JPH1027597A - 非水電解液二次電池 - Google Patents

非水電解液二次電池

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JPH1027597A
JPH1027597A JP8180320A JP18032096A JPH1027597A JP H1027597 A JPH1027597 A JP H1027597A JP 8180320 A JP8180320 A JP 8180320A JP 18032096 A JP18032096 A JP 18032096A JP H1027597 A JPH1027597 A JP H1027597A
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aqueous electrolyte
sec
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由衣 高橋
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彰規 粟野
Takahiro Teraoka
孝浩 寺岡
Masaharu Hamada
正晴 濱田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 非水電解液二次電池において、従来の電流特
性を維持し、かつ短絡時の安全性に優れた非水電解液二
次電池を提供することを目的とする。 【解決手段】 セパレータ5は、透気度が400sec
/100cc以上1500sec/100cc以下のポ
リエチレン単体の微多孔性膜か、もしくはポリエチレン
を含むポリオレフィン複合微多孔性膜であって、しかも
透気度が100000sec/100ccになる閉塞温
度において、収縮率が50%以下であるものを用いるこ
とにより、従来の電流特性を維持し、かつ短絡時の安全
性に優れた非水電解液二次電池が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解液二次電
池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、AV機器あるいはパソコン等の電
子機器のポータブル化,コードレス化が急速に進んでお
り、これらの駆動用電源として小型,軽量で高エネルギ
ー密度を有する二次電池への要望が高い。このような点
で非水系二次電池、特に高電圧,高エネルギー密度を有
する非水電解液リチウム二次電池への期待が大きい。
【0003】リチウム二次電池で高エネルギー密度が期
待される理由としては、適切な正極、すなわち高い電位
を有する正極を選択することによって、高電圧で高エネ
ルギー密度が得られるというところにある。この要望を
満たすものとしてLiCoO 2 やLiMn24 系のお
よそ4Vの高電圧を示す材料が挙げられる。一方、負極
としては金属リチウムをはじめリチウム合金やリチウム
イオンを吸蔵,放出できる炭素材料等が検討されている
が、金属リチウムには充放電に伴う、デンドライトとい
われる樹脂状生成物による短絡の問題がそれぞれあり、
これらの問題の生じない炭素材がリチウム二次電池とし
て、有望視されている。
【0004】リチウム二次電池等の非水電解液を用いる
電池では非水電解液の電導度が水溶液系の電解液の電導
度の1/10程度しかないため、一般に電流が取り出し
難い。さらに、非水電解液二次電池の極板は水溶液系の
二次電池と同等の電流特性をもたせるため、薄くかつ長
く作られ、電極面積を大きくしている。そうした場合、
安全性に問題を生じる。非水電解液の溶媒には有機溶媒
がよく用いられるため、電池が何らかの原因で短絡状態
に陥った時、電池内部は大きな短絡電流によるジュール
熱で熱せられ、その熱による種々の化学反応および熱暴
走を引き起こし発火さらには爆発といった事態にまでな
ることがある。
【0005】特に、正極活物質にLiCoO2 やLiM
24 系のおよそ4Vの高電圧を示す材料を用いると
電位差が大きいため、さらに短絡電流が大きくなり安全
性が低下する。
【0006】これらの問題点を解決するため、110〜
130℃近くの温度で熱溶融により自ら微孔を閉じて多
孔性を消失し、電流遮断するいわゆるシャットダウン機
能をもったポリエチレン製の多孔質膜や、ポリエチレン
とポリプロピレンのような層構造を有するポリオレフィ
ン複合多孔質膜がセパレータとしてよく用いられてい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ポリエチレン
単体の多孔性膜やポリエチレンを含むポリオレフィン複
合微多孔性膜は、孔の熱閉塞温度であるシャットダウン
温度付近になると著しい熱収縮を伴う。そして、収縮が
著しい場合、短絡時にセパレータがシャットダウンして
も、その収縮のために極板群に変形を与え、正極板と負
極板が接触し、再び短絡状態となり安全性が低下する。
【0008】本発明は、従来の電流特性を維持し、かつ
短絡時の安全性に優れた非水電解液二次電池を提供する
ことを課題とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の非水電解液二次
電池は、そのセパレータにポリエチレン単体の微多孔性
膜か、もしくはポリエチレンを含むポリオレフィン複合
微多孔性膜であって、前記単体の微多孔性膜も前記複合
微多孔性膜もその透気度が400sec/100cc以
上1500sec/100cc以下で、しかも透気度が
100000sec/100ccになる温度において、
収縮率が50%以下であるものを使用して前記課題を解
決したものである。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明は請求項1に記載のよう
に、透気度が400sec/100cc以上1500s
ec/100cc以下のポリエチレン単体の微多孔性膜
か、もしくはポリエチレンを含むポリオレフィン複合微
多孔性膜のいずれかであって、しかも透気度が1000
00sec/100ccになる温度において、収縮率が
50%以下であるセパレータを用いることにより、短絡
時の安全性に優れた非水電解液二次電池を提供できる。
【0011】
【実施例】以下、図面とともに本発明について具体的な
説明をする。本実施例においては、円筒形電池を構成し
て評価を行った。
【0012】図1にその円筒形電池の縦断面図を示す。
図において、1は正極で、リチウム複合酸化物の一例で
あるLiCoO2 を活物質とし、電導材としてカーボン
ブラックを結着剤としてポリ4フッ化エチレンの水性デ
イスパージョンを重量比で100:4:7の割合で混合
したものをアルミニウム箔の両面に塗着,乾燥し、圧延
した後、所定の大きさに切断したものである。そして、
この正極1にはチタン製の正極リード板2をスポット溶
接している。なお、結着剤のポリ4フッ化エチレンの水
性デイスパージョンの混合比率は、その固形分で計算し
ている。3は負極で、炭素質材料とフッ素系結着剤とを
重量比で100:5の割合で混合したものを銅箔の両面
に塗着,乾燥し、圧延した後、所定の大きさに切断した
ものである。この負極3にも銅製の負極リード板4をス
ポット溶接している。5はセパレータで、正極1と負極
3との間に介在し、全体が渦巻状に巻回されて極板群を
構成している。この極板群の上下それぞれにポリプロピ
レン製の上部絶縁板6および下部絶縁板7を配設して鉄
にニッケルメッキを施したケース8に挿入し、正極リー
ド2をチタン製の封口板9に、負極リード4をケース8
の底部にそれぞれスポット溶接した後、エチレンカーボ
ネートとエチルメチルカーボネートとの体積比1:1の
混合溶媒に1モルのLiPF6 を溶解させた電解液を注
入し、カズケット10を介して電池を封口して完成電池
とする。この電池の寸法は直径17mm,高さ50mm
である。11は電池の正極端子であり、負極端子は電池
ケース8がこれを兼ねている。
【0013】セパレータには、表1に示すように原反樹
脂の延伸率を変化させて得られた100sec/100
ccないし1700sec/100ccの透気度をもつ
ポリエチレン単体の微多孔性膜を所定の寸法に切断した
ものをセパレータAないしGとし、およびこれらの微多
孔性膜を100℃で24時間熱処理を行った後、所定の
寸法に切断したものをセパレータA’ないしG’とし
た。セパレータの透気度が100000sec/100
ccになる温度を孔の閉塞温度(以下、閉塞温度と称す
る)とし、その温度でのセパレータの収縮率を表1,表
2に示す。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】表1と表2を比較すると各セパレータを1
00℃にて24時間熱処理をすることにより、若干の透
気度の増加を伴うものの、閉塞温度での収縮率が大幅に
低下するのがみられた。
【0017】なお、ここでの透気度はASTMのD72
6,方法Aに基づき膜面積6.4cm2 ,圧力124m
mH2Oにおける100ccの空気が通過するに要する
時間(sec)で計測したものである。また、収縮率の
測定はセパレータ単体を閉塞温度で10分間熱処理を行
い、面積変化により算出を行った。
【0018】作成した円筒電池は、20℃の環境下で、
充放電電流を750mA,充電終止電圧を4.2V,放
電終止電圧3.0Vの定電流充放電を10サイクル繰り
返し充電状態で止め、室温で短絡試験を行った。10サ
イクル目の放電容量および短絡試験の結果を表3,表4
に示した。
【0019】
【表3】
【0020】
【表4】
【0021】表3からわかるように、セパレータA,
B,C,D,Eを用いた電池は、短絡試験において電池
表面温度が135℃以上になり、封口部からガスの噴出
があった。短絡試験後、X線CTスキャンにて極板群の
観察を行ったが、セパレータA,B,C,D,Eを用い
た電池では、極板群の変形がみられ、正負極板が接触し
再短絡が生じているのが確認できた。セパレータF,G
を用いた電池では、極板群の変形はみられず、正負極板
の接触箇所は確認できなかった。
【0022】セパレータA,B,C,D,Eはセパレー
タF,Gに比べて、閉塞温度における収縮率が大きいた
め、その収縮により極板群に変形を与え、正負極板が接
触し再短絡が生じたためと考えられる。短絡時の発熱の
際に、極板群に変形を与えず、正負極板の接触による再
短絡を防ぐには、閉塞温度における収縮率が50%以下
であるセパレータを用いるのが望ましいことがわかる。
【0023】次に表4からわかるように、透気度が20
0sec/100ccのセパレータA’を用いた電池
は、短絡試験において電池表面温度が131℃になっ
た。短絡試験後、X線CTスキャンにて極板群の観察を
行ったが、極板群の変形はみられず、正負極板の接触箇
所は確認できなかった。
【0024】セパレータA’と閉塞温度における収縮率
が同じ50%であるセパレータB’,Fを用いた電池の
短絡挙動を図2に示す。
【0025】図2からわかるように、セパレータA’は
透気度が低いため短絡電流が大きく、そのためジュール
熱も大きくなり、電池内部で急激な発熱が生じ、熱暴走
に至ったと考えられる。
【0026】以上より、透気度が400sec/100
cc以上でポリエチレン単体の微多孔性膜で透気度が1
00000sec/100ccになる閉塞温度におい
て、収縮率が50%以下であるセパレータを用いること
により、短絡時の安全性に優れていることがわかる。
【0027】次に表3,表4より、10サイクル目の放
電容量を比べると、透気度が1600sec/100c
c以上になると、著しく低下することがわかる。
【0028】これらの結果から、セパレータには透気度
が400sec/100cc以上1500sec/10
0cc以下のポリエチレン単体の微多孔性膜で、透気度
が100000sec/100ccになる閉塞温度にお
いて、収縮率が50%以下であるものを用いるのが望ま
しいことがわかる。
【0029】なお、本実施例ではセパレータにポリエチ
レン単体の微多孔性膜を用いたが、ポリエチレンを含む
ポリオレフィン複合多孔性膜でも同様な結果が得られ
た。
【0030】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は短絡時の安全性に優れた非水電解液二次電池を提供で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における円筒形電池の縦断面図
【図2】本発明の実施例における短絡試験時の挙動を示
す図
【符号の説明】
1 正極 2 正極リード板 3 負極 4 負極リード板 5 セパレータ 6 上部絶縁板 7 下部絶縁板 8 ケース 9 封口板 10 ガスケット 11 正極端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 濱田 正晴 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リチウム複合酸化物からなる正極と、炭
    素材料からなる負極との間に、非水電解液を含浸保持し
    たセパレータを介在して渦巻状に巻回した電極体を備
    え、前記セパレータはポリエチレン単体の微多孔性膜
    か、もしくはポリエチレンを含むポリオレフィン複合微
    多孔性膜であって、前記単体の微多孔性膜も前記複合微
    多孔性膜もその透気度が400sec/100cc以上
    1500sec/100cc以下で、しかも透気度が1
    00000sec/100ccになる温度において、収
    縮率が50%以下であるものを用いることを特徴とする
    非水電解液二次電池。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002260627A (ja) * 2001-03-05 2002-09-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解質二次電池
JP2002289164A (ja) * 2001-03-28 2002-10-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解質二次電池
JP2024543428A (ja) * 2021-12-24 2024-11-21 エルジー エナジー ソリューション リミテッド リチウム二次電池および前記リチウム二次電池の製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04237971A (ja) * 1990-09-03 1992-08-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解液二次電池
JPH04332479A (ja) * 1991-05-02 1992-11-19 Sony Corp 非水電解液二次電池
JPH05310989A (ja) * 1992-04-30 1993-11-22 Mitsubishi Kasei Corp ポリエチレン多孔膜
JPH0729563A (ja) * 1993-05-11 1995-01-31 Mitsubishi Chem Corp バッテリーセパレーター及びそれを用いたリチウム電池
JPH08171934A (ja) * 1994-12-16 1996-07-02 Sanyo Electric Co Ltd リチウム二次電池

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04237971A (ja) * 1990-09-03 1992-08-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解液二次電池
JPH04332479A (ja) * 1991-05-02 1992-11-19 Sony Corp 非水電解液二次電池
JPH05310989A (ja) * 1992-04-30 1993-11-22 Mitsubishi Kasei Corp ポリエチレン多孔膜
JPH0729563A (ja) * 1993-05-11 1995-01-31 Mitsubishi Chem Corp バッテリーセパレーター及びそれを用いたリチウム電池
JPH08171934A (ja) * 1994-12-16 1996-07-02 Sanyo Electric Co Ltd リチウム二次電池

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002260627A (ja) * 2001-03-05 2002-09-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解質二次電池
JP2002289164A (ja) * 2001-03-28 2002-10-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解質二次電池
JP2024543428A (ja) * 2021-12-24 2024-11-21 エルジー エナジー ソリューション リミテッド リチウム二次電池および前記リチウム二次電池の製造方法

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