JPH11233115A - 非水電解液電池 - Google Patents
非水電解液電池Info
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- JPH11233115A JPH11233115A JP10037809A JP3780998A JPH11233115A JP H11233115 A JPH11233115 A JP H11233115A JP 10037809 A JP10037809 A JP 10037809A JP 3780998 A JP3780998 A JP 3780998A JP H11233115 A JPH11233115 A JP H11233115A
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- JP
- Japan
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- positive electrode
- battery
- mixture
- nonaqueous electrolyte
- negative electrode
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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 非水電解液電池が圧縮されて潰された場合に
おける電池温度の上昇を抑え、安全性の高い非水電解液
電池を提供することにある。 【解決手段】 Liを含む酸化物を正極活物質とする正
極合剤を集電体の表面に塗布した正極板1と炭素材料か
らなる負極シート2とを、セパレータ3を介して巻回し
た非水電解液二次電池において、前記正極合剤の厚みを
300μm以上400μm以下とし、且つ、前記正極合
剤の見かけの密度を2.6〜3.2g/cm3 とする。
おける電池温度の上昇を抑え、安全性の高い非水電解液
電池を提供することにある。 【解決手段】 Liを含む酸化物を正極活物質とする正
極合剤を集電体の表面に塗布した正極板1と炭素材料か
らなる負極シート2とを、セパレータ3を介して巻回し
た非水電解液二次電池において、前記正極合剤の厚みを
300μm以上400μm以下とし、且つ、前記正極合
剤の見かけの密度を2.6〜3.2g/cm3 とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、Liを含む酸化物
を正極活物質とする正極合剤を集電体の表面に塗布した
正極と炭素材料からなる負極とをセパレータを介して巻
回した非水電解液二次電池、特にその正極板の改良に関
するものである。
を正極活物質とする正極合剤を集電体の表面に塗布した
正極と炭素材料からなる負極とをセパレータを介して巻
回した非水電解液二次電池、特にその正極板の改良に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、軽量で高電圧で使用できる非水電
解液二次電池としてリチウムイオン二次電池が商品化さ
れ、ノート型パソコンや携帯電話の電源として使われて
いる。
解液二次電池としてリチウムイオン二次電池が商品化さ
れ、ノート型パソコンや携帯電話の電源として使われて
いる。
【0003】このリチウムイオン二次電池は、Liを含
む酸化物を正極活物質とする正極合剤を集電体の表面に
塗布した正極板と炭素材料からなる負極シートとを、セ
パレータを介して巻回し、エチレンカーボネート,ジエ
チルカーボネートなどの有機溶媒に電解質として例えば
LiPF6 を加えたものを電解液として用いたもので、
電池内部でリチウムは常にイオンの状態で存在する。
む酸化物を正極活物質とする正極合剤を集電体の表面に
塗布した正極板と炭素材料からなる負極シートとを、セ
パレータを介して巻回し、エチレンカーボネート,ジエ
チルカーボネートなどの有機溶媒に電解質として例えば
LiPF6 を加えたものを電解液として用いたもので、
電池内部でリチウムは常にイオンの状態で存在する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記リチウ
ムイオン二次電池は高容量であるため誤使用や、電池自
体に負荷がかかった場合の危険性は高く、安全性を確保
するために様々な工夫がなされているが、正極合剤を集
電体の表面に塗布した正極と炭素材料からなる負極とを
セパレータを介して巻回した非水電解液二次電池におい
ては、電池に外的な力がかかるなどして電池が圧縮され
て潰された場合に、電池内部において前記正極と負極と
の間のセパレータが破れて内部ショートが起こると、電
池温度が急激に上昇して、電池の発火や破裂を招く虞が
あるという問題があった。
ムイオン二次電池は高容量であるため誤使用や、電池自
体に負荷がかかった場合の危険性は高く、安全性を確保
するために様々な工夫がなされているが、正極合剤を集
電体の表面に塗布した正極と炭素材料からなる負極とを
セパレータを介して巻回した非水電解液二次電池におい
ては、電池に外的な力がかかるなどして電池が圧縮され
て潰された場合に、電池内部において前記正極と負極と
の間のセパレータが破れて内部ショートが起こると、電
池温度が急激に上昇して、電池の発火や破裂を招く虞が
あるという問題があった。
【0005】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、前記非水電解液電池が圧縮され
た場合における電池温度の上昇を抑えることができる安
全性の高い非水電解液電池を提供することにある。
のであり、その目的は、前記非水電解液電池が圧縮され
た場合における電池温度の上昇を抑えることができる安
全性の高い非水電解液電池を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために鋭意検討した結果、Liを含む酸化
物を正極活物質とする正極合剤を集電体の表面に塗布し
た正極板と炭素材料からなる負極シートとを、セパレー
タを介して巻回した非水電解液二次電池において、その
正極を改良することによって電池の安全性の向上が図れ
ることを見いだした。
的を達成するために鋭意検討した結果、Liを含む酸化
物を正極活物質とする正極合剤を集電体の表面に塗布し
た正極板と炭素材料からなる負極シートとを、セパレー
タを介して巻回した非水電解液二次電池において、その
正極を改良することによって電池の安全性の向上が図れ
ることを見いだした。
【0007】即ち、正極板として、Al集電体に正極合
剤をAl箔の両面に150μmづつ塗布したものを用
い、この正極板と負極シートとをセパレータを介在し渦
巻き状に巻回し電極群を得、この電極群を用い単一型
(φ34mm×60mm)のリチウム二次電池を作成し
たところ、電池を圧縮した場合の電池表面温度を低くす
ることができた。同様にして、正極板の正極合剤の厚み
を変えてみたところ、正極合剤の厚みが300μm以上
400μm以下である場合に、電池を潰したときの電池
表面温度の上昇が低く抑えられ、電池の安全性が向上す
ることを見い出した。
剤をAl箔の両面に150μmづつ塗布したものを用
い、この正極板と負極シートとをセパレータを介在し渦
巻き状に巻回し電極群を得、この電極群を用い単一型
(φ34mm×60mm)のリチウム二次電池を作成し
たところ、電池を圧縮した場合の電池表面温度を低くす
ることができた。同様にして、正極板の正極合剤の厚み
を変えてみたところ、正極合剤の厚みが300μm以上
400μm以下である場合に、電池を潰したときの電池
表面温度の上昇が低く抑えられ、電池の安全性が向上す
ることを見い出した。
【0008】一方、リチウム二次電池の大容量化という
観点から試験を繰り返したところ、正極合剤の見かけ密
度が2.6〜3.2g/cm3 の範囲、即ち2.6g/
cm3 以上3.2g/cm3 以下の範囲である場合に、
大放電時の電池の容量特性が向上するという結論を得
た。
観点から試験を繰り返したところ、正極合剤の見かけ密
度が2.6〜3.2g/cm3 の範囲、即ち2.6g/
cm3 以上3.2g/cm3 以下の範囲である場合に、
大放電時の電池の容量特性が向上するという結論を得
た。
【0009】つまり、本発明では、Liを含む酸化物を
正極活物質とする正極合剤を集電体の表面に塗布した正
極板と炭素材料からなる負極シートとを、セパレータを
介して巻回した非水電解液二次電池において、前記正極
合剤の厚みを300μm以上400μm以下とし、且
つ、前記正極合剤の見かけの密度を2.6〜3.2g/
cm3 とするものである。
正極活物質とする正極合剤を集電体の表面に塗布した正
極板と炭素材料からなる負極シートとを、セパレータを
介して巻回した非水電解液二次電池において、前記正極
合剤の厚みを300μm以上400μm以下とし、且
つ、前記正極合剤の見かけの密度を2.6〜3.2g/
cm3 とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
実施例を中心に説明する。
実施例を中心に説明する。
【0011】[電池の組立]図1は、本発明による単1
型巻回式非水電解液二次電池の断面図である。図1にお
いて、1は正極板であり、正極活物質のLiCoO
2 と、導電材のカーボン粉末と結着剤のポリテトラフル
オロエチレン(PTFE)の水性ディスパージョンを重
量比85:10:5の割合で混合しペースト状に混練し
たものを、厚さ20μmのアルミニウム箔からなる集電
体の両面に、同じ量だけ正極合剤として塗布した後、乾
燥、圧延し、所定の大きさに切断して帯状正極シートを
作成した。このシートの長さ方向に対して垂直に合剤を
掻き取り、チタン製正極リード板を集電体上にスポット
溶接して取り付けた。
型巻回式非水電解液二次電池の断面図である。図1にお
いて、1は正極板であり、正極活物質のLiCoO
2 と、導電材のカーボン粉末と結着剤のポリテトラフル
オロエチレン(PTFE)の水性ディスパージョンを重
量比85:10:5の割合で混合しペースト状に混練し
たものを、厚さ20μmのアルミニウム箔からなる集電
体の両面に、同じ量だけ正極合剤として塗布した後、乾
燥、圧延し、所定の大きさに切断して帯状正極シートを
作成した。このシートの長さ方向に対して垂直に合剤を
掻き取り、チタン製正極リード板を集電体上にスポット
溶接して取り付けた。
【0012】活物質のLiCoO2 は、酸化コバルト
(CoO)と炭酸リチウム(Li2 CO3 )をモル比で
2:1に混合し、空気中で900℃で、9時間加熱した
ものを用いた。また上記の材料の混合比のうちPTFE
の水性ディスパージョンの割合はそのうちの固形分の割
合である。この時の正極活物質の重量は45gである。
(CoO)と炭酸リチウム(Li2 CO3 )をモル比で
2:1に混合し、空気中で900℃で、9時間加熱した
ものを用いた。また上記の材料の混合比のうちPTFE
の水性ディスパージョンの割合はそのうちの固形分の割
合である。この時の正極活物質の重量は45gである。
【0013】2は炭素材料からなる負極シートで、黒鉛
材料として市販の天然黒鉛と結着剤のPTFEの水性デ
ィスパージョンを重量比で100:5の割合で混練した
ものを、ニッケル製エキスパンドメタルに圧入し、乾
燥、切断し、帯状負極シートを作成した。このシートの
一部をシートの長手方向に対して垂直に合剤を掻き取
り、ニッケル製負極リードを集電体上にスポット溶接し
て取り付けた。なお、PTFEの比率は上記と同様固形
分の割合である。負極中の炭素質粉末の重量は20gで
ある。
材料として市販の天然黒鉛と結着剤のPTFEの水性デ
ィスパージョンを重量比で100:5の割合で混練した
ものを、ニッケル製エキスパンドメタルに圧入し、乾
燥、切断し、帯状負極シートを作成した。このシートの
一部をシートの長手方向に対して垂直に合剤を掻き取
り、ニッケル製負極リードを集電体上にスポット溶接し
て取り付けた。なお、PTFEの比率は上記と同様固形
分の割合である。負極中の炭素質粉末の重量は20gで
ある。
【0014】これら正極板1と負極シート2を、ポリプ
ロピレン製の多孔質フィルムセパレータ3を介して渦巻
状に巻回し、外装缶4内に挿入する。挿入後、チタン製
リード5をステンレス製封口板6にスポット溶接する。
7はアルミニウム製の正極カップ兼正極端子で、予め封
口板6にスポット溶接してある。また負極リード板11
は、負極端子を兼ねた外装缶4の円形底面の中心位置
に、スポット溶接してある。8はポリプロピレン製の絶
縁ガスケットである。10は電池に異常が起きて、電池
内圧が上昇した場合に内部ガスが外部へ放出されるよう
に取り付けてある安全弁である。12はポリプロピレン
製絶縁底板で、巻回時に生じる空間Aと同面積になるよ
うに穴が開いている。
ロピレン製の多孔質フィルムセパレータ3を介して渦巻
状に巻回し、外装缶4内に挿入する。挿入後、チタン製
リード5をステンレス製封口板6にスポット溶接する。
7はアルミニウム製の正極カップ兼正極端子で、予め封
口板6にスポット溶接してある。また負極リード板11
は、負極端子を兼ねた外装缶4の円形底面の中心位置
に、スポット溶接してある。8はポリプロピレン製の絶
縁ガスケットである。10は電池に異常が起きて、電池
内圧が上昇した場合に内部ガスが外部へ放出されるよう
に取り付けてある安全弁である。12はポリプロピレン
製絶縁底板で、巻回時に生じる空間Aと同面積になるよ
うに穴が開いている。
【0015】以上の操作の後、エチレンカーボネート、
ジエチルカーボネートがそれぞれ1:1の割合の有機溶
媒に電解質としてLiPF6 (1mol/l)加えたも
のを電解液とし、8.5g注入し封口する。完成電池の
サイズは単一型(φ34mm×60mm)である。
ジエチルカーボネートがそれぞれ1:1の割合の有機溶
媒に電解質としてLiPF6 (1mol/l)加えたも
のを電解液とし、8.5g注入し封口する。完成電池の
サイズは単一型(φ34mm×60mm)である。
【0016】表1に実施例及び比較例とした試作電池の
正極板の合剤厚み(μm)と見掛け密度(g/cm3 )
の一覧を示す。
正極板の合剤厚み(μm)と見掛け密度(g/cm3 )
の一覧を示す。
【0017】
【表1】
【0018】[電池試験方法]表1に示した各仕様電池
を、1.5A、1.4V、5時間の条件で定電流電圧充
電を行い、電池を直径の1/2になるまで圧縮し、その
時の電池表面温度を測定した。
を、1.5A、1.4V、5時間の条件で定電流電圧充
電を行い、電池を直径の1/2になるまで圧縮し、その
時の電池表面温度を測定した。
【0019】また、表1に示した各仕様電池を、1.5
A、1.4V、5時間の条件で定電流電圧充電を行い、
0.2Cの電流で放電して得られた電池容量(通常のカ
タログ記載容量)と、それより大きい2Cで放電した電
池容量との比をとり、電池の電流特性を比較した。(1
Cの電流値は5Aとした。) 上記圧縮試験においては、電池表面温度が手で触ること
のできる60℃以下となるもので、且つ、電流特性では
2Cの放電容量が0.2Cの放電容量の80%以上であ
るものを実施例とした。
A、1.4V、5時間の条件で定電流電圧充電を行い、
0.2Cの電流で放電して得られた電池容量(通常のカ
タログ記載容量)と、それより大きい2Cで放電した電
池容量との比をとり、電池の電流特性を比較した。(1
Cの電流値は5Aとした。) 上記圧縮試験においては、電池表面温度が手で触ること
のできる60℃以下となるもので、且つ、電流特性では
2Cの放電容量が0.2Cの放電容量の80%以上であ
るものを実施例とした。
【0020】[試験結果]表1に示した各仕様電池の試
験結果を表2に示す。また、表3に、それらの試作電池
についての圧縮時の表面温度と放電容量特性の試験結果
を、正極板の合剤厚みと見掛け密度との相関として示
す。表3中、Co(mg/cm2 )は正極板の単位面積
当たりのコバルト量(mg/cm2 )である。
験結果を表2に示す。また、表3に、それらの試作電池
についての圧縮時の表面温度と放電容量特性の試験結果
を、正極板の合剤厚みと見掛け密度との相関として示
す。表3中、Co(mg/cm2 )は正極板の単位面積
当たりのコバルト量(mg/cm2 )である。
【0021】
【表2】
【0022】
【表3】
【0023】表3から分かるように、実施例1〜実施例
6のもの、つまり合剤厚みが300〜400μmの範囲
に収まっているものは、電池を潰したときの表面温度が
60℃以下に抑えられている。また、一般に放電の電流
値を上げると電池容量が下がるのが通常であるが、実施
例1〜実施例6のもの、つまり見かけ密度が2.6〜
3.2g/cm3 の範囲内に収まっているものは、2C
容量/0.2C容量の値が80%以上とかなり高い価を
示す。
6のもの、つまり合剤厚みが300〜400μmの範囲
に収まっているものは、電池を潰したときの表面温度が
60℃以下に抑えられている。また、一般に放電の電流
値を上げると電池容量が下がるのが通常であるが、実施
例1〜実施例6のもの、つまり見かけ密度が2.6〜
3.2g/cm3 の範囲内に収まっているものは、2C
容量/0.2C容量の値が80%以上とかなり高い価を
示す。
【0024】上記結果より、正極合剤塗布厚さを300
μm以上、400μm以下で且つ正極合剤の見かけの密
度が2.6〜3.2g/cm3 にすることで、電池を圧
縮した場合の電池表面温度を下げることができ、高容量
で安全性の高い電池を得ることができた。
μm以上、400μm以下で且つ正極合剤の見かけの密
度が2.6〜3.2g/cm3 にすることで、電池を圧
縮した場合の電池表面温度を下げることができ、高容量
で安全性の高い電池を得ることができた。
【0025】なお、比較例2と比較例13については、
合剤厚みが300〜400μmの範囲に収まっている
が、見かけ密度が2.6〜3.2g/cm3 の範囲外に
なっており、2C容量/0.2C容量の値が77%及び
74%と小さく、電池容量が小さいため不適当である。
合剤厚みが300〜400μmの範囲に収まっている
が、見かけ密度が2.6〜3.2g/cm3 の範囲外に
なっており、2C容量/0.2C容量の値が77%及び
74%と小さく、電池容量が小さいため不適当である。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、L
iを含む酸化物を正極活物質とする正極合剤を集電体の
表面に塗布した正極板と、炭素材料からなる負極シート
とを、セパレータを介して巻回した非水電解液二次電池
において、前記正極合剤の厚みを300μm以上400
μm以下とし、且つ、前記正極合剤の見かけの密度を
2.6〜3.2g/cm3 とすることで、電池を圧縮し
て潰した場合の電池表面温度を下げることができ、高容
量で安全性の高い電池を得ることができる。
iを含む酸化物を正極活物質とする正極合剤を集電体の
表面に塗布した正極板と、炭素材料からなる負極シート
とを、セパレータを介して巻回した非水電解液二次電池
において、前記正極合剤の厚みを300μm以上400
μm以下とし、且つ、前記正極合剤の見かけの密度を
2.6〜3.2g/cm3 とすることで、電池を圧縮し
て潰した場合の電池表面温度を下げることができ、高容
量で安全性の高い電池を得ることができる。
【図1】本発明による単1型巻回式非水電解液二次電池
の断面図である。
の断面図である。
1 正極板 2 負極シート 3 セパレータ 4 外装缶 5 リード 6 封口板 7 正極カップ兼正極端子 8 絶縁ガスケット 10 安全弁 11 負極リード板 12 絶縁底板
Claims (1)
- 【請求項1】 Liを含む酸化物を正極活物質とする正
極合剤を集電体の表面に塗布してなる正極板と炭素材料
からなる負極シートとをセパレータを介して巻回した非
水電解液二次電池において、 前記正極合剤の厚みが300μm以上400μm以下で
あり、前記正極合剤の見かけの密度が2.6〜3.2g
/cm3 であることを特徴とする非水電解液二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10037809A JPH11233115A (ja) | 1998-02-19 | 1998-02-19 | 非水電解液電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10037809A JPH11233115A (ja) | 1998-02-19 | 1998-02-19 | 非水電解液電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11233115A true JPH11233115A (ja) | 1999-08-27 |
Family
ID=12507851
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10037809A Pending JPH11233115A (ja) | 1998-02-19 | 1998-02-19 | 非水電解液電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11233115A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100414720B1 (ko) * | 2000-08-08 | 2004-01-13 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 비수전해질이차전지용 양극 및 그것을 사용한 전지 |
-
1998
- 1998-02-19 JP JP10037809A patent/JPH11233115A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100414720B1 (ko) * | 2000-08-08 | 2004-01-13 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 비수전해질이차전지용 양극 및 그것을 사용한 전지 |
US6869724B2 (en) | 2000-08-08 | 2005-03-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery and positive electrode for the same |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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