JPH0516140B2 - - Google Patents

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JPH0516140B2
JPH0516140B2 JP58131552A JP13155283A JPH0516140B2 JP H0516140 B2 JPH0516140 B2 JP H0516140B2 JP 58131552 A JP58131552 A JP 58131552A JP 13155283 A JP13155283 A JP 13155283A JP H0516140 B2 JPH0516140 B2 JP H0516140B2
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JP
Japan
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battery
temperature
separator
film
positive
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JP58131552A
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Konosuke Ikeda
Satoshi Ubukawa
Minoru Fujimoto
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411Organic material
    • H01M50/414Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/417Polyolefins
    • HELECTRICITY
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    • H01M50/489Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
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    • YGENERAL 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
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Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は、リチウムを活物質とする負極と、金
属の酸化物、硫化物或いハロゲン化物などを活物
質とする正極と、正負極間に介挿されるセパレー
タと非水電解液とを具備する非水電解液電池に関
するものである。
(ロ) 従来技術 この種電池は高エネルギー密度を有し、且自己
放電が少ないという利点のために近年特に注目さ
れており、事実、負極活物質としてリチウムを用
い、正極活物質として二酸化マンガン、フツ化炭
素或いはクロム酸銀などを用いる電池が実用化に
至つている。
そして、この種電池においてセパレータ部材と
しては耐非水電解液性の観点からポリプロピレン
不織布が一般的に用いられている。
ところでこの種電池の用途拡大に伴いその安全
性については更に改善が望まれている。発明者等
の実験によると、電池を外部短絡させた場合、短
絡電流によるジユール熱のために電池内温度が上
昇し、セパレータ部材としてのポリプロピレン不
織布が軟化、溶融して正負極が接触する内部短絡
を引起し電池内温度が更に上昇すると共に電解液
の分解によるガスが発生して電池の発火、爆発等
の危険性が生じた。
(ハ) 発明の目的 本発明の目的とするところは改良されたセパレ
ータ部材を用いることにより非水電解液電池の安
全性を更に高めることにある。
(ニ) 発明の構成 本発明は上記目的を達成すべくなされたものに
してその要旨とするところは、リチウムを活物質
とする負極と、金属の酸化物、硫化物或いはハロ
ゲン化物などを活物質とする正極と、正負極間に
介挿されるセパレータと、非水電解液とを具備
し、前記正負極と前記セパレータとを捲回構成し
た渦巻電極体を備えたものであつて、前記セパレ
ータが厚み0.04mm、目付重量8.43g/m2、孔径約
0.6〜0.7μのポリエチレンを主体とするフイルム
よりなることを特徴とする非水電解液電池にあ
る。
(ホ) 実施例 以下本発明の実施例につき詳述する。
実施例 1 正極は活物質としての二酸化マンガンに導電剤
としてのアセチレンブラツク及び結着剤としての
フツ素樹脂を85:10:5の重量比で混合した混合
物を集電網に塗着し、熱処理したるものを用い
た。
負極はリチウム圧延板を所定寸法に打抜いたも
のであり、又電解液はプロピレンカーボネートと
ジメチルエチレングリコールエーテルの混合溶媒
に渦塩素酸リチウムを溶解したるものを用いた。
そしてセパレータ部材として厚み0.040mm、目
付重量8.43g/m2、孔径約0.6〜0.7μのポリエチレ
ンフイルム(旭化成社製、商品名ハイポアー)を
用いた。
第1図は電池の縦断面図を示し、電池組立に際
しては正負極1,2をセパレータ3を介して巻回
してなる渦巻電極体を正極端子兼用の電池容器4
内に収納し、ついでリチウム負極2より導出せる
負極リード板2′の一端が固着された負極端子兼
用の封口蓋5を絶縁パツキング6を介して電池容
器4の開口部に装着したのち電池容器4の開口縁
4′を絶縁パツキング6に締着して完成電池を得
る。尚7,8は渦巻電極体の上下面に配設された
絶縁ワツシヤである。電池寸法は高さ約35mm、直
径約20mmであつた。本実施例による電池をAとす
る。
比較例 1 セパレータ部材として厚み0.025mm、目付重量
11.74g/m2、孔径約0.1μのポリプロピレンフイ
ルム(ポリプラスチツク社製、商品名ジユラガー
ド)を用いることを除いて他は実施例1と同様の
電池を作成した。この電池をBとする。
比較例 2 セパレータ部材として厚み0.120mm、目付重量
40.00g/m2繊維の太さ約1.5〜2μのポリプロピレ
ン不織布(東燃石油社製)を用いることを除いて
他は実施例1と同様の電池を作成した。この電池
をCとする。
第2図及び第3図は上記各電池の短絡試験特性
を比較したものである。
先づ、第2図は上記電池A,B及びCを夫々2
個ずつ直列に接続し、これらを25℃の恒温槽内に
長時間保持して電池を25℃の温度雰囲気下に慣ら
したのち、夫々2個ずつ直列接続せる各電池群を
短絡させて測定した特性を示し、第2図イは電流
値一測定時間との関係、第2図ロは電池容器温度
一測定時間との関係を夫々示す。尚、第2図にお
ける曲線は同一電池2個のうち電流値及び温度の
高い方の電池の値を採用したものである。
この第2図から次のことがわかる。
即ち、本発明電池A及び比較電池Bでは短絡後
約5分の時点で電流値は急激に減少している。こ
の時の電池容器温度は電池Aの時約90℃、電池B
の時約105℃を示している。そして、その後は時
間の経過に伴ない電流値はほとんど上昇せず、又
電池容器温度は下降する。
これに対し電池Cでは短絡後約5分の時点で一
旦電流値が減少するが、又直ぐに電流値が増大し
ているため電池容器温度は上昇しつづけている。
そして約7分後に電池内圧が上昇して封口蓋が飛
びそれ以上の測定は不可能であつた。
この理由を考察するに、電池A,Bの場合にお
いてセパレータ部材として用いた微細孔を有する
合成樹脂フイルムは短絡電流によるジユール熱で
電池温度が上昇して各フイルム素材の有する溶融
点に達すると微細孔が溶融物で塞がれ、イオンの
移動が阻止されることになる。即ちセパレータ部
材は電気的絶縁は勿論のことイオンの移動も阻止
する絶縁体となるため電流は流れなくなるのであ
る。その結果として電池温度もそれ以上上昇する
ことなく発火や爆発と云つた不都合は抑制される
ことになる。
これに対してセパレータ部材としてポリプロピ
レン不織布を用いた電池Cでは短絡電流によるジ
ユール熱で電池温度が上昇すると、ポリプロピレ
ン不織布が若干収縮するためイオン移動量が減少
し電流値が低下するが、根本的にポリプロピレン
不織布はフイルムに比べて大きな孔部を有してい
るためイオンの移動を阻止することはできず、電
流値は又増加しそれに伴い電池温度も上昇してポ
リプロピレン不織布自身が軟化・溶融し電池内短
絡に至ることになる。
尚、微細孔を有するポリエチレンを主体とする
フイルムとしては、実施例で挙げたポリエチレン
のみからなるフイルムに限定されず、例えばポリ
エチレンを主体とし、これにポリプロピレンを含
んだフイルムでも適用することができる。
次に、セパレータ部材として、ポリエチレンフ
イルムを用いた本発明電池A及びポリプロピレン
フイルムを用いた比較電池Bの特性を比較した。
第3図は電池A及びBを夫々2個ずつ直列に接
続し、これらを70℃の恒温槽内に長時間保持して
電池を70℃の温度雰囲気下に慣らしたのち、夫々
2個ずつ直列接続せる各電池群を短絡させて測定
した特性を示し、第3図イは電流値一測定時間と
の関係、第3図ロは電池容器温度一測定時間との
関係を夫々示す。尚、第3図における曲線は同一
電池2個のうち電流値及び温度の高い方の電池の
値を採用したものである。
第3図から明らかなようにポリエチレンフイル
ムをセパレータ部材として用いた本発明電池Aの
方がポリプロピレンフイルムをセパレータ部材と
して用いた比較電池Bに比して、第3図イの如く
電流値は激減後ほとんど上昇せず、又第3図ロの
如く電池温度の最高温度は低く特性的に優れてい
ることがわかる。
この理由は次のように考えられる。即ち短絡試
験後電池を解体したところポリエチレンフイルム
は以前としてフイルム状を保つていたのに対しポ
リプロピレンフイルムは若干の衝撃によつてすぐ
に崩れた。このようにポリプロピレンフイルムの
場合は機械的強度の面で問題が有り崩れによる空
隙を介して若干イオンが移動し電流が流れると推
測される。又溶融点について云えばポリエチレン
の方が低いため電池温度の上昇を低く押えられ
る。
このようにポリプロピレンフイルムとポリエチ
レンフイルムを比較した場合、ポリエチレンフイ
ルムの方が優位であると云える。
(ヘ) 発明の効果 上述した如く、本発明による非水電解液電池に
よれば正負極とセパレータとを捲回構成した渦巻
電極体を備えた非水電解液電池において、前記セ
パレータとして微細孔を有するポリエチレンを主
体とするフイルムを用いたので、外部短絡させた
としても短絡電流によるジユール熱で電池温度が
上昇すると上記フイルムの微細孔が溶融物で閉塞
されてイオンの移動を阻止するため電流が流れな
くなりそれに伴い電池温度の上昇も、ポリプロピ
レンフイルムに比して、きわめて効果的に抑制さ
れるものであり、この種電池の安全性を向上でき
その工業的価値は極めて大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は一実施例による本発明電池の縦断面
図、第2図及び第3図は本発明電池の短絡試験特
性であり、夫々イは電流値一測定時間との関係、
ロは電池容器温度一測定時間との関係を示す図で
ある。 1……正極、2……負極、3……微細孔を有す
るポリエチレンフイルムよりなるセパレータ、4
……電池容器、5……封口蓋、6……絶縁パツキ
ング、7,8……絶縁ワツシヤ、A……本発明電
池、B,C……比較電池。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 リチウムを活物質とする負極と、金属の酸化
    物、硫化物或いはハロゲン化物などを活物質とす
    る正極と、正負極間に介挿されるセパレータとを
    捲回構成した渦巻電極体を備えたものであつて、
    前記セパレータが厚み0.04mm、目付重量8.43g/
    m2、孔径約0.6〜0.7μのポリエチレンを主体とす
    るフイルムよりなることを特徴とする非水電解液
    電池。
JP58131552A 1983-07-18 1983-07-18 非水電解液電池 Granted JPS6023954A (ja)

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JP58131552A JPS6023954A (ja) 1983-07-18 1983-07-18 非水電解液電池

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JPS6023954A JPS6023954A (ja) 1985-02-06
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JPS6023954A (ja) 1985-02-06

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