JPH01319253A - リチウム電池 - 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） この発明は、リチウム電池に関し、特にセパレータの貫
通不良の発生を防止できるようにした構造に関する。

（従来の技術） 一般にリチウム電池では、ポリプロピレン不織布、ポリ
エチレンマイクロポーラスフィルムなどからなるセパレ
ータを挟んでその両側にそれぞれ二酸化マンガンを主成
分とする正極合剤と、金属リチウムを積層し、これらを
ケース内に密封した電池であり、内部抵抗が低く取り出
し得る電流容量が極めて大きな電池として実用化されて
いる。

（発明が解決しようとする課題） この種のリチウム電池では、以下の問題が指摘されてい
た。

つまり電池の両極が短絡すると、非常に大きな短絡電流
が流れ、この短絡電流によって電池内部が過熱して破裂
などの危険性を伴なうことである。

このような現象は、前記セパレータの貫通不良によって
発生しやすい。

貫通不良の発生原因としては、正極合剤の塗布条件によ
ることが指摘されている。

塗布方法としては、一般に二酸化マンガンを活物質とす
る正極合剤にテフロン水性ディスバージョンと水を混練
してスラリー状またはシート状とし、これを多孔性集電
体に塗布または圧着し、定着していたが、厚みのばらつ
きや、正極合剤の接触面の凹凸や遊離した電解質粉末が
セパレータの表面に食い込むことによる極間距離の不均
一によってセパレータ貫通不良が発生する。

このような不具合を除去する対策として、セパレータを
重ねて用いる方法が考えられるが、重ねた場合には、電
池容量が低下するだけでなく内部抵抗が極めて大きくな
り、放電性能が低下し、こ・の種の電池の好特性を失い
兼ねるものとなる。

本発明は以上の問題点に鑑みてなされたもので、内部抵
抗をそれほど高めることなくセパレータ貫通不良を防止
でき、内部短絡による破裂の危険性を回避でき、またセ
パレータ貫通不良による電池性能のばらつきをなくすよ
うにしたリチウム電池を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、この発明は、不織布またはマ
イクロポーラスフィルムからなるセパレータを挟んでそ
の両側にそれぞれ二酸化マンガンを主成分とするスラリ
ー状ないしシート状正極合剤と、金属リチウムとを積層
したリチウム電池であって、前記正極合剤のセパレータ
に対する接触面には、ポリアクリルアミド、ポリアクリ
ル酸ソーダ、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの中か
ら選ばれたイオン透過性の高分子物質の塗布により、イ
オン透過性の薄膜が予め形成されていることを特徴とす
る。

（作　用） 以上の構成によれば、正極合剤とセパレータの間にイオ
ン透過性の薄膜を介在することによって、正極合剤の接
触面の凹凸や遊離した正極合剤微粉末を被覆し、これに
よって前記凹凸や微粉末のセパレータ表面への入り込み
による内部短絡や、正極合剤の厚みのばらつきによる極
間距離の部分的不均一による局部放電反応を大きく抑制
できるものである。

（実　施　例） 以下、この発明の一実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。

図に示す電池は、負極間１と正極端子板３およびガスケ
ット４からなるケース内に正極合剤６とセパレータ５お
よび金属リチウム７からなる発電要素２が非水電解液９
とともに絶縁板８を介在させて密封されている。

セパレータ５．正極合剤６．金属リチウム７はそれぞれ
帯状に形成されており、これらはセパレータ５を挾んで
交互に正極合剤６．金属リチウム７が配置されるように
重ね合わされ、渦巻状にまかれている。そして、前記金
属リチウム７と負極缶１は負極リード板１１を介して接
続され、正極合剤６と正極端子板３は正極リード板１０
を介して接続されている。

前記セパレータ５は、イオン透過性が大で適度な機械的
強度を持つ多孔性の絶縁体、例えばポリプロピレン不織
布、ポリエチレンマイクロポーラスフィルムなどが用い
られる。

また、非水電解液９としては、非水の有機溶媒にアルカ
リ金属塩を溶かした有機電解液が用いられている。

また、前記正極合剤６は二酸化マンガンを主成分とし１
、これに黒鉛アセチレンブラックを加えるとともに、バ
インダとして、テフロン水性ディスバージョンおよび水
を添加し、混練してスラリー状ないしシート状とし、こ
れを多孔質集電体に塗布または圧着した後前記セパレー
タ５の表面に塗り付けまたは圧着するものであるが、こ
の発明では、その前段階でセパレータ５に対する接触面
に第２図に拡大して示すように予めイオン透過性の薄膜
１２が形成されていることが特徴となっている。

この薄膜１２は、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸
ソーダ、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのイオン透
過性高分子物質の中から選ばれたものであって、以下の
塗布方法によって正極合剤６の表面に形成される。

すなわち、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ソーダ
を一例に示すと、これらの粉末は水に容易に溶解し、粘
性を帯びた水溶液となる。

したがって、この水溶液中に正極合剤６を浸漬し、引き
あげ乾燥すれば正極合剤６の表面にイオン透過性の薄膜
１２が形成されることになる。

なお、これらのイオン透過性の高分子物質を過剰に溶解
した溶液は粘性が高くなり過ぎ、これに正極合剤６を浸
漬塗着し、乾燥した状態では、濃淡部ができ厚い被膜に
形成され、イオン透過性が減少し、この被膜が抵抗体と
なって電池性能が低下する。

その逆に薄い溶液の場合には十分な被膜が形成されず、
貫通不良原因を解消できない。

したがって、前記ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸
ソーダは適度な濃度とすることが必要であり、具体的に
は水１００部に対して０．０１〜０．２部添加した水溶
液中に正極合剤６を浸漬すれば、適度な厚みのイオン透
過性の薄１ｉ１１２を形成することができる。

その後前述したようにこの正極合剤６をセパレータ５の
一面に、他面に金属リチウム７を積層し、渦巻状に巻回
すれば発電要素２を形成できるのである。

なお、以上の薄膜１２を正極合剤６とセパレータ５の間
に介在させたものと従来の薄膜をまったく形成しない正
極合剤を用いた電池の内部抵抗を比較ｍｊ定した結果、
従来が０゜２５Ωであったのに対し、本発明が０．３０
Ωとなり、従来に比べて多少内部抵抗が増加はする。し
かし、正極合剤６のセパレータ５に対する接触面の凹凸
や、遊離した正極合剤粉末は薄膜１２により被覆されて
いるので、セパレータ５の内部への嵌入がなく、これに
よって極間距離の不均一による局部放電反応や内部短絡
を未然に防止できるのである。

（発明の効果） 以上実施例によって詳細に説明したように、この発明に
よるリチウム電池にあっては、スラリー状ないしシート
状正極合剤とセパレータ間にイオン透過性の薄膜が介在
することによって、正極合剤の接触面の凹凸や遊離した
正極合剤微粉末を被覆し、これによって前記凹凸や微粉
末のセパレータ表面への入り込みによる内部短絡や、正
極合剤の厚みのばらつきによる極間距離の部分的不均一
に起因する局部放電反応を大きく抑制できることになる
。

したがってこの発明では内部短絡による破裂などの危険
性を回避でき、またそこまで至らなくても電池性能のば
らつきを一定の範囲に収めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る筒形リチウム電池の一実施例を
示す断面図、第２図は第１図のＡ部拡大断面図である。 ５・・・セパレータ　　　　６・・・正極合剤７・・・
金属リチウム　　１２・・・イオン透過性薄膜特許出願
人　　　　　富士電気化学株式会社代　理　人　　　　
弁理士　−色　健軸向　　　　　　弁理士　松本　雅利 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）不織布またはマイクロポーラスフィルムからなる
   セパレータを挟んでその両側にそれぞれ二酸化マンガン
   を主成分とするスラリー状ないしシート状正極合剤と、
   金属リチウムとを積層したリチウム電池であって、前記
   正極合剤のセパレータに対する接触面には、ポリアクリ
   ルアミド、ポリアクリル酸ソーダ、ポリエチレン、ポリ
   プロピレンなどの中から選ばれたイオン透過性の高分子
   物質の塗布により、イオン透過性の薄膜が予め形成され
   ていることを特徴とするリチウム電池。