JPH11185819A - 非水電解液二次電池 - Google Patents
非水電解液二次電池Info
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- JPH11185819A JPH11185819A JP9351738A JP35173897A JPH11185819A JP H11185819 A JPH11185819 A JP H11185819A JP 9351738 A JP9351738 A JP 9351738A JP 35173897 A JP35173897 A JP 35173897A JP H11185819 A JPH11185819 A JP H11185819A
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- battery
- electrolyte secondary
- secondary battery
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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
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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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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来より高い出力密度を有する非水電解液二
次電池を提供する。 【解決手段】 ＬｉxＭＯ2（但し、ＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｍ
ｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｖ、Ａｌのうちのいずれか１種以上で
あり、ｘは、０．４≦ｘ≦１．１である。）を正極活物
質とする正極と、負極と、非水電解液とを備えた非水電
解液二次電池において、突起部を除いた電池体積［単
位：ｃｍ3］を電極反応面積［単位：ｃｍ2］で除する電
極パラメータが０．０１６以上、０．０３２以下であ
る。
次電池を提供する。 【解決手段】 ＬｉxＭＯ2（但し、ＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｍ
ｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｖ、Ａｌのうちのいずれか１種以上で
あり、ｘは、０．４≦ｘ≦１．１である。）を正極活物
質とする正極と、負極と、非水電解液とを備えた非水電
解液二次電池において、突起部を除いた電池体積［単
位：ｃｍ3］を電極反応面積［単位：ｃｍ2］で除する電
極パラメータが０．０１６以上、０．０３２以下であ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解液二次電
池に関し、特にハイブリッド型自動車やエンジン始動用
電源等に用いて好適な非水電解液二次電池に関するもの
である。
池に関し、特にハイブリッド型自動車やエンジン始動用
電源等に用いて好適な非水電解液二次電池に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】カメラ一体型ビデオテープレコーダー、
携帯電話、ラップトップコンピューター等のポータブル
電子機器の電源として、軽量で、高エネルギー密度を有
するリチウムイオン二次電池等の非水電解液二次電池が
実用化されている。
携帯電話、ラップトップコンピューター等のポータブル
電子機器の電源として、軽量で、高エネルギー密度を有
するリチウムイオン二次電池等の非水電解液二次電池が
実用化されている。
【０００３】一方で、ハイブリッド型電気自動車やエン
ジン始動用電源等としても、非水電解液二次電池が軽量
であることに着目した利用が検討されている。これらの
利用法では、放電、充電ともに数秒程度の短時間、大電
力で行われることが多く、容量よりも出力密度が重視さ
れる。
ジン始動用電源等としても、非水電解液二次電池が軽量
であることに着目した利用が検討されている。これらの
利用法では、放電、充電ともに数秒程度の短時間、大電
力で行われることが多く、容量よりも出力密度が重視さ
れる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポータ
ブル電子機器の電源として利用される非水電解液二次電
池においては、電子機器の使用時間を長くしたい等、電
池の特性として放電容量を重視しており、出力特性につ
いて十分に考慮された設計がなされていなかった。した
がって、ハイブリッド型車両の電源等に用いて好適な高
出力を有する非水電解液二次電池はなかった。
ブル電子機器の電源として利用される非水電解液二次電
池においては、電子機器の使用時間を長くしたい等、電
池の特性として放電容量を重視しており、出力特性につ
いて十分に考慮された設計がなされていなかった。した
がって、ハイブリッド型車両の電源等に用いて好適な高
出力を有する非水電解液二次電池はなかった。
【０００５】そこで、本発明は、従来より高い出力密度
を有する非水電解液二次電池を提供することを目的とす
るものである。
を有する非水電解液二次電池を提供することを目的とす
るものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するため、鋭意検討を重ねた結果、電極の厚みを最
適化することにより、出力密度を向上させることができ
ることを見いだした。
解決するため、鋭意検討を重ねた結果、電極の厚みを最
適化することにより、出力密度を向上させることができ
ることを見いだした。
【０００７】すなわち、電極の厚みを厚くすると、電池
内に充填できる活物質量を増やすことができ、電池容量
を大きくすることができるが、電極の反応表面積が小さ
くなるため出力密度が小さくなる。一方、電極の厚みを
薄くすると、電池容量が小さくなるが、電極長が長くな
り電極の反応面積が増大することから、出力密度を大き
くすることができる。
内に充填できる活物質量を増やすことができ、電池容量
を大きくすることができるが、電極の反応表面積が小さ
くなるため出力密度が小さくなる。一方、電極の厚みを
薄くすると、電池容量が小さくなるが、電極長が長くな
り電極の反応面積が増大することから、出力密度を大き
くすることができる。
【０００８】したがって、本発明に係る非水電解液二次
電池は、ＬｉxＭＯ2（但し、ＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃ
ｒ、Ｆｅ、Ｖ、Ａｌのうちのいずれか１種以上であり、
ｘは、０．４≦ｘ≦１．１である。）を正極活物質とす
る正極と、負極と、非水電解液とを備え、突起部を除い
た電池体積［単位：ｃｍ3］を電極反応面積［単位：ｃ
ｍ2］で除する電極パラメータが０．０１６以上、０．
０３２以下であることを特徴とする。
電池は、ＬｉxＭＯ2（但し、ＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃ
ｒ、Ｆｅ、Ｖ、Ａｌのうちのいずれか１種以上であり、
ｘは、０．４≦ｘ≦１．１である。）を正極活物質とす
る正極と、負極と、非水電解液とを備え、突起部を除い
た電池体積［単位：ｃｍ3］を電極反応面積［単位：ｃ
ｍ2］で除する電極パラメータが０．０１６以上、０．
０３２以下であることを特徴とする。
【０００９】本発明に係る非水電解液二次電池は、電極
パラメータを上記範囲に規制することにより、電池容量
が２．６Ａｈ以上となり、出力密度が１０００Ｗ／ｋｇ
以上と従来困難だった高出力を得ることができる。ま
た、同じ出力を得るために必要な電池質量が小さくてよ
い。
パラメータを上記範囲に規制することにより、電池容量
が２．６Ａｈ以上となり、出力密度が１０００Ｗ／ｋｇ
以上と従来困難だった高出力を得ることができる。ま
た、同じ出力を得るために必要な電池質量が小さくてよ
い。
【００１０】さらに、電極パラメータを上記範囲に規制
することにより、内部抵抗を低くできるため、充放電の
エネルギー効率が高くなり、放充電に伴うジュール熱の
発生も小さく放熱処理が容易になる。
することにより、内部抵抗を低くできるため、充放電の
エネルギー効率が高くなり、放充電に伴うジュール熱の
発生も小さく放熱処理が容易になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る非水電解液二
次電池について、図面を参考に詳細に説明する。
次電池について、図面を参考に詳細に説明する。
【００１２】本発明を適用した非水電解液二次電池は、
短冊状の正極及び負極がセパレータを介して積層され、
巻回してなる巻回式電極素子が電池缶内に収納されてな
るものである。
短冊状の正極及び負極がセパレータを介して積層され、
巻回してなる巻回式電極素子が電池缶内に収納されてな
るものである。
【００１３】上記正極は、集電体となる金属箔の両面又
は片面に正極活物質を主体とする塗料が薄く塗布されて
形成される。同様に、上記負極は、集電体となる金属箔
の両面又は片面に負極活物質を主体とする塗料が薄く塗
布されて形成される。
は片面に正極活物質を主体とする塗料が薄く塗布されて
形成される。同様に、上記負極は、集電体となる金属箔
の両面又は片面に負極活物質を主体とする塗料が薄く塗
布されて形成される。
【００１４】なお、上記電極素子は、平板な正負極の組
み合わせを複数積み重ねてなる積層式電極素子であって
もよいが、電極の反応面積を大きくするために、巻回式
電極素子である方が好ましい。
み合わせを複数積み重ねてなる積層式電極素子であって
もよいが、電極の反応面積を大きくするために、巻回式
電極素子である方が好ましい。
【００１５】本発明は、このように構成される非水電解
液二次電池において、突起部を除いた電池体積Ｖｃｍ3
を電極反応面積Ｓｃｍ2で除する電極パラメータＸ（＝
Ｖ／Ｓ）が、０．０１６≦Ｘ≦０．０３２であることを
特徴とする。
液二次電池において、突起部を除いた電池体積Ｖｃｍ3
を電極反応面積Ｓｃｍ2で除する電極パラメータＸ（＝
Ｖ／Ｓ）が、０．０１６≦Ｘ≦０．０３２であることを
特徴とする。
【００１６】ここで、電池の突起部とは、その部位の断
面積がその部位を含む面の面積の１／２以下であるもの
とする。例えば、図１に示すように、電池缶２０の両端
に設けられた端子２０ａ，２０ｂの断面積がその端子２
０ａ，２０ｂを含む面の面積の１／２以下の場合、電池
体積Ｖは、端子２０ａ，２０ｂを除いた電池缶２０の体
積（図中、斜線で示す。）となる。また、図２に示すよ
うに、電池缶３０の端子３０ａの断面積がその端子３０
ａを含む面の面積の１／２以下の場合、電池体積Ｖは、
端子３０ａを除いた電池缶の体積（図中、斜線で示
す。）となる。
面積がその部位を含む面の面積の１／２以下であるもの
とする。例えば、図１に示すように、電池缶２０の両端
に設けられた端子２０ａ，２０ｂの断面積がその端子２
０ａ，２０ｂを含む面の面積の１／２以下の場合、電池
体積Ｖは、端子２０ａ，２０ｂを除いた電池缶２０の体
積（図中、斜線で示す。）となる。また、図２に示すよ
うに、電池缶３０の端子３０ａの断面積がその端子３０
ａを含む面の面積の１／２以下の場合、電池体積Ｖは、
端子３０ａを除いた電池缶の体積（図中、斜線で示
す。）となる。
【００１７】また、電極反応面積Ｓとは、負極と対向
し、充放電に利用されている正極の面積のことで、金属
箔の両面に正極活物質が塗布されている場合には、両面
の塗布面積の和とする。
し、充放電に利用されている正極の面積のことで、金属
箔の両面に正極活物質が塗布されている場合には、両面
の塗布面積の和とする。
【００１８】この電極パラメータＸが０．０１６より小
さい場合には、電池容量が低下し２．６Ａｈ未満となる
ため好ましくない。一方、電極パラメータＸが０．０３
２より大きくなる場合には、出力密度が低下し１０００
Ｗ／ｋｇ未満となるため好ましくない。従来の非水電解
液二次電池においては、電極厚みが厚く電極パラメータ
が０．０３２を越えており、十分な出力密度を得ること
ができなかった。
さい場合には、電池容量が低下し２．６Ａｈ未満となる
ため好ましくない。一方、電極パラメータＸが０．０３
２より大きくなる場合には、出力密度が低下し１０００
Ｗ／ｋｇ未満となるため好ましくない。従来の非水電解
液二次電池においては、電極厚みが厚く電極パラメータ
が０．０３２を越えており、十分な出力密度を得ること
ができなかった。
【００１９】一般に、ハイブリッド型の車両に電池を使
用する場合には、１０００Ｗ／ｋｇ以上の出力密度が望
ましいとされる。車両として２０ｋＷの出力が必要な場
合、電池の搭載質量は２０ｋｇ程度となり、非常に軽量
なものとなる。
用する場合には、１０００Ｗ／ｋｇ以上の出力密度が望
ましいとされる。車両として２０ｋＷの出力が必要な場
合、電池の搭載質量は２０ｋｇ程度となり、非常に軽量
なものとなる。
【００２０】一方、電池容量の面では、以下の条件を満
たすものが望ましいとされる。１回当たりの加速で最大
出力を５秒間継続すると、電池容量として約０．１３Ａ
ｈ消費する。充電することなく１０回の加速を行った場
合には、電池容量として約１．３Ａｈ消費する。最大出
力は放電の進行に伴って低下するが、約５０％の容量範
囲で最大出力が可能であるので、電池容量としては、
２．６Ａｈ以上が必要となる。
たすものが望ましいとされる。１回当たりの加速で最大
出力を５秒間継続すると、電池容量として約０．１３Ａ
ｈ消費する。充電することなく１０回の加速を行った場
合には、電池容量として約１．３Ａｈ消費する。最大出
力は放電の進行に伴って低下するが、約５０％の容量範
囲で最大出力が可能であるので、電池容量としては、
２．６Ａｈ以上が必要となる。
【００２１】本発明に係る非水電解液二次電池は、この
ように、電極パラメータＸを規制することにより、１０
００Ｗ／ｋｇ以上の出力密度と、２．６Ａｈ以上の電池
容量とを同時に実現することができる。したがって、同
じ出力を得るために、必要な電池質量が小さくてよい。
ように、電極パラメータＸを規制することにより、１０
００Ｗ／ｋｇ以上の出力密度と、２．６Ａｈ以上の電池
容量とを同時に実現することができる。したがって、同
じ出力を得るために、必要な電池質量が小さくてよい。
【００２２】さらに、本発明に係る非水電解液二次電池
は、上記電極パラメータＸを０．０３２以下に規制して
いるため、すなわち、電極厚みを薄くしているため、電
極長が長くなり、電極反応面積が増大する。したがっ
て、電池内の内部抵抗を考慮した場合には、集電体の金
属箔の抵抗が電極長に比例して増大するが、電解液や反
応抵抗が電極反応面積に比例して減少する。つまり、本
発明に係る非水電解液二次電池は、電極パラメータＸを
規制することにより、内部抵抗が小さく、充放電のエネ
ルギー効率が非常に高いものとなる。さらに、充放電に
伴うジュール熱の発生も小さくなるため、放熱処理が容
易になる。
は、上記電極パラメータＸを０．０３２以下に規制して
いるため、すなわち、電極厚みを薄くしているため、電
極長が長くなり、電極反応面積が増大する。したがっ
て、電池内の内部抵抗を考慮した場合には、集電体の金
属箔の抵抗が電極長に比例して増大するが、電解液や反
応抵抗が電極反応面積に比例して減少する。つまり、本
発明に係る非水電解液二次電池は、電極パラメータＸを
規制することにより、内部抵抗が小さく、充放電のエネ
ルギー効率が非常に高いものとなる。さらに、充放電に
伴うジュール熱の発生も小さくなるため、放熱処理が容
易になる。
【００２３】なお、正極に用いられる正極活物質として
は、十分な量のリチウムを含んでいることが好ましく、
例えば一般式ＬｉxＭＯ2（但し、ＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｍ
ｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｖ、Ａｌのうちのいずれか１種以上で
あり、ｘは、０．４≦ｘ≦１．１である。）で表される
リチウムと遷移金属とからなる複合金属酸化物やリチウ
ムを含んだ層間化合物等を用いることができる。
は、十分な量のリチウムを含んでいることが好ましく、
例えば一般式ＬｉxＭＯ2（但し、ＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｍ
ｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｖ、Ａｌのうちのいずれか１種以上で
あり、ｘは、０．４≦ｘ≦１．１である。）で表される
リチウムと遷移金属とからなる複合金属酸化物やリチウ
ムを含んだ層間化合物等を用いることができる。
【００２４】一方、負極に用いる負極活物質としては、
酸化鉄、酸化ルテニウム、酸化モリブデン、酸化タング
ステン、酸化チタン等の比較的電位が卑な酸化物を用い
ることができる。その他に、負極活物質としては、リチ
ウム、リチウム合金、リチウムイオンをドープ・脱ドー
プ可能な炭素材料を用いることができる。
酸化鉄、酸化ルテニウム、酸化モリブデン、酸化タング
ステン、酸化チタン等の比較的電位が卑な酸化物を用い
ることができる。その他に、負極活物質としては、リチ
ウム、リチウム合金、リチウムイオンをドープ・脱ドー
プ可能な炭素材料を用いることができる。
【００２５】負極に用いられる炭素材料としては、フェ
ノール樹脂、アクリル樹脂、ハロゲン化ビニル樹脂、ポ
リイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹
脂、ポリアセチレン、ポリ（ｐ−フェニレン）等の共役
系樹脂、セルロース誘導体及びその誘導体、任意の有機
高分子系化合物、また、特にフルフリルアルコール或い
はフルフラールのホモポリマー、コポリマーよりなるフ
ラン樹脂等、また石油ピッチ等、上述の有機材料を出発
原料として焼成等の手法により炭素化して得られる炭素
質材料及び黒鉛類等が好適に用いられる。
ノール樹脂、アクリル樹脂、ハロゲン化ビニル樹脂、ポ
リイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹
脂、ポリアセチレン、ポリ（ｐ−フェニレン）等の共役
系樹脂、セルロース誘導体及びその誘導体、任意の有機
高分子系化合物、また、特にフルフリルアルコール或い
はフルフラールのホモポリマー、コポリマーよりなるフ
ラン樹脂等、また石油ピッチ等、上述の有機材料を出発
原料として焼成等の手法により炭素化して得られる炭素
質材料及び黒鉛類等が好適に用いられる。
【００２６】電解液としては、電解質が非水溶媒に溶解
されてなる非水電解液が用いられる。例えば、上記非水
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、ブチレンカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネー
ト、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシメ
タン、γ−ブチロラクトン、バレロラクトン、テトラヒ
ドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，３−
ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラン、ス
ルホラン、メチルスルホラン、アセトニロリル、プロピ
オニトリル等が単独若しくはこれらのうち２種類以上が
混合されて用いられる。
されてなる非水電解液が用いられる。例えば、上記非水
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、ブチレンカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネー
ト、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシメ
タン、γ−ブチロラクトン、バレロラクトン、テトラヒ
ドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，３−
ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラン、ス
ルホラン、メチルスルホラン、アセトニロリル、プロピ
オニトリル等が単独若しくはこれらのうち２種類以上が
混合されて用いられる。
【００２７】また、このような非水溶媒に溶解する電解
質としては、この種の電池に用いられるものであれば何
れも使用可能であるが、ＬｉＰＦ6、ＬｉＣｌＯ4、Ｌｉ
ＡｓＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＢ（Ｃ6Ｈ5）4、ＣＨ3ＳＯ3
Ｌｉ、ＣＦ3ＳＯ3Ｌｉ、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）3、Ｌｉ
Ｃ（ＣＦ3ＳＯ2）3、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ等が好ましく
用いられる。
質としては、この種の電池に用いられるものであれば何
れも使用可能であるが、ＬｉＰＦ6、ＬｉＣｌＯ4、Ｌｉ
ＡｓＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＢ（Ｃ6Ｈ5）4、ＣＨ3ＳＯ3
Ｌｉ、ＣＦ3ＳＯ3Ｌｉ、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）3、Ｌｉ
Ｃ（ＣＦ3ＳＯ2）3、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ等が好ましく
用いられる。
【００２８】
【実施例】以下、図３に示す円筒型非水電解液二次電池
を作製し、具体的に説明する。
を作製し、具体的に説明する。
【００２９】先ず始めに、負極１を次のように作製し
た。
た。
【００３０】出発原料に石油ピッチを用い、これを不活
性ガス気流中で焼成した後粉砕し、平均粒径２０μｍの
炭素粉末を得た。そして、負極活物質として炭素粉末９
０重量部と、結着剤としてフッ化ビニリデン樹脂１０重
量とを、Ｎ−メチルピロリドンに分散させてスラリー状
とした。そして、このスラリーを、厚さ２０μｍの銅箔
よりなる負極集電体１１の両面に塗布し、ロールで両面
よりプレスすることによって厚さ１５０μｍの負極原板
を作製し、幅７６．５ｍｍ、長さ２９５０ｍｍに切断し
て、負極１とした。
性ガス気流中で焼成した後粉砕し、平均粒径２０μｍの
炭素粉末を得た。そして、負極活物質として炭素粉末９
０重量部と、結着剤としてフッ化ビニリデン樹脂１０重
量とを、Ｎ−メチルピロリドンに分散させてスラリー状
とした。そして、このスラリーを、厚さ２０μｍの銅箔
よりなる負極集電体１１の両面に塗布し、ロールで両面
よりプレスすることによって厚さ１５０μｍの負極原板
を作製し、幅７６．５ｍｍ、長さ２９５０ｍｍに切断し
て、負極１とした。
【００３１】正極２を次のように作製した。
【００３２】正極活物質として、平均粒径１０μｍのＬ
ｉＣｏＯ2粉末９５重量部と、導電剤としてグラファイ
ト１．５重量部、カーボンブラック０．５重量部と、結
着剤としてフッ化ビニリデン樹脂３重量部とを、Ｎ−メ
チルピロリドンに分散させてスラリー状とした。そし
て、このスラリーを、厚さ３０μｍのアルミ箔からなる
正極集電体１２の両面に塗布し、ロールで両面よりプレ
スすることによって、厚さ１５０μｍの正極原板を作製
し、幅７２．５ｍｍ、長さ２８００ｍｍに切断して、正
極２とした。
ｉＣｏＯ2粉末９５重量部と、導電剤としてグラファイ
ト１．５重量部、カーボンブラック０．５重量部と、結
着剤としてフッ化ビニリデン樹脂３重量部とを、Ｎ−メ
チルピロリドンに分散させてスラリー状とした。そし
て、このスラリーを、厚さ３０μｍのアルミ箔からなる
正極集電体１２の両面に塗布し、ロールで両面よりプレ
スすることによって、厚さ１５０μｍの正極原板を作製
し、幅７２．５ｍｍ、長さ２８００ｍｍに切断して、正
極２とした。
【００３３】なお、負極１の両端及び正極２の中央部に
は、それぞれ幅２０ｍｍの未塗布部を設けた。そして、
負極１には、幅１３ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの銅製のリー
ド１３を、正極２には、幅１５ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの
アルミニウム製のリード１４をそれぞれ溶接した。
は、それぞれ幅２０ｍｍの未塗布部を設けた。そして、
負極１には、幅１３ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの銅製のリー
ド１３を、正極２には、幅１５ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの
アルミニウム製のリード１４をそれぞれ溶接した。
【００３４】そして、厚さ２５μｍで、微小な孔が形成
されているポリプロピレンのシートを幅８０．５ｍｍ、
長さ３１００ｍｍに裁断して、これをセパレータ３とし
た。
されているポリプロピレンのシートを幅８０．５ｍｍ、
長さ３１００ｍｍに裁断して、これをセパレータ３とし
た。
【００３５】次に、上述のようにして得られた負極１、
正極２、セパレータ３を、負極１・セパレータ３・正極
２・セパレータ３の順で重ね、負極１を内側にしてポリ
プロピレン又はポリエチレンよりなる内芯（外径７ｍ
ｍ，長さ８１ｍｍ）４に巻取り、電極素子とした。負極
リード１３及び正極リード１４は、巻取り後の電極素子
の両端面から対向するように導出した。
正極２、セパレータ３を、負極１・セパレータ３・正極
２・セパレータ３の順で重ね、負極１を内側にしてポリ
プロピレン又はポリエチレンよりなる内芯（外径７ｍ
ｍ，長さ８１ｍｍ）４に巻取り、電極素子とした。負極
リード１３及び正極リード１４は、巻取り後の電極素子
の両端面から対向するように導出した。
【００３６】次に、ニッケルメッキを施した鉄製の電池
缶５に、巻取り後の電極素子を上下に絶縁板６ａ，６ｂ
を配した状態で挿入し、負極リード１３を電池缶５の底
に溶接した。一方、正極のリード１４は、安全カバー７
に溶接した。この電極素子が挿入された電池缶５の中
に、プロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの
混合溶媒にＬｉＢＦ4を１．５モル／ｌの割合で溶解し
て調整された非水電解液を注入した。そして、上記電池
缶５の開口部に、安全カバー７と、ディスク８とトップ
カバー９とを配置し、絶縁封口用ガスケット１０を介し
てかしめ、電池内の気密を保持した。そして、直径４０
ｍｍ、高さ９０ｍｍの円筒型非水電解液二次電池を作製
した。
缶５に、巻取り後の電極素子を上下に絶縁板６ａ，６ｂ
を配した状態で挿入し、負極リード１３を電池缶５の底
に溶接した。一方、正極のリード１４は、安全カバー７
に溶接した。この電極素子が挿入された電池缶５の中
に、プロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの
混合溶媒にＬｉＢＦ4を１．５モル／ｌの割合で溶解し
て調整された非水電解液を注入した。そして、上記電池
缶５の開口部に、安全カバー７と、ディスク８とトップ
カバー９とを配置し、絶縁封口用ガスケット１０を介し
てかしめ、電池内の気密を保持した。そして、直径４０
ｍｍ、高さ９０ｍｍの円筒型非水電解液二次電池を作製
した。
【００３７】このように作製された円筒型の非水電解液
二次電池の突起を除いた電池体積Ｖは、２2π×９［ｃ
ｍ3］となり、電極反応面積Ｓは、７．２５×２８０×
２［ｃｍ2］となる。したがって、電極パラメータＸ
（＝Ｖ／Ｓ）は、０．０２８となる。
二次電池の突起を除いた電池体積Ｖは、２2π×９［ｃ
ｍ3］となり、電極反応面積Ｓは、７．２５×２８０×
２［ｃｍ2］となる。したがって、電極パラメータＸ
（＝Ｖ／Ｓ）は、０．０２８となる。
【００３８】この円筒型非水電解液二次電池の２５℃で
の放電容量は約６Ａｈ、内部抵抗は約１６．５ｍΩであ
り、４．２Ｖ充電時の最大放電出力は約２６０Ｗ／電池
であった。電池の質量が２４０ｇなので、この円筒型非
水電解液二次電池の出力密度は、１０８０Ｗ／ｋｇとな
る。この電池の特性を図４中、矢印で示す。
の放電容量は約６Ａｈ、内部抵抗は約１６．５ｍΩであ
り、４．２Ｖ充電時の最大放電出力は約２６０Ｗ／電池
であった。電池の質量が２４０ｇなので、この円筒型非
水電解液二次電池の出力密度は、１０８０Ｗ／ｋｇとな
る。この電池の特性を図４中、矢印で示す。
【００３９】さらに、この電池の内部抵抗の解析を行っ
たところ、図５に示すように、リードや集電体の金属箔
の抵抗が約４．５ｍΩ、非水電解液やセパレータの抵抗
が約４ｍΩ、反応抵抗や電荷移動抵抗が約８ｍΩと見積
もられた。
たところ、図５に示すように、リードや集電体の金属箔
の抵抗が約４．５ｍΩ、非水電解液やセパレータの抵抗
が約４ｍΩ、反応抵抗や電荷移動抵抗が約８ｍΩと見積
もられた。
【００４０】以下、上述した円筒型非水電解液二次電池
において、正極１及び負極３の厚さを変え、電極パラメ
ータＸと放電出力との関係、及び電極パラメータＸと電
池容量との関係を調べた。その結果を図４に併せて示
す。なお、正極の合剤厚さが７５μｍ程度になるとき、
電極パラメータＸは０．０３２程度になり、正極合剤厚
さが２０μｍ程度になるとき、電極パラメータＸは０．
０１６となる。
において、正極１及び負極３の厚さを変え、電極パラメ
ータＸと放電出力との関係、及び電極パラメータＸと電
池容量との関係を調べた。その結果を図４に併せて示
す。なお、正極の合剤厚さが７５μｍ程度になるとき、
電極パラメータＸは０．０３２程度になり、正極合剤厚
さが２０μｍ程度になるとき、電極パラメータＸは０．
０１６となる。
【００４１】図４の結果から、電極パラメータＸが０．
０１６以上、０．０３２以下に調整された非水電解液二
次電池（図４中、斜線で示す。）においては、１０００
Ｗ／ｋｇ以上の放電出力と、２．６Ａｈ以上の電池容量
を得られることがわかる。
０１６以上、０．０３２以下に調整された非水電解液二
次電池（図４中、斜線で示す。）においては、１０００
Ｗ／ｋｇ以上の放電出力と、２．６Ａｈ以上の電池容量
を得られることがわかる。
【００４２】これに対して、電極パラメータＸが０．０
１６より小さい非水電解液二次電池においては、十分な
電池容量が得られない。また、電極パラメータＸが０．
０３２を越える非水電解液二次電池においては、十分な
出力密度が得られない。
１６より小さい非水電解液二次電池においては、十分な
電池容量が得られない。また、電極パラメータＸが０．
０３２を越える非水電解液二次電池においては、十分な
出力密度が得られない。
【００４３】また、従来の同一体積の非水電解液二次電
池においては、図４中、●印で示すように、電極パラメ
ータＸが０．０３７と大きい。そのため、電池容量は満
足しているものの、十分な放電出力を得ることができな
い。また、図５に示すように、この電池は、内部抵抗の
解析の結果から、リードや集電体の金属箔の抵抗が約４
ｍΩ、非水電解液やセパレータの抵抗が約６ｍΩ、反応
抵抗や電荷移動抵抗が約１１ｍΩと見積もられ、全体の
内部抵抗が２１ｍΩと大きい。
池においては、図４中、●印で示すように、電極パラメ
ータＸが０．０３７と大きい。そのため、電池容量は満
足しているものの、十分な放電出力を得ることができな
い。また、図５に示すように、この電池は、内部抵抗の
解析の結果から、リードや集電体の金属箔の抵抗が約４
ｍΩ、非水電解液やセパレータの抵抗が約６ｍΩ、反応
抵抗や電荷移動抵抗が約１１ｍΩと見積もられ、全体の
内部抵抗が２１ｍΩと大きい。
【００４４】このように、本発明は、電極パラメータＸ
を０．０１６〜０．０３２に規定することにより、同体
積の従来の電池に比べ、電池の内部抵抗を大幅に低下さ
せることができ、非常に高い出力を得ることができる。
を０．０１６〜０．０３２に規定することにより、同体
積の従来の電池に比べ、電池の内部抵抗を大幅に低下さ
せることができ、非常に高い出力を得ることができる。
【００４５】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係る非水電解液二次電池によれば、電池体積を電極
反応面積で除する電極パラメータが所定の範囲に規制さ
れてなることから、従来困難であった高出力を得ること
ができる。また、同じ出力を得るために必要な電池質量
も小さくなる。
明に係る非水電解液二次電池によれば、電池体積を電極
反応面積で除する電極パラメータが所定の範囲に規制さ
れてなることから、従来困難であった高出力を得ること
ができる。また、同じ出力を得るために必要な電池質量
も小さくなる。
【００４６】さらに、この非水電解液二次電池によれ
ば、内部抵抗が低いため放充電のエネルギー効率も非常
に高く、放充電に伴うジュール熱の発生も小さいため、
放熱処理が容易である。
ば、内部抵抗が低いため放充電のエネルギー効率も非常
に高く、放充電に伴うジュール熱の発生も小さいため、
放熱処理が容易である。
【図１】突起部を除いた電池体積を説明するための側面
図と正面図である。
図と正面図である。
【図２】突起部を除いた電池体積を説明するための別の
側面図と正面図である。
側面図と正面図である。
【図３】本発明を適用した非水電解液二次電池の構成を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図４】電極パラメータと放電出力との関係、及び電極
パラメータと電池容量との関係を示す特性図である。
パラメータと電池容量との関係を示す特性図である。
【図５】電極パラメータと部分抵抗との関係、及び電極
パラメータと総抵抗との関係を示す特性図である。
パラメータと総抵抗との関係を示す特性図である。
１ 負極、２ 正極、３ セパレータ、４ 内芯、５
電池缶、６ａ，６ｂ 絶縁版、７ 安全カバー、８ デ
ィスク、９ トップカバー、１０ ガスケット、１１
負極集電体、１２ 正極集電体 １３ 負極リード、１
４ 正極リード
電池缶、６ａ，６ｂ 絶縁版、７ 安全カバー、８ デ
ィスク、９ トップカバー、１０ ガスケット、１１
負極集電体、１２ 正極集電体 １３ 負極リード、１
４ 正極リード
Claims (2)
- 【請求項１】 ＬｉxＭＯ2（但し、ＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｍ
ｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｖ、Ａｌのうちのいずれか１種以上で
あり、ｘは、０．４≦ｘ≦１．１である。）を正極活物
質とする正極と、負極と、非水電解液とを備えた非水電
解液二次電池において、 突起部を除いた電池体積［単位：ｃｍ3］を電極反応面
積［単位：ｃｍ2］で除する電極パラメータが０．０１
６以上、０．０３２以下であることを特徴とする非水電
解液二次電池。 - 【請求項２】 電池容量が２．６Ａｈ以上であり、出力
密度が１０００Ｗ／ｋｇ以上であることを特徴とする請
求項１記載の非水電解液二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9351738A JPH11185819A (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 非水電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9351738A JPH11185819A (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 非水電解液二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11185819A true JPH11185819A (ja) | 1999-07-09 |
Family
ID=18419274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9351738A Withdrawn JPH11185819A (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11185819A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013020820A (ja) * | 2011-07-12 | 2013-01-31 | Hitachi Ltd | 二次電池用電極の電極およびこれを用いた二次電池 |
| CN111052490A (zh) * | 2017-10-30 | 2020-04-21 | 松下知识产权经营株式会社 | 非水电解质二次电池 |
-
1997
- 1997-12-19 JP JP9351738A patent/JPH11185819A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013020820A (ja) * | 2011-07-12 | 2013-01-31 | Hitachi Ltd | 二次電池用電極の電極およびこれを用いた二次電池 |
| CN111052490A (zh) * | 2017-10-30 | 2020-04-21 | 松下知识产权经营株式会社 | 非水电解质二次电池 |
| CN111052490B (zh) * | 2017-10-30 | 2023-10-17 | 松下知识产权经营株式会社 | 非水电解质二次电池 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050301 |