JPS5912560A - 有機電解質電池 - Google Patents

有機電解質電池

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Publication number
JPS5912560A
JPS5912560A JP57120185A JP12018582A JPS5912560A JP S5912560 A JPS5912560 A JP S5912560A JP 57120185 A JP57120185 A JP 57120185A JP 12018582 A JP12018582 A JP 12018582A JP S5912560 A JPS5912560 A JP S5912560A
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JP
Japan
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positive electrode
separator
nonwoven fabric
polypropylene
electrolyte battery
Prior art date
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Pending
Application number
JP57120185A
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English (en)
Inventor
Osamu Okamoto
修 岡本
Hiroshi Yoshida
浩 吉田
Kenichi Yokoyama
賢一 横山
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.)
Maxell Ltd
Original Assignee
Hitachi Maxell Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Maxell Ltd filed Critical Hitachi Maxell Ltd
Priority to JP57120185A priority Critical patent/JPS5912560A/ja
Publication of JPS5912560A publication Critical patent/JPS5912560A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/454Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising a non-fibrous layer and a fibrous layer superimposed on one another
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025Organic electrolyte
    • 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Cell Separators (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はリチウムを負極活物質とし、放電反応により正
極側の体積増加を引きおこす正極活物質を用いる有機電
解質電池の改良に係り、放電に伴なうセパレ〜り中の電
解液の減少ないしは枯渇を防止しで放電性能の向上をは
かることを目的とする。
リチウムを負極活物質とする有機1′W解貿電池の放電
反応は、リチウムイオンが正極側に移動して正極内で反
応生成物を生じる反応であるため、放電反応の進行とと
もに放電生成物が正極に蓄積して正極が体積増加し、そ
れによってセパレータが押し付けられ、セパレータ中の
電解液が押し出されて正極に吸収されるため、放電反応
の進行に伴なってセパレータ中の電解液が減少し、内部
抵抗が増加して放電電圧が低くなるなどの放電性能の低
下が生じる。
そのため、本発明者らはこれまでにも正極の空隙率を大
きくすることによって放電生成物を該空隙内で吸収させ
、放電に伴なう正極の体積増加を抑制してセパレータ中
の電解液の減少を防止するなどの種々の改良を行なって
きたが、それらに加え、今回はセパレータ自身によって
も上記現象の抑制をはかるべく鋭意研究を重ねた結果、
坪iti。
〜80ダ/n12のボ)Jプロピレン不織布と方向性の
ある微細孔を多数有するポリプロピレンフィルムとを部
分的に熱融着してセパレータに用いるときは、保液性が
すぐhていて、正極が体積増加したときでも放電反応に
必要な電解液を保持することができ、その結果、放電性
能の良好な有機′rJA″1解質電池が得られることを
見出し、本発明を完成するにいたった。
本発明において用いる方向性のある@ ff1l+孔を
多数有するポリプロピレンフィルムとしては、たとえば
ポリプロピレンを押出成形によって微細孔を多数有する
ように成形されたフ・fルムがあげられ、その微細孔の
径としては長さ方向が0.05〜0.5μm1幅方向が
0.01〜0.05μmが好ましい。なお上記のような
方向性のある微細孔を多数有するポリプロピレンフィル
ムの市販例としてはポリプラスチックス(ロ)より「ジ
ュラガード」の商品名で販売されているものがあげられ
る。そして、この方向性のある微細孔を多数有するポリ
プロピレンフィルムが特にすぐれた保液性を発揮し、正
極が体積増加したときでも放電反応に必要な電、解散を
保持する力を発揮する。
本発明において、上記のような方向性のある微細孔を多
数有するポリプロピレンフィルムをポリプロピレン不織
布と部分的に熱融着してセパレータとするのd、微細孔
が方向性を有するため、微細孔の長さ方向の引張に対し
ては8.5 k fl/erg程度の引張強度があわポ
リプロピレンフィルムだけでも充分な強度を有するが、
微細孔の幅方向への弓1張に対しては強度が40(1/
CM程度しがなく、単独で使用すると封口時や正極の体
積増加による抑圧によってセパレータが微細孔の長さ方
向にそって破れるおそれがあり、それをセパレータ機能
を有するもので補強する必要があるからである。上記ポ
リプロピレンフィルムと部分的に熱融着するポリプロピ
レン不織布は坪量が10〜8(H’/m2で、これは従
来単独で七パレータとして用いられていたポリプロピレ
ン不織布の坪量(強度的な関係から坪量50 f/m2
以上のものが使用されていた)に比べればかなり低いも
のである。なお、本発明者らは方向性のある微細孔を多
数有するポリプロピレンフィルムと従来単独でセパレ〜
りと使用されていた坪m 509/m2以上のポリプロ
ピレン不織布とを部分的に熱融着したものについても検
討したが、ポリプロピレン不織布の特性が強く出て正極
が体積増加したときの保液性が悪くセパレータとして充
分なものとはいえなかった。また本発明者らは微細孔を
多数有するポリエチレンフィルムとポリプロピレン不織
布とを部分的に熱融着したものやグラフトフィルム(ポ
リエチレンフィルムにアクリル酸またはメタクリル酸を
グラフト重合させて得うれるグラ7トフイルム)とポリ
プロピレン不織布とを部分的に熱融着したものについて
も検討したが、これらは保液性が悪くセパレータとして
好ましいものとはいえなかった。
前記の方向性のある微細孔を多数有するポリプロピレン
フィルムとポリプロピレン不織布との熱融着は部分的に
行なわれている。これはM融着を全面的に行なうとリチ
ウムイオンの通過ができなくなるからである。従って熱
融着は両者が剥離しない範囲でできるかぎり小さ層面檀
で行なうのが好ましい。上記のように方向性のある微細
孔を多数有するポリプロピレンフィルム七ボリプロビレ
ン不織布とを熱融着し−Cお(と、′R1池組立時にお
ける取扱いが非へ常に容易になる。上記セパレータはポ
リプロピレンフィルムを負極側にしてもよいし、また正
極側にしてもよいが、通常、ポリプロピレンフィルムを
負極側、ポリプロピレン不織布を正極側に配置するのが
好ましい。なお、上記のように方向性の−ある微細孔を
多数有するポリエチレンフィルム吉坪F4171/m2
のポリプロピレン不織布を部分的に熱融着したものがポ
リプラスチックス(1秒より「ジュラガード4410.
Jの商品名で販売されており、容易に入手することがで
きる。
本発明において正極活物質としては、放電反応により正
極側の体積増加を引きおこすものが用いられ、その具体
例としてはたとえば鉄、銅、ニッケル彦どの硫化物、マ
ンガン、銅、ビスマス、鉛などの酸化物、フッ化炭素な
どがあげらhる。特に硫化第一鉄、硫化第二鉄、二硫化
鉄などの鉄のの硫fヒ物を正(蒐活物質として用いると
きは、放電に伴なう正極の体積増加が大きいので、本発
明は鉄の硫化物を正極活物質とする場合またけ鉄の硫化
物とだと乏げ酸化第二銅などの他の活物質とを併用して
正(叡活物質として用いる場合に特に好ましく適用され
る。
電解Ryとしては、この種市;池に通n使用されている
ものがすべて使用でき、その代表例としてはたきエバプ
ロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、テトラヒ
ドロフラン、1.2−ジメトキシエタン、ジオキソラン
なとの単独またVi2種以上の混合溶媒に過塩素酸リチ
ウム、ポウフッ化リチウムなどの電解質を溶解させたも
のがあげられる。
つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する。
@1図は本発明の有機電解質電池の一実施例1を示す部
分断面図であり、(1)は正極で、この正極(1)は二
硫化鉄41.5部(重量部、以下同様)、酸化第二銅4
1.5部、アセチレンブラック16部およびポリテトラ
フルオルエチレン2部よりなる合剤粉氷を500 kP
/m2の圧力で直径11鷹、厚さ1.0朋に加圧成形し
たものである。(2)は正極の加圧成形時に正極(1)
の周縁部に固着させたステンレス鋼製の環状台座であり
、(3)はセパレータである。このセパレータ(3)は
、坪敏10〜809/m2のポリプロピレン不織布(8
a)と方向性のある微細孔を多数有するポリプロピレン
フィルム(8b)とを部分的に熱融着したものであって
、ポリプロピレン不織布(8a)が正極(1)側、ポリ
プロピレンフィルム(8b)が負ffj (7)側に配
置されている。なお、方向性のある微細孔を多数有する
ポリプロピレンフィルムをi式的に示すと第2図のごと
くであり、その微細孔(8C)の長さ方向とは、第2図
においてX軸の方向をいい、また微細孔(8c)の幅方
向とはY軸の方向をいう。
(4)は鉄製で表面にニッケルメッキを施した正極缶で
あり、(5)はニッケルーステンレス鋼クラッド板製の
負極缶で、この負極缶(5)の内面にステンレス鋼製の
網(6)がスポット溶接され、この網(6ンに直径8m
m、厚さ1,0闘の円板状のリチウムが圧着されて負極
(7)が構成されている。(8)はポリプロピレン類の
環状ガスケットであって、前記正極缶(4)の開[コ先
端部の内方への締め付けにより正極缶♂負(仮借(5)
に圧接し、電池内部を密閉構造にしている6電解液はプ
ロピレンカーボネート吉】、8−ジオキソラン七の容量
比が1:1の混合溶媒に過塩素酸リチウムを0.5モル
/lの割合で溶解させたものが使用され、その65μl
が可、池に注入されている。なお1!池は直径11.6
鰐M、高さ8.1闘である。
上記のごとき構成からなる本発明の’KMAと従来電池
Bの8()係放電時における一10゛″C1負荷2にΩ
で0.1秒間放電後の閉路1「圧を第1表に示す。なお
本発明の市、也Aのセパレータは前出のジュラガード4
410(商品名、ポリプラスチックス■、方向性のある
微細孔を多数有する厚さ25μ7nのポリプロピレンフ
ィルムと坪量179部m2のポリプロピレン不織布を部
分的に熱融着したもの)をポリプロピレン不織布を王様
側、微泊n孔を多数有するポリプロピレンフィルムを負
極側に配置したもので、従来電池Bのセパレータは坪f
elt 50 f/ln2のポリプロピレン不織布を単
独で用いたものであり、電池Bはセパレータが異なる以
外!、池Aと同様の構成からなるものである。そして、
供試電池個数は電池A、Bとも20個ずつである。
第   1  表 第1表に示すように、本発明の電池Aは80係放電時の
−10’Oにおける間欠的重負荷放電での閉路′嵯圧が
1.25V以上あり、非常に放電性能のすぐれたもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の有v!に電解質電池の一実施例を示す
部分断面図であり、第2図は上記電池のセパレータに使
用する方向性のある微細孔を多数有するポリプロピレン
フィルムを模式的に示す図である。 (1)・・・正極、(3)・・・セパレータ、(88)
・・・ポリプロピレン不織布、  (8b)・・・方向
性のある微細孔を多数有するポリプロピレンフィルム、
 (8c)山微細孔、 (7)・・・負極特許出願人 
 日立マクセル株式会社 第1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 リチウムを負極活物質としく放電反応により正極
    側の体積増加を引きおこす正極活物質を用いる有機電解
    質電池において、坪量10〜80fl/ln2のポリプ
    ロピレン不織布と方向性のある微細孔を多数有するポリ
    グロピレ/フィルムとを部分的に熱融着したセパレータ
    を用いたことを特徴とする有機電解質電池。 2、正極活物質が鉄の硫化物である特許請求の範囲第1
    項記載の有機電解質電池。 8、正極活物質が鉄の硫化物と酸化第二銅との混合物で
    ある特許請求の範囲第1項記載の有機電解質電池。
JP57120185A 1982-07-09 1982-07-09 有機電解質電池 Pending JPS5912560A (ja)

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ID=14780010

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54148260A (en) * 1978-05-15 1979-11-20 Furukawa Battery Co Ltd Separator for open alkaline storage battery
JPS5626105A (en) * 1979-08-10 1981-03-13 Kubota Ltd Running farm working machine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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