JPH11273681A - 非水電解質二次電池 - Google Patents
非水電解質二次電池Info
- Publication number
- JPH11273681A JPH11273681A JP10092406A JP9240698A JPH11273681A JP H11273681 A JPH11273681 A JP H11273681A JP 10092406 A JP10092406 A JP 10092406A JP 9240698 A JP9240698 A JP 9240698A JP H11273681 A JPH11273681 A JP H11273681A
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- JP
- Japan
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- positive electrode
- secondary battery
- electrolyte secondary
- aqueous electrolyte
- mixture layer
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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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】性能バランスに優れた非水電解質二次電池を提
供する。 【解決手段】 本発明になる非水電解質二次電池は、フ
ッ素樹脂とフッ素ゴムとを含む結着剤と、正極と、導電
助剤とを少なくとも含有する正極合剤層であって、その
フッ素ゴム含有量が、前記正極合剤層あたり、１．５〜
２．３ｗｔ％である正極合剤層を有する正極を備えたこ
とを特徴とする。
供する。 【解決手段】 本発明になる非水電解質二次電池は、フ
ッ素樹脂とフッ素ゴムとを含む結着剤と、正極と、導電
助剤とを少なくとも含有する正極合剤層であって、その
フッ素ゴム含有量が、前記正極合剤層あたり、１．５〜
２．３ｗｔ％である正極合剤層を有する正極を備えたこ
とを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解質二次電
池の正極に関する。
池の正極に関する。
【０００２】
【従来の技術】非水電解質二次電池の電極は、集電体金
属であるアルミニウム箔や銅箔等の上に正極活物質や負
極活物質を担持させることにより製造される。ただし、
正極活物質や負極活物質だけでは、脆く崩れたり剥がれ
易いために、バインダを添加して合材として集電体金属
上に層状に密着保持させる。また、これら正極活物質や
負極活物質だけでは、粒子間や集電体金属との間の導電
性が確保できない場合には、この合材に導電補助剤を添
加する。このように集電体金属上に合材層を形成した電
極は、電池エレメントを作成する際にセパレータを介し
て巻回したり折り曲げたりして電池容器に収納される。
属であるアルミニウム箔や銅箔等の上に正極活物質や負
極活物質を担持させることにより製造される。ただし、
正極活物質や負極活物質だけでは、脆く崩れたり剥がれ
易いために、バインダを添加して合材として集電体金属
上に層状に密着保持させる。また、これら正極活物質や
負極活物質だけでは、粒子間や集電体金属との間の導電
性が確保できない場合には、この合材に導電補助剤を添
加する。このように集電体金属上に合材層を形成した電
極は、電池エレメントを作成する際にセパレータを介し
て巻回したり折り曲げたりして電池容器に収納される。
【０００３】これまでの結着剤としては、ＰＶＤＦやＰ
ＴＦＥなどのフッ素樹脂、二元系、三元系の共重合体で
あるフッ素ゴム等の単独で用いられている。しかしなが
ら、ＰＶＤＦのみでは電極の合剤層が硬くなるため、極
板群として巻回するときに電極が折れたり、合剤層の剥
離が生じやすかった。その硬化度合いを低減するため、
結着剤としてフッ素ゴムのみを用いたものもあるが、フ
ッ素ゴムだけでは合剤層はやわらかくなるが、電解液に
対する膨潤性が大きく、極板が膨れたり、充放電性能の
低下が見られた。
ＴＦＥなどのフッ素樹脂、二元系、三元系の共重合体で
あるフッ素ゴム等の単独で用いられている。しかしなが
ら、ＰＶＤＦのみでは電極の合剤層が硬くなるため、極
板群として巻回するときに電極が折れたり、合剤層の剥
離が生じやすかった。その硬化度合いを低減するため、
結着剤としてフッ素ゴムのみを用いたものもあるが、フ
ッ素ゴムだけでは合剤層はやわらかくなるが、電解液に
対する膨潤性が大きく、極板が膨れたり、充放電性能の
低下が見られた。
【０００４】上記問題を解決するものとして、特開平９
-２５９８９０号において、ポリフッ化ビニリデン（Ｐ
ＶＤＦ）と、エラストマー（ＮＢＲ、含フッ素アクリル
ゴム、フロロシリコンゴム、フルオライド系ゴム）との
等量混合物を結着剤として適用し得ることが実施例に開
示されている。
-２５９８９０号において、ポリフッ化ビニリデン（Ｐ
ＶＤＦ）と、エラストマー（ＮＢＲ、含フッ素アクリル
ゴム、フロロシリコンゴム、フルオライド系ゴム）との
等量混合物を結着剤として適用し得ることが実施例に開
示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、非水電
解質二次電池においては、上記問題点に加え、ハイレー
ト放電性能、低温性能及び安全性能についてもその向上
を求められており、その改善が大きな課題ともなってい
る。特に、非水電解質二次電池においては、体積あたり
のエネルギー効率が非常に優れているため、その使用は
多種多様となっている。それゆえに、あらゆる使用環境
に耐え得る、諸特性にばらつきのない非水電解質二次電
池が求められている。ところが、上記特開平９―２５９
８９０号においては、ハイレート放電性能、低温性能及
び安全性能について何ら記載されてはいない。
解質二次電池においては、上記問題点に加え、ハイレー
ト放電性能、低温性能及び安全性能についてもその向上
を求められており、その改善が大きな課題ともなってい
る。特に、非水電解質二次電池においては、体積あたり
のエネルギー効率が非常に優れているため、その使用は
多種多様となっている。それゆえに、あらゆる使用環境
に耐え得る、諸特性にばらつきのない非水電解質二次電
池が求められている。ところが、上記特開平９―２５９
８９０号においては、ハイレート放電性能、低温性能及
び安全性能について何ら記載されてはいない。
【０００６】そこで、本発明は、かかる事情に鑑みてな
されたものであり、製造時に割れやひびを生じることな
く、充放電特性に優れるとともに、ハイレート放電性
能、低温性能及び安全性能にも優れた、性能バランスの
とれた非水電解質二次電池を提供することにある。
されたものであり、製造時に割れやひびを生じることな
く、充放電特性に優れるとともに、ハイレート放電性
能、低温性能及び安全性能にも優れた、性能バランスの
とれた非水電解質二次電池を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明の非水電解
質二次電池は、上記課題を解決するために、諸特性の指
針として正極合剤層に着目して検討し、フッ素樹脂とフ
ッ素ゴムとを含む結着剤と、正極と、導電助剤とを少な
くとも含有する正極合剤層であって、そのフッ素ゴム含
有量が、前記正極合剤層あたり、１．７〜２．３ｗｔ％
である正極合剤層を有する正極を備えたことを特徴とす
る。好ましくは、１．７〜２．１％、より好ましくは
１．９〜２．１％である。
質二次電池は、上記課題を解決するために、諸特性の指
針として正極合剤層に着目して検討し、フッ素樹脂とフ
ッ素ゴムとを含む結着剤と、正極と、導電助剤とを少な
くとも含有する正極合剤層であって、そのフッ素ゴム含
有量が、前記正極合剤層あたり、１．７〜２．３ｗｔ％
である正極合剤層を有する正極を備えたことを特徴とす
る。好ましくは、１．７〜２．１％、より好ましくは
１．９〜２．１％である。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて説明する。
いて説明する。
【０００９】図１は、本発明になる非水電解質二次電池
の断面説明図である。
の断面説明図である。
【００１０】図において、１は非水電解液二次電池、２
は電極群、３は正極板、４は負極板、５はセパレータ、
６は電池ケース、７はケース蓋、１０は正極端子、１１
は正極リードである。
は電極群、３は正極板、４は負極板、５はセパレータ、
６は電池ケース、７はケース蓋、１０は正極端子、１１
は正極リードである。
【００１１】非水電解質二次電池１の構成は、正極板
３、負極板４、セパレータ５及び非水系の電解液からな
る扁平状の電極群２が電池ケース６に収納された角形リ
チウム二次電池である。電池ケース６は、厚さ０．３ｍ
ｍ、内寸６３．０×２９．０×５．０ｍｍの鉄製本体の
表面に厚さ５μｍのニッケルメッキを施したものであ
り、側部上部には電解液注入用の孔（図示せず）が設け
られている。なお、正極板３は、ケース蓋７に設けられ
た端子１０と正極リード１１を介して接続されている。
負極板４は電池ケース６の内壁と接触により電気的に接
続されている。
３、負極板４、セパレータ５及び非水系の電解液からな
る扁平状の電極群２が電池ケース６に収納された角形リ
チウム二次電池である。電池ケース６は、厚さ０．３ｍ
ｍ、内寸６３．０×２９．０×５．０ｍｍの鉄製本体の
表面に厚さ５μｍのニッケルメッキを施したものであ
り、側部上部には電解液注入用の孔（図示せず）が設け
られている。なお、正極板３は、ケース蓋７に設けられ
た端子１０と正極リード１１を介して接続されている。
負極板４は電池ケース６の内壁と接触により電気的に接
続されている。
【００１２】正極板３は、その集電体が厚み２０μｍの
アルミニウム箔であり、それに活物質としてリチウムコ
バルト複合酸化物が保持されたものである。正極板は、
結着剤であるポリフッ化ビニリデン６重量部と導電剤で
あるアセチレンブラック３部とを活物質９１部とを混合
し、適宜N−メチルピロリドンを加え、ペースト状に調
製した後、集電体材料の両面に塗布して乾燥した。ただ
し、リードとして矩形状に未塗布部分を残した。そし
て、厚さ１８０μｍに圧延し、矩形状のリードを残して
幅２５ｍｍに切断することによって製作した。
アルミニウム箔であり、それに活物質としてリチウムコ
バルト複合酸化物が保持されたものである。正極板は、
結着剤であるポリフッ化ビニリデン６重量部と導電剤で
あるアセチレンブラック３部とを活物質９１部とを混合
し、適宜N−メチルピロリドンを加え、ペースト状に調
製した後、集電体材料の両面に塗布して乾燥した。ただ
し、リードとして矩形状に未塗布部分を残した。そし
て、厚さ１８０μｍに圧延し、矩形状のリードを残して
幅２５ｍｍに切断することによって製作した。
【００１３】負極板４は、厚み１４μｍの銅箔からなる
集電体の両面に、活物質としての黒鉛９２部と結着剤と
してのポリフッ化ビニリデン８部とを混合し、適宜N−
メチルピロリドンを加え、ペースト状に調製したものを
塗布して乾燥した。このとき、電極群の最外周となる部
分のみ塗布をせずに集電体表面を露出させた。そして、
厚さ２２０μｍに圧延し、幅２７ｍｍに切断することに
よって製作した。
集電体の両面に、活物質としての黒鉛９２部と結着剤と
してのポリフッ化ビニリデン８部とを混合し、適宜N−
メチルピロリドンを加え、ペースト状に調製したものを
塗布して乾燥した。このとき、電極群の最外周となる部
分のみ塗布をせずに集電体表面を露出させた。そして、
厚さ２２０μｍに圧延し、幅２７ｍｍに切断することに
よって製作した。
【００１４】セパレータ５は、厚さ２５μｍ、幅２９ｍ
ｍのポリエチレン微多孔膜である。電解液は、ＬｉＰＦ
6を１ｍｏｌ／ｌ含むエチレンカーボネート：ジエチル
カーボネート＝２：３（体積比）の混合液である。そし
て、電極群２を電池ケース６に収納し、正極リード１１
と端子１０とを接続し、電池ケース６に蓋７をレーザー
溶接して封口した。次に、電解液を所定量（３ｍｌ）、
電解液注入孔より真空注入して注入孔を密封処理した。
ｍのポリエチレン微多孔膜である。電解液は、ＬｉＰＦ
6を１ｍｏｌ／ｌ含むエチレンカーボネート：ジエチル
カーボネート＝２：３（体積比）の混合液である。そし
て、電極群２を電池ケース６に収納し、正極リード１１
と端子１０とを接続し、電池ケース６に蓋７をレーザー
溶接して封口した。次に、電解液を所定量（３ｍｌ）、
電解液注入孔より真空注入して注入孔を密封処理した。
【００１５】以上のように、設計容量６００mAｈの従来
電池Aを作製した。
電池Aを作製した。
【００１６】また、本実施の形態にかかる電池B〜Gを上
記同様に作製した。ただし、結着剤としてフッ素ゴム
（ここでは、フッ化ビニリデン／ヘキサフルオロプロピ
レン／テトラフルオロエチレン三元共重合体を用い
た。）を添加した。そのときの添加量は、正極合剤層量
（ここでは、活物質と結着剤と導伝助剤との合計量）あ
たり、１．４、１．５、１．７、２．０、２．１、２．
３、２．６、３．０、３．５、５．０ｗｔ％（Ｂ〜Ｋ）
となるようにした。また、フッ素ゴム添加量分、ポリフ
ッ化ビニリデンの量を減少させた。
記同様に作製した。ただし、結着剤としてフッ素ゴム
（ここでは、フッ化ビニリデン／ヘキサフルオロプロピ
レン／テトラフルオロエチレン三元共重合体を用い
た。）を添加した。そのときの添加量は、正極合剤層量
（ここでは、活物質と結着剤と導伝助剤との合計量）あ
たり、１．４、１．５、１．７、２．０、２．１、２．
３、２．６、３．０、３．５、５．０ｗｔ％（Ｂ〜Ｋ）
となるようにした。また、フッ素ゴム添加量分、ポリフ
ッ化ビニリデンの量を減少させた。
【００１７】［試験］これらの電池において、２５℃、
１Ｃの電流で３時間、４．１Ｖまで定電流定電圧充電を
行って満充電状態とした。そして、１Cで２．７５Vまで
放電し、サイクル試験を行った。次に、同様に充電し、
−１０℃での低温放電試験を行った。さらに、同様の充
電後、２Ｃでの高率放電試験を行った。これらの試験結
果を図２に示す。ここで、縦軸は、容量率(%)であり、
初期の２５℃において１Ｃで２．７５Ｖまで放電したと
きに対する容量比（％）であり、横軸は正極合剤総量
（乾燥重量）中のフッ素ゴムの添加量(wt%)を示す。
１Ｃの電流で３時間、４．１Ｖまで定電流定電圧充電を
行って満充電状態とした。そして、１Cで２．７５Vまで
放電し、サイクル試験を行った。次に、同様に充電し、
−１０℃での低温放電試験を行った。さらに、同様の充
電後、２Ｃでの高率放電試験を行った。これらの試験結
果を図２に示す。ここで、縦軸は、容量率(%)であり、
初期の２５℃において１Ｃで２．７５Ｖまで放電したと
きに対する容量比（％）であり、横軸は正極合剤総量
（乾燥重量）中のフッ素ゴムの添加量(wt%)を示す。
【００１８】図２より、フッ素ゴム含有量が１．４から
２．３ｗｔ％の範囲において、サイクル特性、低温特性
及びハイレート性能及びこれらのバランスにも優れてい
ることが示された。
２．３ｗｔ％の範囲において、サイクル特性、低温特性
及びハイレート性能及びこれらのバランスにも優れてい
ることが示された。
【００１９】加えて、２５℃、１Ｃの電流で３時間、
４．２Ｖまで定電流定電圧充電を行い、それぞれの電池
に直径２．５ｍｍの鋼製の釘を刺し、強制的に内部短絡
を起こさせた。その結果、０％と、１．４％のものにお
いてのみ、安全弁の作動が認められた。
４．２Ｖまで定電流定電圧充電を行い、それぞれの電池
に直径２．５ｍｍの鋼製の釘を刺し、強制的に内部短絡
を起こさせた。その結果、０％と、１．４％のものにお
いてのみ、安全弁の作動が認められた。
【００２０】よって、フッ素ゴム含有量が１．５から
２．３ｗｔ％の範囲において、サイクル特性、低温特
性、ハイレート性能、及び安全性に優れ、かつこれらの
バランスにも優れていることが示された。
２．３ｗｔ％の範囲において、サイクル特性、低温特
性、ハイレート性能、及び安全性に優れ、かつこれらの
バランスにも優れていることが示された。
【００２１】なお、本発明にかかるフッ素樹脂として
は、上記のポリフッ化ビニリデン以外に、ポリテトラフ
ルオロエチレン、テトラフルオロエチレン／ヘキサフル
オロプロピレン二元共重合体、テトラフルオロエチレン
／パーフルオロアルキルビニルエーテル二元共重合体、
ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、
エチレン／テトラフルオロエチレン二元共重合体、エチ
レン／クロロトリフルオロエチレン二元共重合体等があ
げられる。また、フッ素ゴムとしては、上記のフッ化ビ
ニリデン／ヘキサフルオロプロピレン／テトラフルオロ
エチレン三元共重合体のほかに、フッ化ビニリデン／ヘ
キサフルオロプロピレン二元共重合体、フッ化ビニリデ
ン／クロロフルオロプロピレン二元共重合体、プロピレ
ン／テトラフルオロエチレン二元共重合体、フッ化ビニ
リデン／ペンタフルオロプロピレン二元共重合体、フッ
化ビニリデン／ペンタフルオロプロピレン／テトラフル
オロエチレン三元共重合体、フッ化ビニリデン／パーフ
ルオロメチルビニルエーテル／テトラフルオロエチレン
三元共重合体等があげられる。（ただし、これらの分類
は、１９９０年１１月初版のフッ素樹脂ハンドブック記
載による。） さらに、上記実施の形態では、正極合剤として活物質、
結着剤、導電助剤を添加した場合について示したが、こ
の合材は必ずしもこれらに限らず、必要に応じて他のも
のを添加することもできる。また、正極活物質極板群
は、上記のごとく正極と負極を巻回した巻回型に限ら
ず、積層型等の任意のものに実施可能である。
は、上記のポリフッ化ビニリデン以外に、ポリテトラフ
ルオロエチレン、テトラフルオロエチレン／ヘキサフル
オロプロピレン二元共重合体、テトラフルオロエチレン
／パーフルオロアルキルビニルエーテル二元共重合体、
ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、
エチレン／テトラフルオロエチレン二元共重合体、エチ
レン／クロロトリフルオロエチレン二元共重合体等があ
げられる。また、フッ素ゴムとしては、上記のフッ化ビ
ニリデン／ヘキサフルオロプロピレン／テトラフルオロ
エチレン三元共重合体のほかに、フッ化ビニリデン／ヘ
キサフルオロプロピレン二元共重合体、フッ化ビニリデ
ン／クロロフルオロプロピレン二元共重合体、プロピレ
ン／テトラフルオロエチレン二元共重合体、フッ化ビニ
リデン／ペンタフルオロプロピレン二元共重合体、フッ
化ビニリデン／ペンタフルオロプロピレン／テトラフル
オロエチレン三元共重合体、フッ化ビニリデン／パーフ
ルオロメチルビニルエーテル／テトラフルオロエチレン
三元共重合体等があげられる。（ただし、これらの分類
は、１９９０年１１月初版のフッ素樹脂ハンドブック記
載による。） さらに、上記実施の形態では、正極合剤として活物質、
結着剤、導電助剤を添加した場合について示したが、こ
の合材は必ずしもこれらに限らず、必要に応じて他のも
のを添加することもできる。また、正極活物質極板群
は、上記のごとく正極と負極を巻回した巻回型に限ら
ず、積層型等の任意のものに実施可能である。
【００２２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電池によれば、、本発明は、製造時に割れやひびを生
じることなく、充放電特性に優れるとともに、ハイレー
ト放電性能、低温性能及び安全性能にも優れた、性能バ
ランスのとれた非水電解質二次電池を提供することがで
きる。
の電池によれば、、本発明は、製造時に割れやひびを生
じることなく、充放電特性に優れるとともに、ハイレー
ト放電性能、低温性能及び安全性能にも優れた、性能バ
ランスのとれた非水電解質二次電池を提供することがで
きる。
【図１】本発明の非水電解質二次電池の概略図である。
【図２】本発明の一実施の形態にかかる容量率とフッ素
含有量との関係を示す図である。
含有量との関係を示す図である。
１ 非水電解液二次電池 ２ 電極群 ３ 正極板 ４ 負極板 ５ セパレータ ６ 電池ケース ７ ケース蓋 １０ 正極端子 １１ 正極リード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中満 和弘 京都市南区吉祥院新田壱ノ段町５番地 ジ −エス・メルコテック株式会社内 (72)発明者 水谷 実 京都市南区吉祥院西ノ庄猪之馬場町１番地 日本電池株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 フッ素樹脂とフッ素ゴムとを含む結着剤
と、正極活物質と、導電助剤とを含む正極合剤層であっ
て、そのフッ素ゴム含有量が、前記正極合剤層あたり、
１．５〜２．３ｗｔ％である正極合剤層を有する正極を
備えたことを特徴とする非水電解質二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10092406A JPH11273681A (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | 非水電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10092406A JPH11273681A (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | 非水電解質二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11273681A true JPH11273681A (ja) | 1999-10-08 |
Family
ID=14053544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10092406A Pending JPH11273681A (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | 非水電解質二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11273681A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002359003A (ja) * | 2001-06-01 | 2002-12-13 | Gs-Melcotec Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
-
1998
- 1998-03-20 JP JP10092406A patent/JPH11273681A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002359003A (ja) * | 2001-06-01 | 2002-12-13 | Gs-Melcotec Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
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