JPH1131535A - Battery - Google Patents

Battery

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JPH1131535A
JPH1131535A JP9184096A JP18409697A JPH1131535A JP H1131535 A JPH1131535 A JP H1131535A JP 9184096 A JP9184096 A JP 9184096A JP 18409697 A JP18409697 A JP 18409697A JP H1131535 A JPH1131535 A JP H1131535A
Authority
JP
Japan
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active material
electrode active
battery
separator
material layer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9184096A
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Japanese (ja)
Inventor
Shunsuke Oki
俊介 大木
Masaya Yamashita
昌哉 山下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Chemical Industry Co Ltd filed Critical Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority to JP9184096A priority Critical patent/JPH1131535A/en
Publication of JPH1131535A publication Critical patent/JPH1131535A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • YGENERAL 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
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery, which has high capacity and is superior in safety and for which the yield factor at the time of production is improved. SOLUTION: This battery is provided with a winding-type electrode plates layered body formed of a positive electrode which is formed with a positive electrode active material layer 1b on a collector, a negative electrode which is formed with a negative electrode active material layer 2 on a collector, and a separator which is formed of insulating material grains and a binder for binding these insulating material grains and which is integrally formed on the electrode active material layer. In this case, the separator is integrally formed with the only electrode active material layer, which exists on a surface facing the center of the winding of the collectors.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高容量で安全性に
優れ、且つ生産時の歩留り率が向上した電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery having a high capacity, excellent safety, and an improved yield during production.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子機器の小型軽量化、多機能
化、コードレス化の要求に伴い、高性能電池の開発が積
極的に進められている。その電池は、使い切りタイプの
一次電池と、充電により繰り返し使用が可能な二次電池
に分けることができる。前者の例としては、マンガン電
池,アルカリマンガン電池等が挙げられ、改良を加えら
れながら広範囲に普及している。後者の例としては、鉛
蓄電池,ニッケル−カドミウム電池,ニッケル−水素電
池等が挙げられるが、最近では特に非水系電解液を用い
るリチウムイオン二次電池が、高電圧,高容量,高出力
でありながら重量が軽いという特徴を持っていることに
より、大きな市場を築きつつある。
2. Description of the Related Art In recent years, the development of high-performance batteries has been actively promoted in accordance with demands for smaller, lighter, multifunctional, and cordless electronic devices. The batteries can be classified into single-use primary batteries and secondary batteries that can be repeatedly used by charging. Examples of the former include a manganese battery, an alkaline manganese battery, and the like, which are widely used with improvements. Examples of the latter include lead-acid batteries, nickel-cadmium batteries, nickel-metal hydride batteries, and the like. Recently, lithium ion secondary batteries using non-aqueous electrolytes are particularly high-voltage, high-capacity, and high-output batteries. The fact that it is light in weight makes it a big market.

【0003】リチウムイオン二次電池では、充電時には
正極活物質からリチウムイオンが電解質中に放出され、
セパレーター中の空孔を通って負極活物質中に入り込む
ことが起こり、放電時には負極活物質中に入り込んだリ
チウムイオンが電解液中に放出され、セパレーター中の
空孔を通って正極活物質中に戻ることにより、充放電動
作が行われている。
In a lithium ion secondary battery, lithium ions are released from a positive electrode active material into an electrolyte during charging,
The negative electrode active material may enter into the negative electrode active material through pores in the separator, and at the time of discharge, lithium ions that have entered the negative electrode active material are released into the electrolytic solution, and pass through the pores in the separator into the positive electrode active material. By returning, the charge / discharge operation is performed.

【0004】このようなリチウムイオン二次電池の構造
は、一般に、集電体である金属箔上に形成した正極活物
質層と負極活物質層をセパレーターを介して対向させる
ことにより電極板積層体を作製し、これを非水系電解液
と共に金属缶容器内に収納しているものである。従来の
リチウムイオン二次電池のセパレーターとしては、ポリ
エチレンおよびポリプロピレン等のポリオレフィン系樹
脂製微多孔膜が用いられている。その製造は、例えば、
特開平3−105851号公報に記載されているよう
に、ポリオレフィン系樹脂組成物を含む溶融物をシート
状に押出し成形し、ポリオレフィン系樹脂以外の物質を
抽出除去した後、そのシートを延伸するという方法で行
われている。
[0004] Such a structure of a lithium ion secondary battery is generally formed by making a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer formed on a metal foil as a current collector face each other with a separator interposed therebetween. Which is housed in a metal can together with a non-aqueous electrolyte. As a separator of a conventional lithium ion secondary battery, a microporous membrane made of a polyolefin resin such as polyethylene and polypropylene is used. Its manufacture, for example,
As described in JP-A-3-1055851, a melt containing a polyolefin-based resin composition is extruded into a sheet, and after extracting and removing substances other than the polyolefin-based resin, the sheet is stretched. Is done in a way.

【0005】上記のような製造方法をとっていることに
より、前記セパレーターは電池構成部材中で比較的価格
が高いものとなっている。また電極板積層体の作製時に
機械的強度が必要となるため、セパレーターの厚さをあ
る程度以上薄くすることが難しい。したがって、電池容
器内に収納できる電極活物質量を増やすこと、すなわち
電池容量を増やすことができない。
[0005] By adopting the manufacturing method as described above, the separator is relatively expensive among the battery components. In addition, since mechanical strength is required when the electrode plate laminate is manufactured, it is difficult to reduce the thickness of the separator to a certain extent. Therefore, it is not possible to increase the amount of the electrode active material that can be stored in the battery container, that is, to increase the battery capacity.

【0006】そこで、本発明者らは、上記欠点を改善す
るものとして、絶縁性物質粒子集合体層を電極上に一体
化形成してセパレーターとして機能させることが非常に
有効であることを見い出した。このセパレーターでは、
絶縁性物質粒子間の隙間が空孔となり、その空孔中に含
まれる物質中をイオンが伝導するとともに、絶縁性物質
粒子の存在によって正極活物質層と負極活物質層とを電
気的に短絡させない。さらに、絶縁性物質粒子間の隙間
はセパレーター内において三次元的に連続しているた
め、主に二次元方向に隙間が連続している従来のポリオ
レフィン系樹脂製微多孔膜のセパレーターに比べて、イ
オンが伝導しやすい。したがって、サイクル特性,高電
流密度放電特性に優れている。そして、セパレーターで
ある絶縁性物質粒子集合体層を電極活物質層上に一体化
形成することにより、単体で取り扱う必要がないため、
セパレーターの厚さをポリオレフィン系樹脂製微多孔膜
のセパレーターの厚さの一例である25μmより薄くす
ることが充分可能である。その結果、電池容器内に収納
できる電極活物質量を増やすこと、すなわち電池容量を
増やすことができる。
Therefore, the present inventors have found that it is very effective to improve the above-mentioned drawbacks by integrally forming an insulating material particle aggregate layer on an electrode to function as a separator. . In this separator,
Voids are formed in the gaps between the insulating material particles, and ions are conducted in the material contained in the holes, and the presence of the insulating material particles electrically short-circuits the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer. Do not let. Furthermore, since the gap between the insulating material particles is three-dimensionally continuous within the separator, compared to a conventional polyolefin resin microporous membrane separator in which the gap is mainly continuous in two-dimensional directions, Ions are easy to conduct. Therefore, it has excellent cycle characteristics and high current density discharge characteristics. And, by integrally forming the insulating material particle aggregate layer which is the separator on the electrode active material layer, it is not necessary to handle it alone,
It is sufficiently possible to make the thickness of the separator less than 25 μm, which is an example of the thickness of the separator of the microporous polyolefin resin membrane. As a result, the amount of the electrode active material that can be stored in the battery container can be increased, that is, the battery capacity can be increased.

【0007】また、外部加熱,外部短絡,内部短絡等に
より電池の温度が上昇したとき、ポリオレフィン系樹脂
製微多孔膜のセパレーターは140〜160℃の温度を
越えると完全に溶融してしまうため、内部短絡が拡大し
てしまう。しかし、融点の高い絶縁性物質粒子(例え
ば、融点が2000℃以上であるα−Al23)の集合
体層をセパレーターとしたときは内部短絡の拡大が防げ
るため、安全性にも優れる。
Further, when the temperature of the battery rises due to external heating, external short circuit, internal short circuit, etc., the separator of the microporous film made of polyolefin resin completely melts when the temperature exceeds 140 to 160 ° C. Internal short-circuits are enlarged. However, when an aggregate layer of insulating material particles having a high melting point (for example, α-Al 2 O 3 having a melting point of 2000 ° C. or more) is used as a separator, internal short-circuiting can be prevented from spreading, and thus safety is excellent.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、捲回型
電極板積層体において、絶縁性物質粒子集合体層を電極
活物質層上に一体化形成させてこれをセパレーターとし
たときは、ポリオレフィン系樹脂製微多孔膜のセパレー
ターを用いたときよりも、製造時に生じる内部短絡の頻
度が高い。これは、捲回時にセパレーター部分が湾曲し
たときのひび割れに起因すると考えられる。この内部短
絡は、対向している正極活物質層上と負極活物質層上の
両方に絶縁性物質粒子集合体層を一体化形成させること
により、ポリオレフィン系樹脂製微多孔膜のセパレータ
ー使用時と同レベルの内部短絡頻度まで下げることがで
きるが、セパレーター部分の厚みが増えてしまい、同一
体積電池容器内への電極活物質詰め込み量が減少し、そ
の結果電池容量が減少してしまうという欠点がある。し
たがって、対向しているどちらか一方の電極活物質層上
のみに絶縁性物質粒子集合体層を一体化形成させること
が望ましい。
However, in a wound electrode plate laminate, when an insulating material particle aggregate layer is integrally formed on an electrode active material layer and this is used as a separator, a polyolefin resin is used. The frequency of internal short-circuits occurring during manufacturing is higher than when a microporous membrane separator is used. This is considered to be due to cracking when the separator portion is curved during winding. This internal short circuit is caused by integrally forming the insulating material particle aggregate layer on both the opposing positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, so that when using a polyolefin resin microporous membrane separator, Although the frequency of internal short circuits can be reduced to the same level, the thickness of the separator part increases, the amount of electrode active material packed in the same volume battery container decreases, and as a result, the battery capacity decreases. is there. Therefore, it is desirable that the insulating material particle aggregate layer is integrally formed only on one of the opposing electrode active material layers.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、請求項1の発明は、集電体上に正極活物質層が形成
された正極と、集電体上に負極活物質層が形成された負
極と、絶縁性物質粒子及びこの絶縁性物質粒子同士を結
合するバインダーからなり且つ電極活物質層上に一体化
形成されたセパレーターで構成される捲回型電極板積層
体を備えた電池であって、前記セパレーターは集電体の
捲回中心向き側の面に存在する電極活物質層上のみに一
体化形成されていることを特徴とする電池を提供する。
Means for Solving the Problems To achieve the above object, the invention of claim 1 comprises a positive electrode having a positive electrode active material layer formed on a current collector, and a negative electrode active material layer formed on the current collector. A formed negative electrode, a wound electrode plate laminate comprising insulating material particles and a binder which binds the insulating material particles to each other and integrally formed on the electrode active material layer were provided. A battery, wherein the separator is integrally formed only on an electrode active material layer present on a surface of the current collector facing the center of winding.

【0010】ここで、捲回中心とは捲回型電極板積層体
作製時の捲回軸の中心となる点を指す。また、セパレー
ターとは正極活物質層と負極活物質層が対向している間
に介在させた電気的絶縁体であり、電池反応を司るイオ
ンを透過させることができるものである。
Here, the center of the winding refers to a point which is the center of the winding axis when the wound electrode plate laminate is manufactured. The separator is an electrical insulator interposed between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer facing each other, and is capable of transmitting ions that control the battery reaction.

【0011】実施形態の例としては、図2のように正極
負極とも集電体片面のみに電極活物質層が存在すると
き、また図3のように正極負極とも集電体両面に活物質
層が存在するとき、ともに集電体の捲回中心向き側の面
に存在する電極活物質層上のみにセパレーターが一体化
形成されている、という場合が挙げられる。ここで、図
2では一方の電極活物質層上のみ(図では正極活物質層
上のみ)、図3では正極負極とも片側面の電極活物質層
上のみにセパレーターが一体化形成されている。
As an example of the embodiment, as shown in FIG. 2, both the positive electrode and the negative electrode have an electrode active material layer on only one surface of the current collector, and as shown in FIG. Is present, there is a case where the separator is integrally formed only on the electrode active material layer present on the surface of the current collector facing the winding center. Here, in FIG. 2, the separator is integrally formed only on one electrode active material layer (only the positive electrode active material layer in the figure), and in FIG. 3, both the positive electrode and the negative electrode are integrally formed only on one side of the electrode active material layer.

【0012】この発明により、製造時の内部短絡発生率
が大幅に低減され、且つ同一体積電池容器内への電極活
物質詰め込み量が増加し、その結果電池容量が増加す
る。この絶縁性物質粒子集合体層は、絶縁性物質粒子が
膜厚方向に複数個配置されているものであってもよい
し、絶縁性物質粒子が膜面内に密に配置されていれば膜
厚方向には一つのみが配置されているものであってもよ
い。
According to the present invention, the rate of occurrence of internal short circuits during manufacturing is greatly reduced, and the amount of the electrode active material packed in the same volume battery container is increased, and as a result, the battery capacity is increased. This insulating material particle aggregate layer may be a layer in which a plurality of insulating material particles are arranged in the film thickness direction, or a film if the insulating material particles are densely arranged in the film plane. Only one may be arranged in the thickness direction.

【0013】絶縁性物質粒子集合体層を構成する絶縁性
物質粒子は、無機物であってもよいし、有機物であって
もよい。無機物の絶縁性物質粒子としては、例えば、L
2O,BeO,B23,Na2O,MgO,Al23
SiO2,P25,K2O,CaO,TiO2,Cr
23,Fe23,ZnO,ZrO2及びBaO等の酸化
物、ゼオライト、BN,AlN,Si34,及びBa3
2等の窒化物、炭化ケイ素(SiC)、MgCO3及び
CaCO3等の炭酸塩、CaSO4及びBaSO4等の硫
酸塩、磁器の一種であるジルコン(ZrO2・Si
2),ムライト(3Al23・2SiO2),ステアタ
イト(MgO・SiO2),フォルステライト(2Mg
O・SiO2),コージェライト(2MgO・2Al2
3・5SiO2)等の各種無機物粒子が挙げられる。
[0013] The insulating material particles constituting the insulating material particle aggregate layer may be inorganic or organic. As the inorganic insulating substance particles, for example, L
i 2 O, BeO, B 2 O 3 , Na 2 O, MgO, Al 2 O 3 ,
SiO 2 , P 2 O 5 , K 2 O, CaO, TiO 2 , Cr
Oxides such as 2 O 3 , Fe 2 O 3 , ZnO, ZrO 2 and BaO, zeolites, BN, AlN, Si 3 N 4 , and Ba 3
Nitrides such as N 2 , silicon carbide (SiC), carbonates such as MgCO 3 and CaCO 3 , sulfates such as CaSO 4 and BaSO 4 , zircon (ZrO 2 .Si) which is a kind of porcelain
O 2 ), mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ), steatite (MgO.SiO 2 ), forsterite (2Mg)
O · SiO 2), cordierite (2MgO · 2Al 2 O
3 · 5SiO 2) various inorganic particles, and the like.

【0014】有機物の絶縁性物質粒子としては、ポリエ
チレン,ポリプロピレン,ポリスチレン,ポリ塩化ビニ
ル,ポリ塩化ビニリデン,ポリアクリロニトリル,ポリ
メタクリル酸メチル,ポリアクリル酸エステル,ポリテ
トラフルオロエチレン及びポリフッ化ビニリデン等のフ
ッ素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエス
テル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンオキ
サイド樹脂、ケイ素樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、
メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂,ポリエチレンオキサ
イドおよびポリプロピレンオキサイド等のポリエーテル
樹脂、エポキシ樹脂、アセタール樹脂、AS樹脂、AB
S樹脂等の樹脂粒子が挙げられる。
Organic insulating particles include fluorine such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, polyacrylate, polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride. Resin, polyamide resin, polyimide resin, polyester resin, polycarbonate resin, polyphenylene oxide resin, silicon resin, phenol resin, urea resin,
Melamine resin, polyurethane resin, polyether resin such as polyethylene oxide and polypropylene oxide, epoxy resin, acetal resin, AS resin, AB
Resin particles such as S resin are exemplified.

【0015】これらの絶縁性物質粒子のうち、酸化物粒
子や樹脂粒子が好ましく、特に酸化物粒子が好ましい。
絶縁性物質粒子集合体層を電極上に固定する方法として
は、絶縁性物質粒子とバインダーとを溶媒に分散してス
ラリー化し、これを集電体の捲回中心向き側の面に存在
する電極活物質層上の表面に均一に塗布した後、加熱し
て溶媒を除去する方法がある。
Among these insulating substance particles, oxide particles and resin particles are preferable, and oxide particles are particularly preferable.
As a method of fixing the insulating material particle aggregate layer on the electrode, the insulating material particles and a binder are dispersed in a solvent to form a slurry, and the slurry is formed on the surface of the current collector facing the winding center. There is a method of uniformly applying the solution on the surface on the active material layer and then heating to remove the solvent.

【0016】ここで、絶縁性物質粒子同士を結合するバ
インダーの例としては、ラテックス(例えば、スチレン
−ブタジエン共重合体ラテックス及びアクリロニトリル
−ブタジエン共重合体ラテックス)、セルロース誘導体
(例えば、カルボキシメチルセルロースのナトリウム
塩)、フッ素ゴム(例えば、フッ化ビニリデンとヘキサ
フルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンとの共重
合体)やフッ素樹脂(例えば、ポリフッ化ビニリデン及
びポリテトラフルオロエチレン)が挙げられ、フッ素系
のものが好ましい。
Here, examples of the binder that binds the insulating substance particles include latex (for example, styrene-butadiene copolymer latex and acrylonitrile-butadiene copolymer latex), cellulose derivative (for example, sodium carboxymethylcellulose). Salt), fluorine rubber (for example, a copolymer of vinylidene fluoride, hexafluoropropylene, and tetrafluoroethylene) and fluorine resin (for example, polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene), and a fluorine-based resin is preferable. .

【0017】バインダーの量に関しては、バインダーの
絶縁性物質粒子に対する体積比が、1/500〜5/3
になる量を用いることが好ましく、1/500〜1/2
になる量を用いることがより好ましく、1/500〜1
/5になる量を用いることが更に好ましい。絶縁性物質
粒子およびバインダーを分散させる溶媒としては、酢酸
エチル、2−エトキシエタノール(エチレングリコール
モノエチルエーテル)、N−メチルピロリドン(NM
P)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメ
チルスルホキシド(DMSO)、テトラヒドロフラン
(THF)、及び水等が挙げられる。
Regarding the amount of the binder, the volume ratio of the binder to the insulating material particles is 1/500 to 5/3.
It is preferable to use an amount of 1/500 to 1/2
It is more preferable to use an amount of 1/500 to 1
It is more preferable to use an amount of / 5. Solvents for dispersing the insulating material particles and the binder include ethyl acetate, 2-ethoxyethanol (ethylene glycol monoethyl ether), and N-methylpyrrolidone (NM
P), N, N-dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO), tetrahydrofuran (THF), water and the like.

【0018】また、加熱による溶媒の除去は、絶縁性物
質粒子が変形、又は融解しない程度の温度、時間で行え
ば良く、一般には、50〜200℃で5〜30分間行
う。また、スラリー中の固形分(絶縁性物質粒子)濃度
は特に限定されないが、40〜60重量%の範囲である
ことが好ましい。請求項2の発明は、請求項1記載の捲
回型電極板積層体において、捲回中心から前記セパレー
ターが一体化されている電極の集電体厚み方向長さの中
点までの距離をR,前記セパレーター表面から前記セパ
レーターが一体化されている電極の集電体厚み方向長さ
の中点までの距離をTとすると、0.001≦(T/
R)≦0.5であることを特徴とする電池を提供する。
The removal of the solvent by heating may be performed at a temperature and for a time that does not deform or melt the insulating material particles, and is generally performed at 50 to 200 ° C. for 5 to 30 minutes. The concentration of solids (insulating substance particles) in the slurry is not particularly limited, but is preferably in the range of 40 to 60% by weight. According to a second aspect of the present invention, in the wound electrode plate laminate according to the first aspect, a distance from a winding center to a middle point of a length in a current collector thickness direction of the electrode in which the separator is integrated is R. If the distance from the surface of the separator to the midpoint in the thickness direction of the current collector of the electrode on which the separator is integrated is T, 0.001 ≦ (T /
R) 0.5 is provided.

【0019】ここで、(T/R)はセパレーターの集電
体に対する湾曲の程度を表わす指標であり、捲回中心か
ら前記セパレーター表面までの距離をrとしたときに、 (2πR−2πr)/(2πR)=(R−r)/(R)
=(T/R) のようにして導かれる値である(図1を参照)。(T/
R)の値の範囲は、好ましくは0.002≦(T/R)
≦0.1であり、さらに好ましくは0.01≦(T/
R)≦0.05である。
Here, (T / R) is an index indicating the degree of curvature of the separator with respect to the current collector. When the distance from the winding center to the surface of the separator is r, (2πR−2πr) / (2πR) = (R−r) / (R)
= (T / R) (see FIG. 1). (T /
The range of the value of R) is preferably 0.002 ≦ (T / R)
≦ 0.1, more preferably 0.01 ≦ (T /
R) ≦ 0.05.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下に、本発明電池を非水系電解
液を使用したリチウムイオン二次電池に適用した場合に
ついて説明する。リチウムイオン二次電池の正極活物質
としては、リチウムをイオン状態で収蔵・放出可能なL
xCoO2(0<x≦1.1)、LixNiO2(0<x
≦1.1)、LixNiyCo(1-y)2(0<x≦1.
1,0<y<1)、LixMn24(0<x≦1.5,
1.66<y≦2)等のリチウム複合金属酸化物が挙げ
られる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The case where the battery of the present invention is applied to a lithium ion secondary battery using a non-aqueous electrolyte will be described below. As a positive electrode active material of a lithium ion secondary battery, L capable of storing and releasing lithium in an ionic state is used.
i x CoO 2 (0 <x ≦ 1.1), Li x NiO 2 (0 <x
≦ 1.1), Li x Ni y Co (1-y) O 2 (0 <x ≦ 1.
1,0 <y <1), Li x Mn 2 O 4 (0 <x ≦ 1.5,
1.66 <y ≦ 2) and the like.

【0021】リチウムイオン二次電池の負極活物質とし
ては、リチウムをイオン状態で収蔵・放出可能な、コー
クス、グラファイト、非晶質カーボン等の炭素質材料、
SnO・SiO2等の金属酸化物が挙げられる。リチウ
ムイオン二次電池に用いられる非水系電解液としては、
例えば、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、CF3
SO3Li、(CF3SO2)2N・Li、LiPF6等の
電解質を、単独でまたは2種以上組み合わせて有機溶媒
に溶解したものを使用することができる。
As the negative electrode active material of the lithium ion secondary battery, carbonaceous materials such as coke, graphite, and amorphous carbon, which can store and release lithium in an ion state,
Metal oxides such as SnO.SiO 2 are mentioned. Non-aqueous electrolytes used in lithium ion secondary batteries include:
For example, LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , CF 3
An electrolyte in which an electrolyte such as SO 3 Li, (CF 3 SO 2 ) 2 N · Li, LiPF 6 or the like is dissolved alone or in combination of two or more can be used.

【0022】非水系電解液における有機溶媒としては、
例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネー
ト、γ−ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド、ジメ
チルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチ
ルカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、1,2−
ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン等が挙げられ、
いずれかが単独でまたは2種以上を混合して(例えば、
誘電率の高い溶媒と粘度の低い溶媒との混合溶媒が)使
用される。
Examples of the organic solvent in the non-aqueous electrolyte include:
For example, propylene carbonate, ethylene carbonate, γ-butyrolactone, dimethyl sulfoxide, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-
Diethoxyethane, tetrahydrofuran and the like,
Either alone or in combination of two or more (for example,
A mixed solvent of a solvent having a high dielectric constant and a solvent having a low viscosity is used.

【0023】ここで、非水系電解液中の電解質濃度は
0.1〜2.5mol/lであることが好ましい。以
下、本発明の実施形態について、実施例を挙げてさらに
説明するが、本発明はこれらによって何ら限定されるも
のではない。
Here, the electrolyte concentration in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.1 to 2.5 mol / l. Hereinafter, embodiments of the present invention will be further described with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

【0024】[0024]

【実施例1】まず、正極活物質としてLiCoO2、フ
ィラーとしてリン片状グラファイトおよびアセチレンブ
ラック、バインダーとしてフッ素ゴムを用意した。これ
らを、LiCoO2:リン片状グラファイト:アセチレ
ンブラック:フッ素ゴム=100:2.5:2.5:
1.96(重量比)となるように、酢酸エチルと2−エ
トキシエタノールの混合溶媒(体積比で、酢酸エチル:
2−エトキシエタノール=1:3)中に添加し、混合す
ることによりスラリー化した。
Example 1 First, LiCoO 2 was prepared as a positive electrode active material, flaky graphite and acetylene black as a filler, and fluororubber was prepared as a binder. These were prepared as follows: LiCoO 2 : flaky graphite: acetylene black: fluoro rubber = 100: 2.5: 2.5:
A mixed solvent of ethyl acetate and 2-ethoxyethanol (by volume ratio, ethyl acetate:
2-ethoxyethanol = 1: 3) and slurried by mixing.

【0025】このスラリーを、厚さ15μmのアルミニ
ウム箔(集電体箔)1a上の片面に塗布し、乾燥した後
にプレスを施すことにより、厚さ87μmの正極活物質
層1bを形成した。次に、負極活物質として、メソフェ
ーズピッチカーボンファイバーグラファイトおよびリン
片状グラファイトを用意した。分散剤としてカルボキシ
メチルセルロースを、バインダーとしてラテックスを用
意した。
This slurry was applied to one surface of an aluminum foil (current collector foil) 1a having a thickness of 15 μm, dried, and pressed to form a cathode active material layer 1b having a thickness of 87 μm. Next, mesophase pitch carbon fiber graphite and flaky graphite were prepared as negative electrode active materials. Carboxymethyl cellulose was prepared as a dispersant, and latex was prepared as a binder.

【0026】これらを、メソフェーズピッチカーボンフ
ァイバーグラファイト:リン片状グラファイト:カルボ
キシメチルセルロース:ラテックス=90:10:1.
4:1.8(重量比)となるように、精製水中に添加
し、混合することによりスラリー化した。このスラリー
を、厚さ12μmの銅箔(集電体箔)2a上の片面に塗
布し、乾燥した後にプレスを施すことにより、厚さ81
μmの負極活物質層2bを形成した。
These were prepared by mixing mesophase pitch carbon fiber graphite: scaly graphite: carboxymethylcellulose: latex = 90: 10: 1.
It was added to purified water so as to be in a ratio of 4: 1.8 (weight ratio) and mixed to form a slurry. This slurry is applied to one side of a copper foil (current collector foil) 2a having a thickness of 12 μm, dried, and then pressed to obtain a thickness of 81 μm.
A negative electrode active material layer 2b of μm was formed.

【0027】次に、絶縁性物質粒子として、α−Al2
3粉体(日本軽金属(株)製)を用意した。また、バ
インダーとしてポリフッ化ビニリデン(PVDF)の粉
体(呉羽化学工業(株)製)を、溶媒としてN−メチル
ピロリドン(NMP)を用意した。重量比で100:5
となるように、α−Al23とPVDFとを粉体状態の
まま混合し、それにNMPを加えてさらに混合し、固形
分率56.8重量%の含絶縁性物質粒子スラリーを得
た。
Next, α-Al 2 is used as the insulating material particles.
O 3 powder (produced by Nippon Light Metal Co., Ltd.) was prepared. Further, polyvinylidene fluoride (PVDF) powder (manufactured by Kureha Chemical Industry Co., Ltd.) was prepared as a binder, and N-methylpyrrolidone (NMP) was prepared as a solvent. 100: 5 by weight
Α-Al 2 O 3 and PVDF were mixed in a powder state, NMP was added thereto, and further mixed to obtain a slurry of the insulating material particles having a solid content of 56.8% by weight. .

【0028】そして、このスラリーを、負極活物質層2
bの上に、ダイコーターを用いて均一に塗布し、これを
120℃の乾燥炉中で2分間乾燥することにより、厚さ
15μmの絶縁性物質粒子集合体層からなるセパレータ
3Bを負極活物質層2b上に一体化形成した。次に、正
極については幅38.75mmの帯状体、負極(活物質
層上に絶縁性物質粒子集合体層を一体化形成)について
は幅40.25mmの帯状体とし、負極活物質層上の絶
縁性物質粒子集合体層が捲回中心側に向くように捲回し
て電極板積層体を作製した。なお、集電体箔が対向する
面は、12μm厚ポリプロピレンフィルムの絶縁膜4と
ともに捲回することにより絶縁した(図2を参照)。こ
れを、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボ
ネート(DEC)の体積比1:1の混合溶媒にLiPF
6を1.0mol/l溶解させた電解液とともにステン
レス金属缶内に封入し、電池缶サイズが直径17mm、
高さ50mmであるリチウムイオン二次電池を100本
組み立て、実施例1の電池とした。
Then, this slurry is applied to the negative electrode active material layer 2.
b) is uniformly coated using a die coater, and dried in a drying oven at 120 ° C. for 2 minutes to form a 15 μm-thick separator 3B made of an insulating material particle aggregate layer on the negative electrode active material. It was integrally formed on the layer 2b. Next, for the positive electrode, a belt having a width of 38.75 mm, and for the negative electrode (an insulating material particle aggregate layer integrally formed on the active material layer), a belt having a width of 40.25 mm were formed. The electrode plate laminate was prepared by winding the insulating material particle assembly layer so that the layer faced the center of the winding. The surface facing the current collector foil was insulated by winding it together with the insulating film 4 of a 12 μm thick polypropylene film (see FIG. 2). This was mixed with LiPF in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) at a volume ratio of 1: 1.
6 was sealed in a stainless steel metal can together with an electrolytic solution in which 1.0 mol / l was dissolved.
One hundred lithium ion secondary batteries having a height of 50 mm were assembled to obtain a battery of Example 1.

【0029】また、負極活物質層上の絶縁性物質粒子集
合体層が捲回中心の反対側を向くように捲回した以外は
実施例1と同様なリチウムイオン二次電池を100本組
み立て、比較例1の電池とした。さらに、負極活物質層
上に絶縁性物質粒子集合体層を一体化形成せずに、セパ
レーターとして厚さ25μmのポリエチレン製微多孔膜
を用いた以外は実施例1と同様なリチウムイオン二次電
池を100本組み立て、比較例2の電池とした。
Also, 100 lithium-ion secondary batteries were assembled in the same manner as in Example 1 except that the insulating material particle aggregate layer on the negative electrode active material layer was wound so as to face the opposite side of the winding center. The battery of Comparative Example 1 was obtained. Furthermore, a lithium ion secondary battery similar to that of Example 1 was used except that a 25 μm-thick polyethylene microporous film was used as a separator without integrally forming an insulating material particle assembly layer on a negative electrode active material layer. Were assembled into a battery of Comparative Example 2.

【0030】上記のようにして作製した電池を、上限電
圧4.2V、電流密度1.0mA/cm2で、トータル
6時間定電流定電圧で充電し、その後、電流密度1.0
mA/cm2で、終始電圧2.7Vまで定電流で放電さ
せた。このときの内部短絡が発生した電池の本数は、実
施例1の電池においては2本であったのに対し、比較例
1の電池においては43本であった。
The battery prepared as described above was charged at a constant current and constant voltage for a total of 6 hours at an upper limit voltage of 4.2 V and a current density of 1.0 mA / cm 2 , and then charged at a current density of 1.0
The battery was discharged at a constant current of mA / cm 2 to a voltage of 2.7 V throughout. At this time, the number of batteries in which an internal short circuit occurred was two in the battery of Example 1, and was 43 in the battery of Comparative Example 1.

【0031】また、平均放電容量は、実施例1の電池に
おいては860mAhであったのに対し、比較例2の電
池においては800mAhであった。上記から明らかな
ように、本発明により製造時の内部短絡発生率が大幅に
低減され、且つ電池容量が増加している。
The average discharge capacity of the battery of Example 1 was 860 mAh, while that of the battery of Comparative Example 2 was 800 mAh. As is clear from the above, according to the present invention, the rate of occurrence of internal short-circuits during manufacturing is significantly reduced, and the battery capacity is increased.

【0032】[0032]

【実施例2】正極,負極とも集電体箔の両面に活物質層
を形成する以外は実施例1と同様にして電極を作製し
た。これらの電極の片側面にのみ、実施例1と同様にし
て、絶縁性物質粒子集合体層からなるセパレーター3
A,1Bを電極活物質層2a,2b上に一体化形成し
た。
Example 2 An electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that an active material layer was formed on both surfaces of a current collector foil for both a positive electrode and a negative electrode. A separator 3 composed of an insulating material particle aggregate layer was formed on only one side of these electrodes in the same manner as in Example 1.
A and 1B were integrally formed on the electrode active material layers 2a and 2b.

【0033】次に、正極については幅38.75mmの
帯状体、負極(活物質層上に絶縁性物質粒子集合体層を
一体化形成)については幅40.25mmの帯状体と
し、正極及び負極活物質層上の絶縁性物質粒子集合体層
が捲回中心側に向くように捲回して電極板積層体を作製
した(図3を参照)。これを実施例1と同様にして、電
池缶サイズが直径17mm、高さ50mmであるリチウ
ムイオン二次電池を100本組み立て、実施例2の電池
とした。
Next, the positive electrode was made into a strip having a width of 38.75 mm, and the negative electrode (integrally formed with the insulating material particle aggregate layer on the active material layer) was made into a strip having a width of 40.25 mm. The electrode plate laminate was fabricated by winding the insulating material particle aggregate layer on the active material layer so as to face the center of the winding (see FIG. 3). In the same manner as in Example 1, 100 lithium-ion secondary batteries having a battery can size of 17 mm in diameter and 50 mm in height were assembled to obtain a battery of Example 2.

【0034】また、正極及び負極活物質層上の絶縁性物
質粒子集合体層が捲回中心の反対側を向くように捲回し
た以外は実施例2と同様なリチウムイオン二次電池を1
00本組み立て、比較例3の電池とした。さらに、正極
及び負極活物質層上に絶縁性物質粒子集合体層を一体化
形成せずに、セパレーターとして厚さ25μmのポリエ
チレン製微多孔膜を用いた以外は実施例2と同様なリチ
ウムイオン二次電池を100本組み立て、比較例4の電
池とした。
The same lithium ion secondary battery as in Example 2 was used except that the insulating material particle assembly layer on the positive and negative electrode active material layers was wound so as to face the opposite side of the winding center.
The battery of Comparative Example 3 was obtained by assembling 00 pieces. Further, a lithium ion secondary battery similar to that of Example 2 was used except that an insulating material particle assembly layer was not integrally formed on the positive electrode and the negative electrode active material layers, and a 25 μm-thick polyethylene microporous film was used as a separator. 100 secondary batteries were assembled to obtain a battery of Comparative Example 4.

【0035】上記のようにして作製した電池を、実施例
1(および比較例1,2)と同様な条件で充放電させ
た。このときの内部短絡が発生した電池の本数は、実施
例2の電池においては4本であったのに対し、比較例3
の電池においては51本であった。また、平均放電容量
は、実施例2の電池においては910mAhであったの
に対し、比較例4の電池においては860mAhであっ
た。
The battery fabricated as described above was charged and discharged under the same conditions as in Example 1 (and Comparative Examples 1 and 2). At this time, the number of batteries in which an internal short circuit occurred was four in the battery of Example 2, whereas the number of batteries in Comparative Example 3 was
The number of batteries was 51. The average discharge capacity of the battery of Example 2 was 910 mAh, whereas that of the battery of Comparative Example 4 was 860 mAh.

【0036】上記から明らかなように、本発明により、
実施例1の場合と同様に、製造時の内部短絡発生率が大
幅に低減され、且つ電池容量が増加している。
As is apparent from the above, according to the present invention,
As in the case of the first embodiment, the internal short-circuit occurrence rate during manufacturing is significantly reduced, and the battery capacity is increased.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1によれ
ば、高容量で安全性に優れ、且つ生産時の歩留り率が向
上した電池が得られる。特に、請求項2によれば、上記
効果が明確に現れた電池が得られる。
As described above, according to the first aspect, a battery having a high capacity, excellent safety, and an improved yield during production can be obtained. In particular, according to the second aspect, a battery in which the above effects are clearly exhibited can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】請求項2を説明するための電池層を示す断面図
である。
FIG. 1 is a sectional view showing a battery layer for explaining claim 2;

【図2】本発明の電池の一実施形態を示す断面図であ
る。
FIG. 2 is a sectional view showing an embodiment of the battery of the present invention.

【図3】本発明の電池の一実施形態を示す断面図であ
る。
FIG. 3 is a sectional view showing an embodiment of the battery of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 正極 1a 正極側の集電体箔 1b 正極活物質 2 負極 2a 負極側の集電体箔 2b 負極活物質 3A セパレータ(正極活物質層上に固定された絶縁体
物質粒子集合体層) 3B セパレータ(負極活物質層上に固定された絶縁体
物質粒子集合体層) 4 絶縁膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive electrode 1a Current collector foil on the positive electrode side 1b Positive electrode active material 2 Negative electrode 2a Current collector foil on the negative electrode side 2b Negative electrode active material 3A Separator (Insulator material particle aggregate layer fixed on positive electrode active material layer) 3B Separator (Insulating material particle aggregate layer fixed on negative electrode active material layer) 4 Insulating film

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 集電体上に正極活物質層が形成された正
極と、集電体上に負極活物質層が形成された負極と、絶
縁性物質粒子及びこの絶縁性物質粒子同士を結合するバ
インダーからなり且つ電極活物質層上に一体化形成され
たセパレーターで構成される捲回型電極板積層体を備え
た電池であって、前記セパレーターは集電体の捲回中心
向き側の面に存在する電極活物質層上のみに一体化形成
されていることを特徴とする電池。
1. A positive electrode in which a positive electrode active material layer is formed on a current collector, a negative electrode in which a negative electrode active material layer is formed on a current collector, insulating material particles, and the insulating material particles are bonded to each other. Battery comprising a wound electrode plate laminate comprising a separator made of a binder and integrally formed on the electrode active material layer, wherein the separator is a surface of the current collector facing the winding center. The battery is formed integrally only on the electrode active material layer present in the battery.
【請求項2】 前記捲回型電極板積層体において、捲回
中心から前記セパレーターが一体化されている電極の集
電体厚み方向長さの中点までの距離をR,前記セパレー
ター表面から前記セパレーターが一体化されている電極
の集電体厚み方向長さの中点までの距離をTとすると
0.001≦(T/R)≦0.5であることを特徴とす
る請求項1記載の電池。
2. In the wound electrode plate laminate, a distance from a winding center to a midpoint of a length in a thickness direction of a current collector of the electrode on which the separator is integrated is R, and the distance from the separator surface is 2. The distance of the electrode integrated with the separator to the midpoint of the length in the thickness direction of the current collector, where T is 0.001 ≦ (T / R) ≦ 0.5. 3. Batteries.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001357870A (en) * 2000-06-12 2001-12-26 Gs-Melcotec Co Ltd Battery
JP2005174790A (en) * 2003-12-12 2005-06-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Lithium ion secondary battery and its constituting method
JP2008123770A (en) * 2006-11-10 2008-05-29 Gs Yuasa Corporation:Kk Battery
JP2009094068A (en) * 2007-10-09 2009-04-30 Samsung Sdi Co Ltd Lithium secondary battery

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