JP2000228192A - Non-aqueous electrolyte battery - Google Patents

Non-aqueous electrolyte battery

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JP2000228192A
JP2000228192A JP11029175A JP2917599A JP2000228192A JP 2000228192 A JP2000228192 A JP 2000228192A JP 11029175 A JP11029175 A JP 11029175A JP 2917599 A JP2917599 A JP 2917599A JP 2000228192 A JP2000228192 A JP 2000228192A
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JP
Japan
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nickel oxyhydroxide
electrode plate
battery
positive electrode
lithium
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Japanese (ja)
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Junichi Maruta
順一 丸田
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Japan Storage Battery Co Ltd
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    • 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
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • 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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  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】正極活物質にオキシ水酸化ニッケルを使用し、
巻回型極板群とした角形電池においては、極板への圧迫
力が弱いために、オキシ水酸化ニッケルが充放電過程に
おいて体積変化をおこすことによって活物質の集電性が
低下し、その影響でサイクル寿命特性が劣った。 【解決手段】オキシ水酸化ニッケル、リチウムを含むオ
キシ水酸化ニッケル、オキシ水酸化ニッケルの誘導体お
よびリチウムを含むオキシ水酸化ニッケルの誘導体より
なる群から選ばれた少なくとも1種以上の正極活物質を
使用した非水電解質電池において、電池ケースを直方体
型または立方体型、極板群を積層型とする。
[Problem] To use nickel oxyhydroxide as a positive electrode active material,
In the case of a rectangular battery in the form of a wound electrode group, since the pressing force on the electrode plate is weak, nickel oxyhydroxide causes a volume change in the charging / discharging process, thereby lowering the current-collecting ability of the active material. The cycle life characteristics were poor due to the influence. Kind Code: A1 At least one or more positive electrode active materials selected from the group consisting of nickel oxyhydroxide, nickel oxyhydroxide containing lithium, nickel oxyhydroxide derivatives and lithium oxyhydroxide derivatives containing lithium are used. In this non-aqueous electrolyte battery, the battery case is of a rectangular parallelepiped type or a cubic type, and the electrode group is of a stacked type.

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】本発明は非水電解質電池に関
する。
The present invention relates to a non-aqueous electrolyte battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ポータブル電子機器の発達にとも
ない、高性能電池の開発が望まれている。負極に炭素材
料を、正極に層状構造を有する複合酸化物であるコバル
ト酸リチウムを用いたリチウムイオン電池は、作動電圧
が高く、エネルギー密度が高い非水電解質電池として実
用化されている。しかし、コバルト酸リチウムは資源的
に乏しくかつ高価なため、その代替物質としてリチウム
含有マンガン複合酸化物あるいはニッケル酸リチウムが
提案されている。これらの複合酸化物は、平均作動電圧
が4V付近である、いわゆる4V系リチウム二次電池用
の正極活物質である。一方、3V以下の低電圧で作動す
るICの開発が進んでいることや、電池の安全性の観点
から、今後3V系非水電解質二次電池の需要が増大する
ものと推測される。しかしながら、3V系非水電解質二
次電池用正極活物質として一般に知られるのは、LiM
nO2やV25のみであり、こらの物質にしても、放電
容量やサイクル寿命特性の面で、問題点を多く有してい
るために、メモリーバックアップ用など、非常に限られ
た用途でのみ使用されているのが現状である。
2. Description of the Related Art In recent years, with the development of portable electronic devices, development of high-performance batteries has been desired. Lithium ion batteries using a carbon material for the negative electrode and lithium cobalt oxide, which is a composite oxide having a layered structure for the positive electrode, have been put into practical use as nonaqueous electrolyte batteries having a high operating voltage and a high energy density. However, since lithium cobaltate is scarce and expensive as a resource, a lithium-containing manganese composite oxide or lithium nickelate has been proposed as a substitute. These composite oxides are positive electrode active materials for a so-called 4V lithium secondary battery having an average operating voltage of about 4V. On the other hand, it is estimated that demand for 3V-based non-aqueous electrolyte secondary batteries will increase in the future from the viewpoint of development of ICs that operate at a low voltage of 3 V or less and battery safety. However, LiMn is generally known as a cathode active material for a 3V-based nonaqueous electrolyte secondary battery.
These materials are only nO 2 and V 2 O 5 , and even these materials have many problems in terms of discharge capacity and cycle life characteristics, so they have very limited applications such as memory backup. It is currently used only by

【0003】一方、オキシ水酸化ニッケルが、3V系非
水電解質二次電池用正極活物質として利用できること
が、最近報告されている(電気化学会第64回大会、講
演番号3A06)。この報告によると、オキシ水酸化ニ
ッケルの理論放電容量は290mAh/gであるのに対
して、理論放電容量の5%以上の利用率に相当する28
5mAh/gもの高い初期放電容量を示しており、ノー
トパソコン用電源など、高エネルギー密度の電池を必要
とする用途にも十分利用可能であるといえる。そのため
オキシ水酸化ニッケルは、高容量の3V系非水電解質二
次電池用正極活物質の有力な候補として期待されてい
る。一方、直方体型や立方体型の角形電池は、円筒型電
池に比べてポータブル機器に組み込む際にスペースの有
効利用が実現できるため、さらにニーズが高まってい
る。角形のリチウムイオン電池など非水電解質電池で
は、非水電解液中の電解質の拡散速度の遅さをカバーす
るために、金属箔などを集電体基板として活物質層を塗
布した比較的薄い極板をセパレータとともに巻回して巻
回型極板群とし、これをケースに挿入して作製している
のが通常である。しかしこのような電池の場合、ケース
の辺縁部および極板エレメントの中心部が空隙となり電
池のエネルギー密度が低下するのに加え、極板への圧迫
力が弱くなる。
On the other hand, it has recently been reported that nickel oxyhydroxide can be used as a positive electrode active material for a 3V-based non-aqueous electrolyte secondary battery (The 64th Annual Meeting of the Electrochemical Society, lecture number 3A06). According to this report, the theoretical discharge capacity of nickel oxyhydroxide is 290 mAh / g, which corresponds to a utilization rate of 5% or more of the theoretical discharge capacity.
It shows an initial discharge capacity as high as 5 mAh / g, and it can be said that it can be sufficiently used for applications requiring a battery with a high energy density, such as a power supply for a notebook computer. Therefore, nickel oxyhydroxide is expected as a promising candidate for a high-capacity 3V-based non-aqueous electrolyte secondary battery positive electrode active material. On the other hand, there is a growing need for rectangular or cubic prismatic batteries, because they can realize more effective use of space when incorporated into portable equipment than cylindrical batteries. Non-aqueous electrolyte batteries such as prismatic lithium-ion batteries have relatively thin electrodes coated with an active material layer using a metal foil or the like as a current collector substrate to cover the slow diffusion rate of the electrolyte in the non-aqueous electrolyte. It is usual that the plate is wound together with a separator to form a rolled electrode plate group, which is inserted into a case to manufacture. However, in the case of such a battery, the peripheral portion of the case and the center of the electrode plate element form a gap, which lowers the energy density of the battery and weakens the pressing force on the electrode plate.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、オキシ水酸化
ニッケルは、サイクル寿命特性が良好でないという欠点
を有している。このサイクル寿命性能の向上が、実用化
のための大きな問題点となっており、その解決策が待た
れている。その原因の一つとしては、オキシ水酸化ニッ
ケルの充放電過程における体積変化による活物質と導電
剤あるいは集電体基板との密着性が低下し、活物質の集
電性が低下したことが考えられる。
However, nickel oxyhydroxide has a drawback that cycle life characteristics are not good. The improvement of the cycle life performance is a major problem for practical use, and a solution is awaited. One of the causes is considered to be that the adhesiveness between the active material and the conductive agent or the current collector substrate was reduced due to the volume change in the charge and discharge process of nickel oxyhydroxide, and the current collector of the active material was reduced. Can be

【0005】特に、正極活物質にオキシ水酸化ニッケル
を使用し、巻回型極板群とした角形電池においては、極
板への圧迫力が弱いために、オキシ水酸化ニッケルが充
放電過程において体積変化をおこすことによって、活物
質の集電性が低下し、その影響でサイクル寿命特性が劣
った。
In particular, in a rectangular battery in which nickel oxyhydroxide is used as a positive electrode active material and a rolled electrode group is used, since the pressing force on the electrode plate is weak, the nickel oxyhydroxide is not charged during the charging and discharging process. Due to the change in volume, the current collecting property of the active material was reduced, and the cycle life characteristics were deteriorated due to the effect.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明による非水電解質
電池は、オキシ水酸化ニッケル、リチウムを含むオキシ
水酸化ニッケル、オキシ水酸化ニッケルの誘導体および
リチウムを含むオキシ水酸化ニッケルの誘導体よりなる
群から選ばれた少なくとも1種以上の正極活物質を備
え、電池ケースが直方体型または立方体型であって、極
板群が積層されていることを特徴とし、また、正極板ま
たは負極板のいずれか一方をセパレータで包んだことを
特徴とする。なおここで「オキシ水酸化ニッケルの誘導
体およびリチウムを含むオキシ水酸化ニッケルの誘導
体」とは、「任意の異種元素を含むオキシ水酸化ニッケ
ルまたは任意の異種元素とリチウムとを含むオキシ水酸
化ニッケル」のことをいう。
The non-aqueous electrolyte battery according to the present invention comprises a group consisting of nickel oxyhydroxide, lithium oxyhydroxide containing lithium, a derivative of nickel oxyhydroxide and a derivative of nickel oxyhydroxide containing lithium. The battery case comprises at least one or more positive electrode active materials selected from the group consisting of: a battery case having a rectangular parallelepiped type or a cubic type; and a group of electrode plates being stacked. It is characterized in that one is wrapped in a separator. Here, the “derivative of nickel oxyhydroxide and the derivative of nickel oxyhydroxide containing lithium” are “nickel oxyhydroxide containing any different element or nickel oxyhydroxide containing any different element and lithium” Means

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】本発明による非水電解質電池は、
正極活物質にオキシ水酸化ニッケル、リチウムを含むオ
キシ水酸化ニッケル、オキシ水酸化ニッケルの誘導体お
よびリチウムを含むオキシ水酸化ニッケルの誘導体より
なる群から選ばれた少なくとも1種以上の化合物を使用
する。また、本発明による非水電解質電池は、電池ケー
スが直方体型もしくは立方体型とし、極板群が巻回型で
はなく、積層型とする。また、正極板または負極板のい
ずれか一方をセパレータで包んだ形状とするものであ
る。セパレータとしては、ポリエチレンやポリプロピレ
ン等の絶縁性のポリオレフィン微多孔膜や、高分子固体
電解質、高分子固体電解質に電解液を含有させたゲル状
電解質等も使用できる。また、絶縁性の微多孔膜と高分
子固体電解質等を組み合わせて使用してもよい。さら
に、高分子固体電解質として有孔性高分子固体電解質膜
を使用する場合、高分子中に含有させる電解液と、細孔
中に含有させる電解液とが異なっていてもよい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A non-aqueous electrolyte battery according to the present invention
At least one compound selected from the group consisting of nickel oxyhydroxide, nickel oxyhydroxide containing lithium, a derivative of nickel oxyhydroxide, and a derivative of nickel oxyhydroxide containing lithium is used as the positive electrode active material. Further, in the nonaqueous electrolyte battery according to the present invention, the battery case is a rectangular parallelepiped type or a cubic type, and the electrode group is not a wound type but a stacked type. Further, one of the positive electrode plate and the negative electrode plate is wrapped with a separator. As the separator, an insulating polyolefin microporous film such as polyethylene or polypropylene, a polymer solid electrolyte, a gel electrolyte in which an electrolyte is contained in a polymer solid electrolyte, or the like can be used. Further, an insulating microporous film and a solid polymer electrolyte may be used in combination. Further, when a porous solid polymer electrolyte membrane is used as the solid polymer electrolyte, the electrolyte contained in the polymer and the electrolyte contained in the pores may be different.

【0008】さらに、本発明による非水電解質電池の負
極材料としては、リチウムまたはリチウムイオンを吸蔵
放出可能な物質を使用すればよい。その例としては、金
属リチウム、Al、Si、Pb、Sn、Zn、Cd等と
リチウムとの合金、LiFe 23、WO2、MoO2等の
遷移金属酸化物、グラファイトやカーボン等の炭素質材
料、Li5(Li3N)等の窒化リチウム、又はこれらの
混合物を用いてもよい。また、本発明による非水電解質
電池においては、集電体基体としては、正極板にアルミ
箔、負極板に銅箔などの金属箔を使用することができる
し、電解液を減圧下で注液して極板群への液浸透の効率
を向上させても良い。なお、電解液の溶媒としては、エ
チレンカーボネートやプロピレンカーボネート等の環状
炭酸エステル、ジメチルカーボネートやジエチルカーボ
ネートやメチルエチルカーボネート等の鎖状炭酸エステ
ル、γ−ブチロラクトン、スルホラン、ジメチルスルホ
キシド、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメ
チルアセトアミド、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、2−メチル
テトラヒドロフラン、ジオキソラン、メチルアセテート
等の極性溶媒、もしくはこれらの混合物を使用すること
ができる。また、有機溶媒に溶解するリチウム塩として
は、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiCF3
2、LiCF3SO3、LiN(SO2CF32、LiN
(SO2CF2CF32、LiN(COCF32およびL
iN(COCF2CF32などの塩もしくはこれらの混
合物でもよい。本発明による非水電解質電池は、正極板
が均一に圧迫された状態におかれ、オキシ水酸化ニッケ
ルの充放電過程における体積変化による正極板の集電性
の低下を抑制することができ、サイクル寿命に優れた電
池を作製することができる。ここで、セパレータを、正
極板または負極板のいずれか一方をセパレータで包んだ
状態とすることによって、上記の特長を有するのに加え
て、短絡のより起こりにくい電池を作製することができ
る。
Further, the negative electrode of the nonaqueous electrolyte battery according to the present invention is
Occludes lithium or lithium ions as electrode material
A releasable substance may be used. An example is gold
With lithium, Al, Si, Pb, Sn, Zn, Cd, etc.
Alloy with lithium, LiFe TwoOThree, WOTwo, MoOTwoEtc.
Transition metal oxides, carbonaceous materials such as graphite and carbon
Fee, LiFive(LiThreeN) and the like;
Mixtures may be used. Also, the non-aqueous electrolyte according to the present invention
In batteries, the current collector base is made of aluminum on the positive electrode plate.
Metal foil such as copper foil can be used for foil and negative electrode plate
And inject electrolyte under reduced pressure to improve the efficiency of liquid penetration into the electrode group.
May be improved. The solvent of the electrolytic solution is
Cyclic such as ethylene carbonate and propylene carbonate
Carbonate, dimethyl carbonate and diethyl carbonate
Chain carbonate esters such as methylate and methyl ethyl carbonate
, Γ-butyrolactone, sulfolane, dimethyl sulfo
Oxide, acetonitrile, dimethylformamide,
Tilacetamide, 1,2-dimethoxyethane, 1,2
-Diethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyl
Tetrahydrofuran, dioxolan, methyl acetate
Use a polar solvent such as
Can be. In addition, as a lithium salt that dissolves in organic solvents
Is LiPF6, LiBFFour, LiAsF6, LiCFThreeC
OTwo, LiCFThreeSOThree, LiN (SOTwoCFThree)Two, LiN
(SOTwoCFTwoCFThree)Two, LiN (COCFThree)TwoAnd L
iN (COCFTwoCFThree)TwoSalt or a mixture thereof
It may be a compound. The nonaqueous electrolyte battery according to the present invention has a positive electrode plate.
Is placed under uniform pressure, and the oxyhydroxide nickel
Of the positive electrode plate due to volume change during charging and discharging
Power can be suppressed and the cycle life is excellent.
Ponds can be made. Here, the separator is
Either electrode plate or negative electrode plate wrapped in separator
In addition to having the above features,
Battery that is less likely to cause short circuits.
You.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明を好適な実施例を用いて説明す
るが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではな
い。
The present invention will be described below with reference to preferred embodiments, but the scope of the present invention is not limited thereto.

【0010】[実施例1]粒子径5〜50μmのオキシ
水酸化ニッケルを正極活物質とし、導電材としてアセチ
レンブラック5wt%、結着剤としてポリ二フッ化ビニ
リデンのn−メチル−2−ピロリドン溶液(ポリ二フッ
化ビニリデン固形分として9wt%)とをドライルーム
内で混合して、ペースト状にしてから集電体の発泡ニッ
ケルに塗布した後、100℃で乾燥し、所定の厚みにプ
レスした。この極板を裁断して、20mm×35mmの
大きさの正極板を製作した。
Example 1 Nickel oxyhydroxide having a particle size of 5 to 50 μm was used as a positive electrode active material, 5 wt% of acetylene black was used as a conductive material, and n-methyl-2-pyrrolidone solution of polyvinylidene difluoride was used as a binder. (9 wt% as polyvinylidene difluoride solid content) in a dry room to form a paste, apply it to foamed nickel of the current collector, dry at 100 ° C., and press to a predetermined thickness. . This electrode plate was cut to produce a positive electrode plate having a size of 20 mm × 35 mm.

【0011】平均粒子径10μmのリチウム含有グラフ
ァイトを負極活物質とし、結着剤としてのポリ二フッ化
ビニリデンのn−メチル−2−ピロリドン溶液(ポリ二
フッ化ビニリデン固形分として9wt%)とドライルー
ム内で混合して、ペースト状にしてから集電体の発泡ニ
ッケルに塗布した後、100℃で乾燥して、所定の厚み
にプレスした。この極板を裁断して、大きさが20mm
×35mmの負極板を製作した。
A lithium-containing graphite having an average particle diameter of 10 μm is used as a negative electrode active material, and n-methyl-2-pyrrolidone solution of polyvinylidene difluoride (9 wt% as polyvinylidene difluoride solid content) as a binder is dried. After mixing in a room to form a paste, the mixture was applied to foamed nickel of the current collector, dried at 100 ° C., and pressed to a predetermined thickness. Cut this electrode plate and measure 20mm
A negative electrode plate of × 35 mm was manufactured.

【0012】セパレータとして、厚み150μmのポリ
オレフィン製不織布を21mm×37mmの大きさに裁
断したものを用いた。図1は本発明の実施例1になる非
水電解質電池の、極板群の積層方法および電池の簡単な
分解斜視図を示したもので、1は負極板、1aは負極板
タブ部、2は正極板、2aは正極板タブ部、3はセパレ
ータ、4は電池ケース、5は蓋、6は安全弁、21は正
極端子である。
As a separator, a non-woven fabric made of polyolefin having a thickness of 150 μm and cut into a size of 21 mm × 37 mm was used. FIG. 1 is a schematic exploded perspective view of a non-aqueous electrolyte battery according to a first embodiment of the present invention. Is a positive electrode plate, 2a is a positive electrode plate tab, 3 is a separator, 4 is a battery case, 5 is a lid, 6 is a safety valve, and 21 is a positive electrode terminal.

【0013】上記正極板および負極板を、図1に示すよ
うに端から負極板−セパレータ−正極板−セパレータ−
負極板−・・・の順に、正極5枚、負極6枚ならびにセ
パレータ10枚を積み重ねて、直方体型鉄製ケースに極
板の約半分を挿入した。安全弁、絶縁板および正極端子
を備えた蓋に正極板群のタブ部分を接続し、また負極板
のタブ部分をそれぞれ接続したのち、ケース内に電解液
を注入して、極板群を完全にケースに挿入した。電解液
には、1Mの過塩素酸リチウムを含むエチレンカーボネ
ートとジエチルカーボネートとの混合溶媒を用いた。蓋
とケース本体とをレーザー封口して、本発明による電池
Aを作製した。
As shown in FIG. 1, the positive electrode plate and the negative electrode plate are connected from the end to the negative electrode plate-separator-positive plate-separator-
In the order of negative electrode plate, five positive electrodes, six negative electrodes, and ten separators were stacked, and about half of the electrode plates were inserted into a rectangular parallelepiped iron case. After connecting the tabs of the positive electrode plate group to the lid with the safety valve, insulating plate, and positive electrode terminal, and connecting the tab portions of the negative electrode plate respectively, inject electrolyte into the case to completely close the electrode plate group. Inserted into the case. A mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate containing 1 M lithium perchlorate was used as the electrolyte. The lid and the case body were laser-sealed to produce Battery A according to the present invention.

【0014】[実施例2]粒子径5〜50μmのオキシ
水酸化ニッケルを正極活物質とし、導電材としてアセチ
レンブラック5wt%、結着剤としてポリ二フッ化ビニ
リデンのn−メチル−2−ピロリドン溶液(ポリ二フッ
化ビニリデン固形分として9wt%)とをドライルーム
内で混合して、ペースト状にしてから集電体の発泡ニッ
ケルに塗布した後、100℃で乾燥し、所定の厚みにプ
レスした。この極板を裁断して、20mm×35mmの
大きさの正極板を製作した。図2は本発明の実施例2に
なる非水電解質電池の、極板群の積層方法および電池の
簡単な分解斜視図を示したもので、図2における記号1
〜6、1a、2a,21は図1と同じものを示し、12
はセパレータで包まれた正極板を示す。正極板は図2に
示すように、セパレータとしての厚み150μmのポリ
オレフィン製不織布で、封筒状に包み込んだ。
Example 2 Nickel oxyhydroxide having a particle diameter of 5 to 50 μm was used as a positive electrode active material, 5 wt% of acetylene black was used as a conductive material, and n-methyl-2-pyrrolidone solution of polyvinylidene difluoride was used as a binder. (9 wt% as polyvinylidene difluoride solid content) in a dry room to form a paste, apply it to foamed nickel of the current collector, dry at 100 ° C., and press to a predetermined thickness. . This electrode plate was cut to produce a positive electrode plate having a size of 20 mm × 35 mm. FIG. 2 is a schematic exploded perspective view of a method for laminating electrode plates and a battery in a nonaqueous electrolyte battery according to a second embodiment of the present invention.
6, 1a, 2a and 21 are the same as those in FIG.
Indicates a positive electrode plate wrapped with a separator. As shown in FIG. 2, the positive electrode plate was enveloped in a 150 μm-thick polyolefin nonwoven fabric as a separator.

【0015】平均粒子径10μmのリチウム含有グラフ
ァイトを負極活物質とし、結着剤としてのポリ二フッ化
ビニリデンのn−メチル−2−ピロリドン溶液(ポリ二
フッ化ビニリデン固形分として9wt%)とドライルー
ム内で混合して、ペースト状にしてから集電体の発泡ニ
ッケルに塗布した後、100℃で乾燥して、所定の厚み
にプレスした。この極板を裁断して、大きさが20mm
×35mmの負極板を製作した。
Lithium-containing graphite having an average particle size of 10 μm is used as a negative electrode active material, and a solution of polyvinylidene difluoride in n-methyl-2-pyrrolidone (9 wt% as solid content of polyvinylidene difluoride) as a binder is dried. After mixing in a room to form a paste, the mixture was applied to foamed nickel of the current collector, dried at 100 ° C., and pressed to a predetermined thickness. Cut this electrode plate and measure 20mm
A negative electrode plate of × 35 mm was manufactured.

【0016】上記正極板および負極板を、図2に示すよ
うに端から負極板−正極板(セパレータで封筒状に包ま
れている)−負極板−・・・の順に、正極5枚、負極6
枚を積み重ねて、直方体型鉄製ケースに極板の約半分を
挿入した。安全弁、絶縁板および正極端子を備えた蓋に
正極板群のタブ部分を接続し、また負極板のタブ部分を
それぞれ接続したのち、ケース内に電解液を注入して、
極板群を完全にケースに挿入した。電解液には、1Mの
過塩素酸リチウムを含むエチレンカーボネートとジエチ
ルカーボネートとの混合溶媒を用いた。蓋とケース本体
とをレーザー封口して、本発明による電池Bを作製し
た。
As shown in FIG. 2, the positive electrode plate and the negative electrode plate are arranged in the order of negative electrode plate-positive plate (enclosed in a separator) -negative plate-... 6
The sheets were stacked, and about half of the electrode plates were inserted into a rectangular parallelepiped iron case. After connecting the tab portion of the positive electrode plate group to the lid provided with the safety valve, the insulating plate and the positive electrode terminal, and also connecting the tab portion of the negative electrode plate, respectively, inject the electrolytic solution into the case,
The electrode group was completely inserted into the case. A mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate containing 1 M lithium perchlorate was used as the electrolyte. The lid and the case body were laser-sealed to produce Battery B according to the present invention.

【0017】[従来例1]粒子径5〜50μmのオキシ
水酸化ニッケルを正極活物質とし、導電材としてアセチ
レンブラック5wt%、結着剤としてポリ二フッ化ビニ
リデンのn−メチル−2−ピロリドン溶液(ポリ二フッ
化ビニリデン固形分として9wt%)とをドライルーム
内で混合して、ペースト状にしてから集電体の発泡ニッ
ケルに塗布した後、100℃で乾燥し、所定の厚みにプ
レスした。この正極板を200mm×20mmの大きさ
に裁断した。
Conventional Example 1 Nickel oxyhydroxide having a particle size of 5 to 50 μm is used as a positive electrode active material, 5 wt% of acetylene black is used as a conductive material, and n-methyl-2-pyrrolidone solution of polyvinylidene difluoride is used as a binder. (9 wt% as polyvinylidene difluoride solid content) in a dry room to form a paste, apply it to foamed nickel of the current collector, dry at 100 ° C., and press to a predetermined thickness. . This positive electrode plate was cut into a size of 200 mm × 20 mm.

【0018】平均粒子径10μmのリチウム含有グラフ
ァイトを負極活物質とし、結着剤としてのポリ二フッ化
ビニリデンのn−メチル−2−ピロリドン溶液(ポリ二
フッ化ビニリデン固形分として9wt%)とドライルー
ム内で混合して、ペースト状にしてから集電体の発泡ニ
ッケルに塗布した後、100℃で乾燥して、所定の厚み
にプレスした。この極板を裁断して、大きさが200m
m×20mmの負極板を製作した。
Lithium-containing graphite having an average particle diameter of 10 μm was used as a negative electrode active material, and a solution of polyvinylidene difluoride in n-methyl-2-pyrrolidone (9 wt% as solid content of polyvinylidene difluoride) as a binder was dried. After mixing in a room to form a paste, the mixture was applied to foamed nickel of the current collector, dried at 100 ° C., and pressed to a predetermined thickness. Cut this electrode plate and measure 200m
A negative electrode plate of mx 20 mm was manufactured.

【0019】セパレータとして、厚み150μmのポリ
オレフィン製不織布を205mm×20mmの大きさに
裁断したものを用いた。
As the separator, a polyolefin nonwoven fabric having a thickness of 150 μm cut into a size of 205 mm × 20 mm was used.

【0020】これら正負極板を、負極−セパレータ−正
極−セパレータの順に積み重ね、図3に示すように側断
面方向からみて長楕円渦巻状になるように巻回して、極
板エレメントとした。なお、図3における記号1〜6、
21は、図1とおなじものを示す。直方体型鉄製ケース
内に電解液を注入して、極板エレメントをケースに半分
挿入し、安全弁、絶縁板および正極端子を備えた蓋を正
極板に接続したのち、極板群をケースに完全に挿入し
た。電解液には、1Mの過塩素酸リチウムを含むエチレ
ンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶媒を
用いた。蓋とケース本体とをレーザー封口して、比較の
ための従来例による電池Cを作製した。
These positive and negative electrode plates are stacked in the order of negative electrode-separator-positive electrode-separator, and are wound into an elliptical spiral shape as viewed from the side sectional direction as shown in FIG. 3 to obtain an electrode plate element. The symbols 1 to 6 in FIG.
21 shows the same thing as FIG. After injecting the electrolyte into a rectangular iron case, inserting the electrode plate element half into the case, connecting the cover with the safety valve, insulating plate and positive electrode terminal to the positive electrode plate, and then completely inserting the electrode plate group into the case Inserted. A mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate containing 1 M lithium perchlorate was used as the electrolyte. The lid and the case body were laser-sealed to produce a conventional battery C for comparison.

【0021】[従来例2]粒子径5〜50μmのオキシ
水酸化ニッケルを正極活物質とし、導電材としてアセチ
レンブラック5wt%、結着剤としてポリ二フッ化ビニ
リデンのn−メチル−2−ピロリドン溶液(ポリ二フッ
化ビニリデン固形分として9wt%)とをドライルーム
内で混合して、ペースト状にしてから集電体の発泡ニッ
ケルに塗布した後、100℃で乾燥し、所定の厚みにプ
レスした。この正極板を270mm×60mmの大きさ
に裁断した。
[Conventional Example 2] Nickel oxyhydroxide having a particle diameter of 5 to 50 μm is used as a positive electrode active material, 5 wt% of acetylene black is used as a conductive material, and n-methyl-2-pyrrolidone solution of polyvinylidene difluoride is used as a binder. (9 wt% as polyvinylidene difluoride solid content) in a dry room to form a paste, apply it to foamed nickel of the current collector, dry at 100 ° C., and press to a predetermined thickness. . This positive electrode plate was cut into a size of 270 mm × 60 mm.

【0022】平均粒子径10μmのリチウム含有グラフ
ァイトを負極活物質とし、結着剤としてのポリ二フッ化
ビニリデンのn−メチル−2−ピロリドン溶液(ポリ二
フッ化ビニリデン固形分として9wt%)とドライルー
ム内で混合して、ペースト状にしてから集電体の発泡ニ
ッケルに塗布した後、100℃で乾燥して、所定の厚み
にプレスした。この極板を裁断して、大きさが270m
m×60mmの負極板を製作した。
A lithium-containing graphite having an average particle diameter of 10 μm was used as a negative electrode active material, and a solution of polyvinylidene difluoride in n-methyl-2-pyrrolidone (9 wt% as solid content of polyvinylidene difluoride) as a binder was dried. After mixing in a room to form a paste, the mixture was applied to foamed nickel of the current collector, dried at 100 ° C., and pressed to a predetermined thickness. Cut this electrode plate and measure 270m
A negative electrode plate of mx 60 mm was manufactured.

【0023】セパレータとして、厚み150μmのポリ
オレフィン製不織布を275mm×60mmの大きさに
裁断したものを用いた。
As the separator, a non-woven fabric made of polyolefin having a thickness of 150 μm and cut into a size of 275 mm × 60 mm was used.

【0024】これら正負極板を、負極−セパレータ−正
極−セパレータの順に積み重ね、渦巻状になるように巻
回して、極板エレメントとした。そして、この極板エレ
メントを、底部に絶縁板を備えた円筒型の鉄製ケース内
に電解液を注入して、極板エレメントをケースに半分挿
入し、安全弁、絶縁板および正極端子を備えた蓋にリー
ドを介して正極板に接続したのち、極板群をケースに完
全に挿入した。電解液には、1Mの過塩素酸リチウムを
含むエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの
混合溶媒を用いた。蓋とケース本体とをレーザー封口し
て、比較のための従来例による電池Dを作製した。図4
はこのようにして作製した電池の断面を示したもので、
図4における記号1〜4、21は図1と同じものを示
し、7は絶縁板、11は負極端子、22は正極リードを
示す。
These positive and negative electrode plates are stacked in the order of negative electrode-separator-positive electrode-separator and wound in a spiral shape to form an electrode plate element. Then, the electrode element is poured into a cylindrical iron case having an insulating plate at the bottom by injecting an electrolytic solution, the electrode element is half inserted into the case, and a lid provided with a safety valve, an insulating plate and a positive electrode terminal is provided. After connecting to the positive electrode plate via a lead, the electrode plate group was completely inserted into the case. A mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate containing 1 M lithium perchlorate was used as the electrolyte. The lid and the case body were laser-sealed to produce a conventional battery D for comparison. FIG.
Shows the cross section of the battery fabricated in this way.
In FIG. 4, symbols 1 to 4 and 21 indicate the same components as in FIG. 1, 7 indicates an insulating plate, 11 indicates a negative electrode terminal, and 22 indicates a positive electrode lead.

【0025】[電池評価試験]上記方法によって得られ
た電池を、25℃、3.5mA/cm2の電流密度で
2.0Vまで定電流にて放電をおこなったのち、3.5
mA/cm2の電流密度で4.2Vまで定電流で、その
後5時間定電圧で充電した。同様にして、100サイク
ル充放電を繰り返した。
[Battery Evaluation Test] The battery obtained by the above method was discharged at a constant current of 25 V at a current density of 3.5 mA / cm 2 up to 2.0 V and then 3.5.
The battery was charged at a constant current up to 4.2 V at a current density of mA / cm 2 and then at a constant voltage for 5 hours. In the same manner, charge and discharge for 100 cycles were repeated.

【0026】[評価結果]図5には、充放電サイクル経
過にともなう、各電池の放電容量値の変化(1サイクル
目の放電容量を100%として表示)を示した。従来電
池CとDとを比較してみると、円筒型電池である電池D
は比較的良好なサイクル寿命特性を示しているのに対し
て、角形電池である電池Cは、サイクルに伴う容量劣化
が大きい。これは、円筒型電池の方がその構造上、極板
全体に均一に圧迫力が加えられており、オキシ水酸化ニ
ッケルの充放電過程における構造変化に起因する正極板
の集電性の低下が抑制されたことが理由であると考えら
れる。しかし、角形電池であっても、本発明による電池
AおよびBは、円筒型従来電池であるDとほぼ同等のサ
イクル寿命特性を示している。これは、角形電池であっ
ても極板群を積層型の構造にすることによって、正極板
への圧迫力がより強く、より均一なものとなったことが
原因であると考えられる。
[Evaluation Results] FIG. 5 shows a change in the discharge capacity value of each battery (the discharge capacity at the first cycle is shown as 100%) as the charge / discharge cycle elapses. Comparing the conventional batteries C and D, the battery D which is a cylindrical battery
Shows relatively good cycle life characteristics, whereas battery C, which is a prismatic battery, has a large capacity deterioration due to cycling. This is because the cylindrical battery has a structure in which a compressive force is applied uniformly to the entire electrode plate, and the current collecting property of the positive electrode plate is reduced due to a structural change in the charging and discharging process of nickel oxyhydroxide. It is considered that the suppression was the reason. However, even if the batteries are prismatic, the batteries A and B according to the present invention exhibit substantially the same cycle life characteristics as the conventional cylindrical battery D. This is considered to be due to the fact that, even in the case of a prismatic battery, the pressing force on the positive electrode plate was made stronger and more uniform by forming the electrode group into a laminated structure.

【0027】表1には、本発明による電池AおよびBを
それぞれ100個ずつ作製し、充放電試験をおこない、
100サイクル経過中に内部短絡が発生した電池の個数
を示した。
Table 1 shows that 100 batteries A and B according to the present invention were produced and subjected to a charge / discharge test.
The number of batteries in which an internal short circuit occurred during 100 cycles has been shown.

【表1】 [Table 1]

【0028】表1の結果から、電池Bの方がAに比べて
短絡発生個数は著しく少ない。これは、極板をセパレー
タで封筒状に包むことによって、極板側面部における内
部短絡現象が抑制されたことによるものと推察される。
From the results shown in Table 1, the number of short-circuits generated in the battery B is significantly smaller than that in the battery A. This is presumed to be due to the fact that the internal short-circuit phenomenon on the side surface of the electrode plate was suppressed by wrapping the electrode plate in an envelope shape with the separator.

【0029】上記のような本発明になる非水電解質電池
の優れた特性は、オキシ水酸化ニッケルを正極活物質と
する角形の非水電解質電池において、極板群を積層させ
たことによって得られたものである。
The excellent characteristics of the non-aqueous electrolyte battery according to the present invention as described above are obtained by stacking electrode plates in a rectangular non-aqueous electrolyte battery using nickel oxyhydroxide as a positive electrode active material. It is a thing.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明による非水電解質電池は、オキシ
水酸化ニッケル、リチウムを含むオキシ水酸化ニッケ
ル、オキシ水酸化ニッケルの誘導体およびリチウムを含
むオキシ水酸化ニッケルの誘導体よりなる群から選ばれ
た少なくとも1種以上の正極活物質を備え、電池ケース
が直方体型もしくは立方体型であって極板群が積層され
てなることを特徴とし、セパレータが正極板あるいは負
極板のいずれか一方を包んたことを特徴とする。なおこ
こで「オキシ水酸化ニッケルの誘導体およびリチウムを
含むオキシ水酸化ニッケルの誘導体」とは、「任意の異
種元素を含むオキシ水酸化ニッケルもしくは任意の異種
元素とリチウムとを含むオキシ水酸化ニッケル」のこと
をいう。
The nonaqueous electrolyte battery according to the present invention is selected from the group consisting of nickel oxyhydroxide, nickel oxyhydroxide containing lithium, a derivative of nickel oxyhydroxide and a derivative of nickel oxyhydroxide containing lithium. At least one or more positive electrode active materials are provided, the battery case is a rectangular parallelepiped type or a cubic type, and an electrode plate group is stacked, and the separator encloses either the positive electrode plate or the negative electrode plate. It is characterized by. Here, the “derivative of nickel oxyhydroxide and the derivative of nickel oxyhydroxide containing lithium” are “nickel oxyhydroxide containing any different element or nickel oxyhydroxide containing any different element and lithium” Means

【0031】以上述べたように、本発明による非水電解
質電池では、従来の課題であったオキシ水酸化ニッケル
のサイクル寿命性能の向上を達成することができる。し
たがって、高容量かつ長寿命の高性能非水電解質電池を
提供できる。それゆえに本発明の工業的価値は極めて大
である。
As described above, in the nonaqueous electrolyte battery according to the present invention, the improvement of the cycle life performance of nickel oxyhydroxide, which has been a conventional problem, can be achieved. Therefore, a high-performance non-aqueous electrolyte battery having a high capacity and a long life can be provided. Therefore, the industrial value of the present invention is extremely large.

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

【図1】本発明による電池Aの極板群の積層方法を示し
た図および電池の簡単な分解斜視図。
FIG. 1 is a diagram showing a method of laminating an electrode group of a battery A according to the present invention, and a simplified exploded perspective view of the battery.

【図2】本発明による電池Bの極板群の積層方法を示し
た図および電池の簡単な分解斜視図。
FIG. 2 is a diagram showing a method of laminating an electrode group of a battery B according to the present invention, and a simple exploded perspective view of the battery.

【図3】従来例による電池Cの簡単な分解斜視図。FIG. 3 is a simplified exploded perspective view of a conventional battery C.

【図4】従来例による電池Dの簡単な断面図。FIG. 4 is a simple sectional view of a battery D according to a conventional example.

【図5】本発明による電池AおよびB、従来電池Cおよ
びDの、充放電サイクルの経過にともなう放電容量の変
化を示した図。
FIG. 5 is a diagram showing a change in discharge capacity of batteries A and B according to the present invention and conventional batteries C and D as charging / discharging cycles progress.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…負極板 1a…負極板タブ部 2…正極板 2a…正極板タブ部 3…セパレータ 4…電池ケース 5…蓋 6…安全弁 7…絶縁板 11…負極端子 12…セパレータで包裹された正極板 21…正極端子 22…正極リード DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Negative electrode plate 1a ... Negative electrode plate tab part 2 ... Positive electrode plate 2a ... Positive electrode plate tab part 3 ... Separator 4 ... Battery case 5 ... Lid 6 ... Safety valve 7 ... Insulating plate 11 ... Negative electrode terminal 12 ... Positive electrode plate surrounded by a separator 21 ... Positive electrode terminal 22 ... Positive electrode lead

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】オキシ水酸化ニッケル、リチウムを含むオ
キシ水酸化ニッケル、オキシ水酸化ニッケルの誘導体お
よびリチウムを含むオキシ水酸化ニッケルの誘導体より
なる群から選ばれた少なくとも1種以上の正極活物質を
備え、電池ケースが直方体型または立方体型であって、
極板群が積層されていることを特徴とする非水電解質電
池。
At least one positive electrode active material selected from the group consisting of nickel oxyhydroxide, nickel oxyhydroxide containing lithium, a derivative of nickel oxyhydroxide and a derivative of nickel oxyhydroxide containing lithium. Equipped, the battery case is a rectangular parallelepiped type or a cube type,
A non-aqueous electrolyte battery comprising a stack of electrode plates.
【請求項2】正極板または負極板のいずれか一方をセパ
レータで包んだことを特徴とする請求項1記載の非水電
解質電池。
2. The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein one of the positive electrode plate and the negative electrode plate is wrapped with a separator.
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