JPH08180878A - リチウム二次電池 - Google Patents
リチウム二次電池Info
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- JPH08180878A JPH08180878A JP6336449A JP33644994A JPH08180878A JP H08180878 A JPH08180878 A JP H08180878A JP 6336449 A JP6336449 A JP 6336449A JP 33644994 A JP33644994 A JP 33644994A JP H08180878 A JPH08180878 A JP H08180878A
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- lithium
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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
- 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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- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 正極活物質としてリチウム含有化合物を使用
し、負極活物質としてリチウムをドープ且つ脱ドープ可
能な炭素質材料を使用するリチウム二次電池について、
量産性を損ねることなくサイクル特性を向上させる。 【構成】 正極活物質としてリチウム含有化合物を使用
し、負極活物質としてリチウムをドープ且つ脱ドープ可
能な炭素質材料を使用するリチウム二次電池において、
負極集電体１として金属繊維シート材料を使用する。
し、負極活物質としてリチウムをドープ且つ脱ドープ可
能な炭素質材料を使用するリチウム二次電池について、
量産性を損ねることなくサイクル特性を向上させる。 【構成】 正極活物質としてリチウム含有化合物を使用
し、負極活物質としてリチウムをドープ且つ脱ドープ可
能な炭素質材料を使用するリチウム二次電池において、
負極集電体１として金属繊維シート材料を使用する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、正極活物質としてリチ
ウム含有化合物を使用し、負極活物質としてリチウムを
ドープ且つ脱ドープ可能な炭素質材料を使用するリチウ
ム二次電池に関する。より詳しくは、負極集電体に金属
繊維シート材料を使用することにより、より高いサイク
ル特性を実現したリチウム二次電池に関する。
ウム含有化合物を使用し、負極活物質としてリチウムを
ドープ且つ脱ドープ可能な炭素質材料を使用するリチウ
ム二次電池に関する。より詳しくは、負極集電体に金属
繊維シート材料を使用することにより、より高いサイク
ル特性を実現したリチウム二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の電子技術の進歩に伴い、カメラ一
体型ＶＴＲ、携帯電話、ラップトップコンピューター等
の小型のポータブル電子機器が開発され、それらに使用
するためのポータブル電源として小型且つ軽量で高エネ
ルギー密度の二次電池の開発が強く要請されている。
体型ＶＴＲ、携帯電話、ラップトップコンピューター等
の小型のポータブル電子機器が開発され、それらに使用
するためのポータブル電源として小型且つ軽量で高エネ
ルギー密度の二次電池の開発が強く要請されている。
【０００３】このような要請に応える二次電池として、
近年、リチウム非水電解液二次電池が開発され、一部が
上市されるようになっている。
近年、リチウム非水電解液二次電池が開発され、一部が
上市されるようになっている。
【０００４】このようなリチウム非水電解液二次電池の
負極活物質としては、金属リチウムを用いることなく、
リチウムをドープ且つ脱ドープ可能な炭素質材料を用
い、負極集電体として、８〜３０μｍ厚の帯状の銅箔を
使用している。これにより、負極に金属リチウムを使用
した場合に比して安全性を向上させ、サイクル特性の劣
化を抑制し、更に自己放電を低減させ、メモリー効果も
抑制している。
負極活物質としては、金属リチウムを用いることなく、
リチウムをドープ且つ脱ドープ可能な炭素質材料を用
い、負極集電体として、８〜３０μｍ厚の帯状の銅箔を
使用している。これにより、負極に金属リチウムを使用
した場合に比して安全性を向上させ、サイクル特性の劣
化を抑制し、更に自己放電を低減させ、メモリー効果も
抑制している。
【０００５】また、正極活物質としては、ＬｉＣｏＯ2
などの酸化還元電位の高いリチウム複合酸化物を用い、
正極集電体として１０〜３０μｍ厚の帯状のアルミニウ
ム箔を使用している。これにより二次電池の出力電圧を
向上させている。
などの酸化還元電位の高いリチウム複合酸化物を用い、
正極集電体として１０〜３０μｍ厚の帯状のアルミニウ
ム箔を使用している。これにより二次電池の出力電圧を
向上させている。
【０００６】非水電解液としては、プロピレンカーボネ
ート、エチレンカーボネートなどの高誘電率溶媒と１，
２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）などの低粘度溶媒との
混合溶媒に、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＰ
Ｆ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３あるいはＬｉＮ
（ＣＦ３ＳＯ２）２などの支持電解質を溶解させたもの
を使用している。
ート、エチレンカーボネートなどの高誘電率溶媒と１，
２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）などの低粘度溶媒との
混合溶媒に、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＰ
Ｆ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３あるいはＬｉＮ
（ＣＦ３ＳＯ２）２などの支持電解質を溶解させたもの
を使用している。
【０００７】ところで、ポータブル電子機器用電源に使
用するための二次電池に対しては、比較的大きな電流で
放電したり急速充電できるように重負荷特性に優れてい
ることや、冬季の屋外での使用も想定されるために低温
特性にも優れていることが望まれる。しかし、リチウム
二次電池に使用する非水電解液は、二次電池として旧く
から一般的なニッケルカドミウム二次電池や鉛電池など
において使用されている水溶液系の電解液に比べ、導電
率が１／４０程度しかなく、そのため重負荷特性と低温
特性とが不十分になるという問題があった。
用するための二次電池に対しては、比較的大きな電流で
放電したり急速充電できるように重負荷特性に優れてい
ることや、冬季の屋外での使用も想定されるために低温
特性にも優れていることが望まれる。しかし、リチウム
二次電池に使用する非水電解液は、二次電池として旧く
から一般的なニッケルカドミウム二次電池や鉛電池など
において使用されている水溶液系の電解液に比べ、導電
率が１／４０程度しかなく、そのため重負荷特性と低温
特性とが不十分になるという問題があった。
【０００８】この問題に対し、電極集電体として５０μ
ｍ以下の厚さの金属箔を使用して電極を薄膜化し、それ
により電池の有効反応面積を増大させることにより、放
電容量を損ねることなく重負荷特性と低温特性とを向上
させることが提案されている（電池技術，３、１００頁
（１９９１））。
ｍ以下の厚さの金属箔を使用して電極を薄膜化し、それ
により電池の有効反応面積を増大させることにより、放
電容量を損ねることなく重負荷特性と低温特性とを向上
させることが提案されている（電池技術，３、１００頁
（１９９１））。
【０００９】この薄い金属箔からなる電極集電体をリチ
ウム非水電解液二次電池に適用した場合、使用する電極
体はいわゆる巻回構造を採る。このような巻回電極体
は、通常、金属薄膜電極集電体の両面に正極活物質を含
有する正極合剤が塗工されてなる正極と、別の金属薄膜
電極集電体の両面に負極活物質を含有する負極合剤が塗
工されてなる負極とを多孔性ポリプロピレンフィルムな
どのセパレーターを介して巻き回すことにより作製され
る。
ウム非水電解液二次電池に適用した場合、使用する電極
体はいわゆる巻回構造を採る。このような巻回電極体
は、通常、金属薄膜電極集電体の両面に正極活物質を含
有する正極合剤が塗工されてなる正極と、別の金属薄膜
電極集電体の両面に負極活物質を含有する負極合剤が塗
工されてなる負極とを多孔性ポリプロピレンフィルムな
どのセパレーターを介して巻き回すことにより作製され
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そのよ
うな金属薄膜電極集電体を使用したリチウム非水電解液
二次電池は、充放電の繰り返しに従って電池容量が低下
するというサイクル特性の低下がなお問題となってい
た。これは、主に電池の充放電時に負極の炭素質材料に
リチウムが均一にドープ・脱ドープされないためと考え
られる。
うな金属薄膜電極集電体を使用したリチウム非水電解液
二次電池は、充放電の繰り返しに従って電池容量が低下
するというサイクル特性の低下がなお問題となってい
た。これは、主に電池の充放電時に負極の炭素質材料に
リチウムが均一にドープ・脱ドープされないためと考え
られる。
【００１１】この問題に対し、巻回電極体の負極又は正
極の集電体の外周側の活物質量を、内周側の活物質量よ
りも多くすることによりサイクル特性を向上させること
が提案されている（特開平４−１２４７１号公報）。し
かし、外周側の活物質層の厚みを内周側の活物質層の厚
みよりも厚くする必要があり、活物質の塗工操作が繁雑
となり、電池の量産性が低下するという問題がある。
極の集電体の外周側の活物質量を、内周側の活物質量よ
りも多くすることによりサイクル特性を向上させること
が提案されている（特開平４−１２４７１号公報）。し
かし、外周側の活物質層の厚みを内周側の活物質層の厚
みよりも厚くする必要があり、活物質の塗工操作が繁雑
となり、電池の量産性が低下するという問題がある。
【００１２】本発明は、以上の従来技術の課題を解決し
ようとするものであり、正極活物質としてリチウム含有
化合物を使用し、負極活物質としてリチウムをドープ且
つ脱ドープ可能な炭素材料を使用するリチウム二次電池
において、量産性に適した手段で電池のサイクル特性を
向上させることを目的とする。
ようとするものであり、正極活物質としてリチウム含有
化合物を使用し、負極活物質としてリチウムをドープ且
つ脱ドープ可能な炭素材料を使用するリチウム二次電池
において、量産性に適した手段で電池のサイクル特性を
向上させることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明者は、負極集電体
として金属繊維シート材料を使用することにより上述の
目的が達成できることを見出し、本発明を完成させるに
至った。
として金属繊維シート材料を使用することにより上述の
目的が達成できることを見出し、本発明を完成させるに
至った。
【００１４】即ち、本発明は、正極活物質としてリチウ
ム含有化合物を使用し、負極活物質としてリチウムをド
ープ且つ脱ドープ可能な炭素質材料を使用するリチウム
二次電池において、負極集電体として金属繊維シート材
料を使用することを特徴とするリチウム二次電池を提供
する。
ム含有化合物を使用し、負極活物質としてリチウムをド
ープ且つ脱ドープ可能な炭素質材料を使用するリチウム
二次電池において、負極集電体として金属繊維シート材
料を使用することを特徴とするリチウム二次電池を提供
する。
【００１５】以下、本発明を詳細に説明する。
【００１６】本発明においては、負極集電体として金属
繊維シート材料を使用する。これにより、非水電解液二
次電池のサイクル特性を量産性を犠牲にすることなく向
上させることができる。この理由を図１（本発明におけ
る負極の断面図）及び図２（従来の負極の断面図）を参
照しながら説明する。
繊維シート材料を使用する。これにより、非水電解液二
次電池のサイクル特性を量産性を犠牲にすることなく向
上させることができる。この理由を図１（本発明におけ
る負極の断面図）及び図２（従来の負極の断面図）を参
照しながら説明する。
【００１７】即ち、図２に示すように、金属箔からなる
負極集電体１の両面に、リチウムをドープ・脱ドープで
きる炭素質材料を含有する外周活物質層２と内周活物質
層３とが形成された従来の負極２０においては、負極集
電体１によりその両面の活物質層２及び３が完全に隔離
されている。このため、負極に対するリチウムのドープ
・脱ドープが、外周活物質層２と内周活物質層３とで不
均一となり、サイクル特性が低下すると考えられる。
負極集電体１の両面に、リチウムをドープ・脱ドープで
きる炭素質材料を含有する外周活物質層２と内周活物質
層３とが形成された従来の負極２０においては、負極集
電体１によりその両面の活物質層２及び３が完全に隔離
されている。このため、負極に対するリチウムのドープ
・脱ドープが、外周活物質層２と内周活物質層３とで不
均一となり、サイクル特性が低下すると考えられる。
【００１８】一方、本発明における負極１０の場合に
は、図１に示すように、金属繊維シート材料からなる負
極集電体１の内部にも負極活物質が入り込み、そのため
負極集電体１を介して外周活物質層２と内周活物質層３
とが一体化する。よって、負極に対するリチウムのドー
プ・脱ドープが、外周活物質層２と内周活物質層３とに
対し均一に行われるようになり、サイクル特性が向上と
すると考えられる。
は、図１に示すように、金属繊維シート材料からなる負
極集電体１の内部にも負極活物質が入り込み、そのため
負極集電体１を介して外周活物質層２と内周活物質層３
とが一体化する。よって、負極に対するリチウムのドー
プ・脱ドープが、外周活物質層２と内周活物質層３とに
対し均一に行われるようになり、サイクル特性が向上と
すると考えられる。
【００１９】また、負極集電体として金属繊維シート材
料を使用することにより、外周活物質層２と内周活物質
層３とにおけるリチウムの均一なドープ・脱ドープが可
能となるので、金属繊維シート材料の両面に形成する外
周活物質層２と内周活物質層３との厚みを変える必要も
ない。従って、繁雑な操作を要せずに従来と同様に負極
を高い量産性で作製することができる。
料を使用することにより、外周活物質層２と内周活物質
層３とにおけるリチウムの均一なドープ・脱ドープが可
能となるので、金属繊維シート材料の両面に形成する外
周活物質層２と内周活物質層３との厚みを変える必要も
ない。従って、繁雑な操作を要せずに従来と同様に負極
を高い量産性で作製することができる。
【００２０】本発明において使用する金属繊維シート材
料としては、リチウムと合金を形成しない金属を使用す
る限り限定されることがない。例えば、ニッケル繊維、
銅繊維、ステンレス繊維などの金属又は合金繊維をその
ままシート状に成型した材料や、それらの金属繊維を有
機バインダーに分散させ、その分散物をシート状に成形
し焼結して得られた不織布様のシート材料を使用するこ
とができる。また、そのようなシート材料に、その構成
金属よりも導電性の良好な金属等を用いてメッキ処理を
施したシート材料、例えばステンレス繊維シート材料に
ニッケルメッキを施した材料も使用することができる。
更に、炭素繊維シートにニッケルなどの金属メッキを施
したシート材料や、合成繊維やガラス繊維からなるシー
ト材料に無電解ニッケルメッキなどを施したものを使用
することができる。
料としては、リチウムと合金を形成しない金属を使用す
る限り限定されることがない。例えば、ニッケル繊維、
銅繊維、ステンレス繊維などの金属又は合金繊維をその
ままシート状に成型した材料や、それらの金属繊維を有
機バインダーに分散させ、その分散物をシート状に成形
し焼結して得られた不織布様のシート材料を使用するこ
とができる。また、そのようなシート材料に、その構成
金属よりも導電性の良好な金属等を用いてメッキ処理を
施したシート材料、例えばステンレス繊維シート材料に
ニッケルメッキを施した材料も使用することができる。
更に、炭素繊維シートにニッケルなどの金属メッキを施
したシート材料や、合成繊維やガラス繊維からなるシー
ト材料に無電解ニッケルメッキなどを施したものを使用
することができる。
【００２１】なお、本発明の金属繊維シート材料の厚み
や多孔率、あるいは使用する金属繊維の繊維径や繊維
長、また、メッキ金属の種類、メッキ方法、メッキ厚な
どは、電池の電解液の有機溶媒や電解質の種類、正極や
負極の活物質の種類や電池の使用目的に応じて適宜決定
することができる。
や多孔率、あるいは使用する金属繊維の繊維径や繊維
長、また、メッキ金属の種類、メッキ方法、メッキ厚な
どは、電池の電解液の有機溶媒や電解質の種類、正極や
負極の活物質の種類や電池の使用目的に応じて適宜決定
することができる。
【００２２】本発明において、負極活物質としては、リ
チウムをドープ且つ脱ドープできる炭素質材料を使用す
る。このような炭素質材料としては、熱分解炭素類、コ
ークス類（ピッチコークス、ニードルコークス、石油コ
ークス等）、黒鉛類、ガラス状炭素類、有機高分子化合
物焼成体（フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度
で焼成し炭素化したもの）、炭素繊維、活性炭等を例示
することができる。中でも、（００２）面の面間隔が
３．７０オングストローム以上で真密度が１．７０ｇ／
ｃｃ未満で、且つ空気気流中における示差熱分析で７０
０℃以上に発熱ピークを有さない炭素質材料を好ましく
使用することができる。
チウムをドープ且つ脱ドープできる炭素質材料を使用す
る。このような炭素質材料としては、熱分解炭素類、コ
ークス類（ピッチコークス、ニードルコークス、石油コ
ークス等）、黒鉛類、ガラス状炭素類、有機高分子化合
物焼成体（フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度
で焼成し炭素化したもの）、炭素繊維、活性炭等を例示
することができる。中でも、（００２）面の面間隔が
３．７０オングストローム以上で真密度が１．７０ｇ／
ｃｃ未満で、且つ空気気流中における示差熱分析で７０
０℃以上に発熱ピークを有さない炭素質材料を好ましく
使用することができる。
【００２３】本発明において正極活物質としては、充放
電が可能なリチウム含有化合物を使用する。好ましく
は、ＬｉｘＭＯ２（式中、Ｍは１種以上の遷移金属を表
し、０．０５≦ｘ≦１．１０である）を主体とするリチ
ウム複合酸化物を使用することができる。これにより、
電池のエネルギー密度を向上させることが可能となる。
なお、遷移金属Ｍとしては、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎの少なく
とも１種を使用することが好ましく、このようなリチウ
ム複合酸化物としては、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、
ＬｉＮｉｙＣｏ１−ｙＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４などを好ま
しく例示することができる。
電が可能なリチウム含有化合物を使用する。好ましく
は、ＬｉｘＭＯ２（式中、Ｍは１種以上の遷移金属を表
し、０．０５≦ｘ≦１．１０である）を主体とするリチ
ウム複合酸化物を使用することができる。これにより、
電池のエネルギー密度を向上させることが可能となる。
なお、遷移金属Ｍとしては、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎの少なく
とも１種を使用することが好ましく、このようなリチウ
ム複合酸化物としては、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、
ＬｉＮｉｙＣｏ１−ｙＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４などを好ま
しく例示することができる。
【００２４】以上のリチウム複合酸化物は、リチウムの
炭酸塩、硝酸塩、酸化物あるいは水酸化物と、コバル
ト、マンガンあるいはニッケルなどの炭酸塩、硝酸塩、
酸化物、あるいは水酸化物とを所望の組成に応じて粉砕
混合し、酸素雰囲気下で６００〜１０００℃の温度範囲
で焼成することにより調製することができる。
炭酸塩、硝酸塩、酸化物あるいは水酸化物と、コバル
ト、マンガンあるいはニッケルなどの炭酸塩、硝酸塩、
酸化物、あるいは水酸化物とを所望の組成に応じて粉砕
混合し、酸素雰囲気下で６００〜１０００℃の温度範囲
で焼成することにより調製することができる。
【００２５】本発明においては、両極間に、支持電解質
を非水有機溶媒に溶解させた非水電解液を充填してもよ
い。非水電解液を形成するための有機溶媒としては、従
来よりリチウム非水電解液二次電池において用いられて
いるような有機溶媒を使用することができ、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、γ−ブチロラクトン、テトラヒド
ロフラン、２−メチル−テトラヒドロフラン、ジメチル
カーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカ
ーボネート、ジプロピルカーボネート等を使用すること
ができ、２種以上を混合して使用してもよい。
を非水有機溶媒に溶解させた非水電解液を充填してもよ
い。非水電解液を形成するための有機溶媒としては、従
来よりリチウム非水電解液二次電池において用いられて
いるような有機溶媒を使用することができ、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、γ−ブチロラクトン、テトラヒド
ロフラン、２−メチル−テトラヒドロフラン、ジメチル
カーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカ
ーボネート、ジプロピルカーボネート等を使用すること
ができ、２種以上を混合して使用してもよい。
【００２６】また、支持電解質としては、従来のリチウ
ム非水電解液二次電池の支持電解質として用いられてい
る電解質、例えば、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、Ｌｉ
ＢＦ４、ＬｉＰＦ６等を単独で、もしくは２種以上を混
合して使用することができる。
ム非水電解液二次電池の支持電解質として用いられてい
る電解質、例えば、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、Ｌｉ
ＢＦ４、ＬｉＰＦ６等を単独で、もしくは２種以上を混
合して使用することができる。
【００２７】なお、本発明において使用する非水電解液
は液体状に限定されず、固体状であってもよい。この場
合、固体電解質としては公知のものを使用することがで
きる。
は液体状に限定されず、固体状であってもよい。この場
合、固体電解質としては公知のものを使用することがで
きる。
【００２８】本発明のリチウム二次電池の形状について
も特に限定されることはなく、円筒形、角形、コイン
形、ボタン形等の種々の形状にすることができる。ま
た、電池を密閉型とする場合には、より高い安全性を確
保するために、過充電時の異常時に電池内圧の上昇に応
じて電流を遮断させる装置を設けることが好ましい。
も特に限定されることはなく、円筒形、角形、コイン
形、ボタン形等の種々の形状にすることができる。ま
た、電池を密閉型とする場合には、より高い安全性を確
保するために、過充電時の異常時に電池内圧の上昇に応
じて電流を遮断させる装置を設けることが好ましい。
【００２９】
【作用】本発明のリチウム二次電池においては、負極集
電体として金属繊維シート材料を使用する。このため、
負極集電体の両面の負極活物質層を一体化することがで
きる。従って、リチウムの均一なドープ・脱ドープが可
能となる。しかも、量産性を低下させずに負極を作製す
ることが可能となる。
電体として金属繊維シート材料を使用する。このため、
負極集電体の両面の負極活物質層を一体化することがで
きる。従って、リチウムの均一なドープ・脱ドープが可
能となる。しかも、量産性を低下させずに負極を作製す
ることが可能となる。
【００３０】
【実施例】以下、本発明を以下の実施例と図３とにより
具体的に説明する。ここで、図３は、実施例又は比較例
の電池の断面図である。
具体的に説明する。ここで、図３は、実施例又は比較例
の電池の断面図である。
【００３１】実施例１〜５及び比較例１〜２ （１）負極の作製 負極活物質を得るために、まず、石油ピッチを出発原料
とし、これに酸素を含む官能基を１０〜２０％導入（酸
素架橋）し、その後に不活性ガス気流中１０００℃で焼
成することにより、ガラス状炭素材料に近い性質の難黒
鉛炭素質材料を得た。
とし、これに酸素を含む官能基を１０〜２０％導入（酸
素架橋）し、その後に不活性ガス気流中１０００℃で焼
成することにより、ガラス状炭素材料に近い性質の難黒
鉛炭素質材料を得た。
【００３２】この難黒鉛炭素質材料のＸ線回折を行った
ところ、（００２）面の面間隔は３．７６オングストロ
ームで、真密度は１．５８ｇ／ｃｃであった。
ところ、（００２）面の面間隔は３．７６オングストロ
ームで、真密度は１．５８ｇ／ｃｃであった。
【００３３】得られた難黒鉛炭素質材料を粉砕して平均
粒径１０μｍの粉末とし、この粉末９０重量％と結着剤
としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）１０重量％と
を混合して負極合剤を調製した。この負極合剤をＮ−メ
チル−２−ピロリドンに分散させてスラリー状にした。
粒径１０μｍの粉末とし、この粉末９０重量％と結着剤
としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）１０重量％と
を混合して負極合剤を調製した。この負極合剤をＮ−メ
チル−２−ピロリドンに分散させてスラリー状にした。
【００３４】次に、得られたスラリーを、ニッケル繊維
を結着剤とともにシート化し焼結することにより得られ
た２０μｍ厚の負極集電体３１ａの両面に均一に塗布
し、乾燥した後、ロールプレス機で圧縮成型することに
より帯状の負極３１を得た。
を結着剤とともにシート化し焼結することにより得られ
た２０μｍ厚の負極集電体３１ａの両面に均一に塗布
し、乾燥した後、ロールプレス機で圧縮成型することに
より帯状の負極３１を得た。
【００３５】（２）正極の作製 正極活物質を得るために、まず、炭酸リチウムと炭酸コ
バルトとをＬｉ／Ｃｏ比＝１となるように混合し、空気
中で９００℃で５時間焼成してＬｉＣｏＯ２（Ｘ線回折
測定の結果、ＪＣＰＤＳカードと一致）を得た。
バルトとをＬｉ／Ｃｏ比＝１となるように混合し、空気
中で９００℃で５時間焼成してＬｉＣｏＯ２（Ｘ線回折
測定の結果、ＪＣＰＤＳカードと一致）を得た。
【００３６】得られたＬｉＣｏＯ２９１重量％と、導電
剤としてグラファイト６重量％と、結着剤としてポリフ
ッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）３重量％とを混合して正極
合剤を調製した。この正極合剤をＮ−メチル−２−ピロ
リドンに分散させてスラリー状にした。次に、このスラ
リーを正極集電体３２ａである厚さ２０μｍの帯状のア
ルミニウム箔の両面に均一に塗布し、乾燥後、ロールプ
レス機で圧縮成型し、帯状の正極３２を得た。
剤としてグラファイト６重量％と、結着剤としてポリフ
ッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）３重量％とを混合して正極
合剤を調製した。この正極合剤をＮ−メチル−２−ピロ
リドンに分散させてスラリー状にした。次に、このスラ
リーを正極集電体３２ａである厚さ２０μｍの帯状のア
ルミニウム箔の両面に均一に塗布し、乾燥後、ロールプ
レス機で圧縮成型し、帯状の正極３２を得た。
【００３７】（３）リチウム非水電解液二次電池の作製 得られた正極３２、負極３１及び厚さ２５μｍの微孔性
ポリプロピレンフィルムからなるセパレーター３３を順
に積層してセンターピン３４を中心として多数巻回する
ことにより渦巻式電極体を作製した。
ポリプロピレンフィルムからなるセパレーター３３を順
に積層してセンターピン３４を中心として多数巻回する
ことにより渦巻式電極体を作製した。
【００３８】次に、ニッケルメッキが施された鉄製の電
池缶３５を用意し、この缶３５の内部底に絶縁板３６ａ
を配置した。この電池缶３５の中に、前述の渦巻式電極
体を収納し、その上に絶縁板３６ｂを配置した。そし
て、負極３１の集電をとるために、ニッケル製の負極リ
ード３７の一端を負極３１に圧着し、他端を電池缶３５
に溶接した。また、正極３２の集電をとるために、アル
ミニウム製の正極リード３８の一端を正極３２に取り付
け、他端を電池内圧力に応じて電流を遮断する電流遮断
用薄板３９及びＰＴＣ素子４０とを介して電池蓋４１に
電気的に接続した。
池缶３５を用意し、この缶３５の内部底に絶縁板３６ａ
を配置した。この電池缶３５の中に、前述の渦巻式電極
体を収納し、その上に絶縁板３６ｂを配置した。そし
て、負極３１の集電をとるために、ニッケル製の負極リ
ード３７の一端を負極３１に圧着し、他端を電池缶３５
に溶接した。また、正極３２の集電をとるために、アル
ミニウム製の正極リード３８の一端を正極３２に取り付
け、他端を電池内圧力に応じて電流を遮断する電流遮断
用薄板３９及びＰＴＣ素子４０とを介して電池蓋４１に
電気的に接続した。
【００３９】次に、この電池缶３５の中に、プロピレン
カーボネートとジエチルカーボネートとの等容量混合溶
媒中に、支持電解質としてＬｉＰＦ６を１モル／ｌの割
合で溶解させた電解液を注入した。そして、アスファル
トを塗布した絶縁封口ガスケット４２を介して電池缶３
５をかしめ、電池蓋４１を固定し、直径１８ｍｍ、高さ
６５ｍｍの円筒型リチウム非水電解液二次電池を作製し
た。
カーボネートとジエチルカーボネートとの等容量混合溶
媒中に、支持電解質としてＬｉＰＦ６を１モル／ｌの割
合で溶解させた電解液を注入した。そして、アスファル
トを塗布した絶縁封口ガスケット４２を介して電池缶３
５をかしめ、電池蓋４１を固定し、直径１８ｍｍ、高さ
６５ｍｍの円筒型リチウム非水電解液二次電池を作製し
た。
【００４０】実施例２ 負極集電体３１ａとして、２０μｍ厚の銅繊維シート材
料を使用する以外は、実施例１と同様にして円筒型リチ
ウム非水電解液二次電池を作製した。
料を使用する以外は、実施例１と同様にして円筒型リチ
ウム非水電解液二次電池を作製した。
【００４１】実施例３ 負極集電体３１ａとして、２０μｍ厚のステンレス繊維
シート材料を使用する以外は、実施例１と同様にして円
筒型リチウム非水電解液二次電池を作製した。
シート材料を使用する以外は、実施例１と同様にして円
筒型リチウム非水電解液二次電池を作製した。
【００４２】実施例４ 負極集電体３１ａとして、ステンレス繊維シート材料に
ニッケルメッキを施した４０μｍ厚のメッキ処理ステン
レス繊維シート材料を使用する以外は、実施例１と同様
にして円筒型リチウム非水電解液二次電池を作製した。
ニッケルメッキを施した４０μｍ厚のメッキ処理ステン
レス繊維シート材料を使用する以外は、実施例１と同様
にして円筒型リチウム非水電解液二次電池を作製した。
【００４３】実施例５ 負極集電体３１ａとして、厚さ４０μｍの炭素繊維シー
ト材料にニッケルメッキを施したメッキ処理炭素繊維シ
ート材料を使用する以外は、実施例１と同様にして円筒
型リチウム非水電解液二次電池を作製した。
ト材料にニッケルメッキを施したメッキ処理炭素繊維シ
ート材料を使用する以外は、実施例１と同様にして円筒
型リチウム非水電解液二次電池を作製した。
【００４４】比較例１ 負極集電体３１ａとして、厚さ４０μｍの炭素繊維シー
ト材料を使用する以外は、実施例１と同様にして円筒型
リチウム非水電解液二次電池を作製した。
ト材料を使用する以外は、実施例１と同様にして円筒型
リチウム非水電解液二次電池を作製した。
【００４５】比較例２ 負極集電体３１ａとして、厚さ２０μｍの銅箔を使用す
る以外は、実施例１と同様にして円筒型リチウム非水電
解液二次電池を作製した。
る以外は、実施例１と同様にして円筒型リチウム非水電
解液二次電池を作製した。
【００４６】（４）評価 以上のようにして作製した実施例１〜５及び比較例１〜
２の円筒型リチウム非水電解液二次電池について、ま
ず、充電電圧４．２０Ｖ、充電電流１５００ｍＡ、充電
時間２．５時間、充電温度２３℃という条件で充電を行
い、次に、放電定電流５００ｍＡ、終止電圧２．７５
Ｖ、放電温度２３℃という条件で放電を行った。この充
放電サイクルを繰り返し、初期２サイクル目の電池容量
に対する３００サイクル目の容量保持率を求めた。その
結果を表１（サイクル寿命試験結果）に示す。
２の円筒型リチウム非水電解液二次電池について、ま
ず、充電電圧４．２０Ｖ、充電電流１５００ｍＡ、充電
時間２．５時間、充電温度２３℃という条件で充電を行
い、次に、放電定電流５００ｍＡ、終止電圧２．７５
Ｖ、放電温度２３℃という条件で放電を行った。この充
放電サイクルを繰り返し、初期２サイクル目の電池容量
に対する３００サイクル目の容量保持率を求めた。その
結果を表１（サイクル寿命試験結果）に示す。
【００４７】
【表１】 表１からわかるように、実施例の電池のサイクル特性は
非常に優れていた。一方、比較例の電池はサイクル特性
が不十分であった。
非常に優れていた。一方、比較例の電池はサイクル特性
が不十分であった。
【００４８】
【発明の効果】本発明によれば、正極活物質としてリチ
ウム含有化合物を使用し、負極活物質としてリチウムを
ドープ且つ脱ドープ可能な炭素質材料を使用するリチウ
ム二次電池を、高い量産性で作製することができ、しか
もサイクル特性を向上させることができる。
ウム含有化合物を使用し、負極活物質としてリチウムを
ドープ且つ脱ドープ可能な炭素質材料を使用するリチウ
ム二次電池を、高い量産性で作製することができ、しか
もサイクル特性を向上させることができる。
【図１】本発明で使用する負極の断面図である。
【図２】従来の負極の断面図である。
【図３】実施例及び比較例で作製した電池の断面図であ
る。
る。
３１ 負極 ３１ａ 負極集電体 ３２ 正極 ３２ａ 正極集電体 ３３ セパレーター ３４ センターピン ３５ 電池缶 ３６ａ，３６ｂ 絶縁板 ３７ 負極リード ３８ 正極リード ３９ 電流遮断用薄板 ４０ ＰＴＣ素子 ４１ 電池蓋 ４２ 封口ガスケット
Claims (4)
- 【請求項１】 正極活物質としてリチウム含有化合物を
使用し、負極活物質としてリチウムをドープ且つ脱ドー
プ可能な炭素質材料を使用するリチウム二次電池におい
て、負極集電体として金属繊維シート材料を使用するこ
とを特徴とするリチウム二次電池。 - 【請求項２】 金属繊維シート材料を構成する金属繊維
が、ニッケル繊維、銅繊維及びステンレス繊維の少なく
とも一種である請求項１記載のリチウム二次電池。 - 【請求項３】 金属繊維シート材料が金属メッキ処理さ
れている請求項１又は２記載のリチウム二次電池。 - 【請求項４】 金属繊維シート材料が炭素繊維シートを
金属メッキ処理したものである請求項１記載のリチウム
二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6336449A JPH08180878A (ja) | 1994-12-24 | 1994-12-24 | リチウム二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6336449A JPH08180878A (ja) | 1994-12-24 | 1994-12-24 | リチウム二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08180878A true JPH08180878A (ja) | 1996-07-12 |
Family
ID=18299255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6336449A Pending JPH08180878A (ja) | 1994-12-24 | 1994-12-24 | リチウム二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08180878A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11312517A (ja) * | 1998-04-28 | 1999-11-09 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 電池用電極の製造法 |
| JP2006501668A (ja) * | 2002-10-03 | 2006-01-12 | ゲン３ パートナーズ インコーポレイテッド | 電気化学コンデンサ及びその使用方法 |
| JP2006502569A (ja) * | 2002-10-07 | 2006-01-19 | ゲン３ パートナーズ インコーポレイテッド | 電気化学装置用電極の製造方法 |
| US7888229B2 (en) | 2006-03-24 | 2011-02-15 | Gen 3 Partners, Inc. | Method for manufacturing an energy storage device |
| WO2013180472A1 (ko) * | 2012-05-29 | 2013-12-05 | (주)오렌지파워 | 리튬 이차 전지용 전극, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
| US20200273631A1 (en) * | 2017-09-25 | 2020-08-27 | National University Corporation Chiba University | Porous conductor having conductive nanostructure and electricity storage device using same |
-
1994
- 1994-12-24 JP JP6336449A patent/JPH08180878A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11312517A (ja) * | 1998-04-28 | 1999-11-09 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 電池用電極の製造法 |
| JP2006501668A (ja) * | 2002-10-03 | 2006-01-12 | ゲン３ パートナーズ インコーポレイテッド | 電気化学コンデンサ及びその使用方法 |
| JP2006502569A (ja) * | 2002-10-07 | 2006-01-19 | ゲン３ パートナーズ インコーポレイテッド | 電気化学装置用電極の製造方法 |
| US7888229B2 (en) | 2006-03-24 | 2011-02-15 | Gen 3 Partners, Inc. | Method for manufacturing an energy storage device |
| WO2013180472A1 (ko) * | 2012-05-29 | 2013-12-05 | (주)오렌지파워 | 리튬 이차 전지용 전극, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
| US20200273631A1 (en) * | 2017-09-25 | 2020-08-27 | National University Corporation Chiba University | Porous conductor having conductive nanostructure and electricity storage device using same |
| US11948740B2 (en) * | 2017-09-25 | 2024-04-02 | National University Corporation Chiba University | Porous conductor having conductive nanostructure and electricity storage device using same |
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