JPH01167948A - 非水電解液電池 - Google Patents
非水電解液電池Info
- Publication number
- JPH01167948A JPH01167948A JP62328553A JP32855387A JPH01167948A JP H01167948 A JPH01167948 A JP H01167948A JP 62328553 A JP62328553 A JP 62328553A JP 32855387 A JP32855387 A JP 32855387A JP H01167948 A JPH01167948 A JP H01167948A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- separator
- battery
- electrolyte battery
- present
- resin particles
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0025—Organic electrolyte
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Cell Separators (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。
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、非水電解液電池のセパレータの改良に関する
ものである。
ものである。
従来の技術
一般に、電池用のセパレータは、電解液中にあって、正
、負極間に介在され、両者の接触を防止すると共に、電
解液を十分に保持し、起電反応を円滑に進行させるもの
でなければならない。このためセパレータとしては、耐
電解液性があり、非水系の電解液を用いた電池ではポリ
プロピレン、ポリエチレンなどのオレフィン系素材でな
ければならない。またイオン電導性を十分に得るために
電解液保持能力が大きい必要がある。正、負両極間の接
触によるショートが発生しない程度の機械的強度を備え
、且つ極間抵抗を減らすためセパレータは薄い方が望ま
しい。
、負極間に介在され、両者の接触を防止すると共に、電
解液を十分に保持し、起電反応を円滑に進行させるもの
でなければならない。このためセパレータとしては、耐
電解液性があり、非水系の電解液を用いた電池ではポリ
プロピレン、ポリエチレンなどのオレフィン系素材でな
ければならない。またイオン電導性を十分に得るために
電解液保持能力が大きい必要がある。正、負両極間の接
触によるショートが発生しない程度の機械的強度を備え
、且つ極間抵抗を減らすためセパレータは薄い方が望ま
しい。
従来、この種のセパレータとしては第３図に示すポリプ
ロピレン製の多孔質フィルム２人を使用していた。この
多孔質フィルムは押出しながら一方向に延伸させること
により得られるもので、孔２Ｂの形状は楕円状になって
いる。又この孔２Ｂの分布は不均一である。第４図にそ
の断面図を示す。孔２Ｂは膜厚方向Ｋまっすぐ貫通して
いる。
ロピレン製の多孔質フィルム２人を使用していた。この
多孔質フィルムは押出しながら一方向に延伸させること
により得られるもので、孔２Ｂの形状は楕円状になって
いる。又この孔２Ｂの分布は不均一である。第４図にそ
の断面図を示す。孔２Ｂは膜厚方向Ｋまっすぐ貫通して
いる。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら上記の従来のセパレータは、空孔率が低く
、電解液保持能力が低いので、高率放電性能が悪い欠点
を有していた。さらに孔はまっすぐ貫通しているので正
極の粉末が孔を通じて両極間をシヲートさせる危険性が
高い欠点を有していた。
、電解液保持能力が低いので、高率放電性能が悪い欠点
を有していた。さらに孔はまっすぐ貫通しているので正
極の粉末が孔を通じて両極間をシヲートさせる危険性が
高い欠点を有していた。
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、高率放電
性能が良好であると同時に、正極の破片や粉末による両
極間のシヲートを防止できる電池を提供することを目的
とする。
性能が良好であると同時に、正極の破片や粉末による両
極間のシヲートを防止できる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
この目的を達成するために本発明の非水系電解液電池は
、セパレータとして球状樹脂粒子が相互に接着されて形
成した多孔質膜から構成されている。
、セパレータとして球状樹脂粒子が相互に接着されて形
成した多孔質膜から構成されている。
作用
この構成によって、空孔率の高いセパレータを用いてい
る友め高率放電性能が良好であり、さらに孔は膜厚の方
向に対しまっすぐ貫通していない友めセパレータ表面に
正極の粉末があっても両極間のシッートが発生しない電
池を実現することができることとなる。
る友め高率放電性能が良好であり、さらに孔は膜厚の方
向に対しまっすぐ貫通していない友めセパレータ表面に
正極の粉末があっても両極間のシッートが発生しない電
池を実現することができることとなる。
実施例
以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。
明する。
第１図は本発明の一実施例におけるセパレータの平面図
である。球状樹脂粒子１人が相互に接着され、球状樹脂
粒子の間に孔１Ｂが形成される。
である。球状樹脂粒子１人が相互に接着され、球状樹脂
粒子の間に孔１Ｂが形成される。
第２図にそのセパレータの断面図を示している。
孔１Ｂが従来品に比較して球のすき間に形成されるため
、まっすぐ貫通していないことがわかる。
、まっすぐ貫通していないことがわかる。
このセパレータの作り方は１μの粒径のポリエチレンま
友はポリプロピレンの球状樹脂粒子を水溶性の高分子、
たとえばポリビニールアルコールなどの水溶液に分散さ
せ、そのあと表面が平滑な平面上に約３０μの厚さに膜
を作り、そのあと水を蒸発させ、乾燥して膜を形成する
。そのあと、膜に対し加圧加熱する。条件は１ｋｇ ／
、１ｆの加圧で、ポリエチレンであれば約１８０℃で
１０秒の加熱を行なえば、本発明の多孔質の膜が作られ
、ポリプロピレンの場合は、加圧を１ｋｔｉ／ｒｒ？と
じ、約２ｏｏ℃で２０秒の加熱で本発明の多孔質の膜が
作られる。このようにして得られ之膜厚は２６μになる
。このようにして得られる膜の空孔率はムＳＴＭ試験法
Ｄ２８７３では５５〜６０％になる。
友はポリプロピレンの球状樹脂粒子を水溶性の高分子、
たとえばポリビニールアルコールなどの水溶液に分散さ
せ、そのあと表面が平滑な平面上に約３０μの厚さに膜
を作り、そのあと水を蒸発させ、乾燥して膜を形成する
。そのあと、膜に対し加圧加熱する。条件は１ｋｇ ／
、１ｆの加圧で、ポリエチレンであれば約１８０℃で
１０秒の加熱を行なえば、本発明の多孔質の膜が作られ
、ポリプロピレンの場合は、加圧を１ｋｔｉ／ｒｒ？と
じ、約２ｏｏ℃で２０秒の加熱で本発明の多孔質の膜が
作られる。このようにして得られ之膜厚は２６μになる
。このようにして得られる膜の空孔率はムＳＴＭ試験法
Ｄ２８７３では５５〜６０％になる。
第５図に本発明の球状樹脂粒子が相互に接着されて形成
した多孔質膜のセパレータを用いた円筒形リチウム電池
の半裁断面を示している。
した多孔質膜のセパレータを用いた円筒形リチウム電池
の半裁断面を示している。
図中１は鉄にニッケルメッキし之電池容器、２はリチウ
ム負極、３は正極板で熱処理した二酸化マンガン粉末を
主体とし、これに導電材として黒鉛粉末を約１０重量％
を含み、結着剤として４ふっ化エチレンを用いる。４は
正極のリード板である。本発明の球状樹脂粒子が接着し
た多孔性膜からなるセパレータ６を介して正囁板３とリ
チウム負極２と対向させて渦巻き状の極板構成としてい
る。６は底部絶縁板である。７はポリプロピレン製の上
部絶縁板、８はポリプロピレン製のガスケ −ット、９
は五ｌ’）ベット、１ｏは正極端子である。
ム負極、３は正極板で熱処理した二酸化マンガン粉末を
主体とし、これに導電材として黒鉛粉末を約１０重量％
を含み、結着剤として４ふっ化エチレンを用いる。４は
正極のリード板である。本発明の球状樹脂粒子が接着し
た多孔性膜からなるセパレータ６を介して正囁板３とリ
チウム負極２と対向させて渦巻き状の極板構成としてい
る。６は底部絶縁板である。７はポリプロピレン製の上
部絶縁板、８はポリプロピレン製のガスケ −ット、９
は五ｌ’）ベット、１ｏは正極端子である。
この電池の電解液はプロプレンカーボネートとジメトキ
シエタンを１：１に体積比で配合した溶媒に、溶質とし
て１Ｍ／（ｌの過塩素酸リチウムを溶解したものを用い
た。
シエタンを１：１に体積比で配合した溶媒に、溶質とし
て１Ｍ／（ｌの過塩素酸リチウムを溶解したものを用い
た。
電池サイズとして、ＯＲ−％人（高さ３３．６ＭＭ、直
径１７ｆｆ）を用いて本発明の電池を構成した時の、放
電特性を第６図に示している。放電様式は高率放電の７
００ｍムの３秒放電２７秒休止の間欠放電である。曲線
人は本発明の電池、曲線Ｂは従来のセパレータを用いた
電池である。
径１７ｆｆ）を用いて本発明の電池を構成した時の、放
電特性を第６図に示している。放電様式は高率放電の７
００ｍムの３秒放電２７秒休止の間欠放電である。曲線
人は本発明の電池、曲線Ｂは従来のセパレータを用いた
電池である。
第６図よυ本発明の電池が高率放電特性に優れているこ
とが解る。
とが解る。
一方、製造及び１週間の放置状態におけるショートの発
生率を表１に示している。本発明では従来の約１／２６
の発生率である。
生率を表１に示している。本発明では従来の約１／２６
の発生率である。
表 １
以上のように木実流側によれば、球状樹脂粒子が相互に
接着されて形成した多孔質膜を電池のセパレータとして
用いることにより、高率放電性能が向上する。この理由
は孔が膜全体に均一に分散していると同時に、表２に示
すように空孔率が大きいため、電解液の量が両極間に豊
富に存在するためである。イオンを運ぶ電解液が豊富に
あることから、高率放電では性能が向上する。
接着されて形成した多孔質膜を電池のセパレータとして
用いることにより、高率放電性能が向上する。この理由
は孔が膜全体に均一に分散していると同時に、表２に示
すように空孔率が大きいため、電解液の量が両極間に豊
富に存在するためである。イオンを運ぶ電解液が豊富に
あることから、高率放電では性能が向上する。
表２
一方製造及び製造後の１週間の放置状態におけるショー
トの発生が減少している理由は、孔の状態が、膜の厚み
方向に貫通しているのではなく、ランダムな方向に孔が
形成されているため、正極板を構成する活物質粒子がは
がれてセパレータ表面に付着しても、負極へ到達しにく
いためである。
トの発生が減少している理由は、孔の状態が、膜の厚み
方向に貫通しているのではなく、ランダムな方向に孔が
形成されているため、正極板を構成する活物質粒子がは
がれてセパレータ表面に付着しても、負極へ到達しにく
いためである。
リチウム電池では、外部ショートや内部ショートが発生
した場合、電池が高温になり、電池内部の電解液が蒸発
して電池が破裂する危険性がある。
した場合、電池が高温になり、電池内部の電解液が蒸発
して電池が破裂する危険性がある。
本実施例ではこの高温になる現象が起っても、セパレー
タが溶融して、多孔質膜が孔のない膜へ変化し、電池の
内部ショートをくい止めたり、起電反応を中止させる効
果もある。
タが溶融して、多孔質膜が孔のない膜へ変化し、電池の
内部ショートをくい止めたり、起電反応を中止させる効
果もある。
なお、本実施例では二酸化マンガンを正極活物質とした
が、ぶつ化黒鉛や上記以外の金属酸化物や金属硫化物を
活物質としてもよい。電解液も実施例では溶質をＬｉ０
１！０４ とし、溶媒をプロピレンカーボネートとジメ
トキシエタンの混合溶媒としたが、その他の代表的な溶
質としてＬｉＰＦ 。
が、ぶつ化黒鉛や上記以外の金属酸化物や金属硫化物を
活物質としてもよい。電解液も実施例では溶質をＬｉ０
１！０４ とし、溶媒をプロピレンカーボネートとジメ
トキシエタンの混合溶媒としたが、その他の代表的な溶
質としてＬｉＰＦ 。
Ｌｉ５ｂＦ 、ＬｉＡｓＦ６．ＯＦ、５０３Ｌｉ、Ｌ
ｉＢＦ４゜ＬｉＢ（Ｂｕ）４などがあげられる。一方溶
媒としてはテトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒド
ロフラン、１．４−ジオキサン、４−メチル−２−ペン
タノン、１．２−ジクロロエタン、γ−ブチロラクトン
、メチルフォルメート、ジメチルホルムアルテヒド、ジ
メチルスルホキシド、スルホランなどがあげられる。
ｉＢＦ４゜ＬｉＢ（Ｂｕ）４などがあげられる。一方溶
媒としてはテトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒド
ロフラン、１．４−ジオキサン、４−メチル−２−ペン
タノン、１．２−ジクロロエタン、γ−ブチロラクトン
、メチルフォルメート、ジメチルホルムアルテヒド、ジ
メチルスルホキシド、スルホランなどがあげられる。
発明の効果
本発明はセパレータとして球状樹脂粒子を相互に接着さ
せて形成した多孔質膜を用いることにより、高効率放電
が向上し、さらに製造中や製造後のエージング時にショ
ートが発生しにくいという優れた電池を実現できるとい
う効果が得られる。
せて形成した多孔質膜を用いることにより、高効率放電
が向上し、さらに製造中や製造後のエージング時にショ
ートが発生しにくいという優れた電池を実現できるとい
う効果が得られる。
第１図は本発明の実施例のセパレータの平面図、第２図
は本発明の実施例のセパレータの断面図、第３図は従来
のセパレータの平面図、第４図は従来のセパレータの断
面図、第６図は本発明の実施例のセパレータを用いた電
池の半裁断面図、第６図は放電特性を示す図である。 １人・・・・・・球状樹脂粒子、１Ｂ・・・・・・孔、
２・・・・・・リチウム負極板、３・・・・・・正極板
、５・・・−・・セパレータ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ＩＡ−Ｘ＊４？尉龍粒）第３図
２ｙ−ＪＬ 第 ４ 図 （−ｉ、で容暴 ４−−−リーｙ戊文 ５−−−ｔてノ１°Ｌ−’７ ６’−一一底ｑ艷オゑ桜 区 ゼＶに東 ミ
は本発明の実施例のセパレータの断面図、第３図は従来
のセパレータの平面図、第４図は従来のセパレータの断
面図、第６図は本発明の実施例のセパレータを用いた電
池の半裁断面図、第６図は放電特性を示す図である。 １人・・・・・・球状樹脂粒子、１Ｂ・・・・・・孔、
２・・・・・・リチウム負極板、３・・・・・・正極板
、５・・・−・・セパレータ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ＩＡ−Ｘ＊４？尉龍粒）第３図
２ｙ−ＪＬ 第 ４ 図 （−ｉ、で容暴 ４−−−リーｙ戊文 ５−−−ｔてノ１°Ｌ−’７ ６’−一一底ｑ艷オゑ桜 区 ゼＶに東 ミ
Claims (3)
- （１）球状樹脂粒子が相互に接着されて形成した多孔質
膜をセパレータとして用いることを特徴とする非水電解
液電池。 - （２）球状樹脂粒子がポリエチレン、ポリプロピレンな
どのオレフィン系からなることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の非水電解液電池。 - （３）球状樹脂粒子が相互に熱融着により接着されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の非水電
解液電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62328553A JPH01167948A (ja) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | 非水電解液電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62328553A JPH01167948A (ja) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | 非水電解液電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01167948A true JPH01167948A (ja) | 1989-07-03 |
Family
ID=18211564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62328553A Pending JPH01167948A (ja) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | 非水電解液電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01167948A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6475678B1 (en) | 1999-08-24 | 2002-11-05 | Japan Storage Battery Co., Ltd. | Nonaqueous electrolyte battery |
| WO2014050707A1 (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | 日本ゼオン株式会社 | リチウムイオン二次電池用の多孔膜セパレータの製造方法、及び、リチウムイオン二次電池用積層体の製造方法 |
| JP2016181352A (ja) * | 2015-03-23 | 2016-10-13 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池 |
-
1987
- 1987-12-24 JP JP62328553A patent/JPH01167948A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6475678B1 (en) | 1999-08-24 | 2002-11-05 | Japan Storage Battery Co., Ltd. | Nonaqueous electrolyte battery |
| WO2014050707A1 (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | 日本ゼオン株式会社 | リチウムイオン二次電池用の多孔膜セパレータの製造方法、及び、リチウムイオン二次電池用積層体の製造方法 |
| JPWO2014050707A1 (ja) * | 2012-09-28 | 2016-08-22 | 日本ゼオン株式会社 | リチウムイオン二次電池用の多孔膜セパレータの製造方法、及び、リチウムイオン二次電池用積層体の製造方法 |
| JP2016181352A (ja) * | 2015-03-23 | 2016-10-13 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池 |
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