JPH09270252A - 電 池 - Google Patents
電 池Info
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- JPH09270252A JPH09270252A JP8078836A JP7883696A JPH09270252A JP H09270252 A JPH09270252 A JP H09270252A JP 8078836 A JP8078836 A JP 8078836A JP 7883696 A JP7883696 A JP 7883696A JP H09270252 A JPH09270252 A JP H09270252A
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- battery
- positive electrode
- current collector
- negative electrode
- electrode
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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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- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】電池容量の低下をほとんど起こすことなく、電
池作製時および使用時の内部短絡の発生率が低い電池を
作製することができる。 【解決手段】正極と負極をセパレータを介してスパイラ
ル状に巻回した電極体を有してなる電池において、正極
集電体および/ または負極集電体に接続されたリードが
折り返された該集電体によって覆われていることを特徴
とする電池。
池作製時および使用時の内部短絡の発生率が低い電池を
作製することができる。 【解決手段】正極と負極をセパレータを介してスパイラ
ル状に巻回した電極体を有してなる電池において、正極
集電体および/ または負極集電体に接続されたリードが
折り返された該集電体によって覆われていることを特徴
とする電池。
Description
【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回した電極体を有してなる電
池に関するものである。
レータをスパイラル状に巻回した電極体を有してなる電
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
液を使用したニッケル- カドミウム電池である。
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
液を使用したニッケル- カドミウム電池である。
【０００３】さらに最近では、リチウム金属やリチウム
合金もしくはコークスや有機物焼成体などの炭素質材料
のような、リチウムイオンをドープ、脱ドープできる物
質を負極材料として用いた非水電解液二次電池の開発も
活発に行われている。
合金もしくはコークスや有機物焼成体などの炭素質材料
のような、リチウムイオンをドープ、脱ドープできる物
質を負極材料として用いた非水電解液二次電池の開発も
活発に行われている。
【０００４】このような非水電解液二次電池において
は、一般的に、例えば図１に示すように、正極、負極、
セパレータをスパイラル状に巻回した電極体が使用され
ている。
は、一般的に、例えば図１に示すように、正極、負極、
セパレータをスパイラル状に巻回した電極体が使用され
ている。
【０００５】このようなスパイラル状電極体によれば、
帯状の正極及び帯状の負極は、比較的大きな面積を有す
るため、二次電池に大電流を流しても単位面積当たりの
電流は小さく、この二次電池を重負荷状態で使用するこ
とが可能となる。
帯状の正極及び帯状の負極は、比較的大きな面積を有す
るため、二次電池に大電流を流しても単位面積当たりの
電流は小さく、この二次電池を重負荷状態で使用するこ
とが可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、正極、
負極、セパレータをスパイラル状に巻回した電極体を有
してなる電池は、電極体作製時に代表される電池作製時
および電池使用時の内部短絡の発生率が高い。このた
め、電池作製時の歩留まりが低いという問題があり、ま
た電池使用時に内部短絡が発生すると、特に非水電解液
二次電池は従来電池に比べてエネルギー密度が高いた
め、発熱、破裂、発火などを引き起こす危険性がある。
内部短絡の発生原因の１つとしてスパイラル状電極体の
正極と負極の間に配されたセパレータが正極リードおよ
び/ または負極リードの接続部分において損傷を受ける
ことが挙げられる。この防止のために、例えば、正極リ
ードおよび/ または負極リードの上に絶縁性テープが貼
付されていたり、特開平5-335008に記載されているよう
に、正極リードを正極の内側表面に取り付けることによ
り、正極リードと負極の内部短絡の発生を防止するとい
った提案がなされている。しかしながら前者において
は、この貼付作業が非常に煩雑であり、また、貼付され
たテープの厚みの分だけ電極の充填量が減る等の問題が
あり、後者においては、正極リードによってセパレータ
が損傷を受けても内部短絡が発生しないようにするため
には、正極リードが接続される正極の無塗布部を長くす
る必要があり、結果として電極の充填量が減るという問
題があった。
負極、セパレータをスパイラル状に巻回した電極体を有
してなる電池は、電極体作製時に代表される電池作製時
および電池使用時の内部短絡の発生率が高い。このた
め、電池作製時の歩留まりが低いという問題があり、ま
た電池使用時に内部短絡が発生すると、特に非水電解液
二次電池は従来電池に比べてエネルギー密度が高いた
め、発熱、破裂、発火などを引き起こす危険性がある。
内部短絡の発生原因の１つとしてスパイラル状電極体の
正極と負極の間に配されたセパレータが正極リードおよ
び/ または負極リードの接続部分において損傷を受ける
ことが挙げられる。この防止のために、例えば、正極リ
ードおよび/ または負極リードの上に絶縁性テープが貼
付されていたり、特開平5-335008に記載されているよう
に、正極リードを正極の内側表面に取り付けることによ
り、正極リードと負極の内部短絡の発生を防止するとい
った提案がなされている。しかしながら前者において
は、この貼付作業が非常に煩雑であり、また、貼付され
たテープの厚みの分だけ電極の充填量が減る等の問題が
あり、後者においては、正極リードによってセパレータ
が損傷を受けても内部短絡が発生しないようにするため
には、正極リードが接続される正極の無塗布部を長くす
る必要があり、結果として電極の充填量が減るという問
題があった。
【０００７】本発明は上記課題を解決しようとするもの
であり、電池容量の低下をほとんど起こすことなく、電
池作製時および使用時の内部短絡の発生率が低い電池を
提供することを目的とする。
であり、電池容量の低下をほとんど起こすことなく、電
池作製時および使用時の内部短絡の発生率が低い電池を
提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は下記の構成を有する。
め、本発明は下記の構成を有する。
【０００９】「正極と負極をセパレータを介してスパイ
ラル状に巻回した電極体を有してなる電池において、正
極集電体および/ または負極集電体に接続されたリード
が折り返された該集電体によって覆われていることを特
徴とする電池。」
ラル状に巻回した電極体を有してなる電池において、正
極集電体および/ または負極集電体に接続されたリード
が折り返された該集電体によって覆われていることを特
徴とする電池。」
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明における正極、負極は、集
電体の片面もしくは両面に正極材料もしくは負極材料を
設けることにより作製される。
電体の片面もしくは両面に正極材料もしくは負極材料を
設けることにより作製される。
【００１１】本発明における集電体は、金属を箔状、網
状、ラス状等の形態にして使用す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。
状、ラス状等の形態にして使用す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。
【００１２】本発明において製造される電池は、スパイ
ラル状に巻回した電極体を使用する電池であれば特に制
限はないが、高エネルギー密度が要求される携帯機器搭
載用の電池としては、負極材料としてアルカリ金属を使
用した電池や、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。こ
れらの電池の場合、すなわち、アルカリ金属塩を含む非
水電解液二次電池の場合には、電極材料として、正極材
料にアニオンがドープされる材料を、負極材料にアルカ
リ金属やカチオンがドープされる材料を使用することに
なる。
ラル状に巻回した電極体を使用する電池であれば特に制
限はないが、高エネルギー密度が要求される携帯機器搭
載用の電池としては、負極材料としてアルカリ金属を使
用した電池や、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。こ
れらの電池の場合、すなわち、アルカリ金属塩を含む非
水電解液二次電池の場合には、電極材料として、正極材
料にアニオンがドープされる材料を、負極材料にアルカ
リ金属やカチオンがドープされる材料を使用することに
なる。
【００１３】本発明の電極体の一例の概略図を、図２に
示す。図２中、５は正極リード、６は負極リード、７は
スパイラル状電極体を示す。
示す。図２中、５は正極リード、６は負極リード、７は
スパイラル状電極体を示す。
【００１４】本発明における正極材料としては、特に限
定されるものではなく、公知の材料などが用いられる
が、例えば炭素質材料として、炭素繊維、人造あるいは
天然の黒鉛粉末など、また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
使用することができる。金属あるいは金属酸化物などの
無機化合物を用いた場合には、カチオンのドープと脱ド
ープにより充放電反応が生じる。また有機高分子化合物
を用いた場合には、アニオンのドープと脱ドープにより
充放電反応が生じる。このように、物質により様々な充
放電反応様式をとるものであり、これらは必要とされる
電池の特性に応じて適宜選択されるものである。
定されるものではなく、公知の材料などが用いられる
が、例えば炭素質材料として、炭素繊維、人造あるいは
天然の黒鉛粉末など、また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
使用することができる。金属あるいは金属酸化物などの
無機化合物を用いた場合には、カチオンのドープと脱ド
ープにより充放電反応が生じる。また有機高分子化合物
を用いた場合には、アニオンのドープと脱ドープにより
充放電反応が生じる。このように、物質により様々な充
放電反応様式をとるものであり、これらは必要とされる
電池の特性に応じて適宜選択されるものである。
【００１５】具体例としては、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
ン等の共役系高分子、ジスルフィド結合を有する架橋高
分子、塩化チオニル等、通常の二次電池において使用さ
れる正極を挙げることができる。これらの中で、リチウ
ム塩を含む非水電解液を使用した二次電池の場合には、
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、チタン等の遷移金属酸化物や遷移
金属カルコゲンが好ましく使用される。
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
ン等の共役系高分子、ジスルフィド結合を有する架橋高
分子、塩化チオニル等、通常の二次電池において使用さ
れる正極を挙げることができる。これらの中で、リチウ
ム塩を含む非水電解液を使用した二次電池の場合には、
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、チタン等の遷移金属酸化物や遷移
金属カルコゲンが好ましく使用される。
【００１６】特にLiCoO 2 、LiNiO 2 、LiMn2 O 4 、Li
y Ni1-x Mex O 2 (Me:Ti,V,Mn,Feのいずれかを示す) 、
Li1-x-a A x Ni1-y-b B y O 2 ( 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、B
は少なくとも１種類の遷移金属元素) は、電圧が高く、
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。特に、Li1-x-a A x Ni1-y-b B y O 2 においては、
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、y はNiを除く全遷移金属元素の総モル数、y=0 の
場合、A は少なくとも１種類以上のアルカリ土類金属元
素を含む。）とすることにより、優れた特性の正極材料
を得ることができる。特に好ましいA としてはMg、Sr、
B としてはCo、Feが挙げられる。本発明における負極材
料としても特に限定されるものではないが、炭素質材料
として、炭素繊維、人造あるいは天然の黒鉛粉末など、
またフッ化カーボン、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使用することができ
る。ここで使用される炭素繊維としては、特に限定され
るものではないが、一般に有機物を焼成したものが使用
される。具体的には、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等が挙げられるが、その他
に、ポ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
リルアルコール等を焼成して得られる炭素繊維も好まし
く使用される。これらの炭素繊維の中で、炭素繊維が使
用される電極及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て使用される。上記炭素繊維
の中で、アルカリ金属塩を含む非水電解液を使用した二
次電池の負極に使用する場合には、PAN 系炭素繊維、ピ
ッチ系炭素繊維が好ましい。その中でも、アルカリ金属
イオン、特にリチウムイオンのドーピングが良好である
という点で、PAN 系炭素繊維が好ましく使用される。
y Ni1-x Mex O 2 (Me:Ti,V,Mn,Feのいずれかを示す) 、
Li1-x-a A x Ni1-y-b B y O 2 ( 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、B
は少なくとも１種類の遷移金属元素) は、電圧が高く、
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。特に、Li1-x-a A x Ni1-y-b B y O 2 においては、
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、y はNiを除く全遷移金属元素の総モル数、y=0 の
場合、A は少なくとも１種類以上のアルカリ土類金属元
素を含む。）とすることにより、優れた特性の正極材料
を得ることができる。特に好ましいA としてはMg、Sr、
B としてはCo、Feが挙げられる。本発明における負極材
料としても特に限定されるものではないが、炭素質材料
として、炭素繊維、人造あるいは天然の黒鉛粉末など、
またフッ化カーボン、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使用することができ
る。ここで使用される炭素繊維としては、特に限定され
るものではないが、一般に有機物を焼成したものが使用
される。具体的には、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等が挙げられるが、その他
に、ポ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
リルアルコール等を焼成して得られる炭素繊維も好まし
く使用される。これらの炭素繊維の中で、炭素繊維が使
用される電極及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て使用される。上記炭素繊維
の中で、アルカリ金属塩を含む非水電解液を使用した二
次電池の負極に使用する場合には、PAN 系炭素繊維、ピ
ッチ系炭素繊維が好ましい。その中でも、アルカリ金属
イオン、特にリチウムイオンのドーピングが良好である
という点で、PAN 系炭素繊維が好ましく使用される。
【００１７】炭素繊維の直径、長さは特に限定されない
が、コーターによる塗布の容易さ、および張力強化時の
短絡発生防止等の観点から、ミルド状炭素繊維を使用す
ることが好ましい。ミルド状炭素繊維とは、直径が好ま
しくは0.1 〜1000μm 、さらに好ましくは３〜10μm で
あり、平均長さが好ましくは5 μm 以上、1mm 未満、さ
らに好ましくは7 μm 以上、100 μm 未満のものであ
る。ミルド状炭素繊維を使用する場合は、サイクル特性
を改善するために事前に高温熱処理を施すことがさらに
好ましい。
が、コーターによる塗布の容易さ、および張力強化時の
短絡発生防止等の観点から、ミルド状炭素繊維を使用す
ることが好ましい。ミルド状炭素繊維とは、直径が好ま
しくは0.1 〜1000μm 、さらに好ましくは３〜10μm で
あり、平均長さが好ましくは5 μm 以上、1mm 未満、さ
らに好ましくは7 μm 以上、100 μm 未満のものであ
る。ミルド状炭素繊維を使用する場合は、サイクル特性
を改善するために事前に高温熱処理を施すことがさらに
好ましい。
【００１８】ところで、電極材料である正極材料、負極
材料を集電体に接着して正極シート、負極シートを作製
する際は、どのような方法をとっても構わないが、本発
明の性質上、結着材や導電材等とともに溶媒に溶解、分
散させた液を塗布後、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使用して集電体に貼
り付ける方法が好ましい。
材料を集電体に接着して正極シート、負極シートを作製
する際は、どのような方法をとっても構わないが、本発
明の性質上、結着材や導電材等とともに溶媒に溶解、分
散させた液を塗布後、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使用して集電体に貼
り付ける方法が好ましい。
【００１９】本発明で使用可能な結着材としては、熱可
塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであっても良く、特に
限定されない。また、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。添加量としては、通常電極
材料中に0.01〜40wt% で使用される。具体的な結着材と
しては、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、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート等
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例として挙げられ
る。
塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであっても良く、特に
限定されない。また、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。添加量としては、通常電極
材料中に0.01〜40wt% で使用される。具体的な結着材と
しては、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、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート等
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例として挙げられ
る。
【００２０】本発明で使用可能な導電材としては、炭素
材料、金属粉末等が挙げられるが、特に好ましい導電材
としては、各種カーボンブラックが挙げられる。導電材
添加による導電性向上のためには正極、負極活物質の材
料、形状、粒径、及び結着剤の種類、配合量等によっ
て、最適な粒径や添加量が実験的に決められるべきであ
るが、通常は一次粒子径で0.001 μm 〜100 μm 、さら
に好ましくは0.005 μm〜20μm の微粒子が使用され、
また、添加量としては0.5 〜30wt% 、さらに好ましくは
0.7 〜20wt% が使用される。一次粒子径が0.001 μm を
下回るものは安定した製造が困難となる場合があり、ま
た、100 μm を越えるものは添加効果が小さくなる傾向
がある。一方、0.5wt%未満の添加量では添加効果が小さ
く、30wt%を越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。
材料、金属粉末等が挙げられるが、特に好ましい導電材
としては、各種カーボンブラックが挙げられる。導電材
添加による導電性向上のためには正極、負極活物質の材
料、形状、粒径、及び結着剤の種類、配合量等によっ
て、最適な粒径や添加量が実験的に決められるべきであ
るが、通常は一次粒子径で0.001 μm 〜100 μm 、さら
に好ましくは0.005 μm〜20μm の微粒子が使用され、
また、添加量としては0.5 〜30wt% 、さらに好ましくは
0.7 〜20wt% が使用される。一次粒子径が0.001 μm を
下回るものは安定した製造が困難となる場合があり、ま
た、100 μm を越えるものは添加効果が小さくなる傾向
がある。一方、0.5wt%未満の添加量では添加効果が小さ
く、30wt%を越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。
【００２１】本発明におけるセパレータとしては、絶縁
性の多孔膜、織布、不織布等であれば良く、例えば、ポ
リオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテ
トラフルオロエチレン、ポリアセタール等が用いられ
る。セパレータの膜厚は、電池の内部抵抗を下げるため
に、好ましくは200 μm 以下、さらに好ましくは50μm
以下である。
性の多孔膜、織布、不織布等であれば良く、例えば、ポ
リオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテ
トラフルオロエチレン、ポリアセタール等が用いられ
る。セパレータの膜厚は、電池の内部抵抗を下げるため
に、好ましくは200 μm 以下、さらに好ましくは50μm
以下である。
【００２２】本発明における電解液としては、特に限定
されることなく従来の電解液などが使用可能である。例
えば酸あるいはアルカリ水溶液、または、非水溶媒等が
挙げられる。この中で、上述の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としては、エチレン
カーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカー
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- ２- 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、塩化チオニル、1,2-ジメトキシエタン、ジエチ
レンカーボネートや、これらの誘導体や混合物等が好ま
しく使用される。電解液に含まれる電解質としては、ア
ルカリ金属、特にリチウムのハロゲン化物、過塩素酸
塩、チオシアン、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
酸塩等が好ましく使用される。
されることなく従来の電解液などが使用可能である。例
えば酸あるいはアルカリ水溶液、または、非水溶媒等が
挙げられる。この中で、上述の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としては、エチレン
カーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカー
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- ２- 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、塩化チオニル、1,2-ジメトキシエタン、ジエチ
レンカーボネートや、これらの誘導体や混合物等が好ま
しく使用される。電解液に含まれる電解質としては、ア
ルカリ金属、特にリチウムのハロゲン化物、過塩素酸
塩、チオシアン、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
酸塩等が好ましく使用される。
【００２３】本発明において、正極集電体および/ また
は負極集電体に接続されたリードは、図１に示したよう
に、折り返された該集電体によって覆われていることが
必要である。図１において、１はリード、２は集電体、
３は電極材料塗布部、４は絶縁性テープを示す。
は負極集電体に接続されたリードは、図１に示したよう
に、折り返された該集電体によって覆われていることが
必要である。図１において、１はリード、２は集電体、
３は電極材料塗布部、４は絶縁性テープを示す。
【００２４】本発明において、正極集電体および／また
は負極集電体へのリードの接続方法は特に制限されるも
のではなく、公知の接続方法が可能である。具体的に
は、抵抗溶接、超音波溶接、冷間圧接、リベットなどに
よる機械的な接続などが挙げられる。
は負極集電体へのリードの接続方法は特に制限されるも
のではなく、公知の接続方法が可能である。具体的に
は、抵抗溶接、超音波溶接、冷間圧接、リベットなどに
よる機械的な接続などが挙げられる。
【００２５】本発明において、正極集電体および／また
は負極材料塗布部端部からの距離が３０ｍｍ未満である
ことが好ましい。３０ｍｍを越えると、正極材料および
／または負極材料塗布部端部から正極および／または負
極リード接続部までの集電体の長さの影響により、電極
の充填量が減少し、結果として電池容量が低下する傾向
がある。２５ｍｍ未満であることが更に好ましい。
は負極材料塗布部端部からの距離が３０ｍｍ未満である
ことが好ましい。３０ｍｍを越えると、正極材料および
／または負極材料塗布部端部から正極および／または負
極リード接続部までの集電体の長さの影響により、電極
の充填量が減少し、結果として電池容量が低下する傾向
がある。２５ｍｍ未満であることが更に好ましい。
【００２６】本発明において、リードを覆うために集電
体を折り返す方法や、折り返し幅は特に制限されるもの
ではないが、１０回未満であることが好ましい。１０回
より多いと、リード部の厚さが増すため電極の充填量が
減少し、結果として容量が低下する傾向がある。５回未
満であることが更に好ましい。
体を折り返す方法や、折り返し幅は特に制限されるもの
ではないが、１０回未満であることが好ましい。１０回
より多いと、リード部の厚さが増すため電極の充填量が
減少し、結果として容量が低下する傾向がある。５回未
満であることが更に好ましい。
【００２７】リードを覆うために集電体を折り返す回数
は特に制限されるものではないが、5 回以下であること
が好ましい。5 回より多いと、リード部の厚さが増すた
め電極の充填量が減少し、結果として容量が低下する傾
向がある。
は特に制限されるものではないが、5 回以下であること
が好ましい。5 回より多いと、リード部の厚さが増すた
め電極の充填量が減少し、結果として容量が低下する傾
向がある。
【００２８】なお、スパイラル状に巻回した電極体から
出ているリード部分については、電池缶等との接触によ
る短絡発生防止のために絶縁性テープが貼付されていた
り、樹脂等の絶縁物が被覆されていても差し支えない。
出ているリード部分については、電池缶等との接触によ
る短絡発生防止のために絶縁性テープが貼付されていた
り、樹脂等の絶縁物が被覆されていても差し支えない。
【００２９】本発明により、電池容量の低下をほとんど
起こすことなく、電池作製時および使用時の内部短絡の
発生率が低い電池を提供することができる。
起こすことなく、電池作製時および使用時の内部短絡の
発生率が低い電池を提供することができる。
【００３０】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳しく説
明する。本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。
明する。本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。
【００３１】実施例1 正極活物質としてLiCoO 2 を80wt% 、導電材としてアセ
チレンブラック: “デンカブラック”（電気化学工業
（株）製）5wt%、結着材としてポリフッ化ビニリデン:
“KFポリマー”#1000 （呉羽化学工業（株）製）15wt%
を混合し、この混合物をN-メチル-2- ピロリドンに分散
させスラリー状にした。そして、このスラリーを集電体
である厚さ20μm のアルミニウム箔の両面に均一に塗布
し、乾燥させた後、ロールプレスを行うことによって、
正極シートを得た。
チレンブラック: “デンカブラック”（電気化学工業
（株）製）5wt%、結着材としてポリフッ化ビニリデン:
“KFポリマー”#1000 （呉羽化学工業（株）製）15wt%
を混合し、この混合物をN-メチル-2- ピロリドンに分散
させスラリー状にした。そして、このスラリーを集電体
である厚さ20μm のアルミニウム箔の両面に均一に塗布
し、乾燥させた後、ロールプレスを行うことによって、
正極シートを得た。
【００３２】次に負極活物質としてPAN 系炭素繊維“ト
レカ”T-300 （東レ（株）製）をミルド状にしたものを
使用し、正極と同じ結着材、導電材を正極と同じ比率で
混合し、この混合物をN-メチル-2- ピロリドンに分散さ
せスラリー状にした。そして、このスラリーを集電体で
ある厚さ10μm の銅箔の両面に均一に塗布し、乾燥させ
た後、ロールプレスを行うことによって、負極シートを
得た。
レカ”T-300 （東レ（株）製）をミルド状にしたものを
使用し、正極と同じ結着材、導電材を正極と同じ比率で
混合し、この混合物をN-メチル-2- ピロリドンに分散さ
せスラリー状にした。そして、このスラリーを集電体で
ある厚さ10μm の銅箔の両面に均一に塗布し、乾燥させ
た後、ロールプレスを行うことによって、負極シートを
得た。
【００３３】次に、正極シート内側の正極材料塗布部端
部から10mm離れた集電体部分に、厚さ100 μm 、幅3mm
のアルミニウム板をリードとして超音波溶接した後、図
１のように、リード取り付け部を芯にして集電体のアル
ミニウム箔を２回折り返すことにより、リードを覆っ
た。次に、負極シートに厚さ100 μm のニッケル板をリ
ードとして超音波溶接した後、セパレータとして多孔質
ポリプロピレンフィルム“セルガード”#2500 （ヘキス
トセラニーズ社製）を介して、正極シートを内側となる
ように重ね合わせ、巻回することによりスパイラル状の
電極体を得た。同様にして、計100 個の電極体を作製し
た。この電極体の内部抵抗をテスターで測定することに
より、内部短絡の有無を測定した。
部から10mm離れた集電体部分に、厚さ100 μm 、幅3mm
のアルミニウム板をリードとして超音波溶接した後、図
１のように、リード取り付け部を芯にして集電体のアル
ミニウム箔を２回折り返すことにより、リードを覆っ
た。次に、負極シートに厚さ100 μm のニッケル板をリ
ードとして超音波溶接した後、セパレータとして多孔質
ポリプロピレンフィルム“セルガード”#2500 （ヘキス
トセラニーズ社製）を介して、正極シートを内側となる
ように重ね合わせ、巻回することによりスパイラル状の
電極体を得た。同様にして、計100 個の電極体を作製し
た。この電極体の内部抵抗をテスターで測定することに
より、内部短絡の有無を測定した。
【００３４】次に電極体を内容積5cc の電池缶に装填
し、電解液として1M- ６フッ化リンリチウムを含有する
プロピレンカーボネートとジメチルカーボネートの１：
１混合液を使用した電池を作製した。この電池を、充電
電流400mA 、定電圧値4.2V、充電時間2.5 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。結果を表1 に示した。
し、電解液として1M- ６フッ化リンリチウムを含有する
プロピレンカーボネートとジメチルカーボネートの１：
１混合液を使用した電池を作製した。この電池を、充電
電流400mA 、定電圧値4.2V、充電時間2.5 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。結果を表1 に示した。
【００３５】比較例1 実施例1 において、正極リードをポリエステル製粘着テ
ープ558A（ニチバン（株）製）により覆った以外は実施
例1 と同様にして電池を作製した。結果を表1に示し
た。
ープ558A（ニチバン（株）製）により覆った以外は実施
例1 と同様にして電池を作製した。結果を表1に示し
た。
【００３６】比較例2 実施例1 において、正極リードを覆わなかった以外は実
施例1 と同様にして電池を作製した。結果を表1 に示し
た。
施例1 と同様にして電池を作製した。結果を表1 に示し
た。
【００３７】比較例3 実施例1 において、正極リードを、正極シート内側の正
極材料塗布部端部から30mm離れた集電体部分に溶接し、
かつ、正極リードを覆わなかったこと以外は実施例1 と
同様にして電池を作製した。結果を表1 に示した。
極材料塗布部端部から30mm離れた集電体部分に溶接し、
かつ、正極リードを覆わなかったこと以外は実施例1 と
同様にして電池を作製した。結果を表1 に示した。
【００３８】表1 の結果より、実施例1 、比較例1 およ
び比較例3 では内部短絡の発生が2個、3 個および2 個
であったのに対し、比較例2 では21個発生している。こ
のことから、正極リードを何らかの方法で覆うことや、
正極材料塗布部端部から正極リード溶接部までの集電体
を長くし、正極リードおよび正極リード溶接部に生じる
凹凸の影響をなくすことが内部短絡の防止に効果的であ
ることがわかる。また、実施例1 および比較例2 に比
べ、比較例1 および比較例3 の容量が低い。これは、前
者においては、正極リードを覆った粘着テープの厚さの
影響、また後者においては、正極材料塗布部端部から正
極リード溶接部までの集電体の長さの影響により、電極
の充填量が減少し、結果として容量が低下したためであ
る。
び比較例3 では内部短絡の発生が2個、3 個および2 個
であったのに対し、比較例2 では21個発生している。こ
のことから、正極リードを何らかの方法で覆うことや、
正極材料塗布部端部から正極リード溶接部までの集電体
を長くし、正極リードおよび正極リード溶接部に生じる
凹凸の影響をなくすことが内部短絡の防止に効果的であ
ることがわかる。また、実施例1 および比較例2 に比
べ、比較例1 および比較例3 の容量が低い。これは、前
者においては、正極リードを覆った粘着テープの厚さの
影響、また後者においては、正極材料塗布部端部から正
極リード溶接部までの集電体の長さの影響により、電極
の充填量が減少し、結果として容量が低下したためであ
る。
【００３９】この結果より、本発明によれば、電池容量
の低下をほとんど起こすことなく、電池作製時および使
用時の内部短絡の発生率が低い。
の低下をほとんど起こすことなく、電池作製時および使
用時の内部短絡の発生率が低い。
【００４０】
【表１】
【００４１】
【発明の効果】本発明により、電池容量の低下をほとん
ど起こすことなく、電池作製時および使用時の内部短絡
の発生率が低い電池を作製することができる。
ど起こすことなく、電池作製時および使用時の内部短絡
の発生率が低い電池を作製することができる。
【図１】リードが折り返された集電体によって覆われ
た、電極の一例である。
た、電極の一例である。
【図２】スパイラル状電極体の一例である。
１ リード ２ 集電体 ３ 電極材料塗布部 ４ 絶縁性テープ ５ 正極リード ６ 負極リード ７ スパイラル状電極体
Claims (4)
- 【請求項１】正極と負極をセパレータを介してスパイラ
ル状に巻回した電極体を有してなる電池において、正極
集電体および/ または負極集電体に接続されたリードが
折り返された該集電体によって覆われていることを特徴
とする電池。 - 【請求項２】該負極において、炭素繊維を用いているこ
とを特徴とする請求項１記載の電池。 - 【請求項３】該炭素繊維が、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２記載の電池。 - 【請求項４】該炭素繊維が、ミルド状炭素繊維であるこ
とを特徴とする、請求項２または３に記載の電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8078836A JPH09270252A (ja) | 1996-04-01 | 1996-04-01 | 電 池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8078836A JPH09270252A (ja) | 1996-04-01 | 1996-04-01 | 電 池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09270252A true JPH09270252A (ja) | 1997-10-14 |
Family
ID=13672923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8078836A Pending JPH09270252A (ja) | 1996-04-01 | 1996-04-01 | 電 池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09270252A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008218202A (ja) * | 2007-03-05 | 2008-09-18 | Sony Corp | 電極および電池 |
| JP2009170365A (ja) * | 2008-01-18 | 2009-07-30 | Sanyo Electric Co Ltd | 密閉電池 |
| JP2015153691A (ja) * | 2014-02-18 | 2015-08-24 | 日立マクセル株式会社 | 非水電解質二次電池 |
| JP2023511179A (ja) * | 2020-08-03 | 2023-03-16 | エルジー エナジー ソリューション リミテッド | 断線防止層を含む電極組立体及びその製造方法 |
-
1996
- 1996-04-01 JP JP8078836A patent/JPH09270252A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008218202A (ja) * | 2007-03-05 | 2008-09-18 | Sony Corp | 電極および電池 |
| JP2009170365A (ja) * | 2008-01-18 | 2009-07-30 | Sanyo Electric Co Ltd | 密閉電池 |
| JP2015153691A (ja) * | 2014-02-18 | 2015-08-24 | 日立マクセル株式会社 | 非水電解質二次電池 |
| JP2023511179A (ja) * | 2020-08-03 | 2023-03-16 | エルジー エナジー ソリューション リミテッド | 断線防止層を含む電極組立体及びその製造方法 |
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