JPH01239761A - 薄形リチウム電池 - Google Patents
薄形リチウム電池Info
- Publication number
- JPH01239761A JPH01239761A JP63066077A JP6607788A JPH01239761A JP H01239761 A JPH01239761 A JP H01239761A JP 63066077 A JP63066077 A JP 63066077A JP 6607788 A JP6607788 A JP 6607788A JP H01239761 A JPH01239761 A JP H01239761A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lithium
- separator
- battery
- negative electrode
- current collector
- 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
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
-
- 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
- H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
- H01M50/491—Porosity
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/0438—Processes of manufacture in general by electrochemical processing
- H01M4/0459—Electrochemical doping, intercalation, occlusion or alloying
- H01M4/0461—Electrochemical alloying
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/362—Composites
- H01M4/366—Composites as layered products
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
-
- 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
- H01M50/44—Fibrous material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/027—Negative electrodes
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/40—Alloys based on alkali metals
- H01M4/405—Alloys based on lithium
-
- 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
- H01M50/417—Polyolefins
-
- 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)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (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〕
本発明は薄形リチウム電池に関する。
リチウム電池では、負極にリチウムが用いられているが
、リチウムは化学的に非常に活性であり、その化学的活
性の大きいことが電池としての種々の特長を生み出すも
のの、その反面では活性が強すぎるために電池の使用中
あるいは貯蔵中に種々の問題を引き起こす０例えば、二
次電池では、充電時の電着リチウムが特に活性が強く電
解液中の成分と反応して負極表面に不働態膜を生成し、
負極を劣化させて充放電サイクル特性の低下を引き起こ
すことが報告されている。そのため、リチウムをアルミ
ニウムと合金化し、充電時にリチウムとアルミニウムと
の電気化学的合金化反応を利用して、活性な電着リチウ
ムの状態でとどまるのを極力少なくして、負極の劣化を
防止し、充放電サイクル特性を向上させることが提案さ
れている（例えば、米国特許第４，００２，４９２号明
細書）。
、リチウムは化学的に非常に活性であり、その化学的活
性の大きいことが電池としての種々の特長を生み出すも
のの、その反面では活性が強すぎるために電池の使用中
あるいは貯蔵中に種々の問題を引き起こす０例えば、二
次電池では、充電時の電着リチウムが特に活性が強く電
解液中の成分と反応して負極表面に不働態膜を生成し、
負極を劣化させて充放電サイクル特性の低下を引き起こ
すことが報告されている。そのため、リチウムをアルミ
ニウムと合金化し、充電時にリチウムとアルミニウムと
の電気化学的合金化反応を利用して、活性な電着リチウ
ムの状態でとどまるのを極力少なくして、負極の劣化を
防止し、充放電サイクル特性を向上させることが提案さ
れている（例えば、米国特許第４，００２，４９２号明
細書）。
また、−次電池においても、リチウム板のセパレータと
対向する側の面に、アルミニウム、鉛、亜鉛、錫、ビス
マス、インジウム、ガリウム、マグネシウムなどのリチ
ウムと電気化学的に合金化する金属の薄板を配置して、
電解液の存在下にリチウムと上記金属とを電気化学的に
合金化させ、リチウム表面の活性を低下させて、電解液
との反応を抑制し、負極表面への不働態膜の生成を防止
して、負極の界面抵抗の増加を即制し、貯蔵特性や閉路
電圧特性を向上させることが促案されている（例えば、
特開昭６１−７４２６９号公報）。
対向する側の面に、アルミニウム、鉛、亜鉛、錫、ビス
マス、インジウム、ガリウム、マグネシウムなどのリチ
ウムと電気化学的に合金化する金属の薄板を配置して、
電解液の存在下にリチウムと上記金属とを電気化学的に
合金化させ、リチウム表面の活性を低下させて、電解液
との反応を抑制し、負極表面への不働態膜の生成を防止
して、負極の界面抵抗の増加を即制し、貯蔵特性や閉路
電圧特性を向上させることが促案されている（例えば、
特開昭６１−７４２６９号公報）。
しかし、上記のようにリチウムと他の金属とを電解液の
存在下で電気化学的に合金化させた場合、合金が微粉末
化し、それが負極の反応面積を増加させ、電解液を保持
して、パルス閉路電圧を高めるなど、電池性能を向上さ
せる要因となるが、その反面では、微粉末化したリチウ
ム合金がセパレータを通り抜け、正極に達して短絡を引
き起こすという問題があった。
存在下で電気化学的に合金化させた場合、合金が微粉末
化し、それが負極の反応面積を増加させ、電解液を保持
して、パルス閉路電圧を高めるなど、電池性能を向上さ
せる要因となるが、その反面では、微粉末化したリチウ
ム合金がセパレータを通り抜け、正極に達して短絡を引
き起こすという問題があった。
特に、二酸化マンガンを正極活物質とする薄形リチウム
電池では、正極活物質の充填量を高め、かつ厚みの薄い
正極でも適当な強度が保ち得るように、正極の空隙率は
比較的小さく成形される。
電池では、正極活物質の充填量を高め、かつ厚みの薄い
正極でも適当な強度が保ち得るように、正極の空隙率は
比較的小さく成形される。
そのため、正極内に充分な電解液を吸蔵することができ
ないので、セパレータにはポリプロピレン不織布などの
電解液保持能力が高い不織布が用いられているが、従来
使用の不織布は電解液の保持性などに対して注意が払わ
れているだけで、空孔の孔径に対して特に注意が払われ
ていなかったので、空孔の孔径が約４０μｍと大きく、
そのため、リチウム合金層をセパレータと対向する側に
設けると、微粉末化したリチウム合金がセパレータを通
り抜けて短絡が非常に生じやすい状況にあった。
ないので、セパレータにはポリプロピレン不織布などの
電解液保持能力が高い不織布が用いられているが、従来
使用の不織布は電解液の保持性などに対して注意が払わ
れているだけで、空孔の孔径に対して特に注意が払われ
ていなかったので、空孔の孔径が約４０μｍと大きく、
そのため、リチウム合金層をセパレータと対向する側に
設けると、微粉末化したリチウム合金がセパレータを通
り抜けて短絡が非常に生じやすい状況にあった。
本発明は、上記のように従来の薄形リチウム電池では、
リチウム合金粉末がセパレータを通り抜けて内部短絡を
引き起こしやすかったという問題点を解決し、短絡発生
がなく、かつ電池性能の優れた薄形リチウム電池を提供
することを目的とす〔課題を解決するための手段〕 本発明は、負極のリチウム層のセパレータと対向する側
に電気化学的合金化によるリチウム合金層を設けること
によって、パルス閉路電圧特性などの電池性能を向上さ
せるとともに、セパレータとして孔径が５μｍ以下で、
日付型ｆｉ３０〜７０ｇ／ｒｄの不織布を用いることに
よって、リチウム合金の微粉末化によるセパレータの通
り抜けを防止して、短絡発生がな（、かつ電池性能の優
れた薄形リチウム電池を提供したものである。
リチウム合金粉末がセパレータを通り抜けて内部短絡を
引き起こしやすかったという問題点を解決し、短絡発生
がなく、かつ電池性能の優れた薄形リチウム電池を提供
することを目的とす〔課題を解決するための手段〕 本発明は、負極のリチウム層のセパレータと対向する側
に電気化学的合金化によるリチウム合金層を設けること
によって、パルス閉路電圧特性などの電池性能を向上さ
せるとともに、セパレータとして孔径が５μｍ以下で、
日付型ｆｉ３０〜７０ｇ／ｒｄの不織布を用いることに
よって、リチウム合金の微粉末化によるセパレータの通
り抜けを防止して、短絡発生がな（、かつ電池性能の優
れた薄形リチウム電池を提供したものである。
すなわち、リチウムをアルミニウムなどと電解液の存在
下に電気化学的に合金化させると、リチウム合金が微粉
末化する。この微粉末化の程度は、合金化する金属の種
類、リチウムに対する他の金属の合金化比率、合金化時
の温度などによって異なるが、最も小さい粒子は０．４
μｍ程度のものがあり、使用するセパレータについて考
慮を払うことなく、従来使用のポリプロピレン不織布な
どをそのままセパレータとして使用すると、リチウム合
金粉末がセパレータを通り抜けて正極に達して内部短絡
を引き起こす。そこで、本発明では、セパレータとして
孔径が５μｍ以下で、日付ｍＮ３０〜７０ ｇ ／ ｒ
ｄの不織布を用いることによって、リチウム合金粉末が
セパレータを通り抜けるのを防止し、短絡発生がな（、
かつ電池性能の優れたリチウム電池を提供したものであ
る。
下に電気化学的に合金化させると、リチウム合金が微粉
末化する。この微粉末化の程度は、合金化する金属の種
類、リチウムに対する他の金属の合金化比率、合金化時
の温度などによって異なるが、最も小さい粒子は０．４
μｍ程度のものがあり、使用するセパレータについて考
慮を払うことなく、従来使用のポリプロピレン不織布な
どをそのままセパレータとして使用すると、リチウム合
金粉末がセパレータを通り抜けて正極に達して内部短絡
を引き起こす。そこで、本発明では、セパレータとして
孔径が５μｍ以下で、日付ｍＮ３０〜７０ ｇ ／ ｒ
ｄの不織布を用いることによって、リチウム合金粉末が
セパレータを通り抜けるのを防止し、短絡発生がな（、
かつ電池性能の優れたリチウム電池を提供したものであ
る。
本発明においては、セパレータとして孔径が５μｍ以下
で、目付重量３０〜７０ｇ／ｎｆの不織布を用いるが、
このようにリチウム合金粉末の粒径より大きな空孔を有
する不織布で、リチウム合金粉末の通り抜けが防止でき
るというのは、理解しがたいかも知れないが、不織布は
繊維を絡み合わせて形成されたものであり、その空孔は
まっすぐではなく、曲折しているので、厚みの割にリチ
ウム合金粉末の通過距離が長くなり、この方向性のない
繊維の絡み合いによる移動防止効果によって、後記実施
例で示すように、リチウム合金粉末の通り抜けを充分に
防止できるのである。
で、目付重量３０〜７０ｇ／ｎｆの不織布を用いるが、
このようにリチウム合金粉末の粒径より大きな空孔を有
する不織布で、リチウム合金粉末の通り抜けが防止でき
るというのは、理解しがたいかも知れないが、不織布は
繊維を絡み合わせて形成されたものであり、その空孔は
まっすぐではなく、曲折しているので、厚みの割にリチ
ウム合金粉末の通過距離が長くなり、この方向性のない
繊維の絡み合いによる移動防止効果によって、後記実施
例で示すように、リチウム合金粉末の通り抜けを充分に
防止できるのである。
本発明において、材質的に適合する不織布は、例えばポ
リプロピレン不織布、ポリエチレン不織布、ナイロン不
織布、ポリエステル不織布などである。これはそれらが
有機溶媒に対して耐性を有するからである。
リプロピレン不織布、ポリエチレン不織布、ナイロン不
織布、ポリエステル不織布などである。これはそれらが
有機溶媒に対して耐性を有するからである。
本発明においては、前述のように用いる不織布の孔径の
上限を５μｍにするが、一方、不織布の孔径は小さくな
るほどリチウム合金粉末の通り抜けを防止することがで
き、短絡を防止するという観点からは好ましいが、孔径
が小さくなるとそれに伴って空隙率が小さくなり、セパ
レータの電解液の保持能力が小さくなるおそれがあるの
で、孔径が５μｍ以下の範囲で、最大孔径が１μｍ以上
のものを用いることが好ましい。
上限を５μｍにするが、一方、不織布の孔径は小さくな
るほどリチウム合金粉末の通り抜けを防止することがで
き、短絡を防止するという観点からは好ましいが、孔径
が小さくなるとそれに伴って空隙率が小さくなり、セパ
レータの電解液の保持能力が小さくなるおそれがあるの
で、孔径が５μｍ以下の範囲で、最大孔径が１μｍ以上
のものを用いることが好ましい。
また、リチウム合金粉末の接しているセパレータの面の
みでなく、奥行き方向、すなわちセパレータの厚さも、
薄すぎると電解液の保持能力が低下して電池性能が充分
に発揮できなくなり、またリチウム合金粉末の通り抜け
を防止する能力も低くなるので、本発明においては、厚
さ方向の密度、すなわち目付重量が３０〜７０ｇ／ｒｒ
ｒの不織布を用いる。これは、不織布の目付重量が３０
ｇ／ｒ＋？より少ない場合は、上記からも明らかなよう
に、電解液の保持能力が低いため電池性能が充分に発揮
できず、またリチウム合金粉末がセパレータを通り抜け
て短絡を生じるおそれがあり、一方、不織布の日付重量
が７０８／ｒｒｆより大きくなると、セパレークの厚み
増加により正極と負極との極間距離が長くなって内部抵
抗増加が生じるからである。
みでなく、奥行き方向、すなわちセパレータの厚さも、
薄すぎると電解液の保持能力が低下して電池性能が充分
に発揮できなくなり、またリチウム合金粉末の通り抜け
を防止する能力も低くなるので、本発明においては、厚
さ方向の密度、すなわち目付重量が３０〜７０ｇ／ｒｒ
ｒの不織布を用いる。これは、不織布の目付重量が３０
ｇ／ｒ＋？より少ない場合は、上記からも明らかなよう
に、電解液の保持能力が低いため電池性能が充分に発揮
できず、またリチウム合金粉末がセパレータを通り抜け
て短絡を生じるおそれがあり、一方、不織布の日付重量
が７０８／ｒｒｆより大きくなると、セパレークの厚み
増加により正極と負極との極間距離が長くなって内部抵
抗増加が生じるからである。
リチウム合金層を形成するために用いられるリチウムと
電気化学的に合金化する金属としては、例えばアルミニ
ウム、錫、亜鉛、鉛、ビスマス、ケイ素、アンチモン、
マグネシウム、インジウム、ガリウム、ゲルマニウムな
どがあげられる。特にアルミニウム、錫、亜鉛、鉛、ビ
スマス、ケイ素、アンチモン、マグネシウムなどはパル
ス閉路電圧特性を向上させる効果が大きく、本発明にお
いて好用される。
電気化学的に合金化する金属としては、例えばアルミニ
ウム、錫、亜鉛、鉛、ビスマス、ケイ素、アンチモン、
マグネシウム、インジウム、ガリウム、ゲルマニウムな
どがあげられる。特にアルミニウム、錫、亜鉛、鉛、ビ
スマス、ケイ素、アンチモン、マグネシウムなどはパル
ス閉路電圧特性を向上させる効果が大きく、本発明にお
いて好用される。
リチウム合金層の形成は、通常、負極集電体にリチウム
板を圧着し、該リチウム板上にアルミニウム板などのリ
チウムと電気化学的に合金化する金属（以下、簡略化の
ためアルミニウムを代表的に例をあげて説明する）の板
を重ねるようにして圧着し、電池組立をして、電池内で
電解液の存在□ 下にリチウム板のアルミニウム板近
傍のリチウムとアルミニウムとを電気化学的に合金化さ
せることによって形成される。
板を圧着し、該リチウム板上にアルミニウム板などのリ
チウムと電気化学的に合金化する金属（以下、簡略化の
ためアルミニウムを代表的に例をあげて説明する）の板
を重ねるようにして圧着し、電池組立をして、電池内で
電解液の存在□ 下にリチウム板のアルミニウム板近
傍のリチウムとアルミニウムとを電気化学的に合金化さ
せることによって形成される。
リチウム合金層の厚さは、薄いものでよく、微粉末化し
ているため正確な測定は困難であるが、５μｍ程度以上
あれば、貯蔵中におけるリチウムと水分や電解液中の不
純物との反応を抑制することができ、かつリチウム合金
の微粉末化による負極の反応面積増加とリチウム合金粉
末の電解液保持作用とによりパルス閉路電圧特性などの
電池性能を向上させる効果を発揮し得る。一方、リチウ
ム合金層が厚くなるとパルス閉路電圧特性などを向上さ
せる効果上からは好都合であるが、リチウム合金を構成
するアルミニウムなどの合金元素が増えたぶん負極の電
気容量が低下するので、アルミニウムなどの合金元素は
頁捲全体中、つまりリチウムとアルミニウムなどの合金
元素との総量中０．５〜１０原子％（ａＬｏｍｉｃ％）
、特に１〜７原子％にするのが好ましい。
ているため正確な測定は困難であるが、５μｍ程度以上
あれば、貯蔵中におけるリチウムと水分や電解液中の不
純物との反応を抑制することができ、かつリチウム合金
の微粉末化による負極の反応面積増加とリチウム合金粉
末の電解液保持作用とによりパルス閉路電圧特性などの
電池性能を向上させる効果を発揮し得る。一方、リチウ
ム合金層が厚くなるとパルス閉路電圧特性などを向上さ
せる効果上からは好都合であるが、リチウム合金を構成
するアルミニウムなどの合金元素が増えたぶん負極の電
気容量が低下するので、アルミニウムなどの合金元素は
頁捲全体中、つまりリチウムとアルミニウムなどの合金
元素との総量中０．５〜１０原子％（ａＬｏｍｉｃ％）
、特に１〜７原子％にするのが好ましい。
電解液や正極活物質には、この種の電池に通常用いられ
るものをそのまま使用することができる。
るものをそのまま使用することができる。
電解液についてその具体例をあげると、例えば１゜２−
ジメトキシエタン、 １．２−ジェトキシエタン、エチ
レンカーボネート、プロピレンカーボネート、Ｔ−ブチ
ロラクトン、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラ
ン、４−メチル−１，３−ジオキソランなどの有機溶媒
の単独または２種以上の混合溶媒に、例えばＬＬＣＩＯ
，、ＬｉＰＦｉ、ＬｉＡｓＦ４、ＬｉＢＦｎ、Ｌ ＋
Ｂ（Ｃ＊Ｈｓ）ａなどの電解質の１種または２種以上を
溶解させることによって調製したものを使用することが
できる。また、正極活物質としては、例えば二酸化マン
ガン、硫化鉄、酸化銅、二硫化チタンなどを用いること
ができる。
ジメトキシエタン、 １．２−ジェトキシエタン、エチ
レンカーボネート、プロピレンカーボネート、Ｔ−ブチ
ロラクトン、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラ
ン、４−メチル−１，３−ジオキソランなどの有機溶媒
の単独または２種以上の混合溶媒に、例えばＬＬＣＩＯ
，、ＬｉＰＦｉ、ＬｉＡｓＦ４、ＬｉＢＦｎ、Ｌ ＋
Ｂ（Ｃ＊Ｈｓ）ａなどの電解質の１種または２種以上を
溶解させることによって調製したものを使用することが
できる。また、正極活物質としては、例えば二酸化マン
ガン、硫化鉄、酸化銅、二硫化チタンなどを用いること
ができる。
つぎに実施例をあげて本発明をさらに詳細に説明する。
実施例１
負掻集電板に［７ｍｍ、横２５１、厚さＯ，１ｍｍのリ
チウム板を圧若し、さらにそのリチウム板上に縫７１Ｉ
Ｉ１１、横２５ｍａ＋、 Ｉ！Ｊさ０ 、００５■のア
ルミニウム板を重ね合わせるようにして圧着し、正損に
は二酸化マンガンを活物質とする成形合剤を用い、電解
液にはプロピレンカーボネートに過塩素酸リチウム（Ｌ
ｉＣＩＯ＝）を１ｗｏｌ／ｎ溶解させた有機電解液を用
い、セパレータには最大孔径３μｍで目付型１３０ ｇ
／ ｒｄのポリプロピレン不織布を用い、第１図に示
すような構造で外径寸法が縦１６．５ｍｍ、横３４、５
ｍｍ、）γさ０．５■の薄形リチウム電池を作製した。
チウム板を圧若し、さらにそのリチウム板上に縫７１Ｉ
Ｉ１１、横２５ｍａ＋、 Ｉ！Ｊさ０ 、００５■のア
ルミニウム板を重ね合わせるようにして圧着し、正損に
は二酸化マンガンを活物質とする成形合剤を用い、電解
液にはプロピレンカーボネートに過塩素酸リチウム（Ｌ
ｉＣＩＯ＝）を１ｗｏｌ／ｎ溶解させた有機電解液を用
い、セパレータには最大孔径３μｍで目付型１３０ ｇ
／ ｒｄのポリプロピレン不織布を用い、第１図に示
すような構造で外径寸法が縦１６．５ｍｍ、横３４、５
ｍｍ、）γさ０．５■の薄形リチウム電池を作製した。
第１図において、■は負掻集電板で、厚さ０．０３ｍｍ
のニッケル板からなり、平板状でその平面形状は１１７
１６ｍ＋ｗ、横３４ＩＩＩｆｆｉの長方形に形成されて
いる。２はリチウム！！２ａとリチウム合金［２ｂとか
らなる負極であり、３は不織布からなるセパレータであ
る。
のニッケル板からなり、平板状でその平面形状は１１７
１６ｍ＋ｗ、横３４ＩＩＩｆｆｉの長方形に形成されて
いる。２はリチウム！！２ａとリチウム合金［２ｂとか
らなる負極であり、３は不織布からなるセパレータであ
る。
本実施例において、上記負極２のリチウム合金層２ｂは
、前記のように負掻集電板１の一方の面に前記リチウム
板を圧着し、さらにそのリチウム板上に前記のアルミニ
ウム板を重ね合わせるようにして圧着し、電池組立を行
って電池内でリチウム板のアルミニウム板近傍のリチウ
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
金化させて形成したものであり、このリチウム合金Ｊｉ
２ｂはセパレータ３側に配置している。リチウム層２ａ
は前記リチウム板のアルミニウムと合金化しなかった部
分で構成されるものであり、負極２中のアルミニウム量
は６原子％に相当する。このように、負極２はセパレー
タ３と対°向する側にリチウム合金層２ｂが形成されて
いるが、放電に際しては、リチウム１２ａのリチウムが
リチウム合金１１２ｂを介して電解液中にリチウムイオ
ンとして溶出し、リチウムが負極活物質として作用する
。そして、前記セパレータ３を構成する不織布は、前記
のように最大孔径３μｍで目付型１３０ｇ／ｒｒｆのポ
リプロピレン不織布である。
、前記のように負掻集電板１の一方の面に前記リチウム
板を圧着し、さらにそのリチウム板上に前記のアルミニ
ウム板を重ね合わせるようにして圧着し、電池組立を行
って電池内でリチウム板のアルミニウム板近傍のリチウ
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
金化させて形成したものであり、このリチウム合金Ｊｉ
２ｂはセパレータ３側に配置している。リチウム層２ａ
は前記リチウム板のアルミニウムと合金化しなかった部
分で構成されるものであり、負極２中のアルミニウム量
は６原子％に相当する。このように、負極２はセパレー
タ３と対°向する側にリチウム合金層２ｂが形成されて
いるが、放電に際しては、リチウム１２ａのリチウムが
リチウム合金１１２ｂを介して電解液中にリチウムイオ
ンとして溶出し、リチウムが負極活物質として作用する
。そして、前記セパレータ３を構成する不織布は、前記
のように最大孔径３μｍで目付型１３０ｇ／ｒｒｆのポ
リプロピレン不織布である。
４は正極で、この正極４は二酸化マンガン１００重量部
、りん状黒鉛ｌＯ重量部およびポリテトラフルオロエチ
レン１重量部からなる合剤粉末を加圧成形して作製した
縦７ｍｍ、横２５ａ＋Ｉｍ、厚さ０．２１の成形体から
なり、その加圧成形時に一方の側にステンレス鋼製網を
正極集電体５として配置している。６は正極！ｉ電板で
、厚さ０．０５１１１１１のステンレス鋼板を用いて深
さの浅い容器状に成形したものであり、その周縁部６ａ
は平坦な鍔状に形成されていて、その幅は２１１１１で
、中央の凹部の潔さは０．３ｎ＋ｍであり、平面形状は
縦１６．５ｍｍ、横３４．５ｍ＋ｗの長方形に形成され
ている。そして、７はホントメルト接着剤であり、負掻
集電板ｌの周縁部１ａと正極集電板６の平坦な鍔状周縁
部６ａとを接着して、正極集電板６と負極集Ｔ１．板ｌ
とを絶縁しつつ、両者の間の間隙を封止している。
、りん状黒鉛ｌＯ重量部およびポリテトラフルオロエチ
レン１重量部からなる合剤粉末を加圧成形して作製した
縦７ｍｍ、横２５ａ＋Ｉｍ、厚さ０．２１の成形体から
なり、その加圧成形時に一方の側にステンレス鋼製網を
正極集電体５として配置している。６は正極！ｉ電板で
、厚さ０．０５１１１１１のステンレス鋼板を用いて深
さの浅い容器状に成形したものであり、その周縁部６ａ
は平坦な鍔状に形成されていて、その幅は２１１１１で
、中央の凹部の潔さは０．３ｎ＋ｍであり、平面形状は
縦１６．５ｍｍ、横３４．５ｍ＋ｗの長方形に形成され
ている。そして、７はホントメルト接着剤であり、負掻
集電板ｌの周縁部１ａと正極集電板６の平坦な鍔状周縁
部６ａとを接着して、正極集電板６と負極集Ｔ１．板ｌ
とを絶縁しつつ、両者の間の間隙を封止している。
実施例２
セパレーク３を構成する不織布として、最大孔径５μｍ
で目付ｆｆｌ Ｍ ７０ ｇ ／ ｏ（のポリプロピレ
ン不織布を用いたほかは実施例１と同様の構成からなる
）１形リチウム電池を作製した。
で目付ｆｆｌ Ｍ ７０ ｇ ／ ｏ（のポリプロピレ
ン不織布を用いたほかは実施例１と同様の構成からなる
）１形リチウム電池を作製した。
比較例１
セパレータ３を構成する不織布として、最大孔径４０ｕ
ｍで目付型１１００ｇ／ｒｒｆのポリプロピレン不織布
を用いたほかは実施例１と同様の構成からなる薄形リチ
ウム電池を作製した。
ｍで目付型１１００ｇ／ｒｒｆのポリプロピレン不織布
を用いたほかは実施例１と同様の構成からなる薄形リチ
ウム電池を作製した。
比較例２
セパレータ３を構成する不織布として、最大孔径ｌＯμ
ｍで目付型１５０ｇ／ｒｒｒのポリプロピレン不織布を
用いたほかは実施例１と同様の構成からなる薄形リチウ
ム電池に作製した。
ｍで目付型１５０ｇ／ｒｒｒのポリプロピレン不織布を
用いたほかは実施例１と同様の構成からなる薄形リチウ
ム電池に作製した。
比較例３
セパレータ３を構成する不織布として、最大孔径３μｍ
で目付重量１０ｇ／ｒｄのポリプロピレン不織布を用い
たほかは実施例１と同様の構成からなる薄形リチウム電
池を作製した。
で目付重量１０ｇ／ｒｄのポリプロピレン不織布を用い
たほかは実施例１と同様の構成からなる薄形リチウム電
池を作製した。
上記実施例１〜２の電池および比較例１〜３の電池をＪ
ＩＳ Ｃ５０２５に規定される電子部品振動試験Ａ法に
従って振動周波数１０〜５５Ｈｚ、全振幅１．５ｍｍ、
振動時間６時間の条件下で振動させた後、短絡発生の有
無を調べた結果を第１表に示す。試験に供した電池個数
は各電池とも１，０００個ずつである。
ＩＳ Ｃ５０２５に規定される電子部品振動試験Ａ法に
従って振動周波数１０〜５５Ｈｚ、全振幅１．５ｍｍ、
振動時間６時間の条件下で振動させた後、短絡発生の有
無を調べた結果を第１表に示す。試験に供した電池個数
は各電池とも１，０００個ずつである。
第 １ 表
第１表に示すように、実施例１〜２の電池は振動試験後
も短絡発生がまったくなかったが、従来使用のポリプロ
ピレン不織布をセパレータに用いた比較例１の電池では
、試験に供した１ 、 ０００個の電池のうち２８０個
に短絡が発生した。また、セパレータの孔径が比較的小
さい比較例２の電池では、従来品に相当する比較例１の
電池より短絡発生電池個数が少ないが、それでも試験に
供した１ 、 ０００個の電池のうち５０個に短絡が発
生した。そして、セパレータの最大孔径が３μｍと小さ
い比較例３の電池では、短絡発生電池個数がさらに減少
したが、目付重量が少ないために、試験に供した１、０
００個の電池のうら、２５個に短絡が発生した。
も短絡発生がまったくなかったが、従来使用のポリプロ
ピレン不織布をセパレータに用いた比較例１の電池では
、試験に供した１ 、 ０００個の電池のうち２８０個
に短絡が発生した。また、セパレータの孔径が比較的小
さい比較例２の電池では、従来品に相当する比較例１の
電池より短絡発生電池個数が少ないが、それでも試験に
供した１ 、 ０００個の電池のうち５０個に短絡が発
生した。そして、セパレータの最大孔径が３μｍと小さ
い比較例３の電池では、短絡発生電池個数がさらに減少
したが、目付重量が少ないために、試験に供した１、０
００個の電池のうら、２５個に短絡が発生した。
つぎに、上記実施例１〜２の電池と、比較のため目付重
量の大きいポリプロピレン不織布をセパレータに用いて
作製した比較例４の電池の内部抵抗を測定した結果を第
２表に示す。
量の大きいポリプロピレン不織布をセパレータに用いて
作製した比較例４の電池の内部抵抗を測定した結果を第
２表に示す。
第 ２ 表
第２表に示すように、実施例１〜２の電池は、内部抵抗
が３０〜３５Ωであって可使範囲内であるが、目付重量
の大きいポリプロピレン不織布をセパレータとして用い
た比較例４の電池では、内部抵抗が８０Ωであり、実用
電池としては内部抵抗が高ずぎ、−船釣用途には使いが
たかった。
が３０〜３５Ωであって可使範囲内であるが、目付重量
の大きいポリプロピレン不織布をセパレータとして用い
た比較例４の電池では、内部抵抗が８０Ωであり、実用
電池としては内部抵抗が高ずぎ、−船釣用途には使いが
たかった。
また、実施例１〜２の電池は、両者とも２０°Ｃ１１５
にΩで放電深度８０％まで放電させた後の一１０゛Ｃ１
５にΩ、７．８ｍ５ｅｃのパルス閉路電圧が２．８Ｖ以
上あったが、負極を縦７ｍｍ、横２５＋ｕ＋、厚さ０．
１ｍ＋ｗのリチウム板のみで構成した電池では、同条件
下でのパルス閉路電圧が２．５ＶＬかでなかった。
にΩで放電深度８０％まで放電させた後の一１０゛Ｃ１
５にΩ、７．８ｍ５ｅｃのパルス閉路電圧が２．８Ｖ以
上あったが、負極を縦７ｍｍ、横２５＋ｕ＋、厚さ０．
１ｍ＋ｗのリチウム板のみで構成した電池では、同条件
下でのパルス閉路電圧が２．５ＶＬかでなかった。
以上説明したように、本発明では、負極のリチウム層の
セパレータと対向する側に電気化学的合金化によるリチ
ウム合金層を設け、かつセパレータとして孔径が５μｍ
以下で、目付重量が３０〜７０ｇ／ｒｄの不織布を用い
ることによって、短絡発生がなく、かつ電池性能の優れ
た薄形リチウム電池を提供することができた。
セパレータと対向する側に電気化学的合金化によるリチ
ウム合金層を設け、かつセパレータとして孔径が５μｍ
以下で、目付重量が３０〜７０ｇ／ｒｄの不織布を用い
ることによって、短絡発生がなく、かつ電池性能の優れ
た薄形リチウム電池を提供することができた。
第１図は本発明に係る薄形リチウム電池の一例を示す断
面図である。 １・・・負極集電板、 １ａ・・・周縁部、 ２・・・
負極、２８・・・リチウム層、 ２ｂ・・・リチウム合
金層、３・・・セパレータ、 ４・・・王権、 ６・
・・正掻集電板、 ６ａ・・・周縁部、 ７・・・ホッ
トメルト接着剤駐ｐユパミ
面図である。 １・・・負極集電板、 １ａ・・・周縁部、 ２・・・
負極、２８・・・リチウム層、 ２ｂ・・・リチウム合
金層、３・・・セパレータ、 ４・・・王権、 ６・
・・正掻集電板、 ６ａ・・・周縁部、 ７・・・ホッ
トメルト接着剤駐ｐユパミ
Claims (2)
- （１）負極集電板１と正極集電板６との間に、リチウム
を活物質とする負極２と正極４と両極間に介在するセパ
レータ３とを含む電池要素が配置され、両極集電板１、
６の対向する平坦状の周縁部１ａ、６ａで接着封止され
た構造の薄形リチウム電池において、上記負極２はリチ
ウム層２ａのセパレータ３と対向する側にリチウムと該
リチウムに電気化学的に合金化する金属との電気化学的
合金化によるリチウム合金層２ｂを設けてなり、セパレ
ータ３として最大孔径５μｍ以下、目付重量３０〜７０
ｇ／ｍ＾２の不織布を用いたことを特徴とする薄形リチ
ウム電池。 - （２）リチウムと電気化学的に合金化する金属がアルミ
ニウム、錫、亜鉛、鉛、ビスマス、ケイ素、アンチモン
およびマグネシウムよりなる群から選ばれた少なくとも
１種である請求項１記載の薄形リチウム電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63066077A JPH01239761A (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 薄形リチウム電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63066077A JPH01239761A (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 薄形リチウム電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01239761A true JPH01239761A (ja) | 1989-09-25 |
Family
ID=13305424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63066077A Pending JPH01239761A (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 薄形リチウム電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01239761A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6159634A (en) * | 1998-04-15 | 2000-12-12 | Duracell Inc. | Battery separator |
| KR20150013249A (ko) * | 2012-05-08 | 2015-02-04 | 바텔리 메모리얼 인스티튜트 | 구조적 응용들을 위한 다기능 셀 |
| WO2019044771A1 (ja) * | 2017-08-28 | 2019-03-07 | 株式会社村田製作所 | 非水電解液電池および通信機器 |
| US10784503B2 (en) | 2017-03-01 | 2020-09-22 | Suzuki Motor Corporation | Protected lithium electrode structure for lithium-air battery |
| WO2025183130A1 (ja) * | 2024-02-29 | 2025-09-04 | Tdk株式会社 | リチウム二次電池及びその製造方法 |
-
1988
- 1988-03-18 JP JP63066077A patent/JPH01239761A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6159634A (en) * | 1998-04-15 | 2000-12-12 | Duracell Inc. | Battery separator |
| KR20150013249A (ko) * | 2012-05-08 | 2015-02-04 | 바텔리 메모리얼 인스티튜트 | 구조적 응용들을 위한 다기능 셀 |
| JP2015520923A (ja) * | 2012-05-08 | 2015-07-23 | バテル・メモリアル・インスティテュートＢａｔｔｅｌｌｅ Ｍｅｍｏｒｉａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ | 構造用途のための多機能セル |
| US10784503B2 (en) | 2017-03-01 | 2020-09-22 | Suzuki Motor Corporation | Protected lithium electrode structure for lithium-air battery |
| WO2019044771A1 (ja) * | 2017-08-28 | 2019-03-07 | 株式会社村田製作所 | 非水電解液電池および通信機器 |
| JPWO2019044771A1 (ja) * | 2017-08-28 | 2020-08-27 | 株式会社村田製作所 | 非水電解液電池および通信機器 |
| US11811048B2 (en) | 2017-08-28 | 2023-11-07 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte solution battery and communication device |
| WO2025183130A1 (ja) * | 2024-02-29 | 2025-09-04 | Tdk株式会社 | リチウム二次電池及びその製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6800397B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery and process for the preparation thereof | |
| EP3070767B1 (en) | Electrode, nonaqueous electrolyte battery, and battery pack | |
| US4658498A (en) | Process for producing rechargeable electrochemical device | |
| US8293419B2 (en) | Method for preparing hydrogen absorbing electrode and nickel metal-hydride battery | |
| KR20130041231A (ko) | 쌍극형 전지 | |
| JPH0428172A (ja) | 二次電池 | |
| US6440607B1 (en) | Nickel-hydrogen secondary cell | |
| JPH01239761A (ja) | 薄形リチウム電池 | |
| JPH04294059A (ja) | 非水電解質二次電池用負極 | |
| JPS60175375A (ja) | リチウム有機二次電池 | |
| JPH0425676B2 (ja) | ||
| JPS63175348A (ja) | リチウム電池 | |
| JPS63133448A (ja) | リチウム電池 | |
| JPH06310125A (ja) | リチウム二次電池用負極 | |
| JPS63126159A (ja) | リチウム電池 | |
| JPH0746602B2 (ja) | リチウム有機二次電池の製造方法 | |
| JPS63175350A (ja) | リチウム電池 | |
| JPS63143744A (ja) | リチウム電池 | |
| JPS62226563A (ja) | 非水電解液二次電池 | |
| JPH10189037A (ja) | 非水系電解液二次電池 | |
| JPS63175349A (ja) | リチウム−二酸化マンガン電池 | |
| JP7466112B2 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
| JPH0521045A (ja) | 密閉形電池 | |
| JPH04286864A (ja) | 二次電池 | |
| JP3268013B2 (ja) | 水素吸蔵合金電極 |