JPS63308867A - 非水系二次電池 - Google Patents

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〕 本発明は二次電池に係り、更に詳しくは負極にアルカリ
金属と合金を形成する電極を用いた非水系二次電池に関
する。

〔従来の技術〕

従来、ボタン型又はコイン型二次電池では四周を鋼製板
体で囲繞し、その内部には正極側に台座を設け、その上
にセパレータを載置し正極と負極が相対する如く構成さ
れている０元来、台座を設ける目的は正極の補強である
が、強度を保持するため特開昭５７−１８９４６２号公
報記載の如くステンレス鋼製にするとリチウム二次電池
のような場合では台座にリチウムが電着するので特開昭
６１−１３５０７１号では台座にポリプロピレン等の絶
縁材料を使用することが提案されている。しかし、台座
があるとその分だけ正極表面積が小さくなり電流密度が
減少するので、他の電池型、例えば角型。

薄型、渦巻電極等には使用しないのが常である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

二次電池において、充電時アルカリ土属イオンを析出し
て合金化し、放電時溶出するリチウムの如き金属を負極
として使用すると、充電時にリチウムの樹脂状析出があ
って電極間の短絡を起したり、負極が崩壊して容量の減
少をきたすいわゆるデンドライト現象が起こる。この現
象が起きると二次電池に局部的な損傷ができる電池の寿
命が短縮される欠点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記事情によりなされたもので、前記デンドラ
イト現象は主として負極周囲から起きることに着目し、
正極及び有機電解液と、充電においてアルカリ金属イオ
ンを析出して合金化し、放電において溶出する金属を負
極とし構成せられた二次電池において正極と対向する負
極表面の周縁部を多孔体で被覆することにより解決した
。

即ち本発明の二次電池は公知のように正極と負極の間に
セパレータを設けるが、これに付加して正極と対向する
負極表面の周縁部に多孔体の仕切りを設けである。この
多孔体は、中央部を方形。

円形等所望の形状に欠損させた周縁部のみからなるもの
で、その材質はオレフィン系、フッ素系。

シリコン系、エポキシ系、ジエン系、ビニ・−ル系。

アクリル酸エステル系等のポリマーより選ばれた合成樹
脂よりなるが、好ましくはオレフィン系である。これら
の合成樹脂は公知の方法で不織布と一体化させたり、ポ
リエチレン微粉末を負極周囲に塗布し、融点付近まで加
熱して固着させて使用するが、ポリプロピレンのような
場合では市販の多孔性フィルムをそのまま使用してもよ
いものである。又、多孔の程度は両極間に設けたセパレ
ータより開孔率で５〜ｂ 孔率をそれ以上減少さすと電流密度やクーロン効率の低
下を招くので注意しなければならない。

〔作用〕

二次電池で電極周縁を絶縁物で被覆し負極面積を小さく
したのでは、そのすぐ内側の損傷を招くばかりでなく電
流密度をも低下させるが、本発明においては、セパレー
タの開孔率より開孔率のやや少ない多孔体で周縁部を被
覆しであるので、電流密度の低下を実質的にきたすこと
なく、負極周縁部における前記デンドライト現象が効率
的に抑制され、さらに、電極周囲で活性が分散され電極
面全体で均等な活動を行なうことができるようになるも
のである。

〔実施例〕

本発明の例を図面に示すシート状二次電池の例で説明す
る。図中４はケースを示し、その形状は縦横６０×６０
ｍ、厚さ１．０ｍのシート状としである。そして上部に
負極１を配し、これに５０Ｌｉ−５０Ａｆｌ（原子比）
の粉末（２００メツシュ通過）に、炭素繊維と高密度ポ
リエチレン微粉末の混合物を、負極集電体２へ１３０”
Ｃで２００ｋｇ／ａＪの加圧で固着させである。又負極
集電体２はケース４との間に負極端子３がスポット溶接
されている。

負極１の下側に設けた正極５は導電性のポリアニリン粉
末を用いて、これにアセチレンブラックとテフロン微粉
末をそれぞれ８０：１０：１０の重量比にして混合し、
この混合物０．４ｇ　　を正極集電体６へｉｔ／ｃｄで
圧着させである。又正極集電体６には正極端子７がスポ
ット溶接されケース４とは絶縁されて外部に露出してい
る。

前記負極１側と正極５側を仕切るセパレータはポリプロ
ン製不織布８とマイクロポーラスなフィルム９よりなる
。このセパレータの上部には第２図に示すような中央に
欠損部１１を有するオレフィン系樹脂で作った多孔体１
０を配しである。

又、上記ケース４内に注入する電解液は１ｉＢＦ４を炭
酸プロピレンとジメトキシエタンの混合溶剤に溶かした
ものを使用し、アルゴンを満たしたグローブボックス内
でケース４の上部に穴を開けておき真空法で注入し、熱
融着で密封した。

上記の二次電池において多孔体１０の欠損部１１の大き
さを適宜変更し、二次電池Ａでは正極５と対向する負極
表面積の約７．８％が、二次づ池Ｂでは前記負極表面積
の１９％が、二次電池Ｃでは前記負極表面積の５１％が
それぞれ前記多孔体１０により被覆されるようにした。

又、これと比較のため多孔体１ｏを欠く二次電池をＤと
し、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄの二次電池に充放電電流密度１ｍ　
Ａ　／　ａｌ、充電終了電圧４．ＯＶ　、放電終了電圧
を１．ＯＶ　に設定し、室温でサイクルテストを行なっ
た。

上記のテストの結果、サイクル数と放電容量の変化を第
３図に示す。

図より判明する如く、二次電池りは最高の放電量を得た
が長続きせず、３５ｍＡｈまでの放電容量は１４０サイ
クル付近であり、二次電池Ａはこれと大差がない。二次
電池Ｂはり、Ａの二次電池より放電容量は上がらないま
でも、３５ｍＡｈまでは１６０サイクル付近まで続いた
。又、二次電池Ｃは予定の容量が得られなかったが３５
ｍＡｈの放電容量が８０サイクル付近まで続き徐々に低
下した。

上記充放電のサイクルテストにより多孔体１０を設けた
ものＡ、Ｂ、Ｃはこれを欠くＤにくらべより多く繰り返
し使用できるものである。

〔発明の効果〕

以上述べた通り本発明は正極と動向する負極表面の周縁
部を多孔体で被覆しであるので負極周縁に集中的におこ
るデンドライト現象を負極全体に均等に分散させるので
負極が局部的に損傷するのを防止し、二次電池の寿命を
伸ばす効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すシート状二次電池の断
面図、第２図は第１図１０の平面図、第３図は充放電サ
イクル数と放電容量の変化を示す曲線図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、正極及び有機電解液と、充電においてアルカリ金属
   イオンを析出して合金化し放電において溶出する金属を
   負極として構成せられた二次電池において、正極と対向
   する負極表面の周縁部を多孔体で被覆したことを特徴と
   する非水系二次電池。 ２、多孔体がオレフィン系、フッソ系、シリコン系、エ
   ポキシ系、ジエン系、ビニール系、スチレン系、アクリ
   ル酸エステル系等のポリマーより選ばれた合成樹脂から
   なることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の非水
   系二次電池。 ３、正極と対向する負極表面の周縁部の被覆面積が負極
   表面全体の面積の４〜５０％であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項又は第２項記載の非水系二次電池。