JPH0265057A - 薄形電池 - Google Patents
薄形電池Info
- Publication number
- JPH0265057A JPH0265057A JP63214122A JP21412288A JPH0265057A JP H0265057 A JPH0265057 A JP H0265057A JP 63214122 A JP63214122 A JP 63214122A JP 21412288 A JP21412288 A JP 21412288A JP H0265057 A JPH0265057 A JP H0265057A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- positive
- metal oxide
- propylene carbonate
- thin battery
- Prior art date
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- 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
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/50—Methods or arrangements for servicing or maintenance, e.g. for maintaining operating temperature
-
- 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
- H01M4/06—Electrodes for primary cells
- H01M4/08—Processes of manufacture
-
- 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (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、薄形電池の改良に関する。
［従来の技術及び課題］
近年の電子機器の小形化、薄形化に伴ないその電源とし
ての電池も小形化、薄形化が進んでいる。
ての電池も小形化、薄形化が進んでいる。
中でも、カード型電卓やＩＣカードなどに代表されるカ
ード型電池機器の電源としては厚さ０．５ｍｍ以下の超
薄形電池が要望されている。
ード型電池機器の電源としては厚さ０．５ｍｍ以下の超
薄形電池が要望されている。
ところで、上述した薄形電池としては従来より厚さ０．
０２〜０．０５ａ＋の焼鈍ステンレス鋼板や焼鈍ニッケ
ル板からなる負極端子板にリチウム金属を圧管してなる
負極と前記負極端子板と同様な材料からなる正極端子板
に金属酸化物を活物質とする正極合剤（例えば二酸化マ
ンガン、導電剤及び結着剤からなる正極合剤を形成して
なる正極との間に、非水電解液を含浸させたプロピレン
不織布製のセパレータを介在させると共に前記正負極端
子板の周辺をポリニレフィン樹脂からなる絶縁封口体で
密閉した厚さ０．５ ｕ以下の構造のものが知られてい
る。
０２〜０．０５ａ＋の焼鈍ステンレス鋼板や焼鈍ニッケ
ル板からなる負極端子板にリチウム金属を圧管してなる
負極と前記負極端子板と同様な材料からなる正極端子板
に金属酸化物を活物質とする正極合剤（例えば二酸化マ
ンガン、導電剤及び結着剤からなる正極合剤を形成して
なる正極との間に、非水電解液を含浸させたプロピレン
不織布製のセパレータを介在させると共に前記正負極端
子板の周辺をポリニレフィン樹脂からなる絶縁封口体で
密閉した厚さ０．５ ｕ以下の構造のものが知られてい
る。
上記電池に使用される電解液としては、電気化学的に安
定性があり、沸点が２４１．７℃と高い炭酸プロピレン
などの非プロトン性有機溶媒に支持塩として過塩素酸リ
チウムを溶解したものが用いられている。この炭酸プロ
ピレンは、沸点が２４１．７℃と高いために前記正極端
子板と負極端子板との間に正極合剤、電解液を含むセパ
レータ及びリチウム金属を配置させ、その周辺部を枠状
絶縁封口体を介して正負極端子板を１００〜２００ ’
Ｃで熱融着する際、電解液の蒸発による電池性能の劣化
や電池の高温貯蔵時での電解液の蒸発による脹れを抑制
できる。
定性があり、沸点が２４１．７℃と高い炭酸プロピレン
などの非プロトン性有機溶媒に支持塩として過塩素酸リ
チウムを溶解したものが用いられている。この炭酸プロ
ピレンは、沸点が２４１．７℃と高いために前記正極端
子板と負極端子板との間に正極合剤、電解液を含むセパ
レータ及びリチウム金属を配置させ、その周辺部を枠状
絶縁封口体を介して正負極端子板を１００〜２００ ’
Ｃで熱融着する際、電解液の蒸発による電池性能の劣化
や電池の高温貯蔵時での電解液の蒸発による脹れを抑制
できる。
一方、通常の電池では電解質の比伝導率を高める目的で
炭酸プロピレンに１，２−ジメトキシエタンを２５〜６
５体積％含有させて電池性能を向上させることが行われ
ている。但し、１．２−ジェトキシメタンの沸点が８４
．７℃と低いため、かかる１、２−ジェトキシメタンの
添加は前記封口時に１００〜２００ ℃の熱処理がなさ
れる前記薄形電池には不適当であり、非水電解液の溶媒
としては専ら炭酸プロピレンのみを使用している。
炭酸プロピレンに１，２−ジメトキシエタンを２５〜６
５体積％含有させて電池性能を向上させることが行われ
ている。但し、１．２−ジェトキシメタンの沸点が８４
．７℃と低いため、かかる１、２−ジェトキシメタンの
添加は前記封口時に１００〜２００ ℃の熱処理がなさ
れる前記薄形電池には不適当であり、非水電解液の溶媒
としては専ら炭酸プロピレンのみを使用している。
しかしながら、上記溶媒として使用される炭酸プロピレ
ンは７１ｉ気化学的に安定であるが、下記構造式に示す
ようにエステルであるため、カルボニル基が電子異性効
果により電子を吸引し、かつアルキル基が誘起効果によ
り電子を供与するため酸素（０）と夫々結合する２つの
炭素（Ｃ）位置の電子密度が低下する。このため、例え
ば水酸化物イオンの存在下では下記（１）式のように水
酸化物イオンと炭酸プロピレンの前記炭素の位置への求
核反応によって炭酸プロピレンがアルカリ加水分解する
ことがＡ、Ｈ，５ａａｄｌ ａｎｄ Ｗ、 Ｈ，Ｌ
ｅｅ。
ンは７１ｉ気化学的に安定であるが、下記構造式に示す
ようにエステルであるため、カルボニル基が電子異性効
果により電子を吸引し、かつアルキル基が誘起効果によ
り電子を供与するため酸素（０）と夫々結合する２つの
炭素（Ｃ）位置の電子密度が低下する。このため、例え
ば水酸化物イオンの存在下では下記（１）式のように水
酸化物イオンと炭酸プロピレンの前記炭素の位置への求
核反応によって炭酸プロピレンがアルカリ加水分解する
ことがＡ、Ｈ，５ａａｄｌ ａｎｄ Ｗ、 Ｈ，Ｌ
ｅｅ。
Ｔ、 Ｃｈｃｒａ、 Ｓｏｃ、 （Ｂ） 、 １９
６Ｂ、１に報告されている。
６Ｂ、１に報告されている。
ＣＩｌ３−ＣＩｌ−Ｃ１！□
上述した報告から、炭酸プロピレンは酸やアルカリの存
在下では容易に加水分解を起こしたり、ある種の溶質の
存在下などで分解を起こしてガスを発生するなどの問題
を有する。特に、高温貯蔵時には前記炭酸プロピレンの
分解が促進される。
在下では容易に加水分解を起こしたり、ある種の溶質の
存在下などで分解を起こしてガスを発生するなどの問題
を有する。特に、高温貯蔵時には前記炭酸プロピレンの
分解が促進される。
このようなガス発生が著しくなると、電池の膨張を生じ
させ薄形電池の脹れを生じるばかりか分解生成物が電池
性能を低下させ、更には液量の減少などにより放電が不
可能となってしまう。
させ薄形電池の脹れを生じるばかりか分解生成物が電池
性能を低下させ、更には液量の減少などにより放電が不
可能となってしまう。
上述した現象は、正極活物質が二酸化マンガンなどの金
属酸化物を用いた場合に顕著となる。この原因について
検討した結果、次の３つの点が予７１−ｊされる。
属酸化物を用いた場合に顕著となる。この原因について
検討した結果、次の３つの点が予７１−ｊされる。
即ち、■金属酸化物の表面には微量の水酸基が存在し、
その割合は金属酸化物の種類により異なるが、該表面の
水酸基がある条件下で活性なプロトンとなり、ブレンス
テッド酸としての役割を果たし、炭酸プロピレンを分解
すること、■金属酸化物表面での付着水が関与し、水酸
化物イオンをＪ離して炭酸プロピレンの分解を促進する
こと、■二酸化マンガン表面の活性酸素により炭酸プロ
ピレンが酸化されて分解すること等が考えられる。
その割合は金属酸化物の種類により異なるが、該表面の
水酸基がある条件下で活性なプロトンとなり、ブレンス
テッド酸としての役割を果たし、炭酸プロピレンを分解
すること、■金属酸化物表面での付着水が関与し、水酸
化物イオンをＪ離して炭酸プロピレンの分解を促進する
こと、■二酸化マンガン表面の活性酸素により炭酸プロ
ピレンが酸化されて分解すること等が考えられる。
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたも
ので、組立て後において正極活物質である金属酸化物表
面での電解液の溶媒である炭酸プロピレンの分解を抑制
して高温貯蔵時での脹れ発生等を防止した高性能、高信
頼性の薄形電池を提供しようとするものである。
ので、組立て後において正極活物質である金属酸化物表
面での電解液の溶媒である炭酸プロピレンの分解を抑制
して高温貯蔵時での脹れ発生等を防止した高性能、高信
頼性の薄形電池を提供しようとするものである。
［課題を解決するための手段］
本発明は、負極端子板にリチウム金属を圧着してなる負
極と正極端子板に金属酸化物を活物質とする正極合剤を
形成してなる正極との間に、炭酸プロピレンを溶媒とし
て少なくとも１種の溶質からなる非水電解液を含浸させ
たセパレータを介在させて前記正負極端子板の周辺を絶
縁封口体で密閉した構造の薄形電池において、前記金属
酸化物を活物質とする正極合剤は加熱乾燥後に１，２−
ジメトキシエタンの蒸気に接触させたものであることを
特徴とする薄形電池である。
極と正極端子板に金属酸化物を活物質とする正極合剤を
形成してなる正極との間に、炭酸プロピレンを溶媒とし
て少なくとも１種の溶質からなる非水電解液を含浸させ
たセパレータを介在させて前記正負極端子板の周辺を絶
縁封口体で密閉した構造の薄形電池において、前記金属
酸化物を活物質とする正極合剤は加熱乾燥後に１，２−
ジメトキシエタンの蒸気に接触させたものであることを
特徴とする薄形電池である。
上記活物質である金属酸化物としては、例えば二酸化マ
ンガン、三酸化モリブデン、三二酸化コバルト、四三酸
化コバルト、酸化第二銅、三二酸化ビスマス、五酸化バ
ナジウム、四三酸化鉛等を挙げることができる。
ンガン、三酸化モリブデン、三二酸化コバルト、四三酸
化コバルト、酸化第二銅、三二酸化ビスマス、五酸化バ
ナジウム、四三酸化鉛等を挙げることができる。
上記金属酸化物を活物質とする正極合剤を１．２−ジメ
トキシエタンに接触させる場合、後述する作用、効果か
ら加熱乾燥直後に接触させることが好ましい。１．２−
ジメトキシエタンの接触は、１０分間以上行なうことが
望ましい。
トキシエタンに接触させる場合、後述する作用、効果か
ら加熱乾燥直後に接触させることが好ましい。１．２−
ジメトキシエタンの接触は、１０分間以上行なうことが
望ましい。
［作用］
本発明によれば、金属酸化物を活物質とする正極合剤を
加熱乾燥後に１，２−ジメトキシエタンの蒸気に接触さ
せることによって、電池構成後の金属酸化物表面での炭
酸プロピレンの分解を抑制し、高温貯蔵時での脹れを抑
制した高信頼性、高性能の薄形電池を得ることができる
。こうした１、２−ジメトキシエタン蒸気の接触による
効果は、■、２−ジメトキシエタンのドナーナンバー（
Ｄ、Ｎ、）が２０と炭酸プロピレン（Ｄ、 Ｎ、 ；
１５．１）に比べて高いことに起因すると考えられる。
加熱乾燥後に１，２−ジメトキシエタンの蒸気に接触さ
せることによって、電池構成後の金属酸化物表面での炭
酸プロピレンの分解を抑制し、高温貯蔵時での脹れを抑
制した高信頼性、高性能の薄形電池を得ることができる
。こうした１、２−ジメトキシエタン蒸気の接触による
効果は、■、２−ジメトキシエタンのドナーナンバー（
Ｄ、Ｎ、）が２０と炭酸プロピレン（Ｄ、 Ｎ、 ；
１５．１）に比べて高いことに起因すると考えられる。
即ち、金属酸化物にり、Ｎ、の高い１．２−ジメトキシ
エタンの蒸気に接触させると、例えば金属酸化物表面の
水酸基から遊離し易い活性プロトンを還元し、電池構成
後の表面水酸基による電解液中の炭酸プロピレンの分解
を抑制する効果、及び酸化物表面の活性酸素が問題であ
る場合にも１，２−ジメトキシエタンが活性酸素を還元
させ、電池構成後の金属酸化物表面の電位が低下し、炭
酸プロピレンの酸化分解を抑制する効果が考えられる。
エタンの蒸気に接触させると、例えば金属酸化物表面の
水酸基から遊離し易い活性プロトンを還元し、電池構成
後の表面水酸基による電解液中の炭酸プロピレンの分解
を抑制する効果、及び酸化物表面の活性酸素が問題であ
る場合にも１，２−ジメトキシエタンが活性酸素を還元
させ、電池構成後の金属酸化物表面の電位が低下し、炭
酸プロピレンの酸化分解を抑制する効果が考えられる。
なお、金属酸化物表面に吸着した１、２−ジメトキシエ
タンは体積として微量であるため、正負極端子板と絶縁
封口体との熱融着による封止工程において何等悪影響を
与えない。
タンは体積として微量であるため、正負極端子板と絶縁
封口体との熱融着による封止工程において何等悪影響を
与えない。
［実施例］
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
実施例
第１図は、薄形電池を示す断面図である。図中の１は、
５ＵＳ３０４からなる厚さ０．０３ｍｍの正極端子板で
あり、この端子板１上には後述する方法で１．２−ジメ
トキシエタン蒸気を接触させた二酸化マンガン、黒鉛及
びポリテトラフルオロエチレンからなる正極合剤２が形
成されている。図中の３は、５ＵＳ３０４からなる厚さ
０ 、０３ ａｍの負極端子板であり、この端子板３上
には金属リチウムの負極シート４が圧着されれいる。前
記正負極端子板１．３は、前記正極合剤２及び負極シー
ト４の間に炭酸プロピレンに過塩素酸リチウムを１モル
／ノとなるように溶解した非水溶媒電解液を含浸させた
ポリプロピレン不織布からなるセパレータ５を介在させ
て積層している。また、前記正負極端子板１．３間には
前記正極合剤２、セパレータ５及び負極シート４を囲繞
するように変性ポリプロピレンからなる枠状の絶縁封口
体６が配置されている。そして、前記正負極端子板１．
３と絶縁封口体６を２００℃で熱圧着することにより前
記前記正極合剤２、セパレータ５及び負極シート４を密
閉して厚さ０．５ｍｍの薄形電池を構成している。
５ＵＳ３０４からなる厚さ０．０３ｍｍの正極端子板で
あり、この端子板１上には後述する方法で１．２−ジメ
トキシエタン蒸気を接触させた二酸化マンガン、黒鉛及
びポリテトラフルオロエチレンからなる正極合剤２が形
成されている。図中の３は、５ＵＳ３０４からなる厚さ
０ 、０３ ａｍの負極端子板であり、この端子板３上
には金属リチウムの負極シート４が圧着されれいる。前
記正負極端子板１．３は、前記正極合剤２及び負極シー
ト４の間に炭酸プロピレンに過塩素酸リチウムを１モル
／ノとなるように溶解した非水溶媒電解液を含浸させた
ポリプロピレン不織布からなるセパレータ５を介在させ
て積層している。また、前記正負極端子板１．３間には
前記正極合剤２、セパレータ５及び負極シート４を囲繞
するように変性ポリプロピレンからなる枠状の絶縁封口
体６が配置されている。そして、前記正負極端子板１．
３と絶縁封口体６を２００℃で熱圧着することにより前
記前記正極合剤２、セパレータ５及び負極シート４を密
閉して厚さ０．５ｍｍの薄形電池を構成している。
前記１．２−ジメトキシエタン蒸気を接触させた正極合
剤２を有する正極端子板１を作製するには、まず、二酸
化マンガン、黒鉛及びポリテトラフルオロエチレンから
なる組成の正極体を厚さ０．０３Ｈの５ＵＳ３０４鋼板
上に形成した後、脱水のために２５０℃、５時間の乾燥
した。つづいて、第２図に示すように正極合剤２が形成
された鋼板１１を相対湿度１％以下の乾燥雰囲気の処理
室１２に移送し、該処理室１２底部に収容された１、２
−ジメトキシエタン液１３をヒータ１４に加熱して蒸気
１５を発生させ、正極合剤２に接触させ、吸着した。こ
の後、処理室１２から鋼板１１を取出し、所定形状に打
抜いて正極端子板を作製した。
剤２を有する正極端子板１を作製するには、まず、二酸
化マンガン、黒鉛及びポリテトラフルオロエチレンから
なる組成の正極体を厚さ０．０３Ｈの５ＵＳ３０４鋼板
上に形成した後、脱水のために２５０℃、５時間の乾燥
した。つづいて、第２図に示すように正極合剤２が形成
された鋼板１１を相対湿度１％以下の乾燥雰囲気の処理
室１２に移送し、該処理室１２底部に収容された１、２
−ジメトキシエタン液１３をヒータ１４に加熱して蒸気
１５を発生させ、正極合剤２に接触させ、吸着した。こ
の後、処理室１２から鋼板１１を取出し、所定形状に打
抜いて正極端子板を作製した。
比較例
１．２−ジメトキシエタンの蒸気を接触させなかった正
極合剤を用いた以外、実施例と同様な構成の薄形電池を
組立てた。
極合剤を用いた以外、実施例と同様な構成の薄形電池を
組立てた。
しかして、本実施例及び比較例の薄形電池を各々１００
個製造し、６０℃下で貯蔵した時の貯蔵日数に対する電
池総高（１００個当りの平均値）の変化を調べたところ
、第３図に示す特性図を得た。なお、第３図中のＡは本
実施例の電池における特性線、Ｂは比較例の電池におけ
る特性線を示す。第３図から明らかなように本実施例の
薄形電池は比較例の薄形電池に比べて電池総高の変化が
小さく高温貯蔵性能が優れていることがわかる。
個製造し、６０℃下で貯蔵した時の貯蔵日数に対する電
池総高（１００個当りの平均値）の変化を調べたところ
、第３図に示す特性図を得た。なお、第３図中のＡは本
実施例の電池における特性線、Ｂは比較例の電池におけ
る特性線を示す。第３図から明らかなように本実施例の
薄形電池は比較例の薄形電池に比べて電池総高の変化が
小さく高温貯蔵性能が優れていることがわかる。
なお、電解液は有機溶媒として炭酸プロピレンを用いた
ものの他にγ−ブチロラクトン、炭酸エチレンを用いた
ものにも同様に適用できる。
ものの他にγ−ブチロラクトン、炭酸エチレンを用いた
ものにも同様に適用できる。
［発明の効果］
以上詳述した如く、本発明によれば組立て後において正
極活物質である金属酸化物表面での電解液の溶媒である
炭酸プロピレンの分解を抑制して高温貯蔵時での脹れ発
生等を防止した高性能、高信頼性の薄形電池を提供でき
る。
極活物質である金属酸化物表面での電解液の溶媒である
炭酸プロピレンの分解を抑制して高温貯蔵時での脹れ発
生等を防止した高性能、高信頼性の薄形電池を提供でき
る。
第１図は本発明の実施例における薄形電池の断面図、第
２図は本実施例における正極合剤に１，２−ジメトキン
エタンの蒸気を接触、吸若するのに使用した装置の一形
態を示す概略図、第３図は本実施例及び比較例の薄形電
池の高温貯蔵日数に対する総高の変化を示す特性図であ
る。 １・・・正極端子板、２・・・正極合剤、３・・・負極
端子板、４・・・負極シート、５・・・セパレータ、６
・・・絶縁封口体、１１・・・５ＵＳ３０４鋼板、１２
・・・処理室、１３・・・１ ２−ジエメシキエタン液。
２図は本実施例における正極合剤に１，２−ジメトキン
エタンの蒸気を接触、吸若するのに使用した装置の一形
態を示す概略図、第３図は本実施例及び比較例の薄形電
池の高温貯蔵日数に対する総高の変化を示す特性図であ
る。 １・・・正極端子板、２・・・正極合剤、３・・・負極
端子板、４・・・負極シート、５・・・セパレータ、６
・・・絶縁封口体、１１・・・５ＵＳ３０４鋼板、１２
・・・処理室、１３・・・１ ２−ジエメシキエタン液。
Claims (1)
- 負極端子板にリチウム金属を圧着してなる負極と正極
端子板に金属酸化物を活物質とする正極合剤を形成して
なる正極との間に、炭酸プロピレンを溶媒として少なく
とも１種の溶質からなる非水電解液を含浸させたセパレ
ータを介在させて前記正負極端子板の周辺を絶縁封口体
で密閉した構造の薄形電池において、前記金属酸化物を
活物質とする正極合剤は加熱乾燥後に１、２−ジメトキ
シエタンの蒸気に接触させたものであることを特徴とす
る薄形電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63214122A JPH0265057A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 薄形電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63214122A JPH0265057A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 薄形電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0265057A true JPH0265057A (ja) | 1990-03-05 |
Family
ID=16650588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63214122A Pending JPH0265057A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 薄形電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0265057A (ja) |
-
1988
- 1988-08-29 JP JP63214122A patent/JPH0265057A/ja active Pending
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