JPH11260350A - 非水系二次電池 - Google Patents
非水系二次電池Info
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- JPH11260350A JPH11260350A JP11008211A JP821199A JPH11260350A JP H11260350 A JPH11260350 A JP H11260350A JP 11008211 A JP11008211 A JP 11008211A JP 821199 A JP821199 A JP 821199A JP H11260350 A JPH11260350 A JP H11260350A
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Classifications
-
- 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
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-
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- 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
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Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 非水系二次電池において、集電体が溶出する
のを防止し、電池内ＩＲドロップ（電極内ＩＲドロップ
及び電極間ＩＲドロップ）を低下させ、異種材料の使用
による局部電池の形成を抑制することにより、サイクル
特性や負荷特性を向上させる。 【解決手段】 負極集電体の表面及び／又は負極外装体
の少なくとも内面が、銅を主体とする物質で構成されて
おり、正極集電体及び正極外装体が、表面に酸化アルミ
ニウム皮膜が形成されたアルミニウムから構成される。
のを防止し、電池内ＩＲドロップ（電極内ＩＲドロップ
及び電極間ＩＲドロップ）を低下させ、異種材料の使用
による局部電池の形成を抑制することにより、サイクル
特性や負荷特性を向上させる。 【解決手段】 負極集電体の表面及び／又は負極外装体
の少なくとも内面が、銅を主体とする物質で構成されて
おり、正極集電体及び正極外装体が、表面に酸化アルミ
ニウム皮膜が形成されたアルミニウムから構成される。
Description
【発明が属する技術分野】本発明は、リチウムを負極活
物質とする非水系二次電池に関する。
物質とする非水系二次電池に関する。
【従来の技術】この種の電池は、高電圧，高エネルギー
密度を有するので、近年、活発に研究されており、その
一貫として、正負極材料として種々の物質が提案されて
いる。例えば、正極材料としては、ＭｎＯ2等の酸化
物、ＴｉＳ2等の硫化物、或いはＣｌＯ4 -やＢＦ4 -など
のアニオンをドーピングした導電性ポリマーが提案され
ている。一方、負極材料としては、リチウム、リチウム
−アルミニウム合金、カーボン、或いはＬｉ+やＮａ+な
どのカチオンをドーピングした導電性ポリマーが提案さ
れている。ところで、上記正負極材料のうち導電性ポリ
マーを除く材料を用いた電極（電解液が電池容量に影響
しない電池）の製造方法としては、各物質に結着剤を添
加してペーストを作成し、このペーストを固めるような
方法が考えられるが、これでは電極の強度が弱くなると
いう課題を有している。そこで、ステンレスから成るパ
ンチングメタル（集電体）に、ペーストを塗布するよう
な構造が一般的に取られている。
密度を有するので、近年、活発に研究されており、その
一貫として、正負極材料として種々の物質が提案されて
いる。例えば、正極材料としては、ＭｎＯ2等の酸化
物、ＴｉＳ2等の硫化物、或いはＣｌＯ4 -やＢＦ4 -など
のアニオンをドーピングした導電性ポリマーが提案され
ている。一方、負極材料としては、リチウム、リチウム
−アルミニウム合金、カーボン、或いはＬｉ+やＮａ+な
どのカチオンをドーピングした導電性ポリマーが提案さ
れている。ところで、上記正負極材料のうち導電性ポリ
マーを除く材料を用いた電極（電解液が電池容量に影響
しない電池）の製造方法としては、各物質に結着剤を添
加してペーストを作成し、このペーストを固めるような
方法が考えられるが、これでは電極の強度が弱くなると
いう課題を有している。そこで、ステンレスから成るパ
ンチングメタル（集電体）に、ペーストを塗布するよう
な構造が一般的に取られている。
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如く集電体としてステンレスを用いる場合には、ステン
レスは抵抗が高いということに起因して、集電体を余り
薄くすると、集電体に接続された取出端子とこの取出端
子から離れた部位に位置する集電体との間のＩＲドロッ
プ（以下、電極内ＩＲドロップと称する）が大きくなる
（特に、カーボンを用いた場合には顕著となる）。した
がって、大電流で放電することができない。加えて、集
電体をパンチングメタルから構成すると、強度的な面か
ら、集電体を薄くすることができない。このため、ステ
ンレスの厚みをある程度大きくせざるを得ないが、そう
すると電極厚みが大きくなり、電極間距離が大きくな
る。この場合、セパレータの厚みが大きく、且つリチウ
ム電池は電解液の導電性が低いということに起因して、
大電流で放電すると電極間でのＩＲドロップ（以下、電
極間ＩＲドロップと称する）が大きくなる。また、ステ
ンレスの厚みを大きくすると、円筒型電池においては両
電極の長さが小さくなるので、電極間の対向面積が小さ
くなり、単位面積当たりの電流値が大きくなる。加え
て、ステンレスは鉄、クロム等に比べて溶出し難いが、
４Ｖ以上の高電圧を印加すると溶出する。このため、正
極側の集電体が溶出することがある。これらのことか
ら、負荷特性やサイクル特性が低下するという課題を有
していた。本発明はかかる現状に鑑みてなされたもので
あり、集電体が溶出するのを防止しつつ、電池内ＩＲド
ロップ（電極内ＩＲドロップ及び電極間ＩＲドロップ）
を低下させることにより、サイクル特性や負荷特性を向
上させることができる非水系二次電池を提供することを
目的とする。
如く集電体としてステンレスを用いる場合には、ステン
レスは抵抗が高いということに起因して、集電体を余り
薄くすると、集電体に接続された取出端子とこの取出端
子から離れた部位に位置する集電体との間のＩＲドロッ
プ（以下、電極内ＩＲドロップと称する）が大きくなる
（特に、カーボンを用いた場合には顕著となる）。した
がって、大電流で放電することができない。加えて、集
電体をパンチングメタルから構成すると、強度的な面か
ら、集電体を薄くすることができない。このため、ステ
ンレスの厚みをある程度大きくせざるを得ないが、そう
すると電極厚みが大きくなり、電極間距離が大きくな
る。この場合、セパレータの厚みが大きく、且つリチウ
ム電池は電解液の導電性が低いということに起因して、
大電流で放電すると電極間でのＩＲドロップ（以下、電
極間ＩＲドロップと称する）が大きくなる。また、ステ
ンレスの厚みを大きくすると、円筒型電池においては両
電極の長さが小さくなるので、電極間の対向面積が小さ
くなり、単位面積当たりの電流値が大きくなる。加え
て、ステンレスは鉄、クロム等に比べて溶出し難いが、
４Ｖ以上の高電圧を印加すると溶出する。このため、正
極側の集電体が溶出することがある。これらのことか
ら、負荷特性やサイクル特性が低下するという課題を有
していた。本発明はかかる現状に鑑みてなされたもので
あり、集電体が溶出するのを防止しつつ、電池内ＩＲド
ロップ（電極内ＩＲドロップ及び電極間ＩＲドロップ）
を低下させることにより、サイクル特性や負荷特性を向
上させることができる非水系二次電池を提供することを
目的とする。
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、正極集電体に正極活物質が付着された正極
と、負極集電体に負極活物質が付着された負極と、これ
ら正負極間に配置されると共に電解液が含浸されたセパ
レータとが、正極外装体と負極外装体とを有する電池外
装体内に配置された非水系二次電池において、前記負極
集電体の表面及び／又は負極外装体の少なくとも内面
が、銅を主体とする物質で構成されており、前記正極集
電体及び正極外装体が、表面に酸化アルミニウム皮膜が
形成されたアルミニウムから成ることを特徴とする。更
に、前記正極集電体は、正極外装体を兼ねることを特徴
とする。上記構成の如く、負極集電体の表面が銅を主体
とする物質で構成されていれば、銅は導電性が高いとい
うことに起因して、負極における電極内ＩＲドロップを
低下しつつ集電体を薄く構成することが可能となる。こ
のように集電体を薄くすれば、強度的な面を考慮して活
物質の厚みも小さく構成する必要があるため、セパレー
タの厚みも小さくなる。したがって、正負極間距離を短
く構成することができるので、電極間ＩＲドロップが低
減する。加えて、電極自体が薄くなれば、円筒型電池に
おいては両電極の長さが大きくなる。これにより、電極
間の対向面積を増大させることができるので、単位面積
当たりの電流値が小さくなる。また、電極活物質層が薄
くなり、活物質の利用率が向上するので、電池容量を大
きく構成することも可能となる。更に、負極集電体の表
面及び／又は負極外装体の少なくとも内面が、銅を主体
とする物質で構成されていれば、銅はリチウムと合金化
しないということから、サイクル経過後も上記効果を維
持できる。そして、正極集電体が、表面に酸化アルミニ
ウム皮膜が形成されたアルミニウムから構成されていれ
ば、アルミニウムは導電性が高いということに起因し
て、上記と同様、電極間ＩＲドロップを小さくすること
が可能となると共に、電池容量も大きくなる。加えて、
アルミニウム表面に形成された酸化アルミニウム皮膜
は、緻密且つ機械的強度の面で優れており、且つ安定で
あり電解液と反応するようなことがない。したがって、
高電圧を印加した場合であってもアルミニウムが溶出す
るのを防止することができるので、サイクル経過後も上
記効果を維持できる。ここで、正極集電体及び正極外装
体とが夫々別材質で構成された場合には、局部電池が構
成されて電池特性が低下するといった問題が生じる可能
性がある。ところが、本願発明の如く、正極集電体及び
正極外装体が、同一材質のアルミニウムから構成されて
いるので、局部電池の形成に基づく自己放電や、電池容
量の減少といった問題を解消することができる。更に、
前記正極集電体は、正極外装体を兼ねることによって、
電池の軽量化、薄型化を図ることが可能となる。
するために、正極集電体に正極活物質が付着された正極
と、負極集電体に負極活物質が付着された負極と、これ
ら正負極間に配置されると共に電解液が含浸されたセパ
レータとが、正極外装体と負極外装体とを有する電池外
装体内に配置された非水系二次電池において、前記負極
集電体の表面及び／又は負極外装体の少なくとも内面
が、銅を主体とする物質で構成されており、前記正極集
電体及び正極外装体が、表面に酸化アルミニウム皮膜が
形成されたアルミニウムから成ることを特徴とする。更
に、前記正極集電体は、正極外装体を兼ねることを特徴
とする。上記構成の如く、負極集電体の表面が銅を主体
とする物質で構成されていれば、銅は導電性が高いとい
うことに起因して、負極における電極内ＩＲドロップを
低下しつつ集電体を薄く構成することが可能となる。こ
のように集電体を薄くすれば、強度的な面を考慮して活
物質の厚みも小さく構成する必要があるため、セパレー
タの厚みも小さくなる。したがって、正負極間距離を短
く構成することができるので、電極間ＩＲドロップが低
減する。加えて、電極自体が薄くなれば、円筒型電池に
おいては両電極の長さが大きくなる。これにより、電極
間の対向面積を増大させることができるので、単位面積
当たりの電流値が小さくなる。また、電極活物質層が薄
くなり、活物質の利用率が向上するので、電池容量を大
きく構成することも可能となる。更に、負極集電体の表
面及び／又は負極外装体の少なくとも内面が、銅を主体
とする物質で構成されていれば、銅はリチウムと合金化
しないということから、サイクル経過後も上記効果を維
持できる。そして、正極集電体が、表面に酸化アルミニ
ウム皮膜が形成されたアルミニウムから構成されていれ
ば、アルミニウムは導電性が高いということに起因し
て、上記と同様、電極間ＩＲドロップを小さくすること
が可能となると共に、電池容量も大きくなる。加えて、
アルミニウム表面に形成された酸化アルミニウム皮膜
は、緻密且つ機械的強度の面で優れており、且つ安定で
あり電解液と反応するようなことがない。したがって、
高電圧を印加した場合であってもアルミニウムが溶出す
るのを防止することができるので、サイクル経過後も上
記効果を維持できる。ここで、正極集電体及び正極外装
体とが夫々別材質で構成された場合には、局部電池が構
成されて電池特性が低下するといった問題が生じる可能
性がある。ところが、本願発明の如く、正極集電体及び
正極外装体が、同一材質のアルミニウムから構成されて
いるので、局部電池の形成に基づく自己放電や、電池容
量の減少といった問題を解消することができる。更に、
前記正極集電体は、正極外装体を兼ねることによって、
電池の軽量化、薄型化を図ることが可能となる。
【実施の形態】（第１実施例）本発明の第１実施例を、
図１〜図３に基づいて、以下に説明する。 〔実施例〕図１は本発明の第１実施例に係る円筒型非水
系二次電池の断面図であり、ＬｉＣｏＯ2を主体とする
正極１と、コークスを主体とするコークス部２ａ及びリ
チウム箔から成るリチウム部２ｂより構成される負極２
と、この負極２と上記正極１の間に介挿されたポリプロ
ピレン製のセパレータ３とから成る電極群４は渦巻状に
巻回されている。この電極群４は負極缶６内に配置され
ており、この負極缶６と上記負極２とは負極用リード５
により接続されている。上記負極缶６の上部開口にはパ
ッキング７を介して正極キャップ８が装着されており、
この正極キャップ８の内部にはコイルスプリング９が設
けられている。このコイルスプリング９は電池内部の内
圧が異常上昇したときに矢印Ａ方向に押圧されて内部の
ガスが大気中に放出されるように構成されている。ま
た、上記正極キャップ８と前記正極１とは正極用リード
１０にて接続されている。ここで、上記構造の円筒型非
水系二次電池を、以下のようにして作製した。先ず、炭
酸コバルトと炭酸リチウムとを、ＣｏとＬｉとの比率が
１：１となるような割合で混合した後、空気中において
９００℃で２０時間熱処理する。これにより、ＬｉＣｏ
Ｏ2粉末（正極活物質粉末）を作製する。次に、このＬ
ｉＣｏＯ2粉末を４００メッシュ以下に粉砕した後、Ｌ
ｉＣｏＯ2粉末をＰＦＶ（ポリフッ化ビニリデン）を溶
解したＮメチルピロリドン溶液に混合し、この混合溶液
を正極集電体に塗布することにより正極１を作製した。
上記正極集電体は、表面が酸化アルミニウムにより覆わ
れたアルミニウム箔から構成されている。一方、これと
並行して、石油コークス（興亜石油製）を粉砕して４０
０メッシュ以下の石油コークスを作製した後、この石油
コークスとＰＦＶを溶解したＮメチルピロリドン溶液と
を混合して混合溶液を作成する。次に、この混合溶液を
厚み１０μｍの銅箔から成る負極集電体に塗布した後、
これとリチウム箔１１とを接触させて負極２を作成し
た。尚、負極上のリチウムは、電解液の注液後に石油コ
ークス中にインターカレートする。次いで、上記正極１
と負極２との間にセパレータ３を配置し、更にこれらを
渦巻き状に巻回して電極群４を作製する。この後、上記
電極群４を負極缶６内に挿入した後、１モル／リットル
のＬｉＣｌＯ4を溶解させたポリプレンカーボネートを
上記負極缶６内に注液し、更に負極缶６を正極キャップ
８で密閉することにより円筒型非水系二次電池を作製し
た。このようにして作製した電池を、以下（Ａ）電池と
称する。 〔比較例〕正極集電体と負極集電体とにステンレスを用
いる他は、上記実施例と同様の構造である。このように
して作製した電池を、以下（Ｘ）電池と称する。 〔実験１〕上記本発明の（Ａ）電池と比較例の（Ｘ）電
池とのサイクル特性を調べたので、その結果を図２に示
す。尚、充放電電流は２００ｍＡとした。図２から明ら
かなように、本発明の（Ａ）電池は比較例の（Ｘ）電池
に比べて、サイクル特性が飛躍的に向上していることが
認められる。比較例の（Ｘ）電池では、正極集電体がス
テンレスから構成されているので、高電圧により正極集
電体が溶解して、サイクル進行にしたがって集電ができ
なくなる。これに対して、本発明の（Ａ）電池では、正
極集電体が、表面が酸化アルミニウムにより覆われたア
ルミニウムから構成されている。このように、表面が緻
密且つ機械的強度の面で優れて且つ安定な酸化アルミニ
ウムにより覆われていれば、高電圧が加わっても正極集
電体が溶解することがない。このため、サイクル進行に
したがって集電ができなくなるという不都合を回避する
ことができ、本発明の（Ａ）電池は比較例の（Ｘ）電池
に比べてサイクル特性が向上したと考えられる。 〔実験２〕上記本発明の（Ａ）電池と比較例の（Ｘ）電
池との負荷特性を調べたので、その結果を図３に示す。
尚、負荷特性の測定は、電池を満充電にした後に行っ
た。図３から明らかなように、本発明の（Ａ）電池は比
較例の（Ｘ）電池に比べて負荷特性が向上しており、特
に、放電電流が高くなるにしたがって飛躍的に特性が向
上することが認められる。比較例の（Ｘ）電池では、負
極集電体と正極集電体とがステンレスから構成されてい
るので、導電性が低く、この結果電極内ＩＲドロップが
大きくなる。これに対して、本発明の（Ａ）電池では、
正極集電体と負極集電体とに、それぞれ銅とアルミニウ
ム（表面は、導電性の低い酸化アルミニウムにより覆わ
れているが、酸化アルミニウム層は極めて薄いので、酸
化アルミニウムによるＩＲドロップは無視できるほど小
さい）とから構成されているので、ＩＲドロップが極め
て小さくなり、負荷特性が向上したと考えられる。 （第２実施例）本発明の第２実施例を、図４〜図６に基
づいて、以下に説明する。 〔実施例〕図４に示すように、正極集電体を兼用する正
極外装体１２と負極集電体を兼用する負極外装体１１と
の間には枠状の絶縁パッキング１３が介装されている。
上記両外装体１１・１２間には、負極外装体１１側から
順に、コークスを主体とするコークス部１４ａ及びリチ
ウム箔から成るリチウム部１４ｂより構成される負極１
４と、セパレータ１５と、ＬｉＣｏＯ2を主体とする正
極１６とが配置されている。ここで、上記負極１４と正
極１６とは、上記第１実施例の実施例と同様にして作製
した。また、電解液も上記実施例と同様のものを用いて
いる。このようにして作製した薄型電池を、以下（Ｂ）
電池と称する。 〔比較例〕正極集電体と負極集電体とにステンレスを用
いる他は、上記実施例と同様の構造である。このように
して作製した薄型電池を、以下（Ｙ）電池と称する。 〔実験１〕上記本発明の（Ｂ）電池と比較例の（Ｙ）電
池とのサイクル特性を調べたので、その結果を図５に示
す。尚、充放電電流は１０ｍＡとした。図５から明らか
なように、本発明の（Ｂ）電池は比較例の（Ｙ）電池に
比べて、サイクル特性が飛躍的に向上していることが認
められる。これは、上記第１実施例の実験１と同様の理
由によるものと考えられる。 〔実験２〕上記本発明の（Ｂ）電池と比較例の（Ｙ）電
池との負荷特性を調べたので、その結果を図６に示す。
尚、負荷特性の測定は、電池を満充電にした後に行っ
た。図６から明らかなように、本発明の（Ｂ）電池は比
較例の（Ｙ）電池に比べて、放電電流が高くなるにした
がって特性が向上することが認められる。これは、上記
第１実施例の実験２と同様の理由によるものと考えられ
る。以上のように、正極集電体を兼用する正極外装体１
２と負極集電体を兼用する負極外装体１１とを用いた場
合にも、上記第１実施例と同様の効果がある。 〔その他の事項〕上記実施例では、正負極と集電体との
接着に、ＰＦＶを溶解したＮメチルピロリドン溶液を用
いているが、負極には銅系導電性接着剤、正極には炭素
系導電性接着剤を用いることができる。尚、銀系接着剤
等は電解液に溶解する虞れがあるので、用いない方が好
ましい。また、上記炭素系導電性接着剤は、導電性ポリ
マから成る負極と集電体との接着にも用いることが可能
である。上記第１実施例では、正負極集電体のみを、銅
及び表面に酸化アルミニウム皮膜が形成されたアルミニ
ウムから構成しているが、外装体が溶解したり合金化す
るのを防止すべく、負極缶を銅、正極キャップを表面に
酸化アルミニウム皮膜が形成されたアルミニウムで構成
するのが好ましい。負極集電体や負極缶は、全てが銅で
形成されていることは必要ではなく、少なくともそれら
の表面が銅から構成されていれば良い。正負極材料や電
解液は上記実施例に示すものに限定するものではない。
図１〜図３に基づいて、以下に説明する。 〔実施例〕図１は本発明の第１実施例に係る円筒型非水
系二次電池の断面図であり、ＬｉＣｏＯ2を主体とする
正極１と、コークスを主体とするコークス部２ａ及びリ
チウム箔から成るリチウム部２ｂより構成される負極２
と、この負極２と上記正極１の間に介挿されたポリプロ
ピレン製のセパレータ３とから成る電極群４は渦巻状に
巻回されている。この電極群４は負極缶６内に配置され
ており、この負極缶６と上記負極２とは負極用リード５
により接続されている。上記負極缶６の上部開口にはパ
ッキング７を介して正極キャップ８が装着されており、
この正極キャップ８の内部にはコイルスプリング９が設
けられている。このコイルスプリング９は電池内部の内
圧が異常上昇したときに矢印Ａ方向に押圧されて内部の
ガスが大気中に放出されるように構成されている。ま
た、上記正極キャップ８と前記正極１とは正極用リード
１０にて接続されている。ここで、上記構造の円筒型非
水系二次電池を、以下のようにして作製した。先ず、炭
酸コバルトと炭酸リチウムとを、ＣｏとＬｉとの比率が
１：１となるような割合で混合した後、空気中において
９００℃で２０時間熱処理する。これにより、ＬｉＣｏ
Ｏ2粉末（正極活物質粉末）を作製する。次に、このＬ
ｉＣｏＯ2粉末を４００メッシュ以下に粉砕した後、Ｌ
ｉＣｏＯ2粉末をＰＦＶ（ポリフッ化ビニリデン）を溶
解したＮメチルピロリドン溶液に混合し、この混合溶液
を正極集電体に塗布することにより正極１を作製した。
上記正極集電体は、表面が酸化アルミニウムにより覆わ
れたアルミニウム箔から構成されている。一方、これと
並行して、石油コークス（興亜石油製）を粉砕して４０
０メッシュ以下の石油コークスを作製した後、この石油
コークスとＰＦＶを溶解したＮメチルピロリドン溶液と
を混合して混合溶液を作成する。次に、この混合溶液を
厚み１０μｍの銅箔から成る負極集電体に塗布した後、
これとリチウム箔１１とを接触させて負極２を作成し
た。尚、負極上のリチウムは、電解液の注液後に石油コ
ークス中にインターカレートする。次いで、上記正極１
と負極２との間にセパレータ３を配置し、更にこれらを
渦巻き状に巻回して電極群４を作製する。この後、上記
電極群４を負極缶６内に挿入した後、１モル／リットル
のＬｉＣｌＯ4を溶解させたポリプレンカーボネートを
上記負極缶６内に注液し、更に負極缶６を正極キャップ
８で密閉することにより円筒型非水系二次電池を作製し
た。このようにして作製した電池を、以下（Ａ）電池と
称する。 〔比較例〕正極集電体と負極集電体とにステンレスを用
いる他は、上記実施例と同様の構造である。このように
して作製した電池を、以下（Ｘ）電池と称する。 〔実験１〕上記本発明の（Ａ）電池と比較例の（Ｘ）電
池とのサイクル特性を調べたので、その結果を図２に示
す。尚、充放電電流は２００ｍＡとした。図２から明ら
かなように、本発明の（Ａ）電池は比較例の（Ｘ）電池
に比べて、サイクル特性が飛躍的に向上していることが
認められる。比較例の（Ｘ）電池では、正極集電体がス
テンレスから構成されているので、高電圧により正極集
電体が溶解して、サイクル進行にしたがって集電ができ
なくなる。これに対して、本発明の（Ａ）電池では、正
極集電体が、表面が酸化アルミニウムにより覆われたア
ルミニウムから構成されている。このように、表面が緻
密且つ機械的強度の面で優れて且つ安定な酸化アルミニ
ウムにより覆われていれば、高電圧が加わっても正極集
電体が溶解することがない。このため、サイクル進行に
したがって集電ができなくなるという不都合を回避する
ことができ、本発明の（Ａ）電池は比較例の（Ｘ）電池
に比べてサイクル特性が向上したと考えられる。 〔実験２〕上記本発明の（Ａ）電池と比較例の（Ｘ）電
池との負荷特性を調べたので、その結果を図３に示す。
尚、負荷特性の測定は、電池を満充電にした後に行っ
た。図３から明らかなように、本発明の（Ａ）電池は比
較例の（Ｘ）電池に比べて負荷特性が向上しており、特
に、放電電流が高くなるにしたがって飛躍的に特性が向
上することが認められる。比較例の（Ｘ）電池では、負
極集電体と正極集電体とがステンレスから構成されてい
るので、導電性が低く、この結果電極内ＩＲドロップが
大きくなる。これに対して、本発明の（Ａ）電池では、
正極集電体と負極集電体とに、それぞれ銅とアルミニウ
ム（表面は、導電性の低い酸化アルミニウムにより覆わ
れているが、酸化アルミニウム層は極めて薄いので、酸
化アルミニウムによるＩＲドロップは無視できるほど小
さい）とから構成されているので、ＩＲドロップが極め
て小さくなり、負荷特性が向上したと考えられる。 （第２実施例）本発明の第２実施例を、図４〜図６に基
づいて、以下に説明する。 〔実施例〕図４に示すように、正極集電体を兼用する正
極外装体１２と負極集電体を兼用する負極外装体１１と
の間には枠状の絶縁パッキング１３が介装されている。
上記両外装体１１・１２間には、負極外装体１１側から
順に、コークスを主体とするコークス部１４ａ及びリチ
ウム箔から成るリチウム部１４ｂより構成される負極１
４と、セパレータ１５と、ＬｉＣｏＯ2を主体とする正
極１６とが配置されている。ここで、上記負極１４と正
極１６とは、上記第１実施例の実施例と同様にして作製
した。また、電解液も上記実施例と同様のものを用いて
いる。このようにして作製した薄型電池を、以下（Ｂ）
電池と称する。 〔比較例〕正極集電体と負極集電体とにステンレスを用
いる他は、上記実施例と同様の構造である。このように
して作製した薄型電池を、以下（Ｙ）電池と称する。 〔実験１〕上記本発明の（Ｂ）電池と比較例の（Ｙ）電
池とのサイクル特性を調べたので、その結果を図５に示
す。尚、充放電電流は１０ｍＡとした。図５から明らか
なように、本発明の（Ｂ）電池は比較例の（Ｙ）電池に
比べて、サイクル特性が飛躍的に向上していることが認
められる。これは、上記第１実施例の実験１と同様の理
由によるものと考えられる。 〔実験２〕上記本発明の（Ｂ）電池と比較例の（Ｙ）電
池との負荷特性を調べたので、その結果を図６に示す。
尚、負荷特性の測定は、電池を満充電にした後に行っ
た。図６から明らかなように、本発明の（Ｂ）電池は比
較例の（Ｙ）電池に比べて、放電電流が高くなるにした
がって特性が向上することが認められる。これは、上記
第１実施例の実験２と同様の理由によるものと考えられ
る。以上のように、正極集電体を兼用する正極外装体１
２と負極集電体を兼用する負極外装体１１とを用いた場
合にも、上記第１実施例と同様の効果がある。 〔その他の事項〕上記実施例では、正負極と集電体との
接着に、ＰＦＶを溶解したＮメチルピロリドン溶液を用
いているが、負極には銅系導電性接着剤、正極には炭素
系導電性接着剤を用いることができる。尚、銀系接着剤
等は電解液に溶解する虞れがあるので、用いない方が好
ましい。また、上記炭素系導電性接着剤は、導電性ポリ
マから成る負極と集電体との接着にも用いることが可能
である。上記第１実施例では、正負極集電体のみを、銅
及び表面に酸化アルミニウム皮膜が形成されたアルミニ
ウムから構成しているが、外装体が溶解したり合金化す
るのを防止すべく、負極缶を銅、正極キャップを表面に
酸化アルミニウム皮膜が形成されたアルミニウムで構成
するのが好ましい。負極集電体や負極缶は、全てが銅で
形成されていることは必要ではなく、少なくともそれら
の表面が銅から構成されていれば良い。正負極材料や電
解液は上記実施例に示すものに限定するものではない。
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、負
極集電体の表面が銅を主体とする物質で構成されている
ので、負極における電極内ＩＲドロップを低減しつつ集
電体を薄く構成することが可能となる。このように集電
体を薄くすれば、正負極間距離を短く構成することがで
きるので電極間ＩＲドロップを小さくすることが可能と
なると共に、電極間の対向面積を増大させることができ
るので、単位面積当たりの電流値が小さくなる。したが
って、非水系二次電池の負荷特性を向上させることがで
きる。また、活物質の利用率が向上するので、電池容量
が大きくなる。更に、銅はリチウムと合金化しないとい
うことから、集電効果がサイクル経過後も持続され、サ
イクル特性が向上する。加えて、正極集電体及び正極外
装体が、表面に酸化アルミニウム皮膜が形成されたアル
ミニウムから構成されるので、アルミニウムは導電性が
高いということに起因して、上記と同様に、非水系二次
電池の負荷特性を向上させることができると共に、電池
容量を大きく構成することができるといった効果があ
る。また、高電圧を印加した場合であってもアルミニウ
ムが溶出するのを防止することができるので、集電効果
がサイクル経過後も持続され、サイクル特性を向上させ
ることができる。そして、本発明電池では、正極集電体
及び正極外装体が、同一材質のアルミニウムから構成さ
れているので、局部電池の形成に基づく自己放電や、電
池容量の減少といった問題を解消することができ、様々
な効果を奏するものであり、その工業的価値は極めて大
きい。
極集電体の表面が銅を主体とする物質で構成されている
ので、負極における電極内ＩＲドロップを低減しつつ集
電体を薄く構成することが可能となる。このように集電
体を薄くすれば、正負極間距離を短く構成することがで
きるので電極間ＩＲドロップを小さくすることが可能と
なると共に、電極間の対向面積を増大させることができ
るので、単位面積当たりの電流値が小さくなる。したが
って、非水系二次電池の負荷特性を向上させることがで
きる。また、活物質の利用率が向上するので、電池容量
が大きくなる。更に、銅はリチウムと合金化しないとい
うことから、集電効果がサイクル経過後も持続され、サ
イクル特性が向上する。加えて、正極集電体及び正極外
装体が、表面に酸化アルミニウム皮膜が形成されたアル
ミニウムから構成されるので、アルミニウムは導電性が
高いということに起因して、上記と同様に、非水系二次
電池の負荷特性を向上させることができると共に、電池
容量を大きく構成することができるといった効果があ
る。また、高電圧を印加した場合であってもアルミニウ
ムが溶出するのを防止することができるので、集電効果
がサイクル経過後も持続され、サイクル特性を向上させ
ることができる。そして、本発明電池では、正極集電体
及び正極外装体が、同一材質のアルミニウムから構成さ
れているので、局部電池の形成に基づく自己放電や、電
池容量の減少といった問題を解消することができ、様々
な効果を奏するものであり、その工業的価値は極めて大
きい。
【図１】本発明の第１実施例に係る円筒型非水系二次電
池の断面図である。
池の断面図である。
【図２】本発明の（Ａ）電池と比較例の（Ｘ）電池との
サイクル特性を示すグラフである。
サイクル特性を示すグラフである。
【図３】本発明の（Ａ）電池と比較例の（Ｘ）電池との
負荷特性を示すグラフである。
負荷特性を示すグラフである。
【図４】本発明の第２実施例に係る薄型非水系二次電池
の断面図である。
の断面図である。
【図５】本発明の（Ｂ）電池と比較例の（Ｙ）電池との
サイクル特性を示すグラフである。
サイクル特性を示すグラフである。
【図６】本発明の（Ｂ）電池と比較例の（Ｙ）電池との
負荷特性を示すグラフである。
負荷特性を示すグラフである。
１ 正極 ２ 負極 ３ セパレータ ６ 負極缶 ８ 正極キャップ １１ 負極外装体 １２ 正極外装体 １４ 負極 １６ 正極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｚ (72)発明者 上野 浩司 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 正極集電体に正極活物質が付着された正
極と、負極集電体に負極活物質が付着された負極と、こ
れら正負極間に配置されると共に電解液が含浸されたセ
パレータとが、正極外装体と負極外装体とを有する電池
外装体内に配置された非水系二次電池において、 前記負極集電体の表面及び／又は負極外装体の少なくと
も内面が、銅を主体とする物質で構成されており、 且つ、前記正極集電体及び正極外装体が、表面に酸化ア
ルミニウム皮膜が形成されたアルミニウムから成ること
を特徴とする非水系二次電池。 - 【請求項２】 前記正極集電体が、正極外装体を兼ねる
ことを特徴とする請求項１記載の非水系二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11008211A JPH11260350A (ja) | 1999-01-14 | 1999-01-14 | 非水系二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11008211A JPH11260350A (ja) | 1999-01-14 | 1999-01-14 | 非水系二次電池 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00607791A Division JP3384570B2 (ja) | 1991-01-23 | 1991-01-23 | 非水系二次電池の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11260350A true JPH11260350A (ja) | 1999-09-24 |
Family
ID=11686916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11008211A Pending JPH11260350A (ja) | 1999-01-14 | 1999-01-14 | 非水系二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11260350A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008071496A (ja) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Enax Inc | シート状二次電池及びその製造方法 |
| JP2008251265A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Tdk Corp | 電極及び電気化学デバイス |
| JP2008251264A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Tdk Corp | 電極及びリチウムイオン２次電池 |
| WO2013157832A1 (ko) * | 2012-04-17 | 2013-10-24 | 주식회사 엘지화학 | 리튬 이차전지용 전극의 제조 방법 및 이를 사용하여 제조되는 전극 |
| WO2014038681A1 (ja) * | 2012-09-07 | 2014-03-13 | 国立大学法人京都大学 | 局部電池反応を制御した一次電池又は二次電池用電極及び該電極を用いた一次電池又は二次電池 |
-
1999
- 1999-01-14 JP JP11008211A patent/JPH11260350A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008071496A (ja) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Enax Inc | シート状二次電池及びその製造方法 |
| JP2008251265A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Tdk Corp | 電極及び電気化学デバイス |
| JP2008251264A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Tdk Corp | 電極及びリチウムイオン２次電池 |
| WO2013157832A1 (ko) * | 2012-04-17 | 2013-10-24 | 주식회사 엘지화학 | 리튬 이차전지용 전극의 제조 방법 및 이를 사용하여 제조되는 전극 |
| US9673444B2 (en) | 2012-04-17 | 2017-06-06 | Lg Chem, Ltd. | Method of manufacturing electrode for lithium secondary battery and electrode manufactured using the same |
| WO2014038681A1 (ja) * | 2012-09-07 | 2014-03-13 | 国立大学法人京都大学 | 局部電池反応を制御した一次電池又は二次電池用電極及び該電極を用いた一次電池又は二次電池 |
| JPWO2014038681A1 (ja) * | 2012-09-07 | 2016-08-12 | 国立大学法人京都大学 | 局部電池反応を制御した一次電池又は二次電池用電極及び該電極を用いた一次電池又は二次電池 |
| JP2022019898A (ja) * | 2012-09-07 | 2022-01-27 | 一般社団法人イノベーションエネルギー | 局部電池反応を制御した一次電池又は二次電池用電極及び該電極を用いた一次電池又は二次電池 |
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