JPH0648755Y2 - コイン型非水電解液二次電池 - Google Patents

コイン型非水電解液二次電池

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JPH0648755Y2
JPH0648755Y2 JP1989000894U JP89489U JPH0648755Y2 JP H0648755 Y2 JPH0648755 Y2 JP H0648755Y2 JP 1989000894 U JP1989000894 U JP 1989000894U JP 89489 U JP89489 U JP 89489U JP H0648755 Y2 JPH0648755 Y2 JP H0648755Y2
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JP
Japan
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negative electrode
aqueous electrolyte
secondary battery
electrolyte secondary
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雅明 横川
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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、コイン型非水電解液二次電池に関する。
〔考案の概要〕
本考案は、コイン型非水電解液二次電池に関し、更に詳
しくは重負荷放電特性に優れたコイン型非水電解液二次
電池に関する。
〔従来の技術〕
電解液に非水電解液を使用するいわゆる非水電解液電池
は、自己放電が少なく保存性に優れた電池として、特に
5〜10年という長期間連続使用が要求される電子腕時計
や半導体メモリバックアップ用電源として広く利用され
ている。
従来より使用されているこれら非水電解液電池は通常一
次電池であるが、長期間経済的に反復して使用できる電
源として、再充電可能な非水電解液二次電池への要望が
強く、各方面で研究が進められている。中でも、負極ペ
レット用の負極活物質として、リチウムイオンをドープ
及び脱ドープできるコークスや有機高分子焼成体等のよ
うな炭素材料を使用するコイン型非水電解液二次電池
は、電池電圧が高く、高エネルギー密度が得られるた
め、小型電子機器の電源として期待されている。以下、
従来のコイン型非水電解液二次電池の構造を第2図に基
づき説明する。
従来のコイン型非水電解液二次電池の断面図を示す第2
図において、2は負極ペレットであり、リチウムイオン
をドープ及び脱ドープできるコークスや有機高分子焼成
体等の炭素材料のごとき材料からなる負極活物質を成型
したものである。3は正極ペレットであり、二酸化マン
ガン、五酸化バナジウムのような遷移金属酸化物や、こ
れら酸化物とリチウムとの複合化合物、または流化鉄の
ような遷移金属カルコゲン化合物や、これらカルコゲン
化合物とリチウムとの複合化合物を正極活物質とし、こ
れを成型したものである。
負極ペレット2および正極ペレット3は、マイクロポー
ラスフィルムからなるセパレータ4をはさんで負極缶5
および正極外装缶6の中に収納される。正極外装缶6は
その開口端部を封口ガスケット7を介してかしめ、密封
される。
電解液としては、例えばリチウム塩を電解質とし、これ
を非水溶媒(有機溶媒)に溶解した非水電解液が使用さ
れる。
上述のように構成された従来のコイン型非水電解液二次
電池において、負極缶5の材料としては、コストや封口
性能の観点からステンレス鋼板が通常用いられている。
また特に重負荷放電時の作動電圧特性(以下重荷負放電
特性という)の低下が問題となる場合には、負極缶5の
内部の少なくとも負極ペレット2との接触面に金メッキ
を施して接触抵抗値を低減することが行われていた(例
えば特開昭61−24143号公報)。
〔考案が解決しようとする課題〕
上述した従来のコイン型非水電解液二次電池において
は、負極缶5にステンレス鋼板を用いているので、表面
の不動体酸化被膜の存在のため負極ペレット2との接触
抵抗値が大きく、このため重負荷放電特性が悪かった。
また重負荷放電特性改善のため、負極缶5の内部に金メ
ッキを施す方法は、価格の点で実際の製品への応用は困
難であった。
従って、本考案の課題は、負極ペレット用の負極活物質
としてリチウムイオンをドープ及び脱ドープできる炭素
材料を用いるコイン型非水電解液二次電池において、簡
便で安価な方法により、重負荷放電特性の改善されたコ
イン型非水電解液二次電池を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
前述した課題を解決するため、本考案によるコイン型非
水電解液二次電池は、負極ペレットと負極缶との間に、
銅層を配設したものである。銅層の面積は、負極缶の内
部底面積より小さく、かつ負極ペレットの負極缶内部底
面への平面投影面積と同等以上であればよい。銅層の厚
さは、1μm以上100μm以下のものがよい。
〔作用〕
銅はヤング率が12.98×1010N・m-2であり、ステンレス
鋼に比較して軟質の金属である。このため、正極外装缶
の開口端部をかしめてコイン型非水電解液二次電池を組
立てたとき、銅層は負極ペレットとの密着性に優れた性
能を発揮する。従って、負極ペレットと負極缶との接触
抵抗値が低減され、この結果重負荷放電特性が改善され
る。
また、コイン型非水電解液二次電池は、3.5V以上の電圧
で充電されるが、この条件下において、負極側で銅層は
安定に存在でき、非水電解液により腐蝕されることはな
い。しかも充放電サイクルを繰り返しても銅層は腐蝕し
ないので、良好な重負荷放電特性が劣化することがな
い。
〔実施例〕
以下、本考案の実施例を図面を参照しながら説明する。
実施例1 第1図は本考案のコイン型非水電解液二次電池の第1の
実施例を示す断面図である。まず、正極活物質として、
炭酸リチウム1モルと炭酸コバルト1モルを混合し、90
0℃の空気中で5時間焼成してLiCoO2を得た。このLiCoO
291重量部と導電材としてグラファイトパウダー6重量
部、結着剤としてポリテトラフルオロエチレン(PTFE)
パウダー3重量部とを均質に混合し、圧縮成型により外
径15.5mm、高さ0.51mm、重量0.346gの正極ペレット3を
作製した。
一方負極活物質としては、ピッチコークスパウダー90重
量部に結着剤としてPTFEパウダー10重量部を加え均質に
混合し、これも圧縮成型することで、外径15.5mm、高さ
0.55mm、重量0.145gの負極ペレット2を作製した。
この負極ペレット2を、厚さ5μmの銅箔1を内部底面
に敷いた負極缶5の内側に載せ、その上にマイクロポー
ラスフィルムからなるセパレータ4を重ね、プラスチッ
クス製の封口ガスケット7をセパレータ4を介してその
上部に置き、この上から電解液を滴下した。
さらに、この上に前述の正極パレット3を載せ、最後に
その上に正極外装缶6をかぶせ、その開口端部をかしめ
てシールし、外径20mm、高さ1.6mmのコイン型非水電解
液二次電池を作製した。これをサンプル電池1とする。
なお、前記銅箔1の面積は、負極缶5の内部底面積と一
致させた。また電解液としては、プロピレンカーボネー
トと1,2−ジメトキシエタンとを体積比で1:1の割合で混
合した溶媒にLiPF6を1モル/lの割合で溶解させた非水
電解液を用いた。
実施例2 実施例1で用いた厚さ5μmの銅箔の代わりに、厚さ10
μmの銅箔を用い、またこれにより電池の高さを調整す
るために、正極ペレットの高さを0.505mm、重量を0.343
g、負極ペレットの高さを0.545mm、重量を0.144gとし、
そのほかは実施例1と同様にしてコイン型非水電解液二
次電池を作製した。これをサンプル電池2とする。
実施例3 実施例1で用いた厚さ5μmの銅箔の代わりに、厚さ50
μmの銅箔を用い、またこれにより電池の高さを調整す
るために、正極ペレットの高さを0.485mm、重量を0.329
g、負極ペレットの高さを0.525mm、重量を0.139gとし、
そのほかは実施例1と同様にしてコイン型非水電解液二
次電池を作製した。これをサンプル電池3とする。
実施例4 実施例1で用いた厚さ5μmの銅箔の代わりに、厚さ10
0μmの銅箔を用い、またこれにより電池の高さを調整
するために、正極ペレットの高さを0.460mm、重量を0.3
12g、負極ペレットの高さを0.500mm、重量を0.132gと
し、そのほかは実施例1と同様にしてコイン型非水電解
液二次電池を作製した。これをサンプル電池4とする。
比較例 比較のために、従来の方法である銅箔を用いないコイン
型非水電解液二次電池も作製した。この時用いた正・負
極ペレットは実施例1と同様のものであり、そのほか銅
箔を用いないこと以外、すべて実施例1と同様であっ
た。これをサンプル電池11とした。
前記のように作製したサンプル電池1、2、3、4及び
11ついて、それぞれ5.7mAの電流で、上限電圧4.0Vとし
て5時間充電し、続いて2.2mAの重負荷放電電流で放電
する充放電サイクルを10回繰り返した時の、10サイクル
目の放電容量を測定した。この結果を第3図に示す。
第3図から明らかなように、本考案の実施例によるサン
プル電池1、2および3は、従来の方法である、銅箔を
用いない比較例によるサンプル電池11より、すべて放電
容量が大きく、重負荷放電特性に優れていることがわか
る。また、100μの厚い銅箔を用いた実施例によるサン
プル電池4は、電池の高さ調整のために、正極ペレット
の高さと重量を減らしたために、放電容量は比較例によ
るサンプル電池11とほぼ同等になってしまい、100μm
を越えて銅箔の厚さを厚くするのは好ましくないと言え
る。
また、実施例には記してないが、重負荷放電特性改善の
効果は厚さ1μm以上の銅箔について認められる。しか
し厚さ5μmに満たない銅箔は機械的強度が小さく、取
り扱いに細心の注意を要し、しかも外周部のカット時に
破れてしまう可能性がある。
従って、本考案に用いられる銅箔の厚さは1μm以上10
0μm以下のものがよく、更に好ましくは5μm以上50
μm以下のものがよいことが判る。
以上、本実施例においては、銅層の一例として、銅箔を
とりあげて説明したが、他に銅の蒸着、イオンプレーテ
ィング等の真空薄膜形成技術や、銅メッキ等の方法によ
り、正極外装缶の内部底面にピンホールの無い銅層を配
設してもよい。また、ステンレス銅板に銅をクラッドし
た材料を負極缶として用いてもよい。また正極活物質と
して、LiCoO2とグラファイトパウダーおよびPTFEパウダ
ーの混合物を圧縮成型して正極パレットとして用いた
が、他に二酸化マンガン、五酸化バナジウム、硫化鉄の
ごとき遷移金属の酸化物、カルコゲン化合物、さらには
これら酸化物、カルコゲン化合物とリチウムとの複合化
合物を用いることが可能である。また負極活物質として
は、ピッチコークスパウダーとPTFEパウダーの混合物を
圧縮成型して負極ペレットとして用いたが、他にリチウ
ムイオンをドープ及び脱ドープできる炭素材料、すなわ
ち石油系コークスや石炭系コークス等のコークス材料、
有機高分子を望ましくは500℃以上の非酸化性雰囲気中
で焼成した有機高分子焼成体、アセチレンブラック等の
カーボンブラック類、グラファイト、ガラス状炭素、活
性炭、炭素繊維、その他の有機物熱分解炭素類を源流と
して用いることができる。また非水電解液としては、例
えばLiClO4、LiAsF6、LiPF6、LiBF4、LiB(C6H5)4、LiC
l、LiBr、CH3SO3LiまたはCF3SO3Liのごときリチウム塩
を電解質とし、これを例えばプロピレンカーボネート、
エチレンカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、1,2−
ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロ
フラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキ
ソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホ
ラン、アセトニトリルまたはプロピオニトリル等の単独
もしくは混合有機溶媒に溶解した非水電解液を使用する
ことができる。
〔考案の効果〕
以上詳述したように、本考案によれば、負極ペレットと
負極缶との間に銅箔等の銅層を配設することにより、重
負荷放電特性に優れ、しかも充放電サイクルを繰り返し
ても重負荷放電特性の劣化の少ない、耐久性に富んだコ
イン型非水電解液二次電池を得ることが可能となる。
これにより、従来のコイン型非水電解液二次電池の欠点
であった、重負荷放電特性の悪さ、特に充放電サイクル
を繰り返したときの重負荷放電特性の劣化を、簡単で安
価な方法で解決できるので、本考案の工業的利用価値は
大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案のコイン型非水電解液二次電池の実施例
を示す断面図、第2図は従来のコイン型非水電解液二次
電池の断面図、第3図は銅箔の厚さと放電容量の関係を
示す図である。 1……銅箔 2……負極ペレット 3……正極ペレット 4……セパレータ 5……負極缶 6……正極外装缶 7……封口ガスケット

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】負極ペレット用の負極活物質としてリチウ
    ムイオンをドープ及び脱ドープできる炭素材料を用いる
    コイン型非水電解液二次電池であって、負極ペレットと
    負極缶との間に、銅層を配設することを特徴とするコイ
    ン型非水電解液二次電池。
JP1989000894U 1989-01-10 1989-01-10 コイン型非水電解液二次電池 Expired - Lifetime JPH0648755Y2 (ja)

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JP2023517589A (ja) * 2020-08-11 2023-04-26 エルジー エナジー ソリューション リミテッド ボタン型二次電池及びその製造方法

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