JPH02304864A

JPH02304864A - 非水電解液電池

Info

Publication number: JPH02304864A
Application number: JP12620089A
Authority: JP
Inventors: Tomoya Murata; 村田　知也; Toshio Mizuno; 水野　利男; Tomohisa Nozue; 智久野末
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 1989-05-19
Filing date: 1989-05-19
Publication date: 1990-12-18
Also published as: JPH0580788B2

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、非水電解液電池に関するものである。

〈従来の技術〉偏平形リチウム電池、スパイラル形リチウム電池、ある
いはインサイドアウト形リチウム電池等の非水電解液電
池では、電池缶と：１子板を組合わせて作った電池容器
内に、正ｆ５８剤とリチウム負極とをセパレータを介し
て対向させてなる発電要素を収納する構成としている。

そして偏平形リチウム電池では、例えば、電池缶底面に
正極合剤、並びにセパレータを順次載置した状態で、セ
パレータの上から所定量の電解液を注入し、次いでこの
セパレータの上から、リチウム負極を内底面に圧着しま
た封口ガスケットを外周に装着した端子板を載せ、最後
に電池缶周縁部を内側に折曲して封口ガスケットを外側
から締付けて電池容器を密封して製作される。

また、スパイラル形リチウム電池の場合、セパレータ、
正極、セパレータ、負極をｊｌ［ｆｉ次積重したシート
状電極群を渦巻状に巻回した発電要素を電池缶内に収納
し、また電池缶内に所定量の電解液を注液した後、電池
缶開口部に載置した封口ガスケットや端子板あるいは封
口板なとによりこの開口部を封口して作られる。

この種の非水電解液電池では、放電に伴う正極合剤の膨
潤によりセパレータ中の電解液が正極合剤側に次第に移
行して漸次枯渇するため、電池の内部抵抗が増大し、こ
れが電池の放電性能の低下を沼く大きな原因となる。こ
のような性能低下は、電池を高負荷パルス放電させた場
合において顕著に現れる。

特に偏平形（コイン形）非水電解液電池の場合、電池容
器内に十分量の電解液を入れておくことが非常に困難で
あるので、上記のような性能低下の度合いが大きい。

そこで、本願出願には先に、コロナ放電処理を施したポ
リオレフィン系樹脂製不織布をセパレータに用いること
を提案した（特開昭６３−２８７０７６号）。

つまりコロナ放電処理を施すことにより、ポリオレフィ
ン系樹脂製不織布、例えばポリプロピレン不織布の微細
繊維表面が部分的に侵されて細く技分かれした状態とな
るから、セパレータの表面積が著しく増大する。そして
、これによりセパレータの保液性ないし吸液性が格段に
増大し、薄くても十分な量の電解液をセパレータ中に確
保できるようになるから、上記のような放電進行に伴う
内部抵抗の上昇が抑制される訳である。

〈発明が解決しようとする課題〉ところが、このようなコロナ放電処理を施したセパレー
タないし不織布は上記のようにその表面積が増大してい
るため、加工工程や電池組立て工程において静電気が発
生し易い。特にリチウム電池の場合、負極リチウムと水
分との反応をなくすためにセパレータなどは乾燥状態で
使用され、また電池組立ては乾燥雰囲気下で行われるの
で、静電気発生の度合いが大きい。

このため、例えばコイン形リチウム電池においてコロナ
放電処理済の不織布シートを乾燥後、金型によりセパレ
ータ形状に抜き絞り、またこのセパレータを電池缶上に
載置した正極合剤の上面に落として電池組合わせを行う
などの加工処理を行う場合などにおいて、帯電したセパ
レータが金型や冶具などに貼り付いたり、またセパレー
タが定位置からスした位置で正極合剤上に載置されるこ
とが起こり易くなる。このため工程不良が起こり易く、
またセパレータのスレにより正負極間の隔離が不十分と
なって電圧不良が起きたり、あるいは封口部へのセパレ
ータの噛み込みにより漏液不良等が発生し易い。また、
スパイラル形やインサイドアウト形リチウム電池の場合
にも、組立て工程において同様なセパレータの位置ズレ
による工程不良や電圧など起きる。

このため、セパレータをポリオキシエチレン系などの界
面活性剤て予じめ処理することでセパレータ表面の抵抗
を小さくして静電気を逃が易くし、これにより静電気に
よる上記不都合を抑制することが提案されている。

ところが、この界面活性剤による処理では、条件次第で
は静電気の発生量はｏ、ｔｋｖ以下になる場合があるも
のの、例えば前日使い残したセパレータ用不織布をその
日の使用に際して再度乾燥した場合のようにセパレータ
が完全に脱水された状態においては、加工処理により１
〜２ｋＶもの静電気が発生することがあり、このような
場合には界面活性剤の効果が殆ど期待できない。

この発明は、加工工程や電池組立て工程などにおいて上
記のような静電気発生を有効に抑えることが可能で、従
ってセパレータのズレによる工程不良、あるいは電圧不
良や漏液不良などを防止することができる非水電解液電
池を提供することを目的とする。

く課題を解決するだめの手段〉この発明の非水電解液電池は、コロナ放電処理を施した
ポリオレフィン系繊維製の不織布を、界面活性剤又は水
ガラスを含んだカーボン微粉末の分散液で処理してなる
セパレータを用いたことを要旨とする。

上記のコロナ放電処理とは、例えば素材（不織布）表面
で高電圧でアーク放電などをさせて、素材の表面処理を
することを指す。

上記のカーボン微粉末としては、カーボンブラック、あ
るいは鱗状黒鉛や人造黒鉛などの黒鉛などを用いること
ができる。また、このカーボン微粉末としては、その平
均粒径が２〜３μｍ程度以下のものか好ましい。これ以
上の平均粒径のものを用いた場合、界面活性剤又は水ガ
ラスを含んだ上記液中で沈澱してうまく分散しなくなり
、従ってセパレータへの含浸処理が困難になる他、カー
ボン微粉末同士の接触によりセパレータが内部短絡し易
くなる。

また、カーボン微粉末の使用量は、０．１〜２重量％程
度が好ましい。０．１重量％以下では所望の効果が得ら
れないし、２重量％以上の場合には電池組立て後におい
て内部短絡等の電池特性の異常か生じる場合がある。

一方、上記の界面活性剤としては、セパレータを構成す
るポリオレフィン系繊維と親和性のあるものて、好まし
くは静電除去ないし帯電防止が図り得るものを使用すれ
ば良く、例えばポリオキシエチレン系のエーテル型やア
ルキルエステル型の界面活性剤、あるいはポリエチレン
イミン系の界面活性剤などを用いることができる。

この界面活性剤は、カーボン微粉末を分散させる働きの
他、コロナ放電処理によりその表面が水に濡れ難くなっ
たセパレータ表面に上記処理液を濡れ易くするよう機能
する。このため、この界面活性剤は少なくとも１重量％
以上用いる必要がある。一方、界面活性ｆｉｊは乾燥後
もセパレータ上に残るので、使用量が多すぎれば電池性
能に悪影響か出るので、５重量９６程度以下にすべきで
ある。

一方、上記の水ガラスは、具体的には二酸化ケイ素とア
ルカリ金属の酸化物からなるケイ酸アルカリ塩であり、
例えば二酸化ケイ素２０〜３０重量％、Ｋ２Ｏ，Ｎａ２
ＯあるいはＬｉ２０−Ｎａ２０２０〜ｌＯ重量％、水５
０〜７０重量％の組成のものを使用すれば良い。

この水ガラスは上記界面活性剤と同様な働きをするから
、その使用量は同じく１〜５重量重量％色すれば良い。

く作用〉上記の界面活性剤又は水ガラスを含んだカーボン微粉末
の分散液で処理することて、乾燥状聾においても一セパ
レータの表面抵抗が常に小さく抑えられ、この結果静電
気を有効に逃がすことかできるものと考えられる。

そして、セパレータが完全に脱水された状態や乾燥雰囲
気下での加工や電池組立てなどにおいても、静電気の発
生が殆どなく、即ち静電気の発生を０　、２ｋＶ以下程
度に抑え得ることが知得されている。

〈実施例〉以下に実施例を説明する。

周波数２５〜３５　ｋｔ（ｚの単相交流電圧２２０Ｖの
電源を用い、ポリプロピレン製の不織布シートを出力３
０Ｗ　／　ｒｄ　／　ｍｉｎでコロナ放電処理した。

そして、第１図の通り、上記コロナ放電処理済みの不織
布シート１を、ロール２から処理槽３内に送り出した。

この処理槽３には、ポリオキシエチレン系の界面活性剤
並びにカーボンブラックをボールミルなどで混練しこれ
に少量のアルコールを加えて予じめ希釈した後、更に純
水中に攪拌・分散させて希釈した分散液が入っており、
このカーボンブラック分散液を処理槽３内において不織
布シート１に含浸させ、更に不織布シート１を乾燥炉４
で乾燥させて不織布シート１内の水分除去をした後、ロ
ール５にて巻取った。

次いで、以上のようにしてコロナ放電処理並びに上記分
散液による処理を行った不織布シート１を、第２図のよ
うにロール５から送り出し、また打抜兼雄金型６と雌金
型７て構成される抜絞り金型により所定の円盤状に打抜
き且つその外周部を片面側に絞って、厚さ　０．２ｗ＋
ｍ、直径１６關のカップ状の不織布シート片を得た。

一方、二酸化マンガンを主成分とする混合粉末をコイン
状に成形してなる正極合剤１１を電池缶１０の内底面に
載置したものを用意し、また第３図に詳細に示した通り
、この正極合剤１１の上に上記の不織布シート片をセパ
レータつとして重ね合わせて冠着させた。

その後、セパレータ９上にリチウム−アルミニウム合金
を用いてなる負極１２．並びに端子板１３を順次位置゛
させ、また電池缶ｌＯと端子板１３の周縁部によりこれ
らの間に挟持させた封口ガスケット１４を挟圧して、Ｃ
Ｒ２０２５のコイン形リチウム電池（本発明電池１）を
作製した。

一方、上記界面活性剤に代えて水ガラスを用いた分散液
により処理して作製したセパレータを用いた他は同様に
して、ＣＲ２０２５のコイン形リチウム電池（本発明電
池２）を作製した。

更に、カーボンブラックを使用しない他は同様な分散液
により処理して作製したセパレータを用いた他は同様に
して、ＣＲ２０２５のコイン形リチウム電池（比較電池
）を作製した。

以上の３種の電池をそれぞれ１００個作り、これらに関
し、工程３０分経過時点において上記後絞りの際にセパ
レータに帯電した静電気！、（ｋＶ）並びにセパレータ
を上記のように重ね合せる際の不具合（重ね合わせ不良
）発生率（％）、及び電池を温度６０℃の環境下で２０
日間保存した後における電圧不良の発生率（％）を各々
調べた。

結果は表１に示した通りである。

尚、本発明電池１．比較電池で用いた分散液における界
面活性剤の使用量、並びに本発明電池２で用いた分散液
における水ガラスの使用量はいずれも２重量％である。

また、表１においてＣＢはカーボンブラックを意味する
。

表１＊　・　　カーボンブラックによる内部短絡が原因と思
われる。

〈発明の効果〉以上のようにこの発明によれば、電池組立て時における
セパレータの静電気の発生を有効に抑制することかでき
、このためセパレータのズレによる工程゛不良や電圧不
良などをなくせ、また電池の歩留り向上が図れるといっ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はセパレータをカーボンブラック分散液により処
理する工程の説明図、第２図はこの処理済みセパレータ
を所定形状に後絞る工程の説明図、第３図はこの後絞し
たセパレータを正極合剤の上に載置する詳細な説明図、
第４図は実施例の電池の断面図である。１・・不織布シート、３・・・処理槽、４・・・乾燥炉
、９・・セパレータ、１０・・・電池缶、１１・・・正
極合剤、１２・・−負極。特許出願人　　　富士電気化学株式会社代　　理　　人
　　　　　　尾　　股　　行　　雄第　１　＝第２　口ｕ

Claims

【特許請求の範囲】

１、コロナ放電処理を施したポリオレフィン系繊維製の
不織布を、界面活性剤又は水ガラスを含んだカーボン微
粉末の分散液で処理してなるセパレータを用いたことを
特徴とする非水電解液電池。