JPH11250937A - 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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- JPH11250937A JPH11250937A JP10048248A JP4824898A JPH11250937A JP H11250937 A JPH11250937 A JP H11250937A JP 10048248 A JP10048248 A JP 10048248A JP 4824898 A JP4824898 A JP 4824898A JP H11250937 A JPH11250937 A JP H11250937A
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Abstract
液二次電池を提供することを課題とする。 【解決手段】 シート状の正極集電体の両面に正極合剤
を塗布してなる正極シート、シート状の負極集電体の両
面に負極合剤を塗布してなる負極シートおよび正極シー
トと負極シートを隔離するための隔離手段を含む巻回電
極群を有する非水電解液二次電池において、該正極シー
トおよび負極シートの集電体の厚みが2μm以上15μ
m以下、かつ該隔離手段の厚みが1μm以上20μm以
下であることを特徴とする。
Description
のある密閉型非水電解液二次電池に関するものである。
ピューターや携帯電話等の携帯電子機器の普及に伴い、
従来のニッカド(Ni−Cd)電池やニッケル水素電池
に比べ高容量のリチウムイオン二次電池の使用が急速に
増大している。そしてこれらの電子機器の使用時間は電
池の容量によって決定されるため電池の高容量化の要望
はますます高くなってきている。このため、正負極の電
極反応に関わる化合物の高容量化の試みが広範に行わ
れ、例えば負極では黒鉛の理論容量LiC6 を越える炭素
質材料の開発、錫等の金属を有する複合酸化物の開発が
行われている。
わる化合物の高容量化に成功したとしても、電池容量を
増すためにはもう一方の電極材料をバランスさせて増す
必要があり、かつ電池缶内容積が決まっているため期待
するほどの高容量化ができないと言う問題がある。
量の非水電解液二次電池を提供することであり、特に高
容量でかつ製造適性のある非水電解液二次電池を提供す
ることである。
状の正極集電体の両面に正極合剤を塗布してなる正極シ
ート、シート状の負極集電体の両面に負極合剤を塗布し
てなる負極シートおよび正極シートと負極シートを隔離
するための隔離手段を含む巻回電極群を有する非水電解
液二次電池において、該正極シートおよび負極シートの
集電体の厚みが2μm以上15μm以下、かつ該隔離手
段の厚みが1μm以上20μm以下であることを特徴と
する非水電解液二次電池により達成された。
いて説明するが、本発明はこれらに限定されるものでは
ない。
剤を塗布してなる正極シート、シート状の負極集電体の
両面に負極合剤を塗布してなる負極シートおよび正極シ
ートと負極シートを隔離するための隔離手段を含む巻回
電極群を有する非水電解液二次電池において、該正極シ
ートおよび負極シートの集電体の厚みが2μm以上15
μm以下、かつ該隔離手段の厚みが1μm以上20μm
以下であることを特徴とする非水電解液二次電池。
トの少なくとも一方の上に設けられており、該隔離手段
の厚みが1μm以上15μm以下であることを特徴とす
る項1に記載の非水電解液二次電池。
トとは独立に作成されて正極シート及び負極シート間に
配置され、その厚みが3μm以上20μm以下であるこ
とを特徴とする項1に記載の非水電解液二次電池。
の少なくとも一方が金属層と補助層からなり該金属層の
厚みが2μm以上15μm以下であることを特徴とする
項1から3のいずれかに記載の非水電解液二次電池。
着剤の少なくとも一種がゴム系の結着剤であることを特
徴とする項1〜4のいずれかに記載の非水電解液二次電
池。
おいては正極活物質100gに対して、負極合剤におい
ては負極材料100gに対して、2g以上10g以下で
あることを特徴とする項5に記載の非水電解液二次電
池。
は負極シートの少なくとも一方の巻回電極群内側の正極
合剤又は負極合剤の厚みが外側の正極合剤又は負極合剤
の厚みの0.7倍以上、0.98倍以下であることを特
徴とする項1〜6のいずれかに記載の非水電解液二次電
池。
体の両面に塗布されてなる正極合剤又は負極合剤の長手
方向の端部が、表面と裏面で0.3mm以上のズレを形
成していることを特徴とする項1〜7のいずれかに記載
の非水電解液二次電池。
述する。非水電解液二次電池は、シート状の集電体に電
極合剤を塗布して正負の電極シートを製造した後、セパ
レータ等の隔離手段を積層し、巻回した渦巻型の電極群
を電池缶に挿入し、電解質を注入後封口し、その後適当
なエージング処理をしてなる。上記の二次電池は円筒型
には限らず、角形等任 意の密閉型の電池にも適用され
る。
態による電極シートの製造方法を示す。電極シートは、
正極シートと負極シートの総称である。以下の製造方法
は、正極シートと負極シートのいずれにも適用すること
ができる。
図の横方向が長手方向であり、図の奥行方向が幅であ
り、図の縦方向が厚さである。電極集電体23は、電荷
を集める働きを有すると共に、電極の支持体でもある。
電極集電体23の形状は、例えば矩形の薄いシートであ
る。その厚さは、電池容量を高めるために薄くし、2μ
m以上、15μm以下が好ましい。電極シートは、例え
ば巻回されて電池缶内に収納される。電池缶の大きさ
は、規格で決まっているため、電池容量を高めるために
は、電池シートをなるべく薄くして電極シートの巻回数
を多くするのがよい。ただし、電極シートを2μmより
薄くすると、機械的強度が弱くなりすぎる。
アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、また
はこれらの合金であり、負極には銅、ステンレス鋼、ニ
ッケル、チタン、またはこれらの合金であり、形態とし
ては、箔、エキスパンドメタル、パンチングメタル、金
網である。特に、正極にはアルミニウム箔、負極には銅
箔が好ましい。
プラスチックシートの両面上に金属層を形成したものが
さらに好ましい。プラスチックは、延伸性及び耐熱性に
優れたものが好ましく、例えばポリエチレンテレフタレ
ートである。金属だけでは、弾性がほとんどないので、
外力に弱い。プラスチック上に金属層を形成すれば、衝
撃に強くなる。
フィルムや紙等の基材を電子伝導性の物質で被覆した複
合集電体であっても良い。基材となる合成樹脂フィルム
としては、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート、
ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリアミ
ド、セルロース誘電体、ポリスルホンを挙げることがで
きる。基材を被覆する電子伝導性の物質としては、黒鉛
やカーボンブラック等の炭素質材料、アルミニウム、
銅、ニッケル、クロム、鉄、モリブデン、金、銀等の金
属元素及びこれらの合金を挙げることができる。特に好
ましい電子伝導性の物質は金属であり、アルミニウム、
銅、ニッケル、ステンレス鋼である。複合集電体は、基
材のシートと金属シートを張り合わせる形態であっても
よいし、蒸着等により金属層を形成してもよい。
1aを貼り付け、下面(裏面)にテープ41bを貼り付
ける。テープ41aと41bの厚さは、共に10〜10
0μmであり、好ましくは20〜80μm、特に好まし
くは30〜50μmである。上面のテープ41aの一端
と下面のテープ41bの一端とは、長手方向に長さL1
だけずれている。長さL1は、0.3mm以上、30m
m以下が好ましい。
体23及びテープ41aの上面を覆うように電極合剤4
2aを塗布し、電極集電体23及びテープ41bの下面
を覆うように電極合剤42bを塗布する。電極合剤42
a、42bは、後の乾燥工程及びプレス工程を終えた後
に、所定の厚さになるように調整して塗布する。電極合
剤42aの厚さは、電極合剤42bの厚さよりも薄い。
電極合剤42a、42bの成分は、後に説明する。塗布
後、乾燥、脱水する。乾燥すると、電極合剤42a、4
2bはその中に空隙を生じ、体積膨張する。図1(B)
は、乾燥後の状態を示す。
1bを電極集電体23から剥離する。上面テープ41a
は、その上面の電極合剤層と共に剥離され、下面テープ
41bはその下面の電極合剤層と共に剥離される。図1
(C)に示すように、電極集電体23の上面には電極合
剤層43aが残され、電極集電体23の下面には電極合
剤層43bが残される。上面の電極合剤層43aの一端
と下面の電極合剤層43bの一端とは、長手方向に長さ
L1だけずれる。
5の方向に搬送し、プレスローラにより電極シートを厚
さ方向にプレスする。まず、電極合剤層43aと43b
のいずれも塗布されていない部分31がプレスされ、次
に電極合剤層43bのみが塗布されている部分32がプ
レスされ、次に電極合剤層43aと43bの両方が塗布
されている部分33がプレスされる。電極シートの厚さ
は、上記の3段階に分けて、徐々に厚くなるので、厚さ
変化による衝撃力をやわらげることができる。衝撃力を
やわらげることにより、プレスの際に電極シートが切れ
る事故を減少させることができる。
電極合剤層44aと44bの厚さはプレス前に比べて薄
くなる。その後、電極集電体23を所定箇所28で裁断
する。最終的な電極シートの寸法は、以下のようにな
る。電極集電体23の厚さは2μm以上、15μm以下
が好ましい。電極合剤層44aの厚さは、30μm以
上、60μm以下、電極合剤層44bの厚さは、40μ
m以上、80μm以下が好ましい。巻回電極群の内側と
なる電極合剤44aの厚さは、外側となる電極合剤44
bの厚さの0.7倍以上、0.98倍以下が好ましい。
電極合剤層44aと44bの厚さを異ならせる理由は後
に説明する。
端部のずれL1は、0.3mm以上、30mm以下が好
ましい。特にずれL1は0.5mm以上、10mm以下
が好ましい。上記のように、電極集電体23上にテープ
41a、41bを貼る位置を調整することにより、ずれ
量L1を高精度で制御することができる。
巻芯20は、例えば直径が3.5mmであり、シート状
の2枚の絶縁性セパレータ21と22の一端近傍を折り
返すように挟む。正極集電体23は、図1(D)で示し
たように、両端部を除き、上面(内周面)に薄い正極合
剤44aが塗布され、下面(外周面)に厚い正極合剤4
4bが塗布されており、先端CTの近傍の両面には正極
合剤が塗布されていない。正極リード24は、正極集電
体23の上の正極合剤が塗布されていない部分に接合さ
れている。負極集電体26は、両端部を除き、上面に薄
い負極合剤27aが塗布され、下面に厚い負極合剤27
bが塗布されており、先端CTの近傍の両面には負極合
剤が塗布されていない。正極合剤44aは、正極合剤4
4bよりも巻回外側(図の右側)に長さL1だけずれ、
負極合剤27aは、負極合剤44bよりも巻回外側に長
さL1だけずれている。
21の間に挟まれて巻回される。負極集電体26は、2
枚のセパレータ21と22の間に挟まれて巻回される。
正極集電体23の一部51は、負極集電体26の先端C
Tがセパレータ21を挟んで対向する正極集電体23の
部分である。部分51において、正極集電体23の巻芯
20側の面に正極リード24が接合されている。すなわ
ち、正極集電体23上で正極リード24が接合されてい
る部分は、セパレータ21を挟んで負極集電体26の先
端CTの端部と対向する。
る際にバリが生じ、正極リード24に対向するセパレー
タ21が破損することがある。例えば、セパレータ21
の厚さは1〜20μmであり、正極集電体23の厚さは
2〜15μmである。その部分でセパレータ21が破損
すると、正極集電体23と負極集電体26が短絡してし
まう。そのような短絡を回避するため、以下の対策を行
なう。
24が接合された正極集電体23の部分にセパレータ2
1を挟んで対向する負極シート36の先端CTの周辺部
分である。部分52の面(表面)を絶縁性材料30で被
覆する。当該CTの周辺部の表面及び裏面を覆うように
絶縁性材料で被覆してもよい。絶縁性材料30は、負極
集電体26の露出部に設けることが好ましいが、負極集
電体26の先端CTまで負極合剤を設けて負極合剤上に
絶縁性材料を設けてもよい。絶縁性材料で被覆するに
は、樹脂を塗布又は塗り付けたり、絶縁テープを貼り付
ければよい。絶縁性材料は、粘着性絶縁テープが好まし
い。
れば、正極リード24のバリがセパレータ21を貫通し
ても絶縁性材料30によって保護される。正極リード2
4のバリと負極集電体26の接触を回避することができ
るので、正極35と負極36の短絡を防止できる。ま
た、巻回時に負極集電体26にオレが生じても、オレの
部分が絶縁性材料で保護されるので、内部短絡を防止す
ることができる。
セパレータ21、22を挟んで、巻回機で巻回される。
電極シートは、上記の図1(C)のように3段階に分け
て徐々に厚くなるので、巻回しやすく、真円度の高い電
極の巻回群を作成することができる。さらに、電極シー
トは、上面の電極合剤44a又は27aが下面の電極合
剤44b又は27bよりも薄いので、巻回しやすく、真
円度の高い巻回群を作成することができる。これによ
り、巻回時に電極シートが切断されたり、真円度の低い
巻回群が作成されて、巻回群が電池缶に挿入できない不
都合を防止できる。
タ21、負極シート36の位置関係を示す。セパレータ
21は、正極シート35及び負極シート36とは別(独
立)に設けられ、正極シート35と負極シート36の間
に配置される。セパレータ21の厚さは、なるべく薄く
し、3μm以上、20μm以下が好ましい。セパレータ
21を薄くすることにより、電池缶内の電池シート(活
物質)の占有体積を大きくし、電池容量を大きくするこ
とができる。
く、所定の機械的強度を持ち、絶縁性の薄膜であれば良
く、材質として、オレフィン系ポリマー、フッ素系ポリ
マー、セルロース系ポリマー、ポリイミド、ナイロン、
ガラス繊維、アルミナ繊維が用いられ、形態として、不
織布、織布、微孔性フィルムが用いられる。特に、材質
として、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリプロピレ
ンとポリエチレンの混合体、ポリプロピレンとテフロン
の混合体、ポリエチレンとテフロンの混合体が好まし
く、形態として微孔性フィルムであるものが好ましい。
特に、孔径が0.01〜1μmの微孔性フィルムが好ま
しい。これらの微孔性フィルムは単独の膜であっても、
微孔の形状や密度等や材質等の性質の異なる2層以上か
らなる複合フィルムであっても良い。例えば、ポリエチ
レンフィルムとポリプロピレンフィルムを張り合わせた
複合フィルムを挙げることができる。
タ21、負極シート36の他の位置関係を示す。セパレ
ータ(隔離手段)21は、正極シート35の下面に形成
される。具体的には、正極シート35の表面にセパレー
タ部材21を塗布すればよい。これにより、図3(A)
の場合に比べ、セパレータ21の厚さをより薄くするこ
とができる。セパレータ21の厚さは、1μm以上、1
5μm以下が好ましい。セパレータ21は、負極シート
36の上面に設けてもよいし、正極シート35と負極シ
ート36の両方に設けてもよい。また、図3(A)のセ
パレータ21と図3(B)のセパレータ21とを併用し
てもよい。
粒子と結着剤等から構成される。結着剤は、後述の電極
合剤を形成する際に用いられる結着剤を用いることが出
来る。水不溶性の粒子としては、種種の導電性粒子、実
質的に導電性を有さない有機及び無機の粒子を用いるこ
とができる。水不溶性粒子の水への溶解度は、100p
pm以下、好ましくは不溶性のものが好ましい。
2.5重量%以上、96重量%以下が好ましく、5重量
%以上、95重量%以下がより好ましく、10重量%以
上、93重量%以下が特に好ましい。
属酸化物、金属繊維、炭素繊維、カーボンブラックや黒
鉛等の炭素粒子を挙げることが出来る。これらの水不溶
導電性粒子の中で、アルカリ金属特にリチウムとの反応
性が低いものが好ましく、金属粉末、炭素粒子がより好
ましい。粒子を構成する元素の20℃における電気抵抗
率としては、5×109 Ω・m以下が好ましい。
低い金属、即ちリチウム合金を作りにくい金属が好まし
く、具体的には、銅、ニッケル、鉄、クロム、モリブデ
ン、チタン、タングステン、タンタルが好ましい。これ
らの金属粉末の形は、針状、柱状、板状、塊状のいずれ
でもよく、最大径が0.02μm以上、20μm以下が
好ましく、0.1μm以上、10μm以下がより好まし
い。これらの金属粉末は、表面が過度に酸化されていな
いものが好ましく、酸化されているときには還元雰囲気
で熱処理することが好ましい。
性でない場合に併用する導電材料として用いられる公知
の炭素材料を用いることが出来る。具体的には電極合剤
を作る際に用いられる導電剤が用いられる。
しては、テフロンの微粉末、SiC、窒化アルミニウ
ム、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、ムライト、フ
ォルステライト、ステアタイトを挙げることが出来る。
これらの粒子は、導電性粒子と併用してもよく、導電性
粒子の0.01倍以上、10倍以下で使うと好ましい。
タ)を用いることにより、電池缶内に占める電極反応に
関わる物質(活物質という)の量を増やし、電池容量を
大きくすることができる。
薄くすると、電極シートの製造の際や電極群を巻回等に
より作成する際に、破断等の製造故障を起こしたり、電
池の充放電反応時に内部短絡を生じたりする等の不都合
が生じることがあり、電極および電池製造での得率を上
げる工夫が必要である。
(内周面)の電極合剤の厚さを下面(外周面)の電極合
剤の厚さよりも薄くし、さらに集電体の上面の電極合剤
と下面の電極合剤を長手方向にL1だけずらすことによ
り、電極シート及び電池製造の得率を上げることができ
る。
シートは機械的強度が弱くなってしまう。そこで、電極
合剤中の結着剤としてゴム系の結着剤を用いることによ
り、力を吸収させ、衝撃に強い電極シートを実現する。
み、少なくとも一方の活物質合剤層に、ゴム系の結着剤
がバインダーとして用いられていることを特徴とする。
この結着剤は、活物質粒子と導電材料を合剤層内で結合
し合剤マトリクス中に固定化する目的で添加される。結
着剤は、活物質および導電材料とともに均一に乾式もし
くは湿式で混合し、混練して合剤の塗布分散液に調製し
たのち、塗布分散液を電極の支持体(集電体)上に塗布
して、乾燥し、活物質合剤層を形成する。
性をもつ高分子材料である。これらの例は、米国特許
4,814,242に記載される弾性材料を含む。すな
わちこれらは、二重結合を持つ非共役系のアルケンある
いは2つ以上の二重結合を持つ共役系アルケンのモノマ
ーを単独重合もしくは共重合して得られる炭化水素系ポ
リマーであり、モノマーの例として、エチレン、プロピ
レン、イソブチレン、1−ペンテン、メチルスチレン、
4−フェニルスチレン、1−ヘキサン、ビニルシクロヘ
キサン、1,3−ブタジエン、2−tert−ブチル−
1,3−ブタジエン、1,3,5−ヘキサトリエン、2
−メチル−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチル−
1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、1,5−
シクロオクタジエン、5−エチリデンノルボルナンなど
が用いられる。これらを共重合して得られるポリオレフ
ィン系のゴム(エラストマー)として有用なのは、例え
ば、エチレン/プロピレン/イソプレン共重合体、エチ
レン/プロピレン/ブタジエン共重合体、スチレン/イ
ソプレン共重合体、スチレン/ブタジエン共重合体、エ
チレン/プロピレン共重合体、などがある。また、ポリ
エチレンオキシド、ポリプロピレンオキシドに代表され
るポリエーテルも有用である。
ポリエステルが挙げられる。これらは例えば、ポリ(エ
チレンサクシネート)、ポリ(エチレンアジペート)、
ポリ(エチレンアゼレート)、ポリ(エチレンセバケー
ト)などである。
記載のフッ化ビニリデン系のフッ素ゴムを挙げることが
できる。これらのゴムとしては、ポリフッ化ビニリデ
ン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビ
ニルエーテル−フッ化ビニリデン三元共重合体、テトラ
フルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化
ビニリデン三元共重合体、テトラフルオロエチレン−エ
チレン−フッ化ビニリデン三元共重合体、クロロトリフ
ルオロエチレン−フッ化ビニリデン共重合体、クロロト
リフルオロエチレン−エチレン−フッ化ビニリデン三元
共重合体、フッ化ビニル−フッ化ビニリデン共重合体を
挙げることができる。
(1,3−ブタジエン)、エチレン−プロピレン−ジエ
ンモノマー共重合体(EPDMゴム)、ブタジエン−ス
チレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオ
ロアルキルビニルエーテル−フッ化ビニリデン三元共重
合体などである。
のは、高温で成型が可能な熱可塑性のゴム材料であり、
これらは、上記のオレフィン系、スチレン系、ポリエス
テル系ポリマーそしてフッ素系のポリマーの中に見出さ
れる。この他に好ましいものとしては、特開平4−27
6090に記載される熱可塑性のフッ素系ゴムである。
この例としては、フッ化ビニリデンと六フッ化プロピレ
ンの共重合体とテフロンなどのフッ素系樹脂がブレンド
されてなる熱可塑性の高分子材料が挙げられる。
のとして、電気化学的に安定な特長を持つフッ素系ゴム
材料が挙げられる。例えば、四フッ化エチレンと二フッ
化エチレンの共重合体、四フッ化エチレンと六フッ化プ
ロピレンの共重合体、ポリ三フッ化塩化エチレンなどが
挙げられる。中でも四フッ化エチレンと二フッ化エチレ
ンの共重合体が好ましい。
キシメチルセルロース(CMC)などの増粘剤、テフロ
ン系樹脂に代表されるポリマーバインダーなどが添加さ
れて、活物質と導電材とともに支持体に塗布される。
負極合剤層のいずれに添加されても、電池性能の向上と
安定化に効果を持つ。
は、活物質、導電材、バインダーなどの合剤層を構成す
る材料の総重量(乾量換算)に対して、1〜10%であ
り、さらに好ましくは1〜5%である。
おいては正極活物質100gに対して、負極合剤におい
ては負極材料100gに対して、2g以上10g以下が
好ましい。
ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、
ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ジア
セチルセルロース、ポリビニルクロリド、ポリビニルピ
ロリドン、テトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニリデ
ン、ポリエチレン、ポリプロピレンと混合して用いても
よい。混合する量は、結着剤の50重量%以下が好まし
い。
電池の形状はシリンダ、角のいずれにも適用できる。巻
芯をシリンダ形にすれば、シリンダ型電池を製造するこ
とができ、巻芯を角形にすれば、角型電池を製造するこ
とができる。電池は、セパレーター4と共に巻回した正
極シート3と負極シート2を電池缶1に挿入し、電池缶
1と負極シート2を電気的に接続し、電解液を注入し封
口して形成する。端子キャップ13は正極端子を兼ね、
ガスケット7を介して電池缶1の上部口に嵌合される。
正極シート3は、正極リード8、溶接プレート15、防
爆弁体9、電流遮断スイッチ10、正温度係数抵抗(以
下、PTCという)リング11を介して端子キャップ1
3に電気的に接続される。
PTCリング11、電流遮断スイッチ10、防爆弁体9
が重ねられ、ガスケット7に嵌入支持される。端子キャ
ップ13は、電池の表面露出部分であり、防爆弁体9は
電池内側である。絶縁カバー16は、防爆弁体9の上側
の表面を覆う。電流遮断スイッチ10は、第一導通体1
0aと第二導通体10bと絶縁リング10cを有する。
を、間にセパレータ4を挟んで巻回したものである。そ
の電極群と防爆弁体9の間に、上部絶縁板6が配置され
る。上部絶縁板6は、電極群と封口体を絶縁すると共
に、電極群と電池缶1を絶縁する。電極群と電池缶1の
間に下部絶縁板5を配置し、電極群と電池缶1を絶縁す
る。
と抵抗が増大して電流を遮断する機能をもつ。電流遮断
スイッチ10は、第一導通体10aと絶縁リング10c
と第二導通体10bの積層構造体であり、第一導通体1
0aは防爆弁体9側に配置され貫通孔を有し、第二導通
体10bはPTCリング11側すなわち端子キャップ1
3側に配置され貫通孔を有する構造である。第一導通体
10aと第二導通体10bとは中央部で電気的に接続さ
れ、該第一導通体10aの該接続部の周囲に肉薄部を有
している。防爆弁体9は、内圧上昇時に電極群側とは反
対側へ変形できるもので、上記した第一導通体10aの
中央接続部を押し上げることができるものであれば良
い。電池内の異常反応により、内圧が上昇すると防爆弁
体9が変形して電流遮断スイッチ10の第一導通体10
aと第二導通体10bの接続部分を破断して電流を遮断
し、さらに圧力が増加すると防爆弁体9の肉薄部が破壊
して圧力を放出する。この時電流遮断スイッチ10を防
爆弁体9の電極群側とは反対側に配置しているので、遮
断部においてスパークが生じても、電解液蒸気への引火
を原因とする電池の破裂が防止される。
は、正極合剤(あるいは負極合剤)を集電体上に塗設、
成形して作ることができる。正極合剤(あるいは負極合
剤)には、正極活物質(あるいは負極材料)の他、導電
剤、結着剤、分散剤、フィラー、イオン導電剤、圧力増
強剤や各種添加剤を含ませることができる。これらの電
極は、円盤状、板状であってもよいが、柔軟性のあるシ
ート状であることが好ましい。
説明する。正極活物質は、リチウム含有遷移金属酸化物
が好ましい。リチウム含有遷移金属酸化物は、Ti、
V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Mo、Wから選ば
れる少なくとも1種の遷移金属元素とリチウムとを主と
して含有する酸化物であって、リチウムと遷移金属のモ
ル比が0.3乃至2.2の化合物である。
Co、Niから選ばれる少なくとも1種の遷移金属元素
とリチウムとを主として含有する酸化物であって、リチ
ウムと遷移金属のモル比が0.3乃至2.2の化合物で
ある。なお主として存在する遷移金属に対し30モルパ
ーセント未満の範囲でAl、Ga、In、Ge、Sn、
Pb、Sb、Bi、Si、P、Bなどを含有していても
良い。
物は、Lix CoO2 、Lix NiO2 、Lix MnO
2 、Lix Coa Ni1-a O2 、Lix Cob V1-b O
z 、Lix Cob Fe1-b O2 、Lix Mn2 O4 、L
ix Mnc Co2-c O4 、Lix Mnc Ni2-c O4 、
Lix Mnc V2-c O4 、Lix Mnc Fe2-c O
4(ここでx=0.02〜1.2、a=0.1〜0.
9、b=0.8〜0.98、c=1.6〜1.96、z
=2.01〜2.3)である。
としては、Lix CoO2 、LixNiO2 、Lix M
nO2 、Lix Coa Ni1-a O2 、Lix Mn2 O
4 、Lix Cob V1-b Oz (x=0.02〜1.2、
a=0.1〜0.9、b=0.9〜0.98、z=2.
01〜2.3)が挙げられる。なおxの値は充放電開始
前の値であり、充放電により増減する。
移金属化合物を混合、焼成する方法や溶液反応により合
成することができるが、特に焼成法が好ましい。
7号の段落35、特開平7−14,579号等に記載さ
れており、これらの方法を用いることができる。焼成に
よって得られた正極活物質は水、酸性水溶液、アルカリ
性水溶液、有機溶剤にて洗浄した後使用してもよい。
イオンを挿入する方法としては、リチウム金属、リチウ
ム合金やブチルリチウムと遷移金属酸化物とを反応させ
ることにより合成する方法であっても良い。
れないが、0.1〜50μmが好ましい。0.5〜30
μmの粒子の体積が95%以上であることが好ましい。
粒径3μm以下の粒子群の占める体積が全体積の18%
以下であり、かつ15μm以上25μm以下の粒子群の
占める体積が、全体積の18%以下であることが更に好
ましい。比表面積としては特に限定されないが、BET
法で0.01〜50m 2 /gが好ましく、特に0.2m
2 /g〜1m2 /gが好ましい。また正極活物質5gを
蒸留水100mlに溶かした時の上澄み液のpHとして
は7以上12以下が好ましい。
温度としては500〜1500℃であることが好まし
く、さらに好ましくは700〜1200℃であり、特に
好ましくは750〜1000℃である。焼成時間として
は4〜30時間が好ましく、さらに好ましくは6〜20
時間であり、特に好ましくは6〜15時間である。
・放出できる化合物であればよい。このような負極材料
の例としては金属リチウム、リチウム合金、炭素質化合
物、無機酸化物、無機カルコゲン化合物、金属錯体、有
機高分子化合物が挙げられる。これらは単独でも、組み
合わせて用いてもよい。
質材料、金属もしくは半金属元素の酸化物、カルコゲン
である。炭素質材料は、実質的に炭素からなる材料であ
り例えば、石油ピッチ、天然黒鉛、人造黒鉛、難黒鉛性
炭素、メソカーボンマイクロビーズ、PAN系炭素繊
維、セルロース系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、気相成
長炭素繊維、脱水PVA系炭素繊維、リグニン炭素繊
維、ガラス状炭素繊維、活性炭素繊維等を挙げることが
できる。
カルコゲン化合物は、周期表13,14,15族原子と
酸素若しくはカルコゲン族原子からなる化合物である。
4,15族原子から選ばれる三種以上の原子を含む主と
して非晶質カルコゲン化合物または非晶質酸化物が特に
好ましく用いられる。ここで言う主として非晶質とはC
uKα線を用いたX線回折法で2θ値で20°から40
°に頂点を有するブロードな散乱帯を有する物であり、
結晶性の回折線を有してもよい。
に見られる結晶性の回折線の内最も強い強度が、2θ値
で20°以上40°以下に見られるブロードな散乱帯の
頂点の回折線強度の500倍以下であることが好まし
く、さらに好ましくは100倍以下であり、特に好まし
くは5倍以下であり、最も好ましくは、結晶性の回折線
を有さないことである。
Al,Ga,In,Tl,Si,Ge,Sn,Pb,
P,As,Sb,Biの中の2種以上の元素を主体とす
る複合カルコゲン化合物、複合酸化物がより好ましい。
特に好ましいのは、B,Al,Si,Ge,Sn,Pの
中の2種以上の元素を主体とする複合カルコゲン化合物
もしくは酸化物である。これらの複合カルコゲン化合
物、複合酸化物は、主として非晶質構造を修飾するため
に周期律表の1族から2族の元素から選ばれた少なくと
も1種の元素を含む。
非晶質の複合酸化物が好ましく、次の一般式(1)で表
される。
種を、M4 は周期律表第1族元素、第2族元素の少なく
とも1種を表し、cは0.2以上、2以下の数、dは
0.01以上、1以下の数で、0.2<c+d<2、t
は1以上6以下の数を表す。
酸化物を用いることができる。非晶質複合酸化物は、焼
成法、溶液法のいずれの方法も採用することができる
が、焼成法がより好ましい。焼成法では、一般式(1)
に記載された元素の酸化物あるいは化合物をよく混合し
た後、焼成して非晶質複合酸化物を得るのが好ましい。
度毎分5℃以上200℃以下であることが好ましく、か
つ焼成温度としては500℃以上1500℃以下である
ことが好ましく、かつ焼成時間としては1時間以上10
0時間以下であることが好ましい。且つ、降温速度とし
ては毎分2℃以上107 ℃以下であることが好ましい。
%」から「焼成温度(℃表示)の80%」に達するまで
の温度上昇の平均速度であり、降温速度とは「焼成温度
(℃表示)の80%」から「焼成温度(℃表示)の50
%」に達するまでの温度降下の平均速度である。
炉外に取り出して、例えば水中に投入して冷却してもよ
い。またセラミックスプロセッシング(技報堂出版19
87)217頁記載のgun法・Hammer−Anv
il法・slap法・ガスアトマイズ法・プラズマスプ
レー法・遠心急冷法・melt drag法などの超急
冷法を用いることもできる。またニューガラスハンドブ
ック(丸善1991)172頁記載の単ローラー法、双
ローラ法を用いて冷却してもよい。焼成中に溶融する材
料の場合には、焼成中に原料を供給しつつ焼成物を連続
的に取り出してもよい。焼成中に溶融する材料の場合に
は融液を攪拌することが好ましい。
5体積%以下の雰囲気であり、さらに好ましくは不活性
ガス雰囲気である。不活性ガスとしては例えば窒素、ア
ルゴン、ヘリウム、クリプトン、キセノン等が挙げられ
る。最も好ましい不活性ガスは純アルゴンである。
60μmが好ましい。より詳しくは、平均粒径が0.7
〜25μmであり、かつ全体積の60%以上が0.5〜
30μmであることが好ましい。また、負極材料の粒径
1μm以下の粒子群の占める体積は全体積の30%以下
であり、かつ粒径20μm以上の粒子群の占める体積が
全体積の25%以下であることが好ましい。使用する材
料の粒径は、負極の片面の合剤厚みを越えないものであ
ることはいうまでもない。
た粉砕機や分級機が用いられる。例えば、乳鉢、ボール
ミル、サンドミル、振動ボールミル、衛星ボールミル、
遊星ボールミル、旋回気流型ジェットミルや篩などが用
いられる。粉砕時には水、あるいはメタノール等の有機
溶媒を共存させた湿式粉砕も必要に応じて行うことが出
来る。所望の粒径とするためには分級を行うことが好ま
しい。分級方法としては特に限定はなく、篩、風力分級
機などを必要に応じて用いることができる。分級は乾
式、湿式ともに用いることができる。
であり、レーザー回折式の粒度分布測定装置により測定
される。
面積測定法での測定値が0.1〜5m2 /gであること
が好ましい。
定されるものではない。 SnAl0.4 B0.5 P0.5 K0.1 O3.65、SnAl0.4
B0.5 P0.5 Na0.2 O 3.7 、SnAl0.4 B0.3 P
0.5 Rb0.2 O3.4 、SnAl0.4 B0.5 P0.5 Cs
0.1 O3.65、SnAl0.4 B0.5 P0.5 K0.1 Ge0.05
O3.85、SnAl0.4B0.5 P0.5 K0.1 Mg0.1 Ge
0.02O3.83、 SnAl0.4 B0.4 P0.4 O3.2、SnA
l0.3 B0.5 P0.2 O2.7 、SnAl0.3 B0.5 P0.2
O2.7 、SnAl0.4 B0.5 P0.3 Ba0.08Mg0.08O
3.26、SnAl0.4 B0.4 P0.4 Ba0. 08O3.28、Sn
Al0.4 B0.5 P0.5 O3.6 、SnAl0.4 B0.5 P
0.5 Mg0. 1 O3.7 、
O3.65、SnB0.5 P0.5 Li0.1 Mg0.1 F0.2 O
3.05、SnB0.5 P0.5 K0.1 Mg0.1 F0.2 O3.05、
SnB0. 5 P0.5 K0.05Mg0.05F0.1 O3.03、SnB
0.5 P0.5 K0.05Mg0.1 F0.2O3.03、SnAl0.4
B0.5 P0.5 Cs0.1 Mg0.1 F0.2 O3.65、SnB
0.5P0.5 Cs0.05Mg0.05F0.1 O3.03、SnB0.5
P0.5 Mg0.1 F0.1 O3.05、SnB0.5 P0.5 Mg
0.1 F0.2 O3 、SnB0.5 P0.5 Mg0.1 F0.06O3.
07、SnB0.5 P0.5 Mg0.1 F0.14O3.03、SnPB
a0.08O3.58、SnPK 0.1 O3.55、SnPK0.05Mg
0.05O3.58、SnPCs0.1 O3.55、SnPBa 0.08F
0.08O3.54、SnPK0.1 Mg0.1 F0.2 O3.55、Sn
PK0.05Mg0.05F0.1 O3.53、SnPCs0.1 Mg
0.1 F0.2 O3.55、SnPCs0.05Mg0.05F0.1 O
3.53、Sn1.1 Al0.4 B0.2 P0.6 Ba0.08F0.08O
3.54、Sn1.1Al0.4 B0.2 P0.6 Li0.1 K0.1 B
a0.1 F0.1 O3.65、Sn1.1 Al0.4B0.4 P0.4 B
a0.08O3.34、
1.1 Al0.4 PK0.05O4.23、Sn1. 2 Al0.5 B0.3
P0.4 Cs0.2 O3.5 、Sn1.2 Al0.4 B0.2 P0.6
Ba0. 08O3.68、Sn1.2 Al0.4 B0.2 P0.6 Ba
0.08F0.08O3.64、Sn1.2 Al 0.4 B0.2 P0.6 Mg
0.04Ba0.04O3.68、Sn1.2 Al0.4 B0.3 P0.5 B
a 0.08O3.58、Sn1.3 Al0.3 B0.3 P0.4 Na0.2
O3.3 、Sn1.3 Al0.2B0.4 P0.4 Ca
0.2 O3.4 、Sn1.3 Al0.4 B0.4 P0.4 Ba0.2 O
3.6 、Sn1.4 Al0.4 PK0.2 O4.6 、Sn1.4 Al
0.2 Ba0.1 PK0.2 O4.45、Sn1.4 Al0.2 Ba
0.2 PK0.2 O4.6 、Sn1.4 Al0.4 Ba0.2 PK
0.2Ba0.1 F0.2 O4.9 、Sn1.4 Al0.4 PK0.3
O4.65、Sn1.5 Al0.2 PK0.2 O4.4 、Sn1.5 A
l0.4 PK0.1 O4.65、Sn1.5 Al0.4 PCs0.05O
4.63、Sn1.5 Al0.4 PCs0.05Mg0.1 F0.2 O
4.63、
0.4 O3.1 、SnSi0.4 Al0.2 B0. 4 O2.7 、Sn
Si0.5 Al0.2 B0.1 P0.1 Mg0.1 O2.8 、SnS
i0.6 Al0.2 B0.2 O2.8 、SnSi0.5 Al0.3 B
0.4 P0.2 O3.55、SnSi0.5Al0.3 B0.4 P0.5
O4.30、SnSi0.6 Al0.1 B0.1 P0.3 O3.25、S
nSi0.6 Al0.1 B0.1 P0.1 Ba0.2 O2.95。Sn
Si0.6 Al0.1 B0.1 P 0.1 Ca0.2 O2.95、SnS
i0.6 Al0.4 B0.2 Mg0.1 O3.2 、SnSi0. 6 A
l0.1 B0.3 P0.1 O3.05、SnSi0.6 Al0.2 Mg
0.2 O2.7 、SnSi0.6 Al0.2 Ca0.2 O2.7 、S
nSi0.6 Al0.2 P0.2 O3 、SnSi0. 6 B0.2 P
0.2 O3 、SnSi0.8 Al0.2 O2.9 、SnSi0.8
Al0.3 B0. 2 P0.2 O3.85、SnSi0.8 B0.2 O
2.9 、SnSi0.8 Ba0.2 O2.8 、SnSi0.8 Mg
0.2 O2.8 、SnSi0.8 Ca0.2 O2.8 、SnSi
0.8 P0.2O3.1 、
b0.1 O2.95、Sn0.9 Fe0.3 B0. 4 P0.4 Ca0.1
Rb0.1 O2.95、Sn0.8 Pb0.2 Ca0.1 P0.9 O
3.35、Sn0.3 Ge0.7 Ba0.1 P0.9 O3.35、Sn
0.9 Mn0.1 Mg0.1 P0.9 O3.35、Sn0.2 Mn0.8
Mg0.1 P0.9 O3.35、Sn0.7 Pb0.3 Ca0.1 P
0.9 O 3.35、Sn0.2 Ge0.8 Ba0.1 P0.9 O3.35、
B0.3 O2.85、SnSi0.7 B0.3 Al0.1 O3.0 、S
nSi0.5 B0.3 Al0.1 Mg0.1 O2.7 、Sn0.8 S
i0.6B0.2 Al0.1 Li0.1 O2.5 、Sn0.8 Si
0.6 B0.2 Al0.1 Cs0.1 O2. 65、Sn0.8 Si0.7
B0.1 P0.1 Al0.1 O2.75、Sn0.8 Si0.5 B0.3
P 0.2 Al0.1 O2.9 、Sn0.8 Si0.7 B0.1 P0.1
Al0.1 Li0.05O2.78、Sn0.8 Si0.5 B0.3 P
0.1 Al0.1 Li0.1 O2.7 、Sn0.8 Si0.5 B0. 3
P0.2 Al0.1 Cs0.1 O2.95、Sn0.8 Si0.7 P
0.3 O2.95、Sn0.8 Si0.7 P0.3 Al0.1 O3.1 、
SnSi0.5 B0.3 Zr0.1 O2.65、Sn0.8 Si0.6
P0.2 Zr0.1 O2.7 、Sn0.8 Si0.6 B0.2 P0.1
Zr0.1 O2.75
は、測定方法として誘導結合プラズマ(ICP)発光分
光分析法、簡便法として、焼成前後の粉体の重量差から
算出できる。
して用いることができる。リチウムの挿入方法には、電
気化学的方法、化学的方法、熱的方法等がある。特に好
ましいのは電気化学的方法であり、例えば集電体の負極
合剤の未塗布部や負極合剤層上にリチウムを主体とした
金属の小片を貼り付け、電解液と接触させることによっ
て挿入できる。特に電池内で電気化学的にリチウムを挿
入する方法が好ましい。リチウムを主体とした金属の小
片は、厚みが5〜200μmの箔を短冊状等の小片にし
て貼り付けるのが好ましい。
ときに0.01Vまで挿入することができ、より好まし
くは0.05Vまで挿入できる。特に好ましい方法は、
負極材料の有する不可逆容量を補償するためにリチウム
を部分的に挿入する方法であり、リチウムを対極とした
ときに0.3Vまで挿入する方法である。
負極材料1g当たり0.005g〜0.5g、より好ま
しくは0.03g〜0.2g、特に好ましくは0.06
g〜0.15gである。負極材料が金属酸化物の場合
は、金属酸化物1モル当たりの当量で0.5〜4.0当
量であり、さらに好ましくは1〜3.5当量であり、特
に好ましくは1.2〜3.2当量である。1.2当量よ
りも少ないリチウムを負極材料に予備挿入した場合には
電池容量が低く、また3.2当量より多くのリチウムを
予備挿入した場合にはサイクル性劣化があり、それぞれ
好ましくない。
せるリチウムの量によって任意に制御することが可能で
ある。リチウムを主体とした金属としてはリチウム金属
を用いることが好ましいが、純度90重量%以上のもの
が好ましく、98重量%以上のものが特に好ましい。負
極シート上のリチウムの重ね合せパターンとしてはシー
ト全面に重ね合わせることが好ましいが、負極材料に予
備挿入されたリチウムはエージングによって徐々に負極
材料中に拡散するため、シート全面ではなくストライ
プ、枠状、円板状のいずれかの部分的重ね合わせも好ま
しい。ここで言う重ね合せとは負極合剤および補助層を
有するシート上に直接リチウムを主体とした金属箔を圧
着することを意味する。
率は10〜100%が好ましいが、15〜100%がよ
り好ましく、20〜100%が特に好ましい。20%以
下の場合は、リチウムの予備挿入が不均一となる場合も
あり好ましくない。さらに、均一性の観点からリチウム
を主体とした金属箔の厚さは5〜150μmであること
が好ましく、5〜100μmがさらに好ましく、10〜
75μmが特に好ましい。
付け等のハンドリング雰囲気は露点−30℃以下−80
℃以上のドライエアー又はアルゴンガス雰囲気下が好ま
しい。ドライエアーの場合は−40℃以下−80℃以上
がさらに好ましい。また、ハンドリング時には炭酸ガス
を併用してもよい。特にアルゴンガス雰囲気の場合は炭
酸ガスを併用することが好ましい。
た電池において化学変化を起こさない電子伝導性材料で
あれば何でもよい。具体例としては、鱗状黒鉛、鱗片状
黒鉛、土状黒鉛等の天然黒鉛、石油コークス、石炭コー
クス、セルロース類、糖類、メソフェーズピッチ等の高
温焼成体、気相成長黒鉛等の人工黒鉛等のグラファイト
類、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ケッチ
ェンブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、
サーマルブラック等のカーボンブラック類、アスファル
トピッチ、コールタール、活性炭、メソフューズピッ
チ、ポリアセン等の炭素材料、金属繊維等の導電性繊維
類、銅、ニッケル、アルミニウム、銀等の金属粉類、酸
化亜鉛、チタン酸カリウム等の導電性ウィスカー類、酸
化チタン等の導電性金属酸化物等を挙げる事ができる。
黒鉛では、アスペクト比が5以上の平板状のものを用い
ると好ましい。これらの中では、グラファイトやカーボ
ンブラックが好ましく、粒子の大きさは、0.01μm
以上、20μm以下が好ましく、0.02μm以上、1
0μm以下の粒子がより好ましい。これらは単独で用い
ても良いし、2種以上を併用してもよい。併用する場合
は、アセチレンブラック等のカーボンブラック類と、1
〜15μmの黒鉛粒子を併用すると好ましい。
料または正極活物質に対し1〜50重量%であることが
好ましく、特に2〜30重量%であることが好ましい。
カーボンブラックやグラファイトでは、3〜20重量%
であることが特に好ましい。
る。結着剤の例としては、上記のゴム系結着剤の他、多
糖類、熱可塑性樹脂及びゴム弾性を有するポリマー等が
挙げられる。好ましい結着剤としては、でんぷん、カル
ボキシメチルセルロース、セルロース、ジアセチルセル
ロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロー
ス、ヒドロキシプロピルセルロース、アルギン酸Na、
ポリアクリル酸、ポリアクリル酸Na、ポリビニルフェ
ノール、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルアルコ
ール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポ
リヒドロキシ(メタ)アクリレート、スチレンーマレイ
ン酸共重合体等の水溶性ポリマー、ポリビニルクロリ
ド、ポリテトラフルロロエチレン、ポリフッ化ビニリデ
ン、テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン共
重合体、ビニリデンフロライド−テトラフロロエチレン
−ヘキサフロロプロピレン共重合体、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、エチレン−プロピレン−ジエンターポリ
マー(EPDM)、スルホン化EPDM、ポリビニルア
セタール樹脂、メチルメタアクリレート、2ーエチルヘ
キシルアクリレート等の(メタ)アクリル酸エステルを
含有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体、(メ
タ)アクリル酸エステル−アクリロニトリル共重合体、
ビニルアセテート等のビニルエステルを含有するポリビ
ニルエステル共重合体、スチレンーブタジエン共重合
体、アクリロニトリルーブタジエン共重合体、ポリブタ
ジエン、ネオプレンゴム、フッ素ゴム、ポリエチレンオ
キシド、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエーテル
ポリウレタン樹脂、ポリカーボネートポリウレタン樹
脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂
等のエマルジョン(ラテックス)あるいはサスペンジョ
ンを挙げることが出来る。
ス、カルボキシメチルセルロース、ポリテトラフルオロ
エチレン、ポリフッ化ビニリデンが挙げられる。これら
の結着剤は、微小粉末を水に分散したものを用いるのが
好ましく、分散液中の粒子の平均サイズが0.01〜5
μmのものを用いるのがより好ましく、0.05〜1μ
mのものを用いるのが特に好ましい。
ることが出来る。結着剤の添加量が少ないと電極合剤の
保持力・凝集力が弱い。多すぎると電極体積が増加し電
極単位体積あるいは単位重量あたりの容量が減少する。
このような理由で結着剤の添加量は1〜30重量%が好
ましく、特に2〜10重量%が好ましい。
変化を起こさない繊維状材料であれば何でも用いること
ができる。通常、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの
オレフィン系ポリマー、ガラス、炭素などの繊維が用い
られる。フィラーの添加量は特に限定されないが、0〜
30重量%が好ましい。
質として知られている物を用いることができ、詳細は電
解液の項に記載されている。
であり、炭酸リチウム等の炭酸塩が代表例である。
正極はアルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタ
ン、またはこれらの合金であり、負極は銅、ステンレス
鋼、ニッケル、チタン、またはこれらの合金である。集
電体の形態は箔、エキスパンドメタル、パンチングメタ
ル、もしくは金網である。特に、正極にはアルミニウム
箔、負極には銅箔が好ましい。
正負電極は集電体の両面に電極合剤を塗布した形態であ
ることが好ましい。この場合、片面あたりの層数は1層
であっても2層以上から構成されていても良い。片面あ
たりの層の数が2以上である場合、正極活物質(もしく
は負極材料)含有層が2層以上であっても良い。より好
ましい構成は、正極活物質(もしくは負極材料)を含有
する層と正極活物質(もしくは負極材料)を含有しない
層から構成される場合である。
ない層には、正極活物質(もしくは負極材料)を含有す
る層を保護するための保護層、分割された正極活物質
(もしくは負極材料)含有層の間にある中間層、正極活
物質(もしくは負極材料)含有層と集電体との間にある
下塗り層等があり、本明細書においてはこれらを総称し
て補助層と言う。
いずれかにあることが好ましい。負極において、リチウ
ムを電池内で負極材料に挿入する場合は負極は保護層を
有する形態であることが望ましい。保護層は、少なくと
も1層からなり、同種又は異種の複数層により構成され
ていても良い。また、集電体の両面の電極合剤層の内の
片面にのみ保護層を有する形態であっても良い。これら
の保護層は、水不溶性の粒子と結着剤等から構成され
る。結着剤は、前述の電極合剤を形成する際に用いられ
る結着剤を用いることが出来る。水不溶性の粒子として
は、種種の導電性粒子、実質的に導電性を有さない有機
及び無機の粒子を用いることができる。水不溶性粒子の
水への溶解度は、100ppm以下、好ましくは不溶性
のものが好ましい。
%以上、96重量%以下が好ましく、5重量%以上、9
5重量%以下がより好ましく、10重量%以上、93重
量%以下が特に好ましい。
属酸化物、金属繊維、炭素繊維、カーボンブラックや黒
鉛等の炭素粒子を挙げることが出来る。これらの水不溶
導電性粒子の中で、アルカリ金属特にリチウムとの反応
性が低いものが好ましく、金属粉末、炭素粒子がより好
ましい。粒子を構成する元素の20℃における電気抵抗
率としては、5×109 Ω・m以下が好ましい。
低い金属、即ちリチウム合金を作りにくい金属が好まし
く、具体的には、銅、ニッケル、鉄、クロム、モリブデ
ン、チタン、タングステン、タンタルが好ましい。これ
らの金属粉末の形は、針状、柱状、板状、塊状のいずれ
でもよく、最大径が0.02μm以上、20μm以下が
好ましく、0.1μm以上、10μm以下がより好まし
い。これらの金属粉末は、表面が過度に酸化されていな
いものが好ましく、酸化されているときには還元雰囲気
で熱処理することが好ましい。
性でない場合に併用する導電材料として用いられる公知
の炭素材料を用いることが出来る。具体的には電極合剤
を作る際に用いられる導電剤が用いられる。
しては、テフロンの微粉末、SiC、窒化アルミニウ
ム、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、ムライト、フ
ォルステライト、ステアタイトを挙げることが出来る。
これらの粒子は、導電性粒子と併用してもよく、導電性
粒子の0.01倍以上、10倍以下で使うと好ましい。
を集電体の上に塗布、乾燥、圧縮する事により作成する
事ができる。
料)および導電剤を混合し、結着剤(樹脂粉体のサスペ
ンジョンまたはエマルジョン状のもの)、および分散媒
を加えて混練混合し、引続いて、ミキサー、ホモジナイ
ザー、ディゾルバー、プラネタリミキサー、ペイントシ
ェイカー、サンドミル等の攪拌混合機、分散機で分散し
て行うことが出来る。分散媒としては水もしくは有機溶
媒が用いられるが、水が好ましい。このほか、適宜充填
剤、イオン導電剤、圧力増強剤等の添加剤を添加しても
良い。分散液のpHは負極では5〜10、正極では7〜
12が好ましい。
例えば、リバースロール法、ダイレクトロール法、ブレ
ード法、ナイフ法、エクストルージョン法、スライド
法、カーテン法、グラビア法、バー法、ディップ法及び
スクイーズ法を挙げることが出来る。エクストルージョ
ンダイを用いる方法、スライドコーターを用いる方法が
特に好ましい。塗布は、0.1〜100m/分の速度で
実施されることが好ましい。この際、合剤ペーストの液
物性、乾燥性に合わせて、上記塗布方法を選定すること
により、良好な塗布層の表面状態を得ることが出来る。
電極層が複数の層である場合にはそれらの複数層を同時
に塗布することが、均一な電極の製造、製造コスト等の
観点から好ましい。その塗布層の厚み、長さや巾は、電
池の大きさにより決められる。典型的な塗布層の厚みは
乾燥後圧縮された状態で10〜1000μmである。
線、遠赤外線、電子線及び低湿風の作用により乾燥、脱
水される。これらの方法は単独あるいは組み合わせて用
いることが出来る。乾燥温度は80〜350℃の範囲が
好ましく、特に100〜260℃の範囲が好ましい。乾
燥後の含水量は2000ppm以下が好ましく、500
ppm以下がより好ましい。
るプレス方法を用いることが出来るが、特に金型プレス
法やカレンダープレス法が好ましい。プレス圧は、特に
限定されないが、10kg/cm2 〜3t/cm2 が好
ましい。カレンダープレス法のプレス速度は、0.1〜
50m/分が好ましい。プレス温度は、室温〜200℃
が好ましい。
うに、イオン透過度が大きく、所定の機械的強度を持
ち、絶縁性の薄膜であれば良く、材質として、オレフィ
ン系ポリマー、フッ素系ポリマー、セルロース系ポリマ
ー、ポリイミド、ナイロン、ガラス繊維、アルミナ繊維
が用いられ、形態として、不織布、織布、微孔性フィル
ムが用いられる。特に、材質として、ポリプロピレン、
ポリエチレン、ポリプロピレンとポリエチレンの混合
体、ポリプロピレンとテフロンの混合体、ポリエチレン
とテフロンの混合体が好ましく、形態として微孔性フィ
ルムであるものが好ましい。特に、孔径が0.01〜1
μmの微孔性フィルムが好ましい。これらの微孔性フィ
ルムは単独の膜であっても、微孔の形状や密度等や材質
等の性質の異なる2層以上からなる複合フィルムであっ
ても良い。例えば、ポリエチレンフィルムとポリプロピ
レンフィルムを張り合わせた複合フィルムを挙げること
ができる。
る。リチウム二次電池における支持塩はリチウム塩が主
として用いられる。
4 、LiBF4 、LiPF6 、LiCF3 CO2 、Li
AsF6 、LiSbF6 、LiB10Cl10、LiOSO
2 C n F2n+1で表されるフルオロスルホン酸(nは6以
下の正の整数)、LiN(SO2 Cn F2n+1)(SO2
Cm F2m+1)で表されるイミド塩(m、nはそれぞれ6
以下の正の整数)、LiN(SO2 Cp F2p+1)(SO
2 Cq F2q+1)(SO 2 Cr F2r+1)で表されるメチド
塩(p,q,rはそれぞれ6以下の正の整数)、低級脂
肪族カルボン酸リチウム、LiAlCl4 、LiCl、
LiBr、LiI、クロロボランリチウム、四フェニル
ホウ酸リチウムなどのLi塩を上げることができ、これ
らの一種または二種以上を混合して使用することができ
る。なかでもLiBF4 及び/あるいはLiPF6 を溶
解したものが好ましい。
解液1リットル当たり0.2〜3モルが好ましい。
ンカ−ボネ−ト、エチレンカーボネ−ト、ブチレンカー
ボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、メチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、
ギ酸メチル、酢酸メチル、1,2−ジメトキシエタン、
テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、
ジメチルスルホキシド、1,3−ジオキソラン、ホルム
アミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、ジオキ
サン、アセトニトリル、ニトロメタン、エチルモノグラ
イム、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオ
キソラン誘導体、スルホラン、3−メチル−2−オキサ
ゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒ
ドロフラン誘導体、エチルエーテル、1,3−プロパン
サルトンなどの非プロトン性有機溶媒を挙げることがで
き、これらの一種または二種以上を混合して使用する。
これらのなかでは、カーボネート系の溶媒が好ましく、
環状カーボネートと非環状カーボネートを混合して用い
るのが特に好ましい。環状カーボネートとしてはエチレ
ンカーボネート、プロピレンカーボネートが好ましい。
また、非環状カーボネートとしては、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
トが好ましい。
ンカーボネート、プロピレンカ−ボネ−ト、1,2−ジ
メトキシエタン、ジメチルカーボネートあるいはジエチ
ルカーボネートを適宜混合した電解液にLiCF3 SO
3 、LiClO4 、LiBF 4 および/またはLiPF
6 を含む電解液が好ましい。特にプロピレンカーボネー
トもしくはエチレンカーボネートの少なくとも一方とジ
メチルカーボネートもしくはジエチルカーボネートの少
なくとも一方の混合溶媒に、LiCF3 SO3、LiC
lO4 、もしくはLiBF4 の中から選ばれた少なくと
も一種の塩とLiPF6 を含む電解液が好ましい。これ
ら電解液を電池内に添加する量は特に限定されず、正極
活物質や負極材料の量や電池のサイズに応じて用いるこ
とができる。
併用することができる。固体電解質としては、無機固体
電解質と有機固体電解質に分けられる。無機固体電解質
には、Liの窒化物、ハロゲン化物、酸素酸塩などがよ
く知られている。なかでも、Li3 N、LiI、Li5
NI2 、Li3 N−LiI−LiOH、Li4 SiO
4 、Li4 SiO4 −LiI−LiOH、x Li3 PO
4 −(1−x)Li4 SiO4 、Li2 SiS3 、硫化
リン化合物などが有効である。
イド誘導体か該誘導体を含むポリマー、ポリプロピレン
オキサイド誘導体あるいは該誘導体を含むポリマー、イ
オン解離基を含むポリマー、イオン解離基を含むポリマ
ーと上記非プロトン性電解液の混合物、リン酸エステル
ポリマー、非プロトン性極性溶媒を含有させた高分子マ
トリックス材料が有効である。さらに、ポリアクリロニ
トリルを電解液に添加する方法もある。また、無機と有
機固体電解質を併用する方法も知られている。
で、他の化合物を電解質に添加しても良い。例えば、ピ
リジン、ピロリン、ピロール、トリフェニルアミン、フ
ェニルカルバゾール、トリエチルフォスファイト、トリ
エタノールアミン、環状エーテル、エチレンジアミン、
n−グライム、ヘキサリン酸トリアミド、ニトロベンゼ
ン誘導体、硫黄、キノンイミン染料、N−置換オキサゾ
リジノンとN, N’−置換イミダリジノン、エチレング
リコールジアルキルエーテル、第四級アンモニウム塩、
ポリエチレングリコ−ル、ピロール、2−メトキシエタ
ノール、AlCl 3 、導電性ポリマー電極活物質のモノ
マー、トリエチレンホスホルアミド、トリアルキルホス
フィン、モルホリン、カルボニル基を持つアリール化合
物、12−クラウンー4のようなクラウンエーテル類、
ヘキサメチルホスホリックトリアミドと4−アルキルモ
ルホリン、二環性の三級アミン、オイル、四級ホスホニ
ウム塩、三級スルホニウム塩などを挙げることができ
る。特に好ましいのはトリフェニルアミン、フェニルカ
ルバゾールを単独もしくは組み合わせて用いた場合であ
る。
ゲン溶媒、例えば、四塩化炭素、三弗化塩化エチレンを
電解液に含ませることができる。また、高温保存に適性
をもたせるために電解液に炭酸ガスを含ませることがで
きる。
含有しないことが望ましい。このため、電解液の原料は
充分な脱水と精製をしたものが好ましい。また、電解液
の調整は、露点がマイナス30℃以下の乾燥空気中もし
くは不活性ガス中が好ましい。電解液中の水分及び遊離
酸分の量は、0.1〜500ppm、より好ましくは
0.2〜100ppmである。
が、2回以上に分けて注入することが好ましい。2回以
上に分けて注入する場合、それぞれの液は同じ組成で
も、違う組成(例えば、非水溶媒あるいは非水溶媒にリ
チウム塩を溶解した溶液を注入した後、前記溶媒より粘
度の高い非水溶媒あるいは非水溶媒にリチウム塩を溶解
した溶液を注入)でも良い。また、電解液の注入時間の
短縮等のために、電池缶を減圧したり、電池缶に遠心力
や超音波をかけることを行ってもよい。
質としてニッケルメッキを施した鉄鋼板、ステンレス鋼
板(SUS304、SUS304L,SUS304N、
SUS316、SUS316L、SUS430、SUS
444等)、ニッケルメッキを施したステンレス鋼板
(同上)、アルミニウムまたはその合金、ニッケル、チ
タン、銅であり、形状として、真円形筒状、楕円形筒
状、正方形筒状、長方形筒状である。特に、外装缶が負
極端子を兼ねる場合は、ステンレス鋼板、ニッケルメッ
キを施した鉄鋼板が好ましく、外装缶が正極端子を兼ね
る場合は、ステンレス鋼板、アルミニウムまたはその合
金が好ましい。電池缶の形状はボタン、コイン、シー
ト、シリンダー、角などのいずれでも良い。
全弁を用いることができる。この他、電池缶やガスケッ
ト等の部材に切り込みをいれる方法も利用することが出
来る。この他、従来から知られている種々の安全素子
(例えば、過電流防止素子として、ヒューズ、バイメタ
ル、PTC素子等)を備えつけても良い。
をもつ金属(例えば、鉄、ニッケル、チタン、クロム、
モリブデン、銅、アルミニウム等)やそれらの合金を用
いることが出来る。電池蓋、電池缶、電極シート、リー
ド板の溶接法は、公知の方法(例、直流又は交流の電気
溶接、レーザー溶接、超音波溶接)を用いることが出来
る。封口用シール剤は、アスファルト等の従来から知ら
れている化合物や混合物を用いることが出来る。
て、オレフィン系ポリマー、フッ素系ポリマー、セルロ
ース系ポリマー、ポリイミド、ポリアミドであり、耐有
機溶媒性及び低水分透過性から、オレフィン系ポリマー
が好ましく、特にプロピレン主体のポリマーが好まし
い。さらに、プロピレンとエチレンのブロック共重合ポ
リマーであることが好ましい。
グ処理を施すのが好ましい。エージング処理には、前処
理、活性化処理及び後処理などがあり、これにより高い
充放電容量とサイクル性に優れた電池を製造することが
できる。前処理は、電極内のリチウムの分布を均一化す
るための処理で、例えば、リチウムの溶解制御、リチウ
ムの分布を均一にするための温度制御、揺動及び/また
は回転処理、充放電の任意の組み合わせが行われる。活
性化処理は電池本体の負極に対してリチウムを挿入させ
るための処理で、電池の実使用充電時のリチウム挿入量
の50〜120%を挿入するのが好ましい。後処理は活
性化処理を十分にさせるための処理であり、電池反応を
均一にするための保存処理と、判定のための充放電処理
等があり、任意に組み合わせることができる。
外装材としては、熱収縮チューブ、粘着テープ、金属フ
ィルム、紙、布、塗料、プラスチックケース等がある。
また、外装の少なくとも一部に熱で変色する部分を設
け、使用中の熱履歴がわかるようにしても良い。
たは並列に組み電池パックに収納される。電池パックに
は正温度係数抵抗体、温度ヒューズ、ヒューズ及び/ま
たは電流遮断素子等の安全素子の他、安全回路(各電池
及び/または組電池全体の電圧、温度、電流等をモニタ
ーし、必要なら電流を遮断する機能を有す回路)を設け
ても良い。また電池パックには、組電池全体の正極及び
負極端子以外に、各電池の正極及び負極端子、組電池全
体及び各電池の温度検出端子、組電池全体の電流検出端
子等を外部端子として設けることもできる。また電池パ
ックには、電圧変換回路(DC−DCコンバータ等)を
内蔵しても良い。また各電池の接続は、リード板を溶接
することで固定しても良いし、ソケット等で容易に着脱
できるように固定しても良い。さらには、電池パックに
電池残存容量、充電の有無、使用回数等の表示機能を設
けても良い。
デオムービー、モニター内蔵携帯型ビデオデッキ、モニ
ター内蔵ムービーカメラ、デジタルカメラ、コンパクト
カメラ、一眼レフカメラ、レンズ付きフィルム、ノート
型パソコン、ノート型ワープロ、電子手帳、携帯電話、
コードレス電話、ヒゲソリ、電動工具、電動ミキサー、
自動車等に使用されることが好ましい。
説明するが、発明の主旨を越えない限り、本発明は実施
例に限定されるものではない。
のモル比で混合したものをアルミナるつぼにいれ、空気
中、毎分2℃で750℃に昇温し4時間仮焼した後、さ
らに毎分2℃の速度で900℃に昇温しその温度で8時
間焼成し解砕し、LiCoO2 を生成する。中心粒子サ
イズ5μmの粉末50gを100mlの水に分散した時
の分散液の電導度は0.6mS/m、pHは10.1、
窒素吸着法による比表面積は0.42m2 /gであっ
た。そのLiCoO2 を200gとアセチレンブラック
5gと平均粒径6μmの黒鉛5gとを、ホモジナイザー
で混合し、続いて結着剤として一次粒子の平均粒径が
0.1μmのポリフッ化ビニリデンを8g、濃度2重量
%のカルボキシメチルセルロース水溶液を60gを加え
混練混合し、さらに水50gを加え、ホモジナイザーで
攪拌混合し、正極合剤ペーストを作成した。
g、三酸化二硼素1.1g、炭酸セシウム0.83g、
二酸化珪素3.1gを乾式混合し、アルミナ製るつぼに
入れ、アルゴン雰囲気下15℃/分で1100℃まで昇
温し、1100℃で12時間焼成した後、10℃/分で
室温にまで降温し焼成炉より取り出したものを集め、ジ
ェットミルで粉砕し、SnSi0.5 B0.3 P0.2 Cs
0.05Al0. 1 O3.13を生成した。それは、平均粒径が
4.5μm、CuKα線を用いたX線回折法において2
θ値で28°付近に頂点を有するブロードなピークを有
する物であり、2θ値で40°以上70°以下には結晶
性の回折線は見られなかった。SnSi0.5 B0.3 P
0.2 Cs0.05Al0.1 O3.13200g、導電剤として平
均粒径6μmの人造黒鉛30gとをホモジナイザーで混
合し、さらに結着剤として濃度2重量%のカルボキシメ
チルセルロース水溶液50g、一次粒子の平均粒径が
0.1μmのポリフッ化ビニリデン10gとを加え混合
したものに水を30g加えさらに混練混合し、負極合剤
ペーストを作成した。
(Al2 O3 )85g、人造黒鉛9gを濃度2重量%の
カルボキシメチルセルロース水溶液300gに加え、混
練混合し作成した。
で作成した正極合剤ペーストをブレードコーターで表1
に記載した厚みのアルミニウム箔集電体(正極集電体)
の両面に、片側当たりの正極合剤の塗布量250g/m
2 で塗布し、乾燥した後、ローラープレス機で圧縮後の
表裏面合剤の合計厚みが電池番号1では146μmにな
るように圧縮成型した。その後、所定の大きさに裁断
し、帯状の正極シートを作成した。さらにドライボック
ス(露点;−50℃以下の乾燥空気)中で遠赤外線ヒー
ターにて加熱し、電極温度約250℃で充分脱水乾燥
し、正極シートを作成した。
(負極集電体)の両面に、負極合剤ペーストと負極保護
層ペーストを塗布した。この時、負極合剤ペーストが集
電体側に、負極保護層ペーストが最上層になるように塗
布した。片側当たりの負極合剤の塗布量は98g/
m2 、保護層の塗布量が12.5g/m2 で、ローラー
プレス機での圧縮後の塗布層の厚みが電池番号1では8
8μmである負極シートを作成した。
のリチウム金属(純度99.8%)を10mmのピッチ
で貼り付け、リチウム量が10g/m2 となるようにし
た。合剤上のリチウムの被覆率は60%であった。
ccの細口のポリプロピレン容器に65.3gの炭酸ジ
エチルをいれ、これに液温が30℃を越えないように注
意しながら、22.2gの炭酸エチレンを少量ずつ溶解
した。次に、0.4gのLiBF4 ,12.1gのLi
PF6 を液温が30℃を越えないように注意しながら、
それぞれ順番に、上記ポリプロピレン容器に少量ずつ溶
解した。得られた電解液は比重1.135で無色透明の
液体であった。水分は18ppm(京都電子製 商品名
MKC−210型カールフィシャー水分測定装置で測
定)、遊離酸分は24ppm(ブロムチモールブルーを
指示薬とし、0.1規定NaOH水溶液を用いて中和滴
定して測定)であった。
うなシリンダー電池を作製した。正極シート3、〔表
1〕に厚みを記載した微孔性ポリエチレンフィルム製セ
パレーター4、負極シート2およびセパレーター4の順
に積層し、これを渦巻き状に巻回した。この巻回体を負
極端子を兼ねるニッケルメッキを施した鉄製の有底円筒
型電池缶1に収納した後、電池缶内に上記電解液を注入
し、正極端子を有する電池蓋13をガスケット7を介し
てかしめて表1の円筒型電池番号1〜4を作成した。
尚、電池番号4は、電池番号1に比べ、集電体、セパレ
ーターの厚みを約1/2にすると共に電極合剤の厚みを
も1/2とし、電極長さを電池番号1の2倍とした。電
池番号2、3は電池番号1に対して約1.14倍、1.
17倍である。
12時間放置後、0.1Aの一定電流のもとで1時間予
備充電を行い、次いで50℃のもとで10日間エ−ジン
グを実施した。次にこれらの電池を活性化するために、
2mA/cm2 で室温下で4.2Vまで充電を行った。
さらに、充電状態で電池を55℃に保持し、3日間エー
ジングを実施した。
(開回路電圧(OCV))、放電終止電圧2.8V(回
路電圧)、の条件で定電流で繰り返し充放電させてサイ
クルさせた。このとき、10サイクル目の電池を0.2
Cの電流密度で充電した後に、1.0Cの放電電流で与
える容量(Ah)と0.2Cの放電電流で与える容量
(〔表1〕の放電容量)を測定した。そして、両容量の
比を求め、これをハイレート放電効率(%)として評価
した。ただし1Cは1時間で電池の公称容量を放電する
のに相当する電流の値を示す。尚、0.2Cの放電容量
は電池番号1に対する相対値で表した。
ータ厚みを削減した電池番号2、3は、電池番号1に比
べ、放電容量の大幅な増加をもたらした。
中に、プレスでの切断と合剤剥がれ故障が各5枚発生し
(注1)、電池番号3は、正極100枚の製造中に、プ
レスでの切断7枚、合剤剥がれ故障が5枚発生し(注
2)、電池番号4は、正極100枚の製造中に、プレス
での切断と合剤剥がれ故障が各1枚発生した(注3)。
これらの工程故障発生率は比較的少なくてすみながら、
放電容量を電池番号1よりも増加させることができた。
の厚みを薄くし、さらに正極合剤の厚み及び負極合剤の
厚みを薄くした結果、電池番号1に比べ、ハイレート効
率を高くすることができた。
好ましく、セパレータの厚みは1μm以上20μm以下
が好ましい。
及び負極の結着剤をポリフッ化ビニリデンから同重量の
SBRラテックス(平均粒径0.1μm)に変更する以
外は電池番号3と全く同様にして電池番号21を作成し
た。この電池の正極製造時の工程故障は1000枚中で
1枚の切断が認められたのみであった。すなわち、工程
故障が減った。放電容量、ハイレート効率は電池番号3
とかわらなかった。
g未満とすると電極合剤剥がれが増加し、20gを越え
ると容量低下が著しいこともわかった。正極活物質(L
iCoO2 )が200g、負極材料(SnSi0.5 B
0.3 P0.2 Cs0.05Al0.1 O 3.13)が200gであっ
た。すなわち、正極活物質100gに対して、又は負極
材料100gに対して、ゴム系結着剤の量は2g以上1
0g以下が好ましい。
極の合剤層厚みを、巻回時の外側面厚みを76μm、内
側厚みを70μmとすること以外は電池番号21と同様
にして電池番号31を作成した。この電池の放電容量、
ハイレート効率は電池番号21とかわらなかった。正極
の製造時の工程故障は、10000枚中、切断が1枚で
あった。電池番号31は、電池番号21に比べ、工程故
障が減った。巻回電極群内側の正極合剤又は負極合剤の
厚みが外側の正極合剤又は負極合剤の厚みの0.7倍以
上、0.98倍以下であることが好ましい。
位置を表裏面で0.5mmずらすこと以外は電池番号3
1と同様にして電池番号32を作った。この電池の正極
は10000枚の製造中に切断や膜剥がれ等の故障を引
き起こさなかった。正極合剤(又は負極合剤)の塗布端
部の位置を表面と裏面で0.3mm以上ずらすことが好
ましい。
た正極シートの表面を0.1μmのポリエチレン粒子で
被覆した後、90℃に加熱してポリエチレン粒子を部分
的に溶融させた。この部分的溶融層は空孔率が約45%
の多孔性皮膜であった。この正極シートと厚みが8μm
のセパレーターを用いる以外は電池番号2と全く同様に
して電池番号41を作成した。この電池番号41は、電
池番号2と放電容量、ハイレート効率がほぼ同じであ
り、各10000個の電池の微小短絡の個数が電池番号
2より少なく優れていることがわかった。正極シートの
表面のポリエチレン粒子は、セパレータの機能を有す
る。セパレータを正極シート(又は負極シート)上に設
けることにより、短絡防止を強化することができる。
μmのアルミニウム箔集電体(正極集電体)の代わり
に、5μmのポリエチレンテレフタレートフィルムの両
面に2.5μmのアルミニウムの蒸着膜を形成した複合
集電体を用いる以外は電池番号4と同様にして電池番号
51を作成した。電池番号51は電池番号4と電池性能
は同等であり、軽量なものを作成しうることがわかっ
た。正極集電体(又は負極集電体)は金属層(アルミニ
ウム)と補助層(ポリエチレンテレフタレート)の積層
構造が好ましい。
とにより、電池缶内で電極反応に関わる活物質の量を増
やすことができるので、電池容量を大きくすることがで
きる。
である。
Claims (8)
- 【請求項1】 シート状の正極集電体の両面に正極合剤
を塗布してなる正極シート、シート状の負極集電体の両
面に負極合剤を塗布してなる負極シートおよび正極シー
トと負極シートを隔離するための隔離手段を含む巻回電
極群を有する非水電解液二次電池において、該正極シー
トおよび負極シートの集電体の厚みが2μm以上15μ
m以下、かつ該隔離手段の厚みが1μm以上20μm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】 該隔離手段が正極シート又は負極シート
の少なくとも一方の上に設けられており、該隔離手段の
厚みが1μm以上15μm以下であることを特徴とする
請求項1に記載の非水電解液二次電池。 - 【請求項3】 該隔離手段が正極シート及び負極シート
とは独立に作成されて正極シート及び負極シート間に配
置され、その厚みが3μm以上20μm以下であること
を特徴とする請求項1に記載の非水電解液二次電池。 - 【請求項4】 シート状の正極集電体又は負極集電体の
少なくとも一方が金属層と補助層からなり該金属層の厚
みが2μm以上15μm以下であることを特徴とする請
求項1から3のいずれかに記載の非水電解液二次電池。 - 【請求項5】 該正極合剤又は負極合剤に含まれる結着
剤の少なくとも一種がゴム系の結着剤であることを特徴
とする請求項1〜4のいずれかに記載の非水電解液二次
電池。 - 【請求項6】 該ゴム系の結着剤の量が、正極合剤にお
いては正極活物質100gに対して、負極合剤において
は負極材料100gに対して、2g以上10g以下であ
ることを特徴とする請求項5に記載の非水電解液二次電
池。 - 【請求項7】 該巻回電極群において、正極シート又は
負極シートの少なくとも一方の巻回電極群内側の正極合
剤又は負極合剤の厚みが外側の正極合剤又は負極合剤の
厚みの0.7倍以上、0.98倍以下であることを特徴
とする請求項1〜6のいずれかに記載の非水電解液二次
電池。 - 【請求項8】 該シート状の正極集電体又は負極集電体
の両面に塗布されてなる正極合剤又は負極合剤の長手方
向の端部が、表面と裏面で0.3mm以上のズレを形成
していることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記
載の非水電解液二次電池。
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