JPH05190208A - リチウム二次電池 - Google Patents
リチウム二次電池Info
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- JPH05190208A JPH05190208A JP4024358A JP2435892A JPH05190208A JP H05190208 A JPH05190208 A JP H05190208A JP 4024358 A JP4024358 A JP 4024358A JP 2435892 A JP2435892 A JP 2435892A JP H05190208 A JPH05190208 A JP H05190208A
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- battery
- thickness
- polymer
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- 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
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- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- 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
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Cell Separators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 新しいセパレータを用いることにより、充放
電特性が優れた、安全性、信頼性の高い非水溶媒電解液
系リチウム二次電池を提供する。 【構成】 リチウムイオンを放電および充電可能な負極
２と、正極７と、前記正極および負極を分離するセパレ
ータ３と、非水溶媒にイオン解離性のリチウム塩を溶解
した電解液５を有する二次電池において、前記セパレー
タ３として、（１）融点が１８０℃以下で厚さが２０〜
１００μｍで空孔率が３０％以上の多孔質ポリオレフィ
ン高分子膜と、（２）非水溶媒とイオン解離性のリチウ
ム塩を捕捉含浸可能な高分子マトリクスを有する厚さが
２０〜１５０μｍの高分子膜を併用することを特徴とす
る。 【効果】 ２種類の高分子膜を併用することにより、充
放電特性に優れ、安全性、信頼性が高い非水溶媒電解液
系リチウム二次電池を実現できる。
電特性が優れた、安全性、信頼性の高い非水溶媒電解液
系リチウム二次電池を提供する。 【構成】 リチウムイオンを放電および充電可能な負極
２と、正極７と、前記正極および負極を分離するセパレ
ータ３と、非水溶媒にイオン解離性のリチウム塩を溶解
した電解液５を有する二次電池において、前記セパレー
タ３として、（１）融点が１８０℃以下で厚さが２０〜
１００μｍで空孔率が３０％以上の多孔質ポリオレフィ
ン高分子膜と、（２）非水溶媒とイオン解離性のリチウ
ム塩を捕捉含浸可能な高分子マトリクスを有する厚さが
２０〜１５０μｍの高分子膜を併用することを特徴とす
る。 【効果】 ２種類の高分子膜を併用することにより、充
放電特性に優れ、安全性、信頼性が高い非水溶媒電解液
系リチウム二次電池を実現できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はリチウム二次電池、
さらに詳細にはリチウムイオンを充放電可能な負極を有
する電池に関するものである。
さらに詳細にはリチウムイオンを充放電可能な負極を有
する電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電子機器の小型軽量化、携帯化が進み、
その電源として高エネルギ密度電池の開発が要求されて
いる。このような要求に応える電池として、負極にリチ
ウムイオンを充放電可能な高性能二次電池の開発が期待
されている。リチウムイオンが放電可能な負極として
は、例えば、リチウム金属、リチウムとアルミニウムな
どのリチウム金属合金、あるいは、リチウムイオンを挿
入、放出可能な化学物質（例えば、種々の炭素材料、Ｎ
ｂ2Ｏ5、ＷＯ3等）を用いることが試みられている。本
明細書では、これらのリチウムイオンを充放電可能な電
池のことをリチウム二次電池と称する。
その電源として高エネルギ密度電池の開発が要求されて
いる。このような要求に応える電池として、負極にリチ
ウムイオンを充放電可能な高性能二次電池の開発が期待
されている。リチウムイオンが放電可能な負極として
は、例えば、リチウム金属、リチウムとアルミニウムな
どのリチウム金属合金、あるいは、リチウムイオンを挿
入、放出可能な化学物質（例えば、種々の炭素材料、Ｎ
ｂ2Ｏ5、ＷＯ3等）を用いることが試みられている。本
明細書では、これらのリチウムイオンを充放電可能な電
池のことをリチウム二次電池と称する。
【０００３】
【発明が解決する問題点】リチウム二次電池は、基本的
に従来の電池に比べて高性能であるが、高エネルギ密度
であるが故に、安全性、信頼性にいくつかの問題点があ
る。問題点の一つは、充電時にリチウムの析出形態が樹
脂状になり、セパレータを貫通し、内部ショートを起こ
すことである。この樹脂状リチウムは、金属リチウムや
金属リチウム合金を使用した時ならず、炭素材料などの
リチウムイオンを挿入、放出可能な負極を用いた場合で
も起こり、特に急速充電を行なった場合に顕著になる。
この樹脂状リチウムの電析によるショートを防ぐために
は、正極と負極の間に配置されるセパレータを厚くする
ことやセパレータの穴の大きさを小さくすることが考え
られる。しかし、リチウム電池の場合、リチウムが水と
激しく反応するため、従来の電池系と異なり、非水系の
電解液を使用している。このため、電解液の導電率が、
水溶液系の電解液と１桁から２桁低く、電池の取得電流
値が低いという本質的な問題点を有する。この理由によ
り、セパレータを厚くしたり、セパレータの穴の大きさ
を小さくするのは、抵抗が増大し、好ましくない。従っ
て、セパレータそのものの厚さや多孔度を変えずに樹脂
状リチウムに起因する内部ショートを防ぐ方法が求めら
れている。
に従来の電池に比べて高性能であるが、高エネルギ密度
であるが故に、安全性、信頼性にいくつかの問題点があ
る。問題点の一つは、充電時にリチウムの析出形態が樹
脂状になり、セパレータを貫通し、内部ショートを起こ
すことである。この樹脂状リチウムは、金属リチウムや
金属リチウム合金を使用した時ならず、炭素材料などの
リチウムイオンを挿入、放出可能な負極を用いた場合で
も起こり、特に急速充電を行なった場合に顕著になる。
この樹脂状リチウムの電析によるショートを防ぐために
は、正極と負極の間に配置されるセパレータを厚くする
ことやセパレータの穴の大きさを小さくすることが考え
られる。しかし、リチウム電池の場合、リチウムが水と
激しく反応するため、従来の電池系と異なり、非水系の
電解液を使用している。このため、電解液の導電率が、
水溶液系の電解液と１桁から２桁低く、電池の取得電流
値が低いという本質的な問題点を有する。この理由によ
り、セパレータを厚くしたり、セパレータの穴の大きさ
を小さくするのは、抵抗が増大し、好ましくない。従っ
て、セパレータそのものの厚さや多孔度を変えずに樹脂
状リチウムに起因する内部ショートを防ぐ方法が求めら
れている。
【０００４】セパレータは正極と負極を接触させないよ
うに隔離するだけでなく、電解液を保持し、電気化学反
応に関与するイオンの移動を速やかに行なわせることが
必要であり、リチウム電池の場合、ポリプロピレンやポ
リエチレンなどのポリオレフィンの薄い微孔性多孔質フ
ィルムが一般的に用いられている。一方、電解液を保持
可能であり、かつ、通常のセパレータと同等以上のイオ
ン導電性を有する高分子化合物が知られており、これら
の高分子は、しばしば、”電解液含浸型高分子電解質”
あるいは”電解液捕捉型高分子電解質”と称される。ま
た、ゲル電解質と称されるものも、この電解液含浸型高
分子に含まれる。上記の高分子化合物として、例えば、
ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル、ポリ
ビニレンカーボネート、ポリエチレンオキサイドのよう
な化合物が知られている。これらの化合物は厚膜で使用
してもリチウムイオンの導電性があるため、導電性の観
点からは、厚膜セパレータとしての使用は可能である。
しかし、これらの高分子化合物は、単独では、リチウム
電池用セパレータとしては使用し難い。これは、以下の
理由による。リチウム電池には、樹脂状リチウムの電析
による内部ショートのほかに解決すべき大きな問題点と
して、外部ショート、過大な充電電流が流れるなどの通
常使用電流に比較して過大電流が流れることに起因する
異常温度上昇時の熱安定性の問題がある。リチウムは還
元力が大きく、また、その融点が１８０℃と低いため、
通常の動作温度以上になると電解液等との電池構成材料
との発熱反応が急激に進み、極端な場合、リチウムが電
池内部で溶融し、電池が発火する危険性を有している。
このため、セパレータには、リチウムの融点以下で溶融
し、電流を遮断する機能が求められている。この観点か
らは、従来使用されているポリオレフィンセパレータの
方が上記の電解液捕捉型高分子電解質材料より優れてい
る。これらのことにより、従来のポリオレフィン系セパ
レータは樹脂状リチウムの析出による内部ショートを防
ぐことができない、電解液捕捉型高分子電解質は温度上
昇時の電流遮断効果がない、という問題点があり、どち
らも性能は不十分である。
うに隔離するだけでなく、電解液を保持し、電気化学反
応に関与するイオンの移動を速やかに行なわせることが
必要であり、リチウム電池の場合、ポリプロピレンやポ
リエチレンなどのポリオレフィンの薄い微孔性多孔質フ
ィルムが一般的に用いられている。一方、電解液を保持
可能であり、かつ、通常のセパレータと同等以上のイオ
ン導電性を有する高分子化合物が知られており、これら
の高分子は、しばしば、”電解液含浸型高分子電解質”
あるいは”電解液捕捉型高分子電解質”と称される。ま
た、ゲル電解質と称されるものも、この電解液含浸型高
分子に含まれる。上記の高分子化合物として、例えば、
ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル、ポリ
ビニレンカーボネート、ポリエチレンオキサイドのよう
な化合物が知られている。これらの化合物は厚膜で使用
してもリチウムイオンの導電性があるため、導電性の観
点からは、厚膜セパレータとしての使用は可能である。
しかし、これらの高分子化合物は、単独では、リチウム
電池用セパレータとしては使用し難い。これは、以下の
理由による。リチウム電池には、樹脂状リチウムの電析
による内部ショートのほかに解決すべき大きな問題点と
して、外部ショート、過大な充電電流が流れるなどの通
常使用電流に比較して過大電流が流れることに起因する
異常温度上昇時の熱安定性の問題がある。リチウムは還
元力が大きく、また、その融点が１８０℃と低いため、
通常の動作温度以上になると電解液等との電池構成材料
との発熱反応が急激に進み、極端な場合、リチウムが電
池内部で溶融し、電池が発火する危険性を有している。
このため、セパレータには、リチウムの融点以下で溶融
し、電流を遮断する機能が求められている。この観点か
らは、従来使用されているポリオレフィンセパレータの
方が上記の電解液捕捉型高分子電解質材料より優れてい
る。これらのことにより、従来のポリオレフィン系セパ
レータは樹脂状リチウムの析出による内部ショートを防
ぐことができない、電解液捕捉型高分子電解質は温度上
昇時の電流遮断効果がない、という問題点があり、どち
らも性能は不十分である。
【０００５】
【発明の目的】本発明は、このような現状に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は新しいセパレータを用いる
ことにより、充放電特性が優れた、安全性、信頼性の高
い非水溶媒電解液系リチウム二次電池を提供することに
ある。
れたものであり、その目的は新しいセパレータを用いる
ことにより、充放電特性が優れた、安全性、信頼性の高
い非水溶媒電解液系リチウム二次電池を提供することに
ある。
【０００６】
【発明の特徴と従来技術との差異】上記問題点を解決す
るため、本発明によるリチウム二次電池は、リチウムイ
オンを放電および充電可能な負極と、正極と、前記正極
および負極を分離するセパレータと、非水溶媒にイオン
解離性のリチウム塩を溶解した電解液を有する二次電池
において、前記セパレータとして、（１）融点が１８０
℃以下で厚さが２０〜１００μｍ以下で空孔率が３０％
以上の多孔質ポリオレフィン高分子膜と、（２）非水溶
媒とイオン解離性のリチウム塩を捕捉含浸可能な高分子
マトリクスを有する厚さが２０〜１５０μｍの高分子膜
を併用することを特徴とする。
るため、本発明によるリチウム二次電池は、リチウムイ
オンを放電および充電可能な負極と、正極と、前記正極
および負極を分離するセパレータと、非水溶媒にイオン
解離性のリチウム塩を溶解した電解液を有する二次電池
において、前記セパレータとして、（１）融点が１８０
℃以下で厚さが２０〜１００μｍ以下で空孔率が３０％
以上の多孔質ポリオレフィン高分子膜と、（２）非水溶
媒とイオン解離性のリチウム塩を捕捉含浸可能な高分子
マトリクスを有する厚さが２０〜１５０μｍの高分子膜
を併用することを特徴とする。
【０００７】本発明をさらに詳しく説明する。
【０００８】本発明によるリチウム二次電池は、２種類
の膜を併用したものを正極と負極の間に配置することを
特徴とし、この構造を採用することにより、以下の２点
を実現する高性能で高信頼性のリチウム電池である。つ
まり、本発明のリチウム電池は（Ａ）長期にわたる充放
電を繰り返しても樹脂状のリチウム電析による内部ショ
ートが起こらず、長い充放電サイクル寿命が実現できる
と共に内部ショートによる発火などの危険性を回避でき
る、（Ｂ）外部ショートや過大電流による充電などが起
こった場合には、リチウムが電池内部で溶融する危険な
状態を回避するため、速やかにリチウムの融点（１８０
℃）以下の温度でセパレータの構成材料が溶融し目詰ま
りを起こして電流を遮断し、それ以上の温度上昇を回避
できる機能を有するものである。
の膜を併用したものを正極と負極の間に配置することを
特徴とし、この構造を採用することにより、以下の２点
を実現する高性能で高信頼性のリチウム電池である。つ
まり、本発明のリチウム電池は（Ａ）長期にわたる充放
電を繰り返しても樹脂状のリチウム電析による内部ショ
ートが起こらず、長い充放電サイクル寿命が実現できる
と共に内部ショートによる発火などの危険性を回避でき
る、（Ｂ）外部ショートや過大電流による充電などが起
こった場合には、リチウムが電池内部で溶融する危険な
状態を回避するため、速やかにリチウムの融点（１８０
℃）以下の温度でセパレータの構成材料が溶融し目詰ま
りを起こして電流を遮断し、それ以上の温度上昇を回避
できる機能を有するものである。
【０００９】本発明のリチウム二次電池のセパレータ
は、（１）融点が１８０℃以下で厚さが２０〜１００μ
ｍ以下で空孔率が３０％以上のポリオレフィン多孔質膜
と、（２）非水溶媒とイオン解離性のリチウム塩を捕捉
含浸可能な厚さが２０〜１５０μｍの高分子膜を併用す
ることを特徴としているが、上記（Ｂ）点の効果を実現
するためには、主として（１）融点が１８０℃以下の高
分子膜が作用しており、上記（Ａ）点の効果を実現する
ためには、主として、電解液含浸型の高分子化合物が作
用している。
は、（１）融点が１８０℃以下で厚さが２０〜１００μ
ｍ以下で空孔率が３０％以上のポリオレフィン多孔質膜
と、（２）非水溶媒とイオン解離性のリチウム塩を捕捉
含浸可能な厚さが２０〜１５０μｍの高分子膜を併用す
ることを特徴としているが、上記（Ｂ）点の効果を実現
するためには、主として（１）融点が１８０℃以下の高
分子膜が作用しており、上記（Ａ）点の効果を実現する
ためには、主として、電解液含浸型の高分子化合物が作
用している。
【００１０】融点が１８０℃以下の高分子膜としては、
ポリエチレン（融点は１３０℃前後）、ポリプロピレン
（融点は１６０℃前後）などのポリオレフィン材料で作
られたものが使用できる。この場合、この高分子膜の電
気抵抗を低くするため、最大で１００μｍとすることが
望ましく、この厚さが薄すぎると機械的強度が不十分で
電池作製時や通常の電池使用時にもこの膜が切れてしま
う危険性があるため、最低で２０μｍの厚さは必要であ
る。また、全体の厚さが２０〜１００μｍの範囲にあれ
ば、融点が１８０℃以下の高分子膜は２種の材料（例え
ば、ポリエチレンとポリプロピレン）を組み合わせて使
用することもできる。さらに、電解液の保持性を高め、
電気化学反応に関与するイオンの移動を円滑にするた
め、この高分子膜は多孔性であるほど電気抵抗が小さく
なり、最低、３０％の空孔率が必要である。
ポリエチレン（融点は１３０℃前後）、ポリプロピレン
（融点は１６０℃前後）などのポリオレフィン材料で作
られたものが使用できる。この場合、この高分子膜の電
気抵抗を低くするため、最大で１００μｍとすることが
望ましく、この厚さが薄すぎると機械的強度が不十分で
電池作製時や通常の電池使用時にもこの膜が切れてしま
う危険性があるため、最低で２０μｍの厚さは必要であ
る。また、全体の厚さが２０〜１００μｍの範囲にあれ
ば、融点が１８０℃以下の高分子膜は２種の材料（例え
ば、ポリエチレンとポリプロピレン）を組み合わせて使
用することもできる。さらに、電解液の保持性を高め、
電気化学反応に関与するイオンの移動を円滑にするた
め、この高分子膜は多孔性であるほど電気抵抗が小さく
なり、最低、３０％の空孔率が必要である。
【００１１】電解液含浸型高分子化合物は、高分子のマ
トリクスの中に非水溶媒とイオン解離性のリチウム塩を
強固に捕捉したものであり、高分子マトリクスとして、
例えば、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチ
ル、ポリビニレンカーボネート、ポリエチレンオキサイ
ドなどの基本材料が知られており、これらの化合物を単
独あるいは複数組み合わせて使用したり、機械的強度を
増大させるため、これらの高分子材料を架橋構造を有す
るものに変性させたものなどが用いられる。また、この
高分子はゲル電解質と称されるものも含んでいる。これ
らの高分子は電解液含浸後、最低でも、含浸した電解液
の１／１０程度の導電率を有し、上記の通常のセパレー
タより厚い膜として使用可能である。しかし、厚くなり
過ぎると電池の正極や負極の充填量が減少し電池のエネ
ルギが低くなるという問題が生じるため、最大でも厚さ
は１５０μｍとすることが望ましい。また、薄すぎる
と、樹脂状リチウムが貫通してしまい、内部ショートを
防ぐことができないため、最低２０μｍの厚さは必要で
ある。
トリクスの中に非水溶媒とイオン解離性のリチウム塩を
強固に捕捉したものであり、高分子マトリクスとして、
例えば、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチ
ル、ポリビニレンカーボネート、ポリエチレンオキサイ
ドなどの基本材料が知られており、これらの化合物を単
独あるいは複数組み合わせて使用したり、機械的強度を
増大させるため、これらの高分子材料を架橋構造を有す
るものに変性させたものなどが用いられる。また、この
高分子はゲル電解質と称されるものも含んでいる。これ
らの高分子は電解液含浸後、最低でも、含浸した電解液
の１／１０程度の導電率を有し、上記の通常のセパレー
タより厚い膜として使用可能である。しかし、厚くなり
過ぎると電池の正極や負極の充填量が減少し電池のエネ
ルギが低くなるという問題が生じるため、最大でも厚さ
は１５０μｍとすることが望ましい。また、薄すぎる
と、樹脂状リチウムが貫通してしまい、内部ショートを
防ぐことができないため、最低２０μｍの厚さは必要で
ある。
【００１２】本発明では、上記の融点が１８０℃以下の
ポリオレフィン高分子膜と電解液含浸型の高分子を併用
するが、その併用方法としては、上記２種類の高分子の
それぞれの膜を重ね合わせて使用する、または融点が１
８０℃以下の高分子の上に電解液含浸型高分子膜を塗布
する、あるいはキャスティング法により直接、膜を形成
するなどの方法が可能である。
ポリオレフィン高分子膜と電解液含浸型の高分子を併用
するが、その併用方法としては、上記２種類の高分子の
それぞれの膜を重ね合わせて使用する、または融点が１
８０℃以下の高分子の上に電解液含浸型高分子膜を塗布
する、あるいはキャスティング法により直接、膜を形成
するなどの方法が可能である。
【００１３】本発明のリチウム二次電池は、充電可能な
電池であり、負極および正極に可逆な酸化還元反応を電
気化学的に行なう化学物質を使用し、両極の間にイオン
伝導性の電解液とセパレータを設け、両極の直接接触を
抑え、外部回路に電気エネルギを取り出す電池である。
リチウム二次電池は、負極に、リチウムイオンを放電可
能な化学物質を用い、リチウムイオンと可逆的な電気化
学反応を行なう化学物質を正極活物質とし、非水溶媒に
リチウム塩を溶解させたものを、リチウムイオン伝導性
の電解液として構成される電池である。例えば、負極と
しては、リチウム金属、リチウムとアルミニウムなどの
リチウム金属合金、あるいは、リチウムイオンを挿入、
放出可能な化学物質（例えば、種々の炭素材料、Ｎｂ2
Ｏ5、ＷＯ3等）を用いることができ、正極としては、Ｌ
ｉｘＣｏＯ2（０≦ｘ１）、ＬｉｘＮｉＯ2（０≦ｘ
１）、ＬｉＭｎ2Ｏ4（０≦ｘ１）、結晶あるいは非結晶
のＶ2Ｏ、5ＬｉＶ3Ｏ8（０≦ｘ１）、ＴｉＳ2、ＮｂＳ
ｅ3等を用いることができる。
電池であり、負極および正極に可逆な酸化還元反応を電
気化学的に行なう化学物質を使用し、両極の間にイオン
伝導性の電解液とセパレータを設け、両極の直接接触を
抑え、外部回路に電気エネルギを取り出す電池である。
リチウム二次電池は、負極に、リチウムイオンを放電可
能な化学物質を用い、リチウムイオンと可逆的な電気化
学反応を行なう化学物質を正極活物質とし、非水溶媒に
リチウム塩を溶解させたものを、リチウムイオン伝導性
の電解液として構成される電池である。例えば、負極と
しては、リチウム金属、リチウムとアルミニウムなどの
リチウム金属合金、あるいは、リチウムイオンを挿入、
放出可能な化学物質（例えば、種々の炭素材料、Ｎｂ2
Ｏ5、ＷＯ3等）を用いることができ、正極としては、Ｌ
ｉｘＣｏＯ2（０≦ｘ１）、ＬｉｘＮｉＯ2（０≦ｘ
１）、ＬｉＭｎ2Ｏ4（０≦ｘ１）、結晶あるいは非結晶
のＶ2Ｏ、5ＬｉＶ3Ｏ8（０≦ｘ１）、ＴｉＳ2、ＮｂＳ
ｅ3等を用いることができる。
【００１４】また、電解液に用いるリチウム塩として
は、例えば、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＰＦ、6ＬｉＳｂＦ6、
ＬｉＣＦ3ＳＯ、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ）2、ＬｉＣ（ＣＦ3
ＳＯ）3、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｌＣｌ4等が
挙げられ、電解液に用いる非水溶媒としては、プロピレ
ンカーボネート、エチレンカーボネートなどの環状エス
テル、ジメチル−カーボネート、ジエチルカーボネート
などの非環状エステル、テトラヒドロフラン、２−メチ
ルテトラヒドロフランなどの環状エーテル、ジアルコキ
シエタン、グライム類などの非環状エーテル、スルホラ
ンなどの硫黄化合物などが挙げられ、これらの化合物を
単独もしくは２種以上混合して用いることができる。
は、例えば、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＰＦ、6ＬｉＳｂＦ6、
ＬｉＣＦ3ＳＯ、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ）2、ＬｉＣ（ＣＦ3
ＳＯ）3、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｌＣｌ4等が
挙げられ、電解液に用いる非水溶媒としては、プロピレ
ンカーボネート、エチレンカーボネートなどの環状エス
テル、ジメチル−カーボネート、ジエチルカーボネート
などの非環状エステル、テトラヒドロフラン、２−メチ
ルテトラヒドロフランなどの環状エーテル、ジアルコキ
シエタン、グライム類などの非環状エーテル、スルホラ
ンなどの硫黄化合物などが挙げられ、これらの化合物を
単独もしくは２種以上混合して用いることができる。
【００１５】
【実施例】図１、図３に示すように、電池ケース６中に
負極２、セパレータ３、非水電解液５および正極７を順
次設け、負極ケース１で覆ったコイン電池を製造した。
なお、符号４はガスケットを示す。
負極２、セパレータ３、非水電解液５および正極７を順
次設け、負極ケース１で覆ったコイン電池を製造した。
なお、符号４はガスケットを示す。
【００１６】負極としてリチウム金属を、正極として二
酸化マンガンを、電解液として、１モル／１のＬＩＡＳ
Ｆ6をエチレンカーボネートとプロピレンカーボネート
の混合溶媒（体積混合比、１：１）に溶解したものを用
いて、コイン電池（直径２３ｍｍ、厚さ２ｍｍ）を２個
作製した。それぞれの電池を、図３の電池を”電池
Ａ”、図１の電池を”電池Ｂ”と称する。”電池Ａ”
は、本発明の効果を示すための比較例であり、厚さ５０
μｍ、空孔率４５％のポリプロピレン製マイクロポーラ
スフィルム単独をセパレータとして有している。ま
た、”電池Ｂ”は、厚さ２５μｍ、空孔率４５％のポリ
プロピレン製マイクロポーラスフィルムの上に厚さ２５
μｍのポリアクリロニトリルを主体とするフィルムを塗
布したセパレータを有する本発明の電池である。
酸化マンガンを、電解液として、１モル／１のＬＩＡＳ
Ｆ6をエチレンカーボネートとプロピレンカーボネート
の混合溶媒（体積混合比、１：１）に溶解したものを用
いて、コイン電池（直径２３ｍｍ、厚さ２ｍｍ）を２個
作製した。それぞれの電池を、図３の電池を”電池
Ａ”、図１の電池を”電池Ｂ”と称する。”電池Ａ”
は、本発明の効果を示すための比較例であり、厚さ５０
μｍ、空孔率４５％のポリプロピレン製マイクロポーラ
スフィルム単独をセパレータとして有している。ま
た、”電池Ｂ”は、厚さ２５μｍ、空孔率４５％のポリ
プロピレン製マイクロポーラスフィルムの上に厚さ２５
μｍのポリアクリロニトリルを主体とするフィルムを塗
布したセパレータを有する本発明の電池である。
【００１７】上記のポリアクリロニトリル主体のフィル
ムには機械的強度を増加させるための補助剤として架橋
構造を有するポリエチレングリコールジメタクリレート
を３０重量％含んでいる。
ムには機械的強度を増加させるための補助剤として架橋
構造を有するポリエチレングリコールジメタクリレート
を３０重量％含んでいる。
【００１８】これらの電池を、０．２ｍＡ／ｃｍ2の放
電電流で２Ｖまで放電し、０．２ｍＡ／ｃｍ2で３．５
Ｖまで充電する操作を１サイクルとして、充放電のサイ
クルを繰り返した。図２に結果を示す。比較例の”電池
Ａ”は第２２サイクルの充電時に、充電電圧が３．３Ｖ
付近で充電電圧が降下し不安定になり、充電容量が見か
け上、放電容量の２倍以上になった。その後、この電池
の放電容量は、０になり、使用不可能となった。この異
常状態は、樹脂状のリチウム電析のセパレータ貫通によ
る内部ショートに起因する。一方、本発明の”電池Ｂ”
はサイクル毎の放電容量が”電池Ａ”より大きく、かつ
５０サイクル以上、内部ショートが起こらず安定した充
放電サイクルが可能であった。
電電流で２Ｖまで放電し、０．２ｍＡ／ｃｍ2で３．５
Ｖまで充電する操作を１サイクルとして、充放電のサイ
クルを繰り返した。図２に結果を示す。比較例の”電池
Ａ”は第２２サイクルの充電時に、充電電圧が３．３Ｖ
付近で充電電圧が降下し不安定になり、充電容量が見か
け上、放電容量の２倍以上になった。その後、この電池
の放電容量は、０になり、使用不可能となった。この異
常状態は、樹脂状のリチウム電析のセパレータ貫通によ
る内部ショートに起因する。一方、本発明の”電池Ｂ”
はサイクル毎の放電容量が”電池Ａ”より大きく、かつ
５０サイクル以上、内部ショートが起こらず安定した充
放電サイクルが可能であった。
【００１９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、２種類の高分子膜を併用することにより、充
放電特性に優れ、安全性、信頼性が高い非水溶媒電解液
系リチウム二次電池を実現できる。
によれば、２種類の高分子膜を併用することにより、充
放電特性に優れ、安全性、信頼性が高い非水溶媒電解液
系リチウム二次電池を実現できる。
【図１】本発明の一実施例のコイン電池の構造を示した
図。
図。
【図２】電池と充放電サイクル数の関係を示す図。
【図３】従来のコイン電池の構造を示した図。
１ 負極ケース ２ 負極 ３ セパレータ。 ４ ガスケット ５ 電解液 ６ 電池ケース ７ 正極
Claims (1)
- 【請求項１】リチウムイオンを放電および充電可能な負
極と、正極と、前記正極および負極を分離するセパレー
タと、非水溶媒にイオン解離性のリチウム塩を溶解した
電解液を有する二次電池において、前記セパレータとし
て、（１）融点が１８０℃以下で厚さが２０〜１００μ
ｍで空孔率が３０％以上の多孔質ポリオレフィン高分子
膜と、（２）非水溶媒とイオン解離性のリチウム塩を捕
捉含浸可能な高分子マトリクスを有する厚さが２０〜１
５０μｍの高分子膜を併用することを特徴とするリチウ
ム二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4024358A JPH05190208A (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | リチウム二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4024358A JPH05190208A (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | リチウム二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05190208A true JPH05190208A (ja) | 1993-07-30 |
Family
ID=12135976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4024358A Pending JPH05190208A (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | リチウム二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05190208A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07272759A (ja) * | 1994-03-31 | 1995-10-20 | Sony Corp | 高分子固体電解質電池 |
| JPH11260341A (ja) | 1998-01-30 | 1999-09-24 | Celgard Llc | ゲル電解質電池の分離器 |
| JP2008016210A (ja) * | 2006-07-03 | 2008-01-24 | Sony Corp | 二次電池及びその製造方法 |
| US9680143B2 (en) | 2013-10-18 | 2017-06-13 | Miltec Uv International Llc | Polymer-bound ceramic particle battery separator coating |
| USRE47520E1 (en) | 2000-04-10 | 2019-07-16 | Celgard, Llc | Separator for a high energy rechargeable lithium battery |
| US10818900B2 (en) | 2014-07-18 | 2020-10-27 | Miltec UV International, LLC | UV or EB cured polymer-bonded ceramic particle lithium secondary battery separators, method for the production thereof |
| CN113261141A (zh) * | 2018-12-28 | 2021-08-13 | 三洋电机株式会社 | 非水电解质二次电池 |
-
1992
- 1992-01-16 JP JP4024358A patent/JPH05190208A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07272759A (ja) * | 1994-03-31 | 1995-10-20 | Sony Corp | 高分子固体電解質電池 |
| JPH11260341A (ja) | 1998-01-30 | 1999-09-24 | Celgard Llc | ゲル電解質電池の分離器 |
| USRE47520E1 (en) | 2000-04-10 | 2019-07-16 | Celgard, Llc | Separator for a high energy rechargeable lithium battery |
| JP2008016210A (ja) * | 2006-07-03 | 2008-01-24 | Sony Corp | 二次電池及びその製造方法 |
| US9680143B2 (en) | 2013-10-18 | 2017-06-13 | Miltec Uv International Llc | Polymer-bound ceramic particle battery separator coating |
| US10811651B2 (en) | 2013-10-18 | 2020-10-20 | Miltec UV International, LLC | Polymer-bound ceramic particle battery separator coating |
| US10818900B2 (en) | 2014-07-18 | 2020-10-27 | Miltec UV International, LLC | UV or EB cured polymer-bonded ceramic particle lithium secondary battery separators, method for the production thereof |
| CN113261141A (zh) * | 2018-12-28 | 2021-08-13 | 三洋电机株式会社 | 非水电解质二次电池 |
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