JPH1186824A - 非水電解質二次電池 - Google Patents
非水電解質二次電池Info
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- JPH1186824A JPH1186824A JP9256053A JP25605397A JPH1186824A JP H1186824 A JPH1186824 A JP H1186824A JP 9256053 A JP9256053 A JP 9256053A JP 25605397 A JP25605397 A JP 25605397A JP H1186824 A JPH1186824 A JP H1186824A
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- JP
- Japan
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- separator
- battery
- secondary battery
- electrolyte secondary
- electrode
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-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Cell Separators (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】異常時であっても電池内の温度上昇を抑制し、
電池の安全性を高める。 【解決手段】一対の電極と、これら電極の間に介在して
電極間隔を定めるセパレータと、電解質とを備える非水
電解質二次電池において、セパレータが窒化ホウ素及び
／又は窒化アルミニウムを含有することを特徴とする。
電池の安全性を高める。 【解決手段】一対の電極と、これら電極の間に介在して
電極間隔を定めるセパレータと、電解質とを備える非水
電解質二次電池において、セパレータが窒化ホウ素及び
／又は窒化アルミニウムを含有することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン二
次電池のようにエネルギー密度の高い非水電解質二次電
池に属する。
次電池のようにエネルギー密度の高い非水電解質二次電
池に属する。
【０００２】
【従来の技術】リチウムイオンを炭素などのホスト物質
（ここでホスト物質とは、リチウムイオンを吸蔵及び放
出できる物質をいう。）に吸蔵させたインターカレーシ
ョン化合物を負極材料とするリチウムイオン電池は、高
エネルギー密度を有し、且つ軽量であるうえ、金属リチ
ウムを使用していないので安全性が高い。従って、携帯
用無線電話、携帯用パソコン、携帯用ビデオカメラ等の
小型携帯電子機器用の電源として広範な利用が期待され
ている。
（ここでホスト物質とは、リチウムイオンを吸蔵及び放
出できる物質をいう。）に吸蔵させたインターカレーシ
ョン化合物を負極材料とするリチウムイオン電池は、高
エネルギー密度を有し、且つ軽量であるうえ、金属リチ
ウムを使用していないので安全性が高い。従って、携帯
用無線電話、携帯用パソコン、携帯用ビデオカメラ等の
小型携帯電子機器用の電源として広範な利用が期待され
ている。
【０００３】リチウムイオン電池は、上記ホスト物質を
含む負極合剤を負極集電体に保持してなる負極板と、リ
チウムコバルト複合酸化物やリチウムニッケル複合酸化
物のようにリチウムイオンと可逆的に電気化学反応をす
る正極活物質を含む正極合剤を正極集電体に保持してな
る正極板と、電解質を保持するとともに負極板と正極板
との間に介在して両極の短絡を防止するセパレータとを
備えている。電解質は通常ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＰＦ6等の
リチウム塩を溶解した非プロトン性の有機溶媒からなる
が、固体電解質でも良い。ただし、電解質が固体の場合
は、それがセパレータを兼ねるのでセパレータは必須で
ない。
含む負極合剤を負極集電体に保持してなる負極板と、リ
チウムコバルト複合酸化物やリチウムニッケル複合酸化
物のようにリチウムイオンと可逆的に電気化学反応をす
る正極活物質を含む正極合剤を正極集電体に保持してな
る正極板と、電解質を保持するとともに負極板と正極板
との間に介在して両極の短絡を防止するセパレータとを
備えている。電解質は通常ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＰＦ6等の
リチウム塩を溶解した非プロトン性の有機溶媒からなる
が、固体電解質でも良い。ただし、電解質が固体の場合
は、それがセパレータを兼ねるのでセパレータは必須で
ない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、リチウムイオ
ン二次電池のようにエネルギー密度も電池電圧もともに
高いという長所を備える非水電解質二次電池は、給電し
ている外部回路又は電池内部に短絡が生じた場合、電池
内に大電流が流れて内部温度が急激に高く上昇し、電池
破壊に至る可能性がある。特にリチウムイオン二次電池
のように電解質として非水系のものを用いる場合は、２
００℃以上で発火するおそれがあるので危険である。
ン二次電池のようにエネルギー密度も電池電圧もともに
高いという長所を備える非水電解質二次電池は、給電し
ている外部回路又は電池内部に短絡が生じた場合、電池
内に大電流が流れて内部温度が急激に高く上昇し、電池
破壊に至る可能性がある。特にリチウムイオン二次電池
のように電解質として非水系のものを用いる場合は、２
００℃以上で発火するおそれがあるので危険である。
【０００５】それ故、本発明の目的は、異常時であって
も電池内の温度上昇を抑制し、電池の安全性を高めるこ
とにある。
も電池内の温度上昇を抑制し、電池の安全性を高めるこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】その目的を達成するため
に、本発明の非水電解質二次電池は、一対の電極と、こ
れら電極の間に介在して電極間隔を定めるセパレータ
と、電解質とを備える非水電解質二次電池において、セ
パレータが窒化ホウ素ＢＮ及び／又は窒化アルミニウム
ＡｌＮを含有することを特徴とする。
に、本発明の非水電解質二次電池は、一対の電極と、こ
れら電極の間に介在して電極間隔を定めるセパレータ
と、電解質とを備える非水電解質二次電池において、セ
パレータが窒化ホウ素ＢＮ及び／又は窒化アルミニウム
ＡｌＮを含有することを特徴とする。
【０００７】短絡により電池内の温度が上昇するとして
も、電池全体が均等に温度上昇するのではなく、先ずは
短絡部分で局所的に発熱するのである。従って、その熱
を速やかに電池外に放散できれば、発火や異常発熱が防
止される。一方、電池内で最も熱伝導性能が劣るのは、
電解質及びセパレータである。いずれも非金属だからで
ある。そこで、セパレータに熱伝導性に優れたＢＮ及び
／又はＡｌＮを含有させることにより、電池全体の熱放
散性を良くし、発火及び異常発熱を防止するのである。
も、電池全体が均等に温度上昇するのではなく、先ずは
短絡部分で局所的に発熱するのである。従って、その熱
を速やかに電池外に放散できれば、発火や異常発熱が防
止される。一方、電池内で最も熱伝導性能が劣るのは、
電解質及びセパレータである。いずれも非金属だからで
ある。そこで、セパレータに熱伝導性に優れたＢＮ及び
／又はＡｌＮを含有させることにより、電池全体の熱放
散性を良くし、発火及び異常発熱を防止するのである。
【０００８】電解質が固体であるときは、その固体電解
質がセパレータを兼ねるので、この場合の本発明非水電
解質二次電池は、その固体電解質がＢＮ及び／又はＡｌ
Ｎを含有するものとなる。固体電解質としてはポリエチ
レンオキサイドＰＥＯのような高分子が軽くて好ましい
が、ランタンリチウムチタンペロブスカイトのようなペ
ロブスカイト構造をもつ無機材料でもよい。固体電解質
がセパレータを兼ねるときは、固体電解質の含有量が５
重量％以上で、残部が窒化ホウ素及び／もしくは窒化ア
ルミニウムからなるか、又は窒化ホウ素及び／又は窒化
アルミニウム並びにその他の非電子伝導性セラミックス
からなるのが好ましい。固体電解質をセパレータ層に含
めると、セパレータ層のイオン伝導性が向上して、高率
放電性能が向上する。しかし、固体電解質が５重量％に
満たないと、通常、固体電解質を含めた効果が現れず、
非電子伝導性セラミックスのみを添加した場合と同様の
電池特性しか示さない。
質がセパレータを兼ねるので、この場合の本発明非水電
解質二次電池は、その固体電解質がＢＮ及び／又はＡｌ
Ｎを含有するものとなる。固体電解質としてはポリエチ
レンオキサイドＰＥＯのような高分子が軽くて好ましい
が、ランタンリチウムチタンペロブスカイトのようなペ
ロブスカイト構造をもつ無機材料でもよい。固体電解質
がセパレータを兼ねるときは、固体電解質の含有量が５
重量％以上で、残部が窒化ホウ素及び／もしくは窒化ア
ルミニウムからなるか、又は窒化ホウ素及び／又は窒化
アルミニウム並びにその他の非電子伝導性セラミックス
からなるのが好ましい。固体電解質をセパレータ層に含
めると、セパレータ層のイオン伝導性が向上して、高率
放電性能が向上する。しかし、固体電解質が５重量％に
満たないと、通常、固体電解質を含めた効果が現れず、
非電子伝導性セラミックスのみを添加した場合と同様の
電池特性しか示さない。
【０００９】前記その他の非電子伝導性セラミックスは
酸化マグネシウムＭｇＯがよい。ＢＮに次いで熱伝導性
に優れ、しかもＢＮより安価だからである。そのほかア
ルミナＡｌ2Ｏ3、炭酸カルシウムＣａＣＯ3、ケイ酸カ
ルシウムＣａＳｉＯ3でもよい。
酸化マグネシウムＭｇＯがよい。ＢＮに次いで熱伝導性
に優れ、しかもＢＮより安価だからである。そのほかア
ルミナＡｌ2Ｏ3、炭酸カルシウムＣａＣＯ3、ケイ酸カ
ルシウムＣａＳｉＯ3でもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明非水電解質二次電池の実施
形態を図面と共に説明する。図１は実施形態のリチウム
イオン二次電池を示す分解斜視図、図２は図１の非水電
解質二次電池に用いられている電極エレメントを示す２
−２断面図である。
形態を図面と共に説明する。図１は実施形態のリチウム
イオン二次電池を示す分解斜視図、図２は図１の非水電
解質二次電池に用いられている電極エレメントを示す２
−２断面図である。
【００１１】非水電解質二次電池１は、巻心２と、巻心
２の回りに扁平状に巻かれた電極エレメント３と、電極
エレメント３を収納する容器４と、蓋５とを備える。電
極エレメント３は、正極６、セパレータ７及び負極８か
らなる。
２の回りに扁平状に巻かれた電極エレメント３と、電極
エレメント３を収納する容器４と、蓋５とを備える。電
極エレメント３は、正極６、セパレータ７及び負極８か
らなる。
【００１２】正極６は、アルミニウム箔からなる集電体
９の両面に、活物質であるコバルト酸リチウム、ニッケ
ル酸リチウムなどのリチウム複合酸化物と、導電剤であ
るアセチレンブラックと、結着剤であるポリフッ化ビニ
リデンとを混合しペースト状に調整した正極合剤１０を
塗布し、乾燥し加圧することによって作られる。集電体
９には、リード１３を予め針カシメ、溶接などの固着手
段により固着しておく。
９の両面に、活物質であるコバルト酸リチウム、ニッケ
ル酸リチウムなどのリチウム複合酸化物と、導電剤であ
るアセチレンブラックと、結着剤であるポリフッ化ビニ
リデンとを混合しペースト状に調整した正極合剤１０を
塗布し、乾燥し加圧することによって作られる。集電体
９には、リード１３を予め針カシメ、溶接などの固着手
段により固着しておく。
【００１３】負極８は、銅箔からなる集電体１１の両面
に、ホスト物質としてのグラファイト（黒鉛）と、結着
剤としてのポリフッ化ビニリデンとを混合しペースト状
に調製した負極合剤１２を塗布し、乾燥し加圧すること
によって作られる。集電体１１には、リード１４を予め
針カシメ、溶接などの固着手段により固着しておく。
に、ホスト物質としてのグラファイト（黒鉛）と、結着
剤としてのポリフッ化ビニリデンとを混合しペースト状
に調製した負極合剤１２を塗布し、乾燥し加圧すること
によって作られる。集電体１１には、リード１４を予め
針カシメ、溶接などの固着手段により固着しておく。
【００１４】セパレータ７は、ＢＮ粉末、ＭｇＯ粉末、
ポリエチレンオキサイド粉末、及び結着剤としてのポリ
アミドイミドを溶解したＮ−メチルピロリドン（ＮＭ
Ｐ）溶液を混合し、シート成形し、乾燥した後に加圧す
ることによって作られる。この場合、セパレータ７はイ
オン伝導性高分子であるポリエチレンオキサイドを含ん
でいるので、固体電解質として機能する。ただし、イオ
ン伝導性を増すために、乾燥前のシートを水中に浸けて
ＮＭＰを溶出させて、その跡に孔を設け、そこに電解液
を浸透させた後に乾燥してもよい。電解液は、ＬｉＰＦ
6を１ｍｏｌ／ｌ含むエチレンカーボネート：ジエチル
カーボネート＝１：１（体積比）の混合液である。尚、
ＢＮの形態は粉末に限らず、ウィスカーでもよい。
ポリエチレンオキサイド粉末、及び結着剤としてのポリ
アミドイミドを溶解したＮ−メチルピロリドン（ＮＭ
Ｐ）溶液を混合し、シート成形し、乾燥した後に加圧す
ることによって作られる。この場合、セパレータ７はイ
オン伝導性高分子であるポリエチレンオキサイドを含ん
でいるので、固体電解質として機能する。ただし、イオ
ン伝導性を増すために、乾燥前のシートを水中に浸けて
ＮＭＰを溶出させて、その跡に孔を設け、そこに電解液
を浸透させた後に乾燥してもよい。電解液は、ＬｉＰＦ
6を１ｍｏｌ／ｌ含むエチレンカーボネート：ジエチル
カーボネート＝１：１（体積比）の混合液である。尚、
ＢＮの形態は粉末に限らず、ウィスカーでもよい。
【００１５】セパレータ７、正極６、セパレータ７及び
負極８をこの順で積層して電極エレメント３を形成し、
これを巻芯２の回りに渦状に巻き、リード１３を蓋５に
設けた正極端子１５に接続し、リード１４を容器４に設
けた負極端子（図示省略）に接続した後、容器４内に収
納する。蓋５には安全弁１７が設けられている。この段
階で電解液を注入しても良く、その場合は容器４の側面
に設けた孔１６から注入される。こうして電池の構成と
なり、初期充電されてから出荷される。
負極８をこの順で積層して電極エレメント３を形成し、
これを巻芯２の回りに渦状に巻き、リード１３を蓋５に
設けた正極端子１５に接続し、リード１４を容器４に設
けた負極端子（図示省略）に接続した後、容器４内に収
納する。蓋５には安全弁１７が設けられている。この段
階で電解液を注入しても良く、その場合は容器４の側面
に設けた孔１６から注入される。こうして電池の構成と
なり、初期充電されてから出荷される。
【００１６】この電池において、正極６及び負極８はど
ちらも中心に金属からなる集電体を有するので、電子伝
導性に優れて電極として機能する他に熱伝導性にも優れ
る。そして、セパレータ７は全て非電子伝導性材料から
なり、しかも耐熱性に優れたＢＮやＭｇＯを含むので、
高温下でも形状が変化することなく電極間の短絡を防止
するとともに、その中のポリエチレンオキサイドが電解
質であるから、電極との界面で電池反応に寄与する。ま
た、万が一、過充電や内部短絡により局部的に異常に発
熱しても、熱伝導性に優れたＢＮ及びＭｇＯを含むの
で、速やかに熱放散し、破壊的な熱化学反応の連鎖を防
止することができる。
ちらも中心に金属からなる集電体を有するので、電子伝
導性に優れて電極として機能する他に熱伝導性にも優れ
る。そして、セパレータ７は全て非電子伝導性材料から
なり、しかも耐熱性に優れたＢＮやＭｇＯを含むので、
高温下でも形状が変化することなく電極間の短絡を防止
するとともに、その中のポリエチレンオキサイドが電解
質であるから、電極との界面で電池反応に寄与する。ま
た、万が一、過充電や内部短絡により局部的に異常に発
熱しても、熱伝導性に優れたＢＮ及びＭｇＯを含むの
で、速やかに熱放散し、破壊的な熱化学反応の連鎖を防
止することができる。
【００１７】
【実施例】図２において、正極合剤の組成をＬｉＣｏＯ
2８７重量部、ポリフッ化ビニリデン７重量部、グラフ
ァイト４重量部及びアセチレンブラック２重量部、負極
合剤の組成がグラファイト（黒鉛）８６重量部及びポリ
フッ化ビニリデン１４重量部とした。また、セパレータ
の原料として平均粒径０．１５μｍのＡｌＮ粉末、同
０．２μｍのＢＮ粉末、同０．３μｍのＭｇＯ粉末及び
ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）を用い、これらを表
１に示す組成でリチウムイオン二次電池Ｎｏ．１〜Ｎ
ｏ．４を製作した。
2８７重量部、ポリフッ化ビニリデン７重量部、グラフ
ァイト４重量部及びアセチレンブラック２重量部、負極
合剤の組成がグラファイト（黒鉛）８６重量部及びポリ
フッ化ビニリデン１４重量部とした。また、セパレータ
の原料として平均粒径０．１５μｍのＡｌＮ粉末、同
０．２μｍのＢＮ粉末、同０．３μｍのＭｇＯ粉末及び
ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）を用い、これらを表
１に示す組成でリチウムイオン二次電池Ｎｏ．１〜Ｎ
ｏ．４を製作した。
【００１８】これらの電池に１ｍＡで終止電圧４．１Ｖ
まで１０時間の定電流充電した後、ｍＡの定電流で終止
電圧３．０Ｖまで放電した。その放電容量の平均を表１
に示す。また、電池に側面から釘を貫通させ、暫く放置
して発火・発煙の有無を観察し、その結果を表１に併記
する。
まで１０時間の定電流充電した後、ｍＡの定電流で終止
電圧３．０Ｖまで放電した。その放電容量の平均を表１
に示す。また、電池に側面から釘を貫通させ、暫く放置
して発火・発煙の有無を観察し、その結果を表１に併記
する。
【００１９】
【表１】 表１にみられるように、本発明に属する電池Ｎｏ．１〜
３は、放電容量を低下させることなく、放熱性が向上し
ている。
３は、放電容量を低下させることなく、放熱性が向上し
ている。
【００２０】
【発明の効果】以上のように、本発明の電池は放熱性に
優れるので、安全である。
優れるので、安全である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態の電池を示す分解斜視図である。
【図２】 図１の２−２拡大断面図である。
３ 電極エレメント ６ 正極 ７ セパレータ ８ 負極
Claims (5)
- 【請求項１】一対の電極と、これら電極の間に介在して
電極間隔を定めるセパレータと、電解質とを備える非水
電解質二次電池において、 セパレータが窒化ホウ素及び／又は窒化アルミニウムを
含有することを特徴とする非水電解質二次電池。 - 【請求項２】前記電解質は、セパレータを兼ねる固体電
解質である請求項１に記載の非水電解質二次電池。 - 【請求項３】前記セパレータは、固体電解質の含有量が
５重量％以上で、残部が窒化ホウ素及び／もしくは窒化
アルミニウムからなるか、又は窒化ホウ素及び／もしく
は窒化アルミニウム並びにその他の非電子伝導性セラミ
ックスからなる請求項２に記載の非水電解質二次電池。 - 【請求項４】前記その他の非電子伝導性セラミックスが
酸化マグネシウムＭｇＯ、アルミナＡｌ2Ｏ3、炭酸カル
シウムＣａＣＯ3、ケイ酸カルシウムＣａＳｉＯ3である
請求項３に記載の非水電解質二次電池。 - 【請求項５】前記固体電解質がポリエチレンオキサイド
である請求項２乃至４のいずれかに記載の非水電解質二
次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9256053A JPH1186824A (ja) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | 非水電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9256053A JPH1186824A (ja) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | 非水電解質二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1186824A true JPH1186824A (ja) | 1999-03-30 |
Family
ID=17287256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9256053A Pending JPH1186824A (ja) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | 非水電解質二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1186824A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001273884A (ja) * | 2000-03-28 | 2001-10-05 | Yuasa Corp | 密閉形電池およびその製造方法 |
| FR2873460A1 (fr) * | 2004-07-21 | 2006-01-27 | Saint Gobain | Systeme electrochimique a electrolyte non oxyde |
| JP2011210433A (ja) * | 2010-03-29 | 2011-10-20 | Sony Corp | 非水電解質組成物および非水電解質電池 |
| CN103400959A (zh) * | 2013-08-19 | 2013-11-20 | 天津力神特种电源科技有限公司 | 用于锂离子电池的隔膜及其生产方法和电芯 |
| CN103468210A (zh) * | 2013-09-25 | 2013-12-25 | 深圳市旭冉电子有限公司 | 锂离子动力电池隔离膜的研磨料、涂布浆料及其制备方法 |
| CN103468208A (zh) * | 2013-09-25 | 2013-12-25 | 深圳市旭冉电子有限公司 | 锂离子动力电池隔离膜的研磨料、涂布浆料及其制备方法 |
| KR20140037661A (ko) * | 2012-09-19 | 2014-03-27 | 주식회사 엘지화학 | 전기화학소자용 세퍼레이터 및 그를 포함하는 전기화학소자 |
| JP2017510030A (ja) * | 2014-02-19 | 2017-04-06 | ザ・リージェンツ・オブ・ザ・ユニバーシティ・オブ・ミシガンＴｈｅ Ｒｅｇｅｎｔｓ Ｏｆ Ｔｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｏｆ Ｍｉｃｈｉｇａｎ | 極度の電池条件に耐える、アラミドナノ繊維からのデンドライト抑制イオン導体 |
-
1997
- 1997-09-03 JP JP9256053A patent/JPH1186824A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2006018568A2 (fr) * | 2004-07-21 | 2006-02-23 | Saint-Gobain Glass France | Systeme electrochimique a electrolyte non oxyde |
| WO2006018568A3 (fr) * | 2004-07-21 | 2007-04-05 | Saint Gobain | Systeme electrochimique a electrolyte non oxyde |
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| CN103400959A (zh) * | 2013-08-19 | 2013-11-20 | 天津力神特种电源科技有限公司 | 用于锂离子电池的隔膜及其生产方法和电芯 |
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