JPH09161838A

JPH09161838A - 電池

Info

Publication number: JPH09161838A
Application number: JP7319018A
Authority: JP
Inventors: Masahide Taniguchi; 雅英谷口; Kazuhiko Hashisaka; 和彦橋阪; Isamu Sakuma; 勇佐久間
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1995-12-07
Filing date: 1995-12-07
Publication date: 1997-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】充填率が高く、高容量かつサイクル特性が良好
で、安全性の高い電池を提供する。【解決手段】正極シート、負極シートの少なくともひと
つの電極シートのひとつ面に他の面と種類の異なる導電
材を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、正極、負極、セパ
レータをスパイラル状に巻いた電極体を用いた電池に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラ、携帯電話、ノート
型パソコン等のポータブル機器の普及に伴い、小型かつ
軽量で高容量の二次電池に対する需要が高まりつつあ
る。現在使用されている二次電池の多くはアルカリ電解
液を用いたニッケル−カドミウム電池であるが、平均電
池電圧が1.2Vと低いため、エネルギー密度を高くするこ
とは困難である。そのため、負極に金属リチウムを使用
した高エネルギー二次電池の研究が行われてきた。

【０００３】ところが、金属リチウムを負極に使用する
二次電池では充放電の繰り返しによってリチウムが樹枝
状(デンドライト)に成長し、短絡を起こして発火する危
険性がある。また、活性の高い金属リチウムを使用する
ため、本質的に危険性が高く、民生用として使用するに
は問題が多い。近年、このような安全上の問題を解決
し、かつリチウム電極特有の高エネルギーが可能なもの
として、各種炭素質材料を用いたリチウムイオン二次電
池が考案されている。この方法では、充電時、炭素質材
料にリチウムイオンが吸蔵(ドーピング)され、金属リチ
ウムと同電位になり金属リチウムの代わりに負極に使用
することができることを利用したものである。また、放
電時にはドープされたリチウムイオンが負極から放出
(脱ドーピング)されて元の正極材料に戻る。このよう
な、リチウムイオンをドーピング可能な炭素質材料を負
極として用いた場合には、デンドライト生成の問題も小
さく、また金属リチウムが存在しないため、安全性にも
優れており、現在、活発に研究が行われている。

【０００４】上記の炭素質材料へのリチウムイオンのド
ーピングを利用した電極を利用した二次電池としては、
特開昭57-208079、特開昭58-93176、特開昭58-192266、
特開昭62-90863、特開昭62-122066、特開平2-66856等が
公知であり、リチウムイオン二次電池に用いられる電極
体の形状としては、正極、負極、セパレータをスパイラ
ル状に巻き込んだ形状が一般的である。

【０００５】しかしながら、スパイラル状の電極体を用
いる場合、正極、負極のそれぞれの電極シートが渦巻き
状に変形し、正極シート、負極シートともに外周面では
電極材料に引張りの力がかかり、反対に内周面は圧縮の
力がかかる。従って、電極材料は平板の状態で塗布され
るにもかかわらず、外周面では電極材料は引き延ばさ
れ、内周面の電極材料は縮められる。

【０００６】また、スパイラル状電極体では、一定体積
に電極材料をできるだけ多く充填しようとすると、電極
材料の塗布厚みを大きくする必要があるが、厚みが増す
につれて外周面と内周面にかかる力が大きくなり、とく
に、外周面では、最悪の場合、電極材料に亀裂が生じる
という問題があった。

【０００７】さらに、スパイラル電極では、外周面で引
き延ばされる分を考慮して、スパイラル状態での正極、
負極の充放電特性、とくにイオンの移動速度や電気当量
比（バランス）を適正にする必要があるので、通常、外
周面の塗布量を内周面よりも多くする方法が採られてい
る。しかし、この方法では、電極材料を塗布後、電極シ
ートを高温乾燥する工程、プレスする工程などで、熱膨
張、熱収縮、圧力延伸により電極シートに反りを生じや
すく、その後のスパイラル状への巻き込み時に、巻きず
れを生じ、ひいては、正極シート、負極シートのエッジ
部分による短絡を引き起こすことがあった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】充填率が高く、高容量
かつサイクル特性が良好で、安全性の高い電池を得るこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、充填率が
高く、高容量かつサイクル特性が良好で、安全性の高い
電池を検討した結果、本発明を達成した。

【００１０】すなわち、本発明は、正極シート、負極シ
ートをスパイラル状に巻回してなる電極体を用いた電池
において、正極シート、負極シートの少なくとも電極シ
ートのひとつの面に他の面と種類の異なる導電材が用い
られていることを特徴とする電池に関する。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明者らは、高性能電池につい
て鋭意検討を行った結果、塗布時の表裏の厚み差を生じ
させずに、外周面と内周面において特性の異なる導電材
を用いることにより、スパイラル形状において正極、負
極の外周面と内周面のバランスを適正にすることが可能
となることを見出した。

【００１２】すなわち、本発明の目的は、電子の授受を
するための正極、負極における活物質の量比（バラン
ス）を最適化するために、外周面にあたる部分と内周面
にあたる部分の導電材の特性、好ましくは、電気伝導性
を変えて、外周面、および、内周面の電極材料の電気伝
導性、イオン伝導性を制御し、最適な電池を得ることで
ある。

【００１３】本発明の電池では、電極シートの少なくと
もひとつの面に他の面と種類の異なる導電材を用いられ
る。

【００１４】本発明の電池に使用可能な導電材として
は、例えば、炭素材料、金属粉末などが挙げられ、とく
に好ましい導電材としては、各種カーボンブラック、人
工黒鉛が挙げられる。

【００１５】さらに、リチウムイオン電池の場合、正極
から放出されるリチウムイオンの一部が負極の導電材に
吸蔵され、電気容量に寄与するリチウムイオンの量を実
質的に減少するので、負極の導電材としては、炭素材料
が特に好ましく、正極量と負極量のバランスをよりよく
制御するためには、リチウムイオンの吸蔵が可能で、か
つ放出量が少ない炭素材料を用いることがより好まし
い。

【００１６】また、リチウムイオンの吸蔵による正負極
のバランス制御などを行う場合、導電材の特性を制御す
る好ましい方法として、導電材を焼成することが挙げら
れ、焼成温度や時間、雰囲気条件などにより、最適の特
性を示す導電材を得ることができる。さらに、これらの
焼成条件では、導電性を損ねることない条件を選ぶがよ
り望ましい。

【００１７】本発明の導電材では、外周面と内周面の厚
みを同一にして、充放電特性を変化させるには、正極シ
ート、負極シートともに外周面を内周面よりも電気伝導
性の高い導電材を用いることが好ましい。

【００１８】本発明の導電材では、形状、平均粒径、単
位重量あたりの表面積である比表面積を変えることによ
り、電気伝導性など特性が異なる導電材を使用すること
が好ましい。

【００１９】本発明において導電材の添加量は、正極、
負極活物質の材料、形状、粒径、および結着材の種類、
配合量などによって最適値が変化するので実験的にが決
められるべきであるが、好ましくは、電極材料全体の0.
5〜30wt％、さらに好ましくは0.7〜20wt％が用いられ
る。添加量が0.5wt％未満では、導電効果が乏しく、20w
t％を超えると電極単位重量あたりの容量が低下する傾
向がある。

【００２０】本発明において導電材の粒径は、正極、負
極活物質の材料、形状、粒径、および結着材の種類、配
合量などによって最適値が変化するので実験的にが決め
られるべきであるが、好ましくは、一次粒子径が1nm〜1
00μm、さらに好ましくは5nm〜20μmの微粒子が用いら
れる。一次粒子径が1nmを下回るものは安定して製造し
にくく、また、100μmを超えるものは添加効果が小さく
なる傾向がある。

【００２１】本発明では正極に塗布される電極材料とし
て、炭素繊維、人造あるいは天然の黒鉛粉末などの炭素
質材料、フッ化カーボン、金属あるいは金属酸化物など
の無機化合物や有機高分子化合物などを用いることがで
きる。

【００２２】さらに、本発明では正極に塗布される電極
材料として、通常の二次電池において用いられる正極活
物質を挙げることができる。このような正極活物質とし
ては、アルカリ金属を含む遷移金属酸化物や遷移金属カ
ルコゲンなどの無機化合物、ポリアセチレン、ポリパラ
フェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアニリン、
ポリピロール、ポリチオフェンなどの共役系高分子、ジ
スルフィド結合を有する架橋高分子、塩化チオニルなど
が挙げられる。本発明では電解質としてリチウム塩が好
ましく用いられるが、この場合には、コバルト、ニッケ
ル、マンガン、モリブデン、バナジウム、クロム、鉄、
銅、チタンなどの遷移金属酸化物や遷移金属カルコゲン
などの遷移金属化合物が好ましく用いられる。特に、Ｌ
ｉＣｏＯ₂、ＬｉＮｉＯ₂、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄、Ｌｉ_yＮｉ_1-xＭ
_xＯ₂（Ｍ：Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅのいずれか）、Ｌｉ
_1-x-aＡ_xＮｉ_1-y-bＢ_yＯ₂(ただし、Ａは少なくとも１種
類のアルカリもしくはアルカリ土類金属元素、とくに好
ましくは、Ｍｇ、Ｓｒが挙げられ、Ｂは少なくとも１種
類の遷移金属元素であり、好ましくはＣｏ、Ｆｅであ
る）は、エネルギー密度も大きいために、最も好ましく
使用される。その中で特に、Ｌｉ_1-x-aＡ_xＮｉ_1-y-bＢ_y
Ｏ₂は、0＜x≦0.1、0≦y≦0.3、-0.1≦a≦0.1、-0.15≦
b≦0.15（ただし、Ａ、Ｂが２種類以上の元素からなる
場合は、ｘはＬｉを除くアルカリもしくはアルカリ土
類金属の総モル数、ｙはＮｉを除く全遷移金属元素の総
モル数であり、y=0の場合はＡは少なくとも１種類以上
のアルカリ土類金属を含む）場合、優れた特性の正極
材を得ることができる。また、この場合、Ａ、Ｂの種
類、数、組成を変えたり、x、y、a、bを変えた正極材を
用いることよって特性の異なる活物質を得ることが可能
であるため、非常に好適である。

【００２３】正極活物質が、金属あるいは金属酸化物な
どの無機化合物の場合は、カチオンのドープと脱ドープ
による充放電反応が生じ、有機高分子化合物の場合は、
アニオンのドープと脱ドープによる充放電反応が生じる
が、これらは必要とされる電池の正極特性に応じて適宜
選択され、特に限定されることはない。

【００２４】本発明では負極に塗布される電極材料とし
て、炭素繊維、人造あるいは天然の黒鉛粉末、フッ化カ
ーボンなどの炭素質材料、金属あるいは金属酸化物など
の無機化合物や有機高分子化合物などを用いることがで
きる。

【００２５】本発明では負極に塗布される電極材料とし
ては、好ましくは、炭素繊維が用いられる。この場合、
炭素繊維は、特に限定されるものではないが、一般に有
機物を繊維状に焼成したものが用いられる。本発明で用
いられる炭素繊維としては、例えば、ポリアクリロニト
リル(PAN)から得られるPAN系炭素繊維、石炭もしくは石
油などのピッチから得られるピッチ系炭素繊維、セルロ
ースから得られるセルロース系炭素繊維、低分子量有機
物の気体から得られる気相成長炭素繊維、リビニルアル
コール、リグニン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリ
イミド、フェノール樹脂、フルフリルアルコールなどを
焼成して得られる炭素繊維などが挙げられ、電極および
電池の特性に応じて、その特性を満たす炭素繊維が適宜
選択される。さらに、これらの炭素繊維の中では、PAN
系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維がより好ましく用いられ
る。特に、リチウムなどのアルカリ金属塩を含む非水電
解液を用いた二次電池の負極に使用する場合には、PAN
系炭素繊維が特に好ましい。本発明で好ましく使用さ
れる炭素繊維の直径は、それぞれの電極または電池の形
態により適宜決められるが、一般的には、直径1 〜100
μmの炭素繊維が好ましくは用いられ、直径3 〜20μmの
炭素繊維がさらに好ましい。また、必要に応じて直径
の異なった炭素繊維を数種類用いることも可能である。

【００２６】さらに、本発明で好ましく使用される炭素
繊維の長さは、特に制限はないが、通例、好ましくは10
0μm以下、さらに好ましくは50μm以下にする。炭素繊
維の長さが、100μmを越えるとはコーターを用いて均一
に塗布しづらくなるので好ましくはない。また、炭素繊
維の長さを炭素繊維の直径より短くすると、繊維方向に
破壊する危険性が生じるので、炭素繊維の長さは炭素繊
維直径以上であることがより好ましい。

【００２７】また、これらの電極材料は、各種電池の活
電極として利用可能であり、一次電池、二次電池など、
どのような電池に利用されるかは特に限定されるもので
はない。

【００２８】アルカリ金属塩を含む非水電解液二次電池
に用いる場合には、アルカリ金属やカチオンがドープさ
れる炭素質材料を負極に、アニオンがドープされる材料
を正極に用いられる。

【００２９】このようにして得られた電極材料は、各種
の電池の電極として利用可能であり、電池の種類は特に
限定されないが、好ましくは二次電池の電極に用いられ
る。特に好ましい二次電池としては、過塩素酸リチウ
ム、硼フッ化リチウム、６フッ化リン・リチウムのよう
にアルカリ金属塩を含む非水電解液を用いた二次電池を
挙げることができる。

【００３０】本発明で用いられるセパレータは、正極と
負極が短絡することを防止するためのものであれば特に
制限はない。電解液の浸透性がよく、電子やイオンの移
動抵抗にならないことが望ましく、代表的な素材として
は、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリ
アクリレート、ポリメタクリレート、ポリスルホン、ポ
リカーボネート、ポリテトラフルオロエチレンなどが挙
げられる。この中でも、とくに、ポリプロピレン、ポリ
エチレン、ポリスルホンなどが強度、安全性に優れてお
り好ましい。セパレータの形状としては、多孔性膜や不
織布などが一般的にあげられるが、電池缶への充填率を
上げやすいことから、多孔性膜が好ましい。さらに、多
孔性膜は、対称膜，非対称膜が一般的であるが、強度，
安全性を向上させるために、複数種類の膜を積層した複
合膜とすることも可能である。多孔膜の空孔率は、電子
やイオンの透過性を高めるためになるべく高い方がよい
が、膜の強度低下を招く可能性があるため、素材や膜厚
に応じて決定される。一般的には、膜厚は20〜100μm、
空孔率は30〜80％が望ましい。また、孔の径は電極シー
トより脱離した活物質、結着材、導電材が透過しない範
囲であることが望ましく、具体的には、平均孔径が0.01
〜1μmのものが好ましい。

【００３１】本発明の電池に用いられる結着材として
は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであってもよ
く、特に限定されない。また、結着材を溶液やエマルジ
ョンなどの状態で使用することも可能である。結着材と
しての添加量は、電極材料中に通常0.01wt%〜40wt%で用
いられる。結着材としては、例えば、各種エポキシ樹
脂、セルロース樹脂、有機フッ素系ポリマ、およびコポ
リマ、アクリル樹脂、有機クロル系樹脂、ポリイミド、
ポリアミド、ポリカーボネートなどが挙げられる。特
に、安定性の点から有機フッ素系ポリマおよびコポリマ
が好ましく、中でもポリテトラフルオロエチレン、ポリ
フッ化ビニリデン、六フッ化プロピレンポリマおよびコ
ポリマが好ましい結着材として挙げられる。

【００３２】正極材料、負極材料を集電体に塗布して電
極シートを作製する方法は特に限定されないが、本発明
の性質上、結着材や導電材などとともに溶媒に分散させ
た溶液を塗布後、乾燥させたり、活物質を導電性結着材
や導電材と結着材の混合物を用いて集電体に張り付ける
方法が一般的である。

【００３３】本発明における集電体は、金属を箔状、網
状、ラス状などの形態で用いることが可能であるが、こ
れらは特に限定されるものではない。

【００３４】正極シート、負極シートは、集電体の片面
もしくは両面に電極材料を塗布することにより得ること
ができる。集電体の片面に電極材料を塗布した場合は、
２枚を集電体同士重ねることによって両面に塗布した場
合と同じ形態をとることが好ましい。しかし、片面塗布
の場合、集電体と電極材料の膨脹、収縮特性の違いか
ら、電極シートの熱処理やプレスをおこないにくく、ま
た、スパイラル状に巻回する際に巻きずれを起こしやす
いので、集電体の両面に電極材料を塗布することが望ま
しい。

【００３５】本発明の電池に使用される電解液に含まれ
る電解質としては、アルカリ金属のハロゲン化物、過塩
素酸塩、チオシアン塩、ホウフッ化塩、リンフッ化塩、
砒素フッ化塩、アルミニウムフッ化塩、トリフルオロメ
チル硫酸塩などが好ましく用いられる。特にリチウム塩
は、標準電極電位が最も低いので、大きな電位差を得る
ことができるので、電解液に含まれる電解質としては、
リチウム塩を使用することがより好ましい。

【００３６】本発明に使用される電解液に用いられる溶
媒は、特に限定されず、従来の溶媒が用いられ、例えば
酸あるいはアルカリ水溶液、または非水溶媒などが挙げ
られる。この中で、アルカリ金属塩を含む非水電解液か
らなる二次電池の電解液の溶媒としては、プロピレンカ
ーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネ
ート、γ-ブチロラクトン、N-メチルピロリドン、アセ
トニトリル、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスル
フォキシド、テトラヒドロフラン、1,3-ジオキソラン、
ギ酸メチル、スルホラン、オキサゾリドン、塩化チオニ
ル、1,2-ジメトキシエタン、ジエチレンカーボネート、
及びこれらの誘導体や混合物などが好ましく用いられ
る。

【００３７】本発明に用いられる電池は、スパイラル状
に巻回された電極体を使用する電池であれば特に制限は
ないが、高エネルギー密度を要求する携帯用機器搭載用
の電池としては、負極材料としてアルカリ金属を用いた
電池や、炭素質材料へのカチオンあるいはアニオンのド
ーピングを利用した二次電池が効果的である。

【００３８】また、スパイラル状電極体を装填する電池
缶は、特に限定されるものではないが、耐腐食のため鉄
にメッキを施した電池缶、ステンレス鋼製電池缶など
が、強度、耐食性、加工性に優れるので好ましい。ま
た、各種エンジニアリングプラスチックスを使用して軽
量化をはかることも可能であり、各種エンジニアリング
プラスチックスと金属との併用も可能である。

【００３９】さらに、本発明におけるスパイラルの形状
は、必ずしも真円筒形である必要はなく、スパイラル断
面が楕円である長円筒形やスパイラル断面が長方形をは
じめとする角柱の様な形状をとってもかまわない。この
場合、電池缶も電極体の形状に応じた形状をとることが
可能である。代表的な使用形態としては、筒状で底のあ
る電池缶にスパイラル状電極体と電解液を装填し、電極
シートから取り出したリードがキャップと電池缶に溶接
された状態で封がされている形態が最も一般的な形態と
して挙げられるが、この形態に限定されない。

【００４０】

【実施例】以下実施例をもって本発明をさらに具体的に
説明する。ただし、本発明はこれにより限定されるもの
ではない。

【００４１】実施例１外周面用の正極材料は、正極活物質としてＬｉＣｏＯ₂
を80wt％、結着材としてポリフッ化ビニリデン (呉羽化
学株式会社製、KF1100)を5wt％、導電材として平均粒径
1μm、比表面積270m²/gの人造黒鉛(日本黒鉛工業株式会
社製、SP-270)を15wt％混合して作製した。内周面用の
正極材料は、正極活物質としてＬｉＣｏＯ₂を80wt％、
結着材としてポリフッ化ビニリデン (呉羽化学株式会社
製、KF1100)を5wt％、導電材として平均粒径6μm、比表
面積20m²/gの人造黒鉛(日本黒鉛工業株式会社製、SP-2
0)を15wt％を用いて混合して作製した。集電体としてア
ルミニウム箔(厚さ20μm)を用い、上記の正極材料を集
電体上に、外周面、内周面ともに250g/m²塗布し、150℃
の熱処理を行った後、500kgf/cmの圧力でプレスを行
い、正極シートを得た。

【００４２】つづいて負極活物質としてPAN系炭素繊維
(東レ株式会社製、トレカT300)を平均長30μmに短繊維
化したもの75wt％、結着材としてポリフッ化ビニリデン
(呉羽化学株式会社製、KF1100)を5wt％、導電材として
平均粒径6μm、比表面積20m²/gの人造黒鉛(日本黒鉛工
業株式会社製、SP-20)15wt％を外周面用、内周面用とも
に同じ比率で混練した。集電体として銅箔(厚さ10μm)
を用い、上記の負極材料を集電体上に、外周面、内周面
ともに80g/m²となるように塗布し、正極シートと同様に
熱処理、プレスを行い、負極シートを得た。

【００４３】これらの正極シート、負極シートを、多孔
質ポリプロピレンフィルム(ダイセル化学株式会社製、
セルガード#2500)のセパレータとして重ね合わせ、巻回
することによって円筒状の電極体を得た。これらの電極
体にはひび割れは発生しなかった。

【００４４】さらに、この電極体を内容積5ccの電池缶
に装填し、電解液として１Ｍ硼弗化リチウムを含有する
ジメチルカーボネートとエチレンカーボネートの1:1混
合液を用いて、電池を作製した。この電池を、充電電流
400mA、定電圧値4.2V、充電時間2時間で定電流定電圧充
電し、放電電流200mA、放電終止電圧2.5Vで容量試験を
行ったところ、初回放電容量390mAh、充放電回数100回
で容量保持率は、80.9％であった。

【００４５】実施例２外周面用の正極材料の導電材として、平均粒径6μm、比
表面積20m²/gの人造黒鉛(日本黒鉛工業株式会社製、SP-
20)を３wt％、平均粒径1μm、比表面積270m2/gの人造黒
鉛(日本黒鉛工業株式会社製、SP-270)を1２wt％を混合
したほかは、実施例１と同様にして、正極シートを作成
した。

【００４６】実施例１と同様にして負極シートを得た
後、これらの正極シート、負極シートを、実施例１と同
様にして円筒状の電極体を得た。これらの電極体にはひ
び割れは発生しなかった。

【００４７】実施例１と同様にして電池を作製した後、
実施例１と同じ条件で容量試験を行ったところ、初回放
電容量385mAh、充放電回数100回で容量保持率は、82.1
％であった。

【００４８】実施例３外周面用の正極材料の導電材として、平均粒径6μm、比
表面積20m²/gの人造黒鉛(日本黒鉛工業株式会社製、SP-
20)を6wt％、平均粒径1μm、比表面積270m²/gの人造黒
鉛(日本黒鉛工業株式会社製、SP-270)を9wt％を混合し
たほかは、実施例１と同様にして、正極シートを作成し
た。

【００４９】実施例１と同様にして負極シートを得た
後、これらの正極シート、負極シートを、実施例１と同
様にして円筒状の電極体を得た。これらの電極体にはひ
び割れは発生しなかった。

【００５０】実施例１と同様にして電池を作製した後、
実施例１と同じ条件で容量試験を行ったところ、初回放
電容量383mAh、充放電回数100回で容量保持率は、83.2
％であった。

【００５１】実施例４外周面用の正極材料の導電材として、平均粒径6μm、比
表面積20m²/gの人造黒鉛(日本黒鉛工業株式会社製、SP-
20)を9wt％、平均粒径1μm、比表面積270m²/gの人造黒
鉛(日本黒鉛工業株式会社製、SP-270)を6wt％を混合し
たほかは、実施例１と同様にして、正極シートを作成し
た。

【００５２】実施例１と同様にして負極シートを得た
後、これらの正極シート、負極シートを、実施例１と同
様にして円筒状の電極体を得た。これらの電極体にはひ
び割れは発生しなかった。

【００５３】実施例１と同様にして電池を作製した後、
実施例１と同じ条件で容量試験を行ったところ、初回放
電容量376mAh、充放電回数100回で容量保持率は、81.5
％であった。

【００５４】実施例５外周面用の正極材料の導電材として、平均粒径6μm、比
表面積20m²/gの人造黒鉛(日本黒鉛工業株式会社製、SP-
20)を12wt%、平均粒径1μm、比表面積270m²/gの人造黒
鉛(日本黒鉛工業株式会社製、SP-270)を3wt%を混合した
ほかは、実施例１と同様にして、正極シートを作成し
た。

【００５５】実施例１と同様にして負極シートを得た
後、これらの正極シート、負極シートを、実施例１と同
様にして円筒状の電極体を得た。これらの電極体にはひ
び割れは発生しなかった。

【００５６】実施例１と同様にして電池を作製した後、
実施例１と同じ条件で容量試験を行ったところ、初回放
電容量376mAh、充放電回数100回で容量保持率は、79.9
％であった。

【００５７】実施例６外周面用の正極材料は、正極活物質としてＬｉＣｏＯ₂
を85wt％、結着材としてポリフッ化ビニリデン(呉羽化
学株式会社製、KF1100)を10wt％、導電材としてアセチ
レンブラック(電気化学工業製、デンカブラック)を窒素
雰囲気下2000℃で4時間焼成して黒鉛化したものを5wt％
を混合して作製した。内周面用の正極材料は、正極活物
質としてＬｉＣｏＯ₂を85wt％、結着材としてポリフッ
化ビニリデン(呉羽化学株式会社製、KF1100)を10wt％、
導電材として未焼成アセチレンブラックを5wt％を用い
て混合し、実施例１と同様にして、正極シートを得た。

【００５８】実施例１と同様にして負極シートを得た
後、これらの正極シート、負極シートを、実施例１と同
様にして円筒状の電極体を得た。これらの電極体にはひ
び割れは発生しなかった。

【００５９】実施例１と同様にして電池を作製した後、
実施例１と同じ条件で容量試験を行ったところ、初回放
電容量375mAh、充放電回数100回で容量保持率は、87.1
％であった。

【００６０】比較例１正極の導電材として外周面、内周面の両面とも、平均粒
径6μm、比表面積20m²/gの人造黒鉛(日本黒鉛工業株式
会社製、SP-20)を用いた他は、実施例１と同様にして電
池を作製した。実施例１と同じ条件で容量試験を行った
ところ、初回放電容量365mAh、充放電回数100回で容量
保持率は、75.1％であり、初回放電容量、容量保持率と
も低かった。

【００６１】比較例２正極の導電材として外周面、内周面の両面とも、未焼成
のアセチレンブラック(電気化学工業製、デンカブラッ
ク)を用いた他は、実施例６と同様にして電池を作製し
た。実施例１と同じ条件で容量試験を行ったところ、初
回放電容量367mAh、充放電回数100回で容量保持率は、8
3.5％でであり、初回放電容量が低かった。

【００６２】

【発明の効果】正極シート、負極シートの少なくともひ
とつの電極シートのひとつの面に他の面と種類の異なる
導電材が用いることにより、充填率が高く、高容量かつ
サイクル特性が良好で、安全性の高い電池が得られる。

【００６３】外周面と内周面において特性の異なる導電
材を用いることにより、スパイラル状態での正極、負極
の充放電特性、とくにイオンの移動速度や電気当量比
（バランス）を適正にすることができ、高性能電池が製
造可能となる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極シート、負極シートをスパイラル状
に巻回してなる電極体を用いた電池において、正極シー
ト、負極シートの少なくともひとつの電極シートのひと
つの面に他の面と種類の異なる導電材が用いられている
ことを特徴とする電池。
【請求項２】正極シート、負極シートの少なくともひ
とつの電極シートのひとつの面に他の面と平均粒径が異
なる導電材が用いられていることを特徴とする請求項１
に記載の電池。
【請求項３】正極シート、負極シートの少なくともひ
とつの電極シートのひとつの面に他の面と電気伝導性の
異なる導電材が用いられていることを特徴とする請求項
１に記載の電池。
【請求項４】外周面に内周面よりも電気伝導性の高い
導電材を用いることを特徴とする請求項３に記載の電
池。
【請求項５】正極シート、負極シートの少なくともひ
とつの電極シートのひとつの面に他の面と比表面積の異
なる導電材を用いることを特徴とする請求項１に記載の
電池。
【請求項６】正極シート、負極シートの少なくともひ
とつの電極シートのひとつの面に他の面と形状の異なる
導電材を用いることを特徴とする請求項１に記載の電
池。
【請求項７】導電材が、炭素材料であることを特徴と
する請求項１に記載の電池。
【請求項８】導電材が、カーボンブラック、または、
黒鉛を含有することを特徴とする請求項１に記載の電
池。
【請求項９】導電材が２種類以上の導電材の混合物で
あることを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項１０】一次粒子径が1nm〜100μmである導電
材を用いることを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項１１】焼成された導電材を使用することする
ことを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項１２】リチウム塩を電解質とすることを特徴
とする請求項１に記載の電池。
【請求項１３】正極に塗布される電極材料に遷移金属
化合物を含有することを特徴とする請求項１に記載の電
池。
【請求項１４】負極に塗布される電極材料に炭素質材
料を含有することを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項１５】炭素質材料が炭素繊維であることを特
徴とする請求項１４に記載の電池。
【請求項１６】炭素繊維がポリアクリロニトリル系炭
素繊維であることを特徴とする請求項１５に記載の電
池。
【請求項１７】炭素繊維の直径が１μm〜１００μm、
長さが１００μm以下であることを特徴とする請求項１
５に記載の電池。
【請求項１８】炭素繊維の長さが該炭素繊維の直径以
上であることを特徴とする請求項１７に記載の電池。