JPH10241655A - 電 池 - Google Patents
電 池Info
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- JPH10241655A JPH10241655A JP9043478A JP4347897A JPH10241655A JP H10241655 A JPH10241655 A JP H10241655A JP 9043478 A JP9043478 A JP 9043478A JP 4347897 A JP4347897 A JP 4347897A JP H10241655 A JPH10241655 A JP H10241655A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- active material
- battery
- electrode active
- positive electrode
- insulating material
- Prior art date
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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
- 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
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Cell Separators (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 急速放電特性およびサイクル特性に優れた電
池を提供する。 【解決手段】 正極活物質と負極活物質との間のセパレ
ータが、正極活物質および負極活物質の少なくともいず
れか一方に固定された絶縁性物質粒子集合体層からな
り、この絶縁性物質粒子集合体層は、比表面積が１００
ｍ2／ｇを越える絶縁性物質粒子とこの絶縁性物質粒子
同士を結合するバインダーからなることを特徴とする電
池で、好ましくは前記絶縁性物質粒子がゼオライトであ
る。
池を提供する。 【解決手段】 正極活物質と負極活物質との間のセパレ
ータが、正極活物質および負極活物質の少なくともいず
れか一方に固定された絶縁性物質粒子集合体層からな
り、この絶縁性物質粒子集合体層は、比表面積が１００
ｍ2／ｇを越える絶縁性物質粒子とこの絶縁性物質粒子
同士を結合するバインダーからなることを特徴とする電
池で、好ましくは前記絶縁性物質粒子がゼオライトであ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、急速放電特性およ
びサイクル特性に優れた電池に関する。
びサイクル特性に優れた電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器の小型軽量化、多機能
化、コードレス化の要求に伴い、高性能電池の開発が積
極的に進められている。その電池は、使い切りタイプの
一次電池と、充電により繰り返し使用が可能な二次電池
に分けることができる。前者の例としては、マンガン電
池，アルカリマンガン電池等が挙げられ、改良を加えら
れながら広範囲に普及している。後者の例としては、鉛
蓄電池，ニッケル−カドミウム電池，ニッケル−水素電
池等が挙げられるが、最近では特に非水系電解液を用い
るリチウムイオン二次電池が、高電圧，高容量，高出力
でありながら重量が軽いという特徴を持っていることに
より、大きな市場を築きつつある。
化、コードレス化の要求に伴い、高性能電池の開発が積
極的に進められている。その電池は、使い切りタイプの
一次電池と、充電により繰り返し使用が可能な二次電池
に分けることができる。前者の例としては、マンガン電
池，アルカリマンガン電池等が挙げられ、改良を加えら
れながら広範囲に普及している。後者の例としては、鉛
蓄電池，ニッケル−カドミウム電池，ニッケル−水素電
池等が挙げられるが、最近では特に非水系電解液を用い
るリチウムイオン二次電池が、高電圧，高容量，高出力
でありながら重量が軽いという特徴を持っていることに
より、大きな市場を築きつつある。
【０００３】このようなリチウムイオン二次電池では、
一般に、金属箔に正極活物質層が被着された正極シート
と金属箔に負極活物質層が被着された負極シートとを、
セパレータを挟んで両活物質層が対向するようにして、
捲回型、積層型、多数積層型、九十九折り型等の電極板
積層体を作製し、電解液と共に密閉容器内に収納してい
る。
一般に、金属箔に正極活物質層が被着された正極シート
と金属箔に負極活物質層が被着された負極シートとを、
セパレータを挟んで両活物質層が対向するようにして、
捲回型、積層型、多数積層型、九十九折り型等の電極板
積層体を作製し、電解液と共に密閉容器内に収納してい
る。
【０００４】ここで、電解液としては、高電圧を達成す
るために、水系電解液よりもイオン伝導性に劣る非水系
電解液（有機溶媒に電解質を溶解させたもの）を使用し
ているので、大電流での放電（急速放電特性）に劣ると
いう問題点がある。さらに、リチウムイオン二次電池に
は電池反応以外の反応（副反応）により生成した副生成
物のために、性能が劣化してしまうという問題もある。
例えば、電解液中に含まれるＬｉＰＦ6等の電解質が充
放電の際に正極表面で反応することによりフッ化水素酸
（ＨＦ）が遊離し、このＨＦが正極活物質であるリチウ
ム複合酸化物を溶解してしまうことが挙げられる。ま
た、このＨＦが正極活物質中のリチウム（Ｌｉ）と反応
してＬｉが消費されてしまうことや、ＨＦが正極集電体
であるアルミニウム（Ａｌ）箔と反応してフッ化アルミ
ニウム（ＡｌＦ3）が生成し、電池の内部抵抗が増大し
てしまうことも考えられる。
るために、水系電解液よりもイオン伝導性に劣る非水系
電解液（有機溶媒に電解質を溶解させたもの）を使用し
ているので、大電流での放電（急速放電特性）に劣ると
いう問題点がある。さらに、リチウムイオン二次電池に
は電池反応以外の反応（副反応）により生成した副生成
物のために、性能が劣化してしまうという問題もある。
例えば、電解液中に含まれるＬｉＰＦ6等の電解質が充
放電の際に正極表面で反応することによりフッ化水素酸
（ＨＦ）が遊離し、このＨＦが正極活物質であるリチウ
ム複合酸化物を溶解してしまうことが挙げられる。ま
た、このＨＦが正極活物質中のリチウム（Ｌｉ）と反応
してＬｉが消費されてしまうことや、ＨＦが正極集電体
であるアルミニウム（Ａｌ）箔と反応してフッ化アルミ
ニウム（ＡｌＦ3）が生成し、電池の内部抵抗が増大し
てしまうことも考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これまでに述べたよう
に、現在のリチウムイオン二次電池はその構成材料に起
因した問題点が存在する。本発明は、このような従来技
術の問題点に着目してなされたものであり、リチウムイ
オン二次電池において、急速放電特性に優れ、性能劣化
を抑制した電池を提供することを課題とする。
に、現在のリチウムイオン二次電池はその構成材料に起
因した問題点が存在する。本発明は、このような従来技
術の問題点に着目してなされたものであり、リチウムイ
オン二次電池において、急速放電特性に優れ、性能劣化
を抑制した電池を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、正極、負極および両極間に介装
されたセパレータで構成される電極板積層体を備えた電
池において、正極活物質と負極活物質との間のセパレー
タは、正極活物質および負極活物質の少なくともいずれ
か一方に固定された絶縁性物質粒子集合体層からなり、
この絶縁性物質粒子集合体層は、比表面積が１００ｍ2
／ｇを越える絶縁性物質粒子とこの絶縁性物質粒子同士
を結合するバインダーからなることを特徴とする電池を
提供する。
に、請求項１の発明は、正極、負極および両極間に介装
されたセパレータで構成される電極板積層体を備えた電
池において、正極活物質と負極活物質との間のセパレー
タは、正極活物質および負極活物質の少なくともいずれ
か一方に固定された絶縁性物質粒子集合体層からなり、
この絶縁性物質粒子集合体層は、比表面積が１００ｍ2
／ｇを越える絶縁性物質粒子とこの絶縁性物質粒子同士
を結合するバインダーからなることを特徴とする電池を
提供する。
【０００７】絶縁性物質粒子の比表面積は、窒素やアル
ゴン等のガスを利用したＢＥＴ比表面積決定法等により
測定することができる。絶縁性物質粒子集合体層を電極
上に固定する方法としては、絶縁性物質粒子とバインダ
ーとを溶媒に分散し、これを正極活物質層および／又は
負極活物質層の表面に均一に塗布した後、溶媒を蒸発さ
せる方法がある。
ゴン等のガスを利用したＢＥＴ比表面積決定法等により
測定することができる。絶縁性物質粒子集合体層を電極
上に固定する方法としては、絶縁性物質粒子とバインダ
ーとを溶媒に分散し、これを正極活物質層および／又は
負極活物質層の表面に均一に塗布した後、溶媒を蒸発さ
せる方法がある。
【０００８】ここで、絶縁性物質粒子同士を結合するバ
インダーの例としては、ラテックス（例えば、スチレン
−ブタジエン共重合体ラテックス及びアクリロニトリル
−ブタジエン共重合体ラテックス）、セルロース誘導体
（例えば、カルボキシメチルセルロースのナトリウム
塩）、フッ素ゴム（例えば、フッ化ビニリデンとヘキサ
フルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンとの共重
合体）やフッ素樹脂（例えば、ポリフッ化ビニリデン及
びポリテトラフルオロエチレン）が挙げられ、フッ素系
のものが好ましい。
インダーの例としては、ラテックス（例えば、スチレン
−ブタジエン共重合体ラテックス及びアクリロニトリル
−ブタジエン共重合体ラテックス）、セルロース誘導体
（例えば、カルボキシメチルセルロースのナトリウム
塩）、フッ素ゴム（例えば、フッ化ビニリデンとヘキサ
フルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンとの共重
合体）やフッ素樹脂（例えば、ポリフッ化ビニリデン及
びポリテトラフルオロエチレン）が挙げられ、フッ素系
のものが好ましい。
【０００９】バインダーの量に関しては、バインダーの
絶縁性物質粒子に対する体積比が、１／５００〜５／３
になる量を用いることが好ましく、１／５００〜１／２
になる量を用いることがより好ましく、１／５００〜１
／５になる量を用いることが更に好ましい。バインダー
を分散させる溶媒としては、酢酸エチル、２−エトキシ
エタノール（エチレングリコールモノエチルエーテ
ル）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ−ジメ
チルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド
（ＤＭＳＯ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、および
水等が挙げられる。
絶縁性物質粒子に対する体積比が、１／５００〜５／３
になる量を用いることが好ましく、１／５００〜１／２
になる量を用いることがより好ましく、１／５００〜１
／５になる量を用いることが更に好ましい。バインダー
を分散させる溶媒としては、酢酸エチル、２−エトキシ
エタノール（エチレングリコールモノエチルエーテ
ル）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ−ジメ
チルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド
（ＤＭＳＯ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、および
水等が挙げられる。
【００１０】請求項２の発明は、請求項１記載の電池に
おいて、前記絶縁性物質粒子がゼオライトであることを
特徴とする電池を提供する。ゼオライトとは一般的に結
晶性のアルミノケイ酸塩であり、天然物および合成され
たゼオライトを合わせた一般式として次のように表わさ
れる； （ＭI，ＭII 1/2）m（ＡｌmＳｉnＯ2(m+n)）・ｘＨ2Ｏ ただし、ｎ≧ｍ ＭIは１価の陽イオンとなる原子および原子団を表わ
し、例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｔｌ、（ＣＨ3）4Ｎ、（Ｃ
2Ｈ5）4Ｎ、（Ｃ3Ｈ7）4Ｎ、Ｃ7Ｈ15Ｎ2、Ｃ8Ｈ16Ｎが
挙げられる。ＭIIは２価の陽イオンとなる原子および原
子団を表わし、例えばＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃ8Ｈ
18Ｎ2が挙げられる。これらＭIとＭIIイオンはそれらの
一部または全部を他の陽イオンで可逆的に交換できる性
質をもっている。また、同一構造のゼオライトであって
も、Ｓｉ／Ａｌ比は異なる場合が多く、さらにＨ2Ｏ含
有量も温度と湿度の変化に伴って変化するので、ゼオラ
イトは不定比化合物であるといえる。さらに、ゼオライ
トは必ずしもアルミノケイ酸塩ではなく、ＡｌまたはＳ
ｉをＢｅ、Ｂ、Ｇａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｐなど
の他元素で全てもしくは一部置換した既知ゼオライト構
造をもつものも存在する。
おいて、前記絶縁性物質粒子がゼオライトであることを
特徴とする電池を提供する。ゼオライトとは一般的に結
晶性のアルミノケイ酸塩であり、天然物および合成され
たゼオライトを合わせた一般式として次のように表わさ
れる； （ＭI，ＭII 1/2）m（ＡｌmＳｉnＯ2(m+n)）・ｘＨ2Ｏ ただし、ｎ≧ｍ ＭIは１価の陽イオンとなる原子および原子団を表わ
し、例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｔｌ、（ＣＨ3）4Ｎ、（Ｃ
2Ｈ5）4Ｎ、（Ｃ3Ｈ7）4Ｎ、Ｃ7Ｈ15Ｎ2、Ｃ8Ｈ16Ｎが
挙げられる。ＭIIは２価の陽イオンとなる原子および原
子団を表わし、例えばＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃ8Ｈ
18Ｎ2が挙げられる。これらＭIとＭIIイオンはそれらの
一部または全部を他の陽イオンで可逆的に交換できる性
質をもっている。また、同一構造のゼオライトであって
も、Ｓｉ／Ａｌ比は異なる場合が多く、さらにＨ2Ｏ含
有量も温度と湿度の変化に伴って変化するので、ゼオラ
イトは不定比化合物であるといえる。さらに、ゼオライ
トは必ずしもアルミノケイ酸塩ではなく、ＡｌまたはＳ
ｉをＢｅ、Ｂ、Ｇａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｐなど
の他元素で全てもしくは一部置換した既知ゼオライト構
造をもつものも存在する。
【００１１】ゼオライトの構造的特徴は、その構造内に
さまざまな孔径をもつトンネル状の隙間が存在すること
であり、ミクロの結晶質多孔体であるといえる。この孔
中に電解質が取り込まれることによってゼオライトから
なるセパレータ中のイオン伝導度が増加し電池性能の向
上につながったり、さらに、この孔中に電池内に生成し
た副生成物を吸着させて電池性能の劣化を防ぐことがで
きたりする。
さまざまな孔径をもつトンネル状の隙間が存在すること
であり、ミクロの結晶質多孔体であるといえる。この孔
中に電解質が取り込まれることによってゼオライトから
なるセパレータ中のイオン伝導度が増加し電池性能の向
上につながったり、さらに、この孔中に電池内に生成し
た副生成物を吸着させて電池性能の劣化を防ぐことがで
きたりする。
【００１２】請求項３の発明は、請求項１または２記載
の電池において、前記正極活物質はリチウムを含有する
複合酸化物であり、前記負極はリチウムイオンを吸蔵・
放出可能なものであり、電解液は非水溶媒に電解質を溶
解させたものであることを特徴とする電池を提供する。
の電池において、前記正極活物質はリチウムを含有する
複合酸化物であり、前記負極はリチウムイオンを吸蔵・
放出可能なものであり、電解液は非水溶媒に電解質を溶
解させたものであることを特徴とする電池を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態としては、非水
系電解液を使用した二次電池が挙げられ、前述したよう
に、特にリチウムイオン二次電池が挙げられる。リチウ
ムイオン二次電池の負極活物質としては、例えば、電気
化学的にリチウムをイオン状態で吸蔵・放出し得る炭素
質材料（コークス、グラファイト、非晶質カーボン
等）、非晶質の無機物材料（ＳｎＯ・ＳｉＯ2等）が挙
げられる。
系電解液を使用した二次電池が挙げられ、前述したよう
に、特にリチウムイオン二次電池が挙げられる。リチウ
ムイオン二次電池の負極活物質としては、例えば、電気
化学的にリチウムをイオン状態で吸蔵・放出し得る炭素
質材料（コークス、グラファイト、非晶質カーボン
等）、非晶質の無機物材料（ＳｎＯ・ＳｉＯ2等）が挙
げられる。
【００１４】正極活物質としては、例えば、層状構造を
有し電気化学的にリチウムをイオン状態で吸蔵・放出し
得るＬｉxＣｏＯ2（０＜ｘ≦１．１）、ＬｉxＮｉＯ
2（０＜ｘ≦１．１）、ＬｉxＮｉyＣｏ(1-y)Ｏ2（０＜
ｘ≦１．１，０＜ｙ＜１）、及びＬｉxＭｎyＯ4（０＜
ｘ≦１．５，１．６６＜ｙ≦２）等のリチウム複合金属
酸化物等が挙げられる。
有し電気化学的にリチウムをイオン状態で吸蔵・放出し
得るＬｉxＣｏＯ2（０＜ｘ≦１．１）、ＬｉxＮｉＯ
2（０＜ｘ≦１．１）、ＬｉxＮｉyＣｏ(1-y)Ｏ2（０＜
ｘ≦１．１，０＜ｙ＜１）、及びＬｉxＭｎyＯ4（０＜
ｘ≦１．５，１．６６＜ｙ≦２）等のリチウム複合金属
酸化物等が挙げられる。
【００１５】また、非水系電解液としては、特に限定さ
れないが、例えば、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＣｌＯ
4、ＬｉＡｓＦ6、ＣＦ3ＳＯ3Ｌｉ、（ＣＦ3ＳＯ2）2Ｎ
・Ｌｉ等の電解質を単独または２種以上を混合して非水
溶媒に溶解した非水系電解液を使用することができる。
非水系電解液中の電解質濃度は０．１〜２．５ｍｏｌ／
ｌであることが好ましい。使用される非水溶媒として
は、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、
γ−ブチロラクトン、ジメチルスルホキシドジメチルカ
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、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエト
キシエタン、テトラヒドロフラン等が挙げられ、いずれ
かが単独で、または２種以上混合して（例えば、誘電率
の高い溶媒と粘度の低い溶媒を混合して）使用される
が、必ずしもこれらに限定されるものではない。
れないが、例えば、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＣｌＯ
4、ＬｉＡｓＦ6、ＣＦ3ＳＯ3Ｌｉ、（ＣＦ3ＳＯ2）2Ｎ
・Ｌｉ等の電解質を単独または２種以上を混合して非水
溶媒に溶解した非水系電解液を使用することができる。
非水系電解液中の電解質濃度は０．１〜２．５ｍｏｌ／
ｌであることが好ましい。使用される非水溶媒として
は、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、
γ−ブチロラクトン、ジメチルスルホキシドジメチルカ
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、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエト
キシエタン、テトラヒドロフラン等が挙げられ、いずれ
かが単独で、または２種以上混合して（例えば、誘電率
の高い溶媒と粘度の低い溶媒を混合して）使用される
が、必ずしもこれらに限定されるものではない。
【００１６】電池構造としては、例えば、図１に示す電
池層１０を単位に電極およびセパレータが捲回されてい
る電極板積層体を電池缶に収納し、この電池缶内に非水
系電解液を封入したものが挙げられる。電池層１０は、
アルミニウムからなる集電体箔１１ａの片面に、リチウ
ム含有複合酸化物を含む材料が正極活物質層１１ｂとし
て塗布された正極１１と、銅からなる集電体箔１２ａの
片面に、炭素粒子を含む材料が負極活物質層１２ｂとし
て塗布された負極１２と、正極活物質層１１ｂと負極活
物質層１２ｂとの間に介装されたセパレータ（絶縁性物
質粒子集合体層）１３Ａ，１３Ｂと、正負極の集電体箔
１１ａ，１２ａの間に介装される絶縁膜１４で構成され
ており、セパレータ１３Ａは正極活物質層１１ｂの表面
に、セパレータ１３Ｂは負極活物質層１２ｂの表面にそ
れぞれ固定されている。
池層１０を単位に電極およびセパレータが捲回されてい
る電極板積層体を電池缶に収納し、この電池缶内に非水
系電解液を封入したものが挙げられる。電池層１０は、
アルミニウムからなる集電体箔１１ａの片面に、リチウ
ム含有複合酸化物を含む材料が正極活物質層１１ｂとし
て塗布された正極１１と、銅からなる集電体箔１２ａの
片面に、炭素粒子を含む材料が負極活物質層１２ｂとし
て塗布された負極１２と、正極活物質層１１ｂと負極活
物質層１２ｂとの間に介装されたセパレータ（絶縁性物
質粒子集合体層）１３Ａ，１３Ｂと、正負極の集電体箔
１１ａ，１２ａの間に介装される絶縁膜１４で構成され
ており、セパレータ１３Ａは正極活物質層１１ｂの表面
に、セパレータ１３Ｂは負極活物質層１２ｂの表面にそ
れぞれ固定されている。
【００１７】そして、図２に示すような、正極１１にセ
パレータ１３Ａが固定された正極帯状体１と、図３に示
すような、負極１２にセパレータ１３Ｂが固定された負
極帯状体２を下記の方法で作製し、これらを両セパレー
タ１３Ａ，１３Ｂが向かい合うようにするとともに、両
集電体箔１１ａ，１２ａ間に絶縁膜１４が配置されるよ
うにし、さらに正極側を外側にして捲回することにより
電極板積層体を作製する。
パレータ１３Ａが固定された正極帯状体１と、図３に示
すような、負極１２にセパレータ１３Ｂが固定された負
極帯状体２を下記の方法で作製し、これらを両セパレー
タ１３Ａ，１３Ｂが向かい合うようにするとともに、両
集電体箔１１ａ，１２ａ間に絶縁膜１４が配置されるよ
うにし、さらに正極側を外側にして捲回することにより
電極板積層体を作製する。
【００１８】以下、本発明の実施形態について、実施例
を挙げてさらに説明するが、本発明はこれらによって何
ら限定されるものではない。
を挙げてさらに説明するが、本発明はこれらによって何
ら限定されるものではない。
【００１９】
（正極の作製）正極活物質としてＬｉＣｏＯ2、フィラ
ーとしてリン片状グラファイトおよびアセチレンブラッ
ク、バインダーとしてフッ素ゴムを用意した。これら
を、ＬｉＣｏＯ2：リン片状グラファイト：アセチレン
ブラック：フッ素ゴム＝１００：２．５：２．５：１．
９８（重量比）となるように、酢酸エチルと２−エトキ
シエタノールの混合溶媒（体積比で、酢酸エチル：２−
エトキシエタノール＝１：３）中に添加し、混合するこ
とによりペースト状にした。
ーとしてリン片状グラファイトおよびアセチレンブラッ
ク、バインダーとしてフッ素ゴムを用意した。これら
を、ＬｉＣｏＯ2：リン片状グラファイト：アセチレン
ブラック：フッ素ゴム＝１００：２．５：２．５：１．
９８（重量比）となるように、酢酸エチルと２−エトキ
シエタノールの混合溶媒（体積比で、酢酸エチル：２−
エトキシエタノール＝１：３）中に添加し、混合するこ
とによりペースト状にした。
【００２０】このペーストを、厚さ１５μｍのアルミニ
ウム箔（集電体箔）１１ａ上に塗布し、乾燥した後にプ
レスを施すことにより、厚さ８７μｍの正極活物質層１
１ｂを形成した。 （負極の作製）負極活物質としてメソフェーズピッチカ
ーボンファイバーグラファイトおよびリン片状グラファ
イト、分散剤としてカルボキシメチルセルロース、バイ
ンダーとしてラテックスを用意した。
ウム箔（集電体箔）１１ａ上に塗布し、乾燥した後にプ
レスを施すことにより、厚さ８７μｍの正極活物質層１
１ｂを形成した。 （負極の作製）負極活物質としてメソフェーズピッチカ
ーボンファイバーグラファイトおよびリン片状グラファ
イト、分散剤としてカルボキシメチルセルロース、バイ
ンダーとしてラテックスを用意した。
【００２１】これらを、メソフェーズピッチカーボンフ
ァイバーグラファイト：リン片状グラファイト：カルボ
キシメチルセルロース：ラテックス＝９０：１０：１．
４：１．８（重量比）となるように、精製水中に添加
し、混合することによりペースト状にした。このペース
トを、厚さ１２μｍの銅箔（集電体箔）１２ａ上に塗布
し、乾燥した後にプレスを施すことにより、厚さ８１μ
ｍの負極活物質層１２ｂを形成した。 （セパレータ（絶縁性物質粒子集合体層）の作製）絶縁
性物質粒子として、 （実施例１）ゼオライト−Ａ〔比表面積１４０ｍ2／
ｇ，平均粒子径２μｍ （実施例２）ゼオライト−Ｌ〔比表面積３２０ｍ2／
ｇ，平均粒子径１μｍ〕 （実施例３）ゼオライト−Ｙ〔比表面積７９０ｍ2／
ｇ，平均粒子径２μｍ〕 を用意した。また、バインダーとしてポリフッ化ビニリ
デン（ＰＶＤＦ）の粉体〔呉羽化学工業（株）製〕を、
溶媒としてＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を用意し
た。
ァイバーグラファイト：リン片状グラファイト：カルボ
キシメチルセルロース：ラテックス＝９０：１０：１．
４：１．８（重量比）となるように、精製水中に添加
し、混合することによりペースト状にした。このペース
トを、厚さ１２μｍの銅箔（集電体箔）１２ａ上に塗布
し、乾燥した後にプレスを施すことにより、厚さ８１μ
ｍの負極活物質層１２ｂを形成した。 （セパレータ（絶縁性物質粒子集合体層）の作製）絶縁
性物質粒子として、 （実施例１）ゼオライト−Ａ〔比表面積１４０ｍ2／
ｇ，平均粒子径２μｍ （実施例２）ゼオライト−Ｌ〔比表面積３２０ｍ2／
ｇ，平均粒子径１μｍ〕 （実施例３）ゼオライト−Ｙ〔比表面積７９０ｍ2／
ｇ，平均粒子径２μｍ〕 を用意した。また、バインダーとしてポリフッ化ビニリ
デン（ＰＶＤＦ）の粉体〔呉羽化学工業（株）製〕を、
溶媒としてＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を用意し
た。
【００２２】そして、ゼオライト：ＰＶＤＦ＝１００：
５（重量比）となるように粉体状態のまま混合し、それ
にＮＭＰを加えてさらに混合し、固形分率５６．８％の
スラリーを得た。このスラリーを、ダイコーターを用い
て正極活物質層１１ｂおよび負極活物質層１２ｂの上に
均一に塗布し、これを１２０℃の乾燥炉中で２分間乾燥
することにより、厚さ１２μｍの絶縁性物質粒子集合体
層からなるセパレータ１３Ａを正極活物質層１１ｂ上
に、１３Ｂを１２ｂ上に固定した。 （電池の組立）上記のように作製した絶縁性物質粒子集
合体層が固定された電極を、正極については幅３８．７
５ｍｍ、負極については幅４０．２５ｍｍの電極帯状体
とした。そして、長さ６２．０ｃｍの正極帯状体１、長
さ５９．８ｃｍ負極帯状体２を１２μｍ厚ポリプロピレ
ンフィルムの絶縁膜１４とともに捲回し、電池缶サイズ
が直径１７ｍｍ、高さ５ｃｍである円筒型リチウムイオ
ン二次電池を組み立てた。ここで、電解液としては、エ
チレンカーボネート（ＥＣ）：ジエチルカーボネート
（ＤＥＣ）＝１：１（体積比）の混合溶媒に１．０ｍｏ
ｌ／ｌのＬｉＰＦ6を溶解したものを用いた。 （電池の充放電）以下の条件で２０℃恒温槽中におい
て、組み立てた電池の充放電を行った。 充電： １サイクル目 上限電圧４．２Ｖ、電流密度１．０ｍＡ
／ｃｍ2で、トータル６時間の定電流定電圧充電 ２〜１００サイクル 上限電圧４．２Ｖ、電流密度３．
０ｍＡ／ｃｍ2で、トータル３時間の定電流定電圧充電 放電： １５サイクル目以外 電流密度１．５ｍＡ／ｃｍ2で、
終始電圧２．７Ｖまでの定電流放電 １５サイクル目のみ 電流密度９．０ｍＡ／ｃｍ2で、
終始電圧２．７Ｖまでの定電流放電 ここで、１４サイクル目と１５サイクル目の間の放電容
量変化率、および、１サイクル目放電容量を基準とした
１００サイクル目放電容量の容量維持率に着目した。放
電容量変化率が急速放電特性、容量維持率がサイクル特
性を示す指標となる。
５（重量比）となるように粉体状態のまま混合し、それ
にＮＭＰを加えてさらに混合し、固形分率５６．８％の
スラリーを得た。このスラリーを、ダイコーターを用い
て正極活物質層１１ｂおよび負極活物質層１２ｂの上に
均一に塗布し、これを１２０℃の乾燥炉中で２分間乾燥
することにより、厚さ１２μｍの絶縁性物質粒子集合体
層からなるセパレータ１３Ａを正極活物質層１１ｂ上
に、１３Ｂを１２ｂ上に固定した。 （電池の組立）上記のように作製した絶縁性物質粒子集
合体層が固定された電極を、正極については幅３８．７
５ｍｍ、負極については幅４０．２５ｍｍの電極帯状体
とした。そして、長さ６２．０ｃｍの正極帯状体１、長
さ５９．８ｃｍ負極帯状体２を１２μｍ厚ポリプロピレ
ンフィルムの絶縁膜１４とともに捲回し、電池缶サイズ
が直径１７ｍｍ、高さ５ｃｍである円筒型リチウムイオ
ン二次電池を組み立てた。ここで、電解液としては、エ
チレンカーボネート（ＥＣ）：ジエチルカーボネート
（ＤＥＣ）＝１：１（体積比）の混合溶媒に１．０ｍｏ
ｌ／ｌのＬｉＰＦ6を溶解したものを用いた。 （電池の充放電）以下の条件で２０℃恒温槽中におい
て、組み立てた電池の充放電を行った。 充電： １サイクル目 上限電圧４．２Ｖ、電流密度１．０ｍＡ
／ｃｍ2で、トータル６時間の定電流定電圧充電 ２〜１００サイクル 上限電圧４．２Ｖ、電流密度３．
０ｍＡ／ｃｍ2で、トータル３時間の定電流定電圧充電 放電： １５サイクル目以外 電流密度１．５ｍＡ／ｃｍ2で、
終始電圧２．７Ｖまでの定電流放電 １５サイクル目のみ 電流密度９．０ｍＡ／ｃｍ2で、
終始電圧２．７Ｖまでの定電流放電 ここで、１４サイクル目と１５サイクル目の間の放電容
量変化率、および、１サイクル目放電容量を基準とした
１００サイクル目放電容量の容量維持率に着目した。放
電容量変化率が急速放電特性、容量維持率がサイクル特
性を示す指標となる。
【００２３】なお、比較例として、 （比較例１）絶縁性物質粒子としてＡｌ2Ｏ3〔比表面積
８０ｍ2／ｇ〕を用いて、実施例と同様にして絶縁性物
質粒子集合体層からなるセパレータ （比較例２）リチウムイオン二次電池で従来よりセパレ
ータとして使用されている２５μｍ厚のポリエチレン製
微多孔膜を用いた以外は実施例と同様にして検討を行っ
た。
８０ｍ2／ｇ〕を用いて、実施例と同様にして絶縁性物
質粒子集合体層からなるセパレータ （比較例２）リチウムイオン二次電池で従来よりセパレ
ータとして使用されている２５μｍ厚のポリエチレン製
微多孔膜を用いた以外は実施例と同様にして検討を行っ
た。
【００２４】結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】表１からわかるように、本発明のゼオライ
トからなる絶縁性物質粒子集合体層をセパレータとした
電池は、Ａｌ2Ｏ3からなる絶縁性物質粒子集合体層をセ
パレータとした電池と比較して、サイクル特性ではほぼ
同等であるが、急速放電特性に優れている。また、本発
明のゼオライトからなる絶縁性物質粒子集合体層をセパ
レータとした電池は、従来使用されている２５μｍ厚の
ポリエチレン製微多孔膜をセパレータとした電池より
も、急速放電特性とサイクル特性の両面で優れている。
トからなる絶縁性物質粒子集合体層をセパレータとした
電池は、Ａｌ2Ｏ3からなる絶縁性物質粒子集合体層をセ
パレータとした電池と比較して、サイクル特性ではほぼ
同等であるが、急速放電特性に優れている。また、本発
明のゼオライトからなる絶縁性物質粒子集合体層をセパ
レータとした電池は、従来使用されている２５μｍ厚の
ポリエチレン製微多孔膜をセパレータとした電池より
も、急速放電特性とサイクル特性の両面で優れている。
【００２７】なお、前記実施形態では、絶縁性物質粒子
集合体層からなるセパレータを、正極活物質層１１ｂと
負極活物質層１２ｂの両方に固定しているが、いずれか
一方のみに固定してもよい。また、前記実施形態では、
正極および負極とも、集電体箔の片面のみに活物質層を
形成し、その活物質層の上に絶縁性物質粒子集合体層を
形成しているため、正負の集電体箔間に絶縁膜１４を介
装している。しかしながら、本発明の電池はこのような
構成に限定されず、図４に示すように、正極および負極
とも集電体箔１１ａ，１２ａの両面に活物質層１１ｂ，
１２ｂを形成し、正極の両活物質層１１ｂの上に絶縁性
物質粒子集合体層１３を固定してもよく、このようにす
れば正負集電体箔同士が接触しないため、図１の場合の
ように絶縁膜１４を介装する必要がなくなる。また、図
５に示すように、負極の両活物質層１２ｂの上に絶縁性
物質粒子集合体層１３を固定してもよい。
集合体層からなるセパレータを、正極活物質層１１ｂと
負極活物質層１２ｂの両方に固定しているが、いずれか
一方のみに固定してもよい。また、前記実施形態では、
正極および負極とも、集電体箔の片面のみに活物質層を
形成し、その活物質層の上に絶縁性物質粒子集合体層を
形成しているため、正負の集電体箔間に絶縁膜１４を介
装している。しかしながら、本発明の電池はこのような
構成に限定されず、図４に示すように、正極および負極
とも集電体箔１１ａ，１２ａの両面に活物質層１１ｂ，
１２ｂを形成し、正極の両活物質層１１ｂの上に絶縁性
物質粒子集合体層１３を固定してもよく、このようにす
れば正負集電体箔同士が接触しないため、図１の場合の
ように絶縁膜１４を介装する必要がなくなる。また、図
５に示すように、負極の両活物質層１２ｂの上に絶縁性
物質粒子集合体層１３を固定してもよい。
【００２８】また、図６に示すように、正極および負極
とも集電体箔１１ａ，１２ａの両面に活物質層１１ｂ，
１２ｂを形成し、正極および負極とも両活物質層１１
ｂ，１２ｂの上に絶縁性物質粒子集合体層１３Ａ，１３
Ｂを固定してもよい。また、前記実施形態では、捲回型
の電極板積層体を有する電池について述べているが、こ
れに限定されず、本発明は積層型、多数積層型、九十九
折り型等の従来より公知である他の構造の電極板積層体
を有する電池についても適用可能である。
とも集電体箔１１ａ，１２ａの両面に活物質層１１ｂ，
１２ｂを形成し、正極および負極とも両活物質層１１
ｂ，１２ｂの上に絶縁性物質粒子集合体層１３Ａ，１３
Ｂを固定してもよい。また、前記実施形態では、捲回型
の電極板積層体を有する電池について述べているが、こ
れに限定されず、本発明は積層型、多数積層型、九十九
折り型等の従来より公知である他の構造の電極板積層体
を有する電池についても適用可能である。
【００２９】また、前記実施形態においては、リチウム
イオン二次電池について説明したが、本発明は、これ以
外の非水電解液系二次電池および非水電解液系一次電池
についても適用可能である。
イオン二次電池について説明したが、本発明は、これ以
外の非水電解液系二次電池および非水電解液系一次電池
についても適用可能である。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
急速放電特性およびサイクル特性に優れた電池が作製で
きる。特に、請求項２および３の電池は上記効果が明確
に得られる。
急速放電特性およびサイクル特性に優れた電池が作製で
きる。特に、請求項２および３の電池は上記効果が明確
に得られる。
【図１】本発明の電池の一実施形態であるリチウムイオ
ン二次電池について、その電極板積層体の単位となる電
池層を示す断面図である。
ン二次電池について、その電極板積層体の単位となる電
池層を示す断面図である。
【図２】前記電池層を構成する正極帯状体を示す断面図
である。
である。
【図３】前記電池層を構成する負極帯状体を示す断面図
である。
である。
【図４】別の実施形態に相当する電池層を示す断面図で
ある。
ある。
【図５】別の実施形態に相当する電池層を示す断面図で
ある。
ある。
【図６】別の実施形態に相当する電池層を示す断面図で
ある。
ある。
１ 正極帯状体 ２ 負極帯状体 １０ 電池層 １１ 正極 １１ａ 正極側の集電体箔 １１ｂ 正極活物質 １２ 負極 １２ａ 負極側の集電体箔 １２ｂ 負極活物質 １３ セパレータ（絶縁体物質粒子集合体層） １３Ａ セパレータ（絶縁体物質粒子集合体層） １３Ｂ セパレータ（絶縁体物質粒子集合体層） １４ 絶縁膜
Claims (3)
- 【請求項１】 正極、負極および両極間に介装されたセ
パレータで構成される電極板積層体を備えた電池におい
て、正極活物質層と負極活物質層との間のセパレータ
は、正極活物質および負極活物質の少なくともいずれか
一方に固定された絶縁性物質粒子集合体層からなり、こ
の絶縁性物質粒子集合体層は、比表面積が１００ｍ2／
ｇを越える絶縁性物質粒子とこの絶縁性物質粒子同士を
結合するバインダーからなることを特徴とする電池。 - 【請求項２】 前記絶縁性物質粒子はゼオライトである
ことを特徴とする請求項１記載の電池。 - 【請求項３】 前記正極活物質はリチウムを含有する複
合酸化物であり、前記負極はリチウムイオンを吸蔵・放
出可能なものであり、電解液は非水溶媒に電解質を溶解
させたものであることを特徴とする請求項１または２記
載の電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9043478A JPH10241655A (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | 電 池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9043478A JPH10241655A (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | 電 池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10241655A true JPH10241655A (ja) | 1998-09-11 |
Family
ID=12664839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9043478A Withdrawn JPH10241655A (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | 電 池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10241655A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005078828A1 (ja) * | 2004-02-18 | 2005-08-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 二次電池 |
| US7201994B2 (en) | 2000-12-28 | 2007-04-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
| JP2007294437A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-11-08 | Hitachi Maxell Ltd | 電池用セパレータおよびリチウム二次電池 |
| US7402184B2 (en) | 2004-06-22 | 2008-07-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Secondary battery and method for producing the same |
| JP2012146477A (ja) * | 2011-01-12 | 2012-08-02 | Hitachi Ltd | 非水電解液電池 |
| JP2014059971A (ja) * | 2012-09-14 | 2014-04-03 | Toshiba Corp | 電極及び電池 |
| WO2018180017A1 (ja) * | 2017-03-31 | 2018-10-04 | Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 | 電池用電極及びリチウムイオン二次電池 |
| CN115882163A (zh) * | 2021-09-28 | 2023-03-31 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种分子筛改性隔膜及其制备方法和应用 |
-
1997
- 1997-02-27 JP JP9043478A patent/JPH10241655A/ja not_active Withdrawn
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7201994B2 (en) | 2000-12-28 | 2007-04-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
| WO2005078828A1 (ja) * | 2004-02-18 | 2005-08-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 二次電池 |
| US8163425B2 (en) | 2004-02-18 | 2012-04-24 | Panasonic Corporation | Secondary battery |
| US8163424B2 (en) | 2004-02-18 | 2012-04-24 | Panasonic Corporation | Secondary battery |
| US7402184B2 (en) | 2004-06-22 | 2008-07-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Secondary battery and method for producing the same |
| JP2007294437A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-11-08 | Hitachi Maxell Ltd | 電池用セパレータおよびリチウム二次電池 |
| JP2012146477A (ja) * | 2011-01-12 | 2012-08-02 | Hitachi Ltd | 非水電解液電池 |
| JP2014059971A (ja) * | 2012-09-14 | 2014-04-03 | Toshiba Corp | 電極及び電池 |
| WO2018180017A1 (ja) * | 2017-03-31 | 2018-10-04 | Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 | 電池用電極及びリチウムイオン二次電池 |
| CN110462886A (zh) * | 2017-03-31 | 2019-11-15 | 远景Aesc能源元器件有限公司 | 电池电极和锂离子二次电池 |
| JPWO2018180017A1 (ja) * | 2017-03-31 | 2020-02-06 | 株式会社エンビジョンＡｅｓｃエナジーデバイス | 電池用電極及びリチウムイオン二次電池 |
| US11764348B2 (en) | 2017-03-31 | 2023-09-19 | Aesc Japan Ltd. | Battery electrode, and lithium ion secondary battery |
| CN115882163A (zh) * | 2021-09-28 | 2023-03-31 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种分子筛改性隔膜及其制备方法和应用 |
| JP2024533730A (ja) * | 2021-09-28 | 2024-09-12 | 中国石油化工股▲ふん▼有限公司 | リチウム硫黄電池用のセパレータ、その調製方法、およびそれを含むリチウム硫黄電池 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040511 |