放電容量は、1680mAh 、1580
mAh 、1480mAh と推定された。
【００４３】次に、リチウムイオン二次電池Ｂ１とリチ
ウムイオン二次電池Ｂ２を並列接続し、組電池を作製し
た。この組電池に0.2A、 0.75A、1.5Aの外部電流をそれ
ぞれ図４の電流Ｉとして流して放電容量を測定したとこ
ろ、1800mAh 、1500mAh 、1460mAh となった。0.2Aの低
電流で高容量を持ち、しかも電流の増加に伴う著しい容
量低下も見られないことが確認された。
ウムイオン二次電池Ｂ２を並列接続し、組電池を作製し
た。この組電池に0.2A、 0.75A、1.5Aの外部電流をそれ
ぞれ図４の電流Ｉとして流して放電容量を測定したとこ
ろ、1800mAh 、1500mAh 、1460mAh となった。0.2Aの低
電流で高容量を持ち、しかも電流の増加に伴う著しい容
量低下も見られないことが確認された。
【００４４】また、図６に示すように、 0.52Aで30分放
電して30分休止するというサイクルを、 3回繰り返した
ときの充放電特性を測定した。図７に、リチウムイオン
二次電池Ｂ１、Ｂ２、および上記した組電池の測定結果
を示す。図７から、休止させたときの組電池の起電力回
復は、非常に早いことが確認された。よって、この実施
例１の組電池は、0.2Aから1.5Aの広範囲の電流に対して
高容量を持つだけでなく、休止することにより著しく起
電力が回復することが確認された。
電して30分休止するというサイクルを、 3回繰り返した
ときの充放電特性を測定した。図７に、リチウムイオン
二次電池Ｂ１、Ｂ２、および上記した組電池の測定結果
を示す。図７から、休止させたときの組電池の起電力回
復は、非常に早いことが確認された。よって、この実施
例１の組電池は、0.2Aから1.5Aの広範囲の電流に対して
高容量を持つだけでなく、休止することにより著しく起
電力が回復することが確認された。
【００４５】実施例２ 実施例１と同様に、ＬｉＣｏＯ2 粒子および窒素置換グ
ラファイトを作製し、図５に示した電極シートを作製し
た。領域Ｒ１では正極および負極共に70μm に活物質を
塗布し、領域Ｒ２では 160μm に活物質を塗布した。ま
た、ｌ1 は40cm、ｌ2 は20cmになるようにし、全体で60
cmの電極シートを作製した。この電極シートに電解質を
注入し、実施例１と同じ缶に詰めて、リチウムイオン二
次電池を作製した。このリチウムイオン二次電池を以後
Ｂ３と呼ぶ。
ラファイトを作製し、図５に示した電極シートを作製し
た。領域Ｒ１では正極および負極共に70μm に活物質を
塗布し、領域Ｒ２では 160μm に活物質を塗布した。ま
た、ｌ1 は40cm、ｌ2 は20cmになるようにし、全体で60
cmの電極シートを作製した。この電極シートに電解質を
注入し、実施例１と同じ缶に詰めて、リチウムイオン二
次電池を作製した。このリチウムイオン二次電池を以後
Ｂ３と呼ぶ。
【００４６】リチウムイオン二次電池Ｂ３は、リチウム
イオン二次電池Ｂ１、Ｂ２と同じ内容積を持つので、放
電容量を比較することにした。0.2A、 0.75A、1.5Aの電
流について、リチウムイオン二次電池Ｂ３の放電容量を
測定すると、 1750mAh、1450mAh 、 1300mAhとなった。
組電池の場合と同様に、0.2A、 0.75A程度の電流では高
容量を維持した。なお、1.5Aの電流では組電池より大き
い容量低下が見られたが、一様なカソード厚を持つリチ
ウムイオン二次電池Ｂ１、Ｂ２に比較すると、高い放電
容量を維持できることが確認された。
イオン二次電池Ｂ１、Ｂ２と同じ内容積を持つので、放
電容量を比較することにした。0.2A、 0.75A、1.5Aの電
流について、リチウムイオン二次電池Ｂ３の放電容量を
測定すると、 1750mAh、1450mAh 、 1300mAhとなった。
組電池の場合と同様に、0.2A、 0.75A程度の電流では高
容量を維持した。なお、1.5Aの電流では組電池より大き
い容量低下が見られたが、一様なカソード厚を持つリチ
ウムイオン二次電池Ｂ１、Ｂ２に比較すると、高い放電
容量を維持できることが確認された。
【００４７】次に、このリチウムイオン二次電池Ｂ３に
対して、図６に示すように 0.25Aの電流で30分放電して
30分休止するサイクルを、 3回行ったときの充放電特性
を測定した。測定結果を図８に示す。図８から分かるよ
うに、リチウムイオン二次電池Ｂ３は休止により著しく
起電力を回復することが分かった。これにより、リチウ
ムイオン二次電池Ｂ３は、0.2Aから0.5Aの電流で高容量
を維持するだけでなく、休止させることにより起電力が
著しく回復することが確認された。
対して、図６に示すように 0.25Aの電流で30分放電して
30分休止するサイクルを、 3回行ったときの充放電特性
を測定した。測定結果を図８に示す。図８から分かるよ
うに、リチウムイオン二次電池Ｂ３は休止により著しく
起電力を回復することが分かった。これにより、リチウ
ムイオン二次電池Ｂ３は、0.2Aから0.5Aの電流で高容量
を維持するだけでなく、休止させることにより起電力が
著しく回復することが確認された。
【００４８】実施例３ 図９に示すように、リチウムイオン二次電池Ｂ３を両面
塗厚することにより、リチウムイオン二次電池Ｂ４を作
製した。ただし、ｌ1 、ｌ2 共に15cmとした。図９のよ
うに両面塗厚を行えば、電極シー卜のどの断面において
もカソード厚を等しくすることが可能であり、電極シー
トをコイル状に巻くことが技術的に容易となった。0.2
A、 0.75A、1.5Aの外部電流に対して、リチウムイオン
二次電池Ｂ４の放電特性を測定したところ、 1800mAh、
1490mAh、 1380mAhとなった。この結果より、片面塗布
のリチウムイオン二次電池Ｂ３より高容量になることが
確認された。
塗厚することにより、リチウムイオン二次電池Ｂ４を作
製した。ただし、ｌ1 、ｌ2 共に15cmとした。図９のよ
うに両面塗厚を行えば、電極シー卜のどの断面において
もカソード厚を等しくすることが可能であり、電極シー
トをコイル状に巻くことが技術的に容易となった。0.2
A、 0.75A、1.5Aの外部電流に対して、リチウムイオン
二次電池Ｂ４の放電特性を測定したところ、 1800mAh、
1490mAh、 1380mAhとなった。この結果より、片面塗布
のリチウムイオン二次電池Ｂ３より高容量になることが
確認された。
【００４９】実施例４ 図１０に示すように、リチウムイオン二次電池Ｂ３を両
面塗厚することにより、リチウムイオン二次電池Ｂ５を
作製した。このように作製すると、電極シート方向に膜
厚を変える必要がなく、実施例３の場合よりさらに作製
を容易にすることが可能となった。このように作製した
リチウムイオン二次電池Ｂ５についても放電特性を測定
したところ、0.2A、 0.75A、1.5Aの外部電流に対して 1
800mAh、1490mAh、 1400mAhとなった。さらに、リチウ
ムイオン二次電池Ｂ４より高容量になることが確認され
た
面塗厚することにより、リチウムイオン二次電池Ｂ５を
作製した。このように作製すると、電極シート方向に膜
厚を変える必要がなく、実施例３の場合よりさらに作製
を容易にすることが可能となった。このように作製した
リチウムイオン二次電池Ｂ５についても放電特性を測定
したところ、0.2A、 0.75A、1.5Aの外部電流に対して 1
800mAh、1490mAh、 1400mAhとなった。さらに、リチウ
ムイオン二次電池Ｂ４より高容量になることが確認され
た
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、広
範囲の外部電流に対して容量の低下が小さいリチウムイ
オン二次電池および組電池を提供することが可能とな
る。
範囲の外部電流に対して容量の低下が小さいリチウムイ
オン二次電池および組電池を提供することが可能とな
る。
【図１】 リチウムイオン二次電池の電極シート縦方向
のリチウムイオン伝導を表す模式図である。
のリチウムイオン伝導を表す模式図である。
【図２】 Ｌｉx Ｃｏ1-x Ｏ2 の化学拡散係数および開
回路電位の組成比（ｘ）依存性の測定結果を示す図であ
る。
回路電位の組成比（ｘ）依存性の測定結果を示す図であ
る。
【図３】 種々の平均外部電流密度に対する放電容量の
カソード厚依存性を示す図である。
カソード厚依存性を示す図である。
【図４】 本発明のリチウムイオン二次電池の組電池の
一実施形態の構成を概略的に示す図である。
一実施形態の構成を概略的に示す図である。
【図５】 本発明の単体リチウムイオン二次電池の一実
施形態による電極シートの概略構成を模式的に示す図で
ある。
施形態による電極シートの概略構成を模式的に示す図で
ある。
【図６】 本発明の実施例１、２で起電力の回復状態を
試験したときの外部電流の時間変化を示す図である。
試験したときの外部電流の時間変化を示す図である。
【図７】 本発明の実施例１による組電池の充放電特性
を単体リチウムイオン二次電池Ｂ１、Ｂ２と比較して示
す図である。
を単体リチウムイオン二次電池Ｂ１、Ｂ２と比較して示
す図である。
【図８】 本発明の実施例２によるリチウムイオン二次
電池Ｂ３の充放電特性をリチウムイオン二次電池Ｂ１、
Ｂ２と比較して示す図である。
電池Ｂ３の充放電特性をリチウムイオン二次電池Ｂ１、
Ｂ２と比較して示す図である。
【図９】 本発明の実施例３で作製したリチウムイオン
二次電池の電極シートの概略構成を模式的に示す図であ
る。
二次電池の電極シートの概略構成を模式的に示す図であ
る。
【図１０】 本発明の実施例６で作製したリチウムイオ
ン二次電池の電極シートの概略構成を模式的に示す図で
ある。
ン二次電池の電極シートの概略構成を模式的に示す図で
ある。
Ｅ１……アノ一ド電極 Ｅ２……カソード電極 Ｅ３……電解質（セパレータ） Ｓ１……アノ一ド集電体 Ｓ２……カソード集電体 Ｃ１……アノ一ドコンタクト Ｃ２……カソードコンタクト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 修司 神奈川県川崎市幸区堀川町72 株式会社東 芝川崎事業所内 (72)発明者 金井 秀之 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会社 東芝柳町工場内 (72)発明者 江草 俊 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内
Claims (4)
- 【請求項１】 支持導体上に活物質層を形成してなる電
極を有する 2個以上のリチウムイオン二次電池が並列接
続された組電池において、 前記 2個以上のリチウムイオン二次電池は、前記活物質
層の厚さが 2種類以上であることを特徴とするリチウム
イオン二次電池の組電池。 - 【請求項２】 請求項１記載のリチウムイオン二次電池
の組電池において、 前記 2個以上のリチウムイオン二次電池の一方の前記活
物質層の厚さが50〜80μm の範囲であり、他方の前記活
物質層の厚さが 100〜 200μm の範囲であることを特徴
とするリチウムイオン二次電池の組電池。 - 【請求項３】 支持導体上に活物質層を形成してなる電
極を具備するリチウムイオン二次電池において、 前記支持導体上には、厚さが異なる 2種類以上の前記活
物質層が形成されていることを特徴とするリチウムイオ
ン二次電池。 - 【請求項４】 請求項３記載のリチウムイオン二次電池
において、 前記 2種類以上の活物質層の一方の厚さが50〜80μm の
範囲であり、他方の厚さが 100〜 200μm の範囲である
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池。
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|---|---|---|---|
| JP30452197A JP3378482B2 (ja) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | リチウムイオン二次電池およびリチウムイオン二次電池を用いた組電池 |
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|---|---|
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| JP30452197A Expired - Fee Related JP3378482B2 (ja) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | リチウムイオン二次電池およびリチウムイオン二次電池を用いた組電池 |
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-
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- 1997-11-06 JP JP30452197A patent/JP3378482B2/ja not_active Expired - Fee Related
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