JPS62123664A - リチウム二次電池の製造方法 - Google Patents

リチウム二次電池の製造方法

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JPS62123664A
JPS62123664A JP60264494A JP26449485A JPS62123664A JP S62123664 A JPS62123664 A JP S62123664A JP 60264494 A JP60264494 A JP 60264494A JP 26449485 A JP26449485 A JP 26449485A JP S62123664 A JPS62123664 A JP S62123664A
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谷口 康義
Shigeru Ikenari
池成 茂
Atsushi Sato
淳 佐藤
Kenichi Yokoyama
賢一 横山
Kazumi Yoshimitsu
由光 一三
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はリチウム二次電池の製造方法に係わり、さらに
詳しくはその電池組立にあたって負極缶に挿入する負極
材料の径方向寸法と負極缶の寸法との関係を規定するこ
とに関する。
〔従来の技術〕
リチウム二次電池では、リチウムの単独使用による負極
の劣化を防止するため、リチウム−アルミニウム合金を
負極に用いることが行われているが、そのような負極の
劣化防止に対する配慮にもかかわらず、充放電の繰り返
しによって負極のリチウムが徐々に消耗して負極が劣化
していくため、充放電サイクル寿命を長くするためには
負極の電気容量を正極の電気容量に比べてできるだけ大
きくしておくことが好ましい。そのような理由から、従
来は負極の電気容量を高めることが重視され、第3図に
示すように、負極が収容される負極缶1の内径とほぼ同
寸法のリチウム板3aとアルミニウム板3bとを負極缶
1に挿入して電池内で電解液の存在下にリチウムとアル
ミニウムとを電気化学的に合金化させ、リチウム−アル
ミニウム合金からなる負極を形成していた。
しかるに、リチウムとアルミニウムとが電池内で合金化
するとき径方向に膨張するが、前述した理由により負極
缶1に挿入されるリチウム板3aやアルミニウム板3b
は負極缶1の内径とほぼ同寸法のものが使用されている
ため、径方向に膨張した部分の逃げ場がなく、そのため
、負極が最も変形を受けやすいセパレータ4の中央部に
向けて膨張し、それによってセパレーク4の中央部や正
極缶7の中央部が部分的に押圧され、電池ふくれが生し
たり、あるいは内部短絡が生じて電圧不良が発生するな
ど電池特性の低下を来すという問題があった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
この発明は従来のリチウム二次電池が有していた電池内
での合金化時の負極の膨張に基づく電池ふくれや内部短
絡の発生を防止し、電池ふくれがなく、しかも電池特性
が良好なリチウム二次電池を提供することを目的とする
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、電池組立にあたって負極缶内に挿入するリチ
ウム板とアルミニウム板の直径を負極缶の内径より小さ
くすることによって、合金化により負極が径方向に膨張
しても、負極缶に突きあたらないようにして電池ふくれ
や内部短絡の発生を防止したものである。
本発明において、リチウム板やアルミニウム板などの直
径を負極缶の内径より小さくする程度は、それらリチウ
ム板やアルミニウム板の直径が負極缶の内径より2〜7
%、特に3〜5%小さくすることが好ましい。これは下
記の理由に基づく。
合金化時の負極の径方向の膨張は、負極のリチウム−ア
ルミニウム合金中のリチウム量と密接な関係を有してお
り、リチウム量が少ないと合金化時の径方向への膨張が
少なく、リチウム量が多くなると合金化時の径方向への
膨張が多(なる。
そして、電池特性上からは、負極のりチウム−アルミニ
ウム合金中のリチウム量は30〜50原子%(atom
ic%)、特に35〜45原子%の範囲が好ましいこと
が見出されている。これはリチウム−アルミニウム合金
中のリチウム量が上記範囲より少ない場合は、単位重量
当たりの電気容量が少なくなって高エネルギー密度電池
としてのリチウム電池の特長が発揮できなくなるし、ま
た合金化してもリチウムが少ないためにアルミニウムが
合金化せずにそのまま残って放電反応を阻害するおそれ
があり、一方、リチウム−アルミニウム合金中のリチウ
ム量が上記範囲より多くなると、充放電の繰り返しによ
って負極が粉末化するおそれがあるからである。そして
、後記の実施例の項で示すように、リチウム−アルミニ
ウム合金中のリチウムが30原子%のときは合金化によ
り負極が径方向に2%膨張し、リチウムが35原子%の
、とき合金化により負極が径方向に3%膨張し、リチウ
ムが45原子%のとき合金化により負極が径方向に5%
膨張し、リチウムが50原子%のとき合金化により負極
が径方向に7%膨張する。
〔実施例〕
まず、第1図に示すような構造で設定寸法が直径11.
6mm、高さ2.0mmの扁平形リチウム電池を負極材
料としてのリチウムとアルミニウムとの割合を種々に変
えて組立て、電池内で上記リチウムとアルミニウムとを
電解液の存在下で合金化させて、第2図に示すようにリ
チウム−アルミニウム合金からなる負極を形成し、合金
化による負極の径方向の膨張率を調べた。
図中、1はステンレス鋼製で表面にニッケルメ・   
ツキを施した負極缶で、2は負極缶1の内面にスポット
溶接したステンレス鋼網よりなる負極集電体である。3
は負極で、この負極3は第1図に示すように一方のリチ
ウム板3a、アルミニウム板3bおよび他方のリチうム
板3aを上記負極缶1内に配置して、電解液の存在下で
合金化することにより形成したものであり、使用された
アルミニウム板3bはH材の略称で市販されている硬質
アルミニウム板である。4は微孔性ポリプロピレンフィ
ルムとポリプロピレン不織布からなるセパレータ群であ
り、5は二硫化チタンを活物質とし、ポリテトラフルオ
ロエチレンをバインダーとして加圧成形した正極で、厚
さ0.5mm、直径7.0mmの円板状をしており、そ
の一方の面にはステンレス鋼網からなる正極集電体6が
配置されている。7はステンレス鋼製で表面にニッケル
メッキを施した正極缶で、8はポリプロピレン製のガス
ケットである。
そして、この電池には、4−メチル−1,3−ジオキソ
ランと1.2−ジメトキシエタンとの混合溶媒にLiP
F6を1.0 mol/β熔解した有機電解液が注入さ
れている。
上記のごとくリチウムとアルミニウムとの割合を種々に
変えて合金化させたときのリチウム−アルミニウム合金
中のリチウム量と合金化による負極の径方向の膨張率と
の関係を第4図に示す。
第4図に示すように、リチウム−アルミニウム合金中の
リチウムが30原子%のときは合金化による負極の径方
向の膨張率は2%であり、リチウムが35原子%のとき
は合金化による負極の径方向の膨張率は3%で、リチウ
ムが45原子%のときは合金化による負極の径方向の膨
張率は5%、リチウムが50原子%のときは合金化によ
る負極の径方向の膨張率は7%である。
つぎに、厚さO,’12mmで直径7.6mmのリチウ
ム板2枚と、厚さ0.3mmで直径7.6mmのアルミ
ニウム板とを内径8 、0mmの負極缶にリチウム板、
アルミニウム板、リチウム板の順に挿入して電池組立を
行い、設定寸法が直径11.6mm、高さ2.0mmの
リチウム二次電池を作製した。使用されたアルミニウム
板は前記と同様に硬質アルミニウム板である。
電池組立は、まず負極缶1の周辺折り返し部にガスケッ
ト8を嵌合し、この負極缶1を第1〜2図に示す状態と
は上下を反転させた状態で配置し、負極缶1内に一方の
リチウム板3aを挿入して負極集電体2に圧着し、電解
液の一部を挿入し、ついでその上にアルミニウム板3b
を積み重ね、さらに電解液の一部を注入し、その上に他
方のリチウムFj、3aを積み重ね、ついでセパレータ
群4を微孔性ポリプロピレンフィルム側から積み重ね、
残りの電解液を注入して、前記のごとく板状で負極缶1
内に挿入したリチウムとアルミニウムとを電解液の存在
下で電気化学的に合金化させて負極3が形成されるよう
にし、ついでその上に正極5を載置し、その上から正極
缶7を嵌合し、正極缶7の開口縁を内方に締め付けて封
口することによって行われた。上記リチウム−アルミニ
ウム合金中のリチウム量は35原子%で、リチウム板、
アルミニウム板などの負極材料の直径は負極缶の内径よ
り5%小さい。なお、負極缶の内径とは第1図の寸法り
で示すように負極缶1の底部(完成後の電池を示す第1
図では負極缶1は組立時とは上下を反転した状態で示さ
れているので、負極缶1の底部は負極缶の中央で上方に
突出した状態に示される平らな部分である)内面の内径
をいう。また、リチウム板3aやアルミニウム板3bの
直径とは、リチウムやアルミニウムが合金化する前の状
態の第1図において、符号dで示される寸法である。
比較のため、従来法にしたがい、第3図に示すように、
リチウム板3a、アルミニウム板3bの直径を負極缶1
の内径と同様に8.0mmにし、他は前記と同様にして
設定寸法が直径11.6mm、高さ2.0mmのリチウ
ム二次電池を組立てた。
〔発明の効果〕
上記のような本発明の方法と従来法とにより、電池をそ
れぞれ50個ずつ製造したときの電池ふくれと、得られ
た電池の初期の電圧不良を調べた結果を第1表に示す。
なお、電池ふくれとは電池総高が2.01mmより大き
くなったものをいい、また電圧不良は内部短絡により開
路電圧が出なくなったものである。第1表中の数値の分
母は紙電池個数を示し、分子は電池ふくれのあった電池
個数と初期の電圧不良があった電池個数とを示している
第   1   表 第1表に示すように、本発明によりリチウム板やアルミ
ニウム板などの負極材料の直径を負極缶の内径より5%
小さくして電池組立を行った場合は電池ふくれや初期の
電圧不良はまったく発生しなかったが、従来法によりリ
チウム板やアルミニウム板の直径を負極缶の内径と同寸
法にして電池組立を行った場合には多数の電池ふくれや
初期の電圧不良が発生した。
以上説明したように、本発明ではリチウム板やアルミニ
ウム板の直径を負極缶の内径より小さくすることによっ
て、合金化による膨張に基づく電池ふくれや内部短絡の
発生を防止することができた。
【図面の簡単な説明】
第1〜2図は本発明に係るリチウム二次電池の一例を示
す断面図で、第1図はリチウムとアルミニウムとが合金
化する前の状態を示し、第2図はリチウムとアルミニウ
ムとが合金化した状態を示す。第3図は従来のリチウム
二次電池を示す断面図で、リチウムとアルミニウムとが
合金化する前の状態を示す。第4図は設定寸法が直径1
1.6mm、高さ2.0mmのリチウム二次電池を製造
したときの負極のりチウム−アルミニウム合金中のリチ
ウム量と合金化による負極の径方向膨張率との関係を示
す図である。 1・・・負極缶、 3・・・負極、 3a・・・リチウ
ム板3b・・・アルミニウム板、 D・・・負極缶の内
径、d・・・リチウム板やアルミニウム板の直径第1図 3a・・・リチウム板 3b・・・アルミニウム板 D・・・負極缶の内径    第 2 図d・・・リチ
ウム板やアル

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)リチウムとアルミニウムとを電池内で電解液の存
    在下に電気化学的に合金化させて負極を形成するリチウ
    ム二次電池の製造にあたり、電池組立時に負極缶に挿入
    するリチウム板とアルミニウム板の直径を負極缶の内径
    より2〜7%小さくすることを特徴とするリチウム二次
    電池の製造方法。
JP60264494A 1985-11-25 1985-11-25 リチウム二次電池の製造方法 Expired - Lifetime JPH0719618B2 (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6041761A (ja) * 1983-08-17 1985-03-05 Hitachi Maxell Ltd リチウム有機二次電池

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6041761A (ja) * 1983-08-17 1985-03-05 Hitachi Maxell Ltd リチウム有機二次電池

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