JPS5912559A - 有機電解質電池 - Google Patents
有機電解質電池Info
- Publication number
- JPS5912559A JPS5912559A JP57120184A JP12018482A JPS5912559A JP S5912559 A JPS5912559 A JP S5912559A JP 57120184 A JP57120184 A JP 57120184A JP 12018482 A JP12018482 A JP 12018482A JP S5912559 A JPS5912559 A JP S5912559A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- separator
- battery
- active material
- organic electrolyte
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/463—Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Cell Separators (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はリチウムを負極活物質とし、放電１及応により
正極側の体積増加を引きおこす正極活物質を用いる有機
電解質電池の改良に係り、放電に伴なうセパレータ中の
′電解液の減少ないしは枯渇を防止して放電性能の向上
をはかることを目的とする。
正極側の体積増加を引きおこす正極活物質を用いる有機
電解質電池の改良に係り、放電に伴なうセパレータ中の
′電解液の減少ないしは枯渇を防止して放電性能の向上
をはかることを目的とする。
リチウムを負極活物質とする有機電解質電池の放電反応
は、リチウムイオンが正極側に移動して正極内で反応生
成物を生じる反応であるため、放電反応の進行とともに
放電生成物が正極に蓄積して正極が体積増加し、それに
よってセパレータが押し付けられ、セパレータ中の電解
液が押し出されて正極に吸収されるため、放電反応の進
行に伴なってセパレータ中の市、解液が減少し、内部抵
抗が増加して放電、電圧が低くなるなどの放電性能の低
下が生じる。
は、リチウムイオンが正極側に移動して正極内で反応生
成物を生じる反応であるため、放電反応の進行とともに
放電生成物が正極に蓄積して正極が体積増加し、それに
よってセパレータが押し付けられ、セパレータ中の電解
液が押し出されて正極に吸収されるため、放電反応の進
行に伴なってセパレータ中の市、解液が減少し、内部抵
抗が増加して放電、電圧が低くなるなどの放電性能の低
下が生じる。
そのため、本発明者らはこれまでにもＥ極の空隙率を大
きくすることによって放電生成物を該空隙内で吸収させ
、放電に伴なう正極の体積１９加を □抑制し
てセパレータ中の電解液の減少を防止するなどの種々の
改良を行なってきたが、そｈらに加え、今回はセパレー
タ自身によっても上記現象の抑制をはかるべく鋭意研究
を重ねた結果、方向性のある微細孔を多数有する樹脂フ
ィルムを少なくとも２枚その微細孔の方向を直交させて
重ね合わせてセパレータとして用いるときは、これまで
使用されてきたポリプロピレン不織布に比べて、保液性
が非常にすぐれていて、放電に伴なって正極が体積増加
したときでも放電反応に必要な電解液を保持することが
でき、その結果、放電性能の良好な有機電解質電池が得
られることを見出し、本発明を完成するにいたった。
きくすることによって放電生成物を該空隙内で吸収させ
、放電に伴なう正極の体積１９加を □抑制し
てセパレータ中の電解液の減少を防止するなどの種々の
改良を行なってきたが、そｈらに加え、今回はセパレー
タ自身によっても上記現象の抑制をはかるべく鋭意研究
を重ねた結果、方向性のある微細孔を多数有する樹脂フ
ィルムを少なくとも２枚その微細孔の方向を直交させて
重ね合わせてセパレータとして用いるときは、これまで
使用されてきたポリプロピレン不織布に比べて、保液性
が非常にすぐれていて、放電に伴なって正極が体積増加
したときでも放電反応に必要な電解液を保持することが
でき、その結果、放電性能の良好な有機電解質電池が得
られることを見出し、本発明を完成するにいたった。
本発明において用いる方向性のある微細孔を多数有する
樹脂フィルムは、たとえばポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ナイロンなどの合成樹脂を押出成形によって微細孔
を多数有するように成形されたものであり、その微細孔
の径としては長さ方向が０．０５〜０．５ ａｍ 、幅
方向が０．０１〜０．０５ ａｍが好ましい。なお、上
記のような方向性のある微細孔を多数有する樹脂フィル
ムめ好適な市販品としてはポリプラスチックス■より「
ジュラガード」の商品名で販売されているポリプロピレ
ン製のもの７５（アげられる。
樹脂フィルムは、たとえばポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ナイロンなどの合成樹脂を押出成形によって微細孔
を多数有するように成形されたものであり、その微細孔
の径としては長さ方向が０．０５〜０．５ ａｍ 、幅
方向が０．０１〜０．０５ ａｍが好ましい。なお、上
記のような方向性のある微細孔を多数有する樹脂フィル
ムめ好適な市販品としてはポリプラスチックス■より「
ジュラガード」の商品名で販売されているポリプロピレ
ン製のもの７５（アげられる。
本発明において、上記のような方向性のある微細孔を多
数有する樹脂フィルムを少なくとも２枚その微細孔の方
向を直交させて重ね合わせてセパレータとするのは、微
細孔が方向性を有するため、微細孔の長さ方向に対して
は１５ｋｇ□糧度の引張強度があり１枚でも充分な強度
を有するものの、微細孔の幅方向の引張に対しては強度
が４００ｆ／ｃｍ程度しかなく、１枚で使用すると封口
時や正極の体積増加による押圧によってセパレータが微
細孔の長さ方向にそって破れるおそれがあるためである
。そして、微細孔の方向を直交させて少なくとも２枚重
ね合わせることにより、どちらの方向に対しても強度が
大きくなって上記のような破れが防止されると七もに、
微細孔の方向を直交させることにより、実質的な径が狭
められ、セパレータ効果がさらに向上する。なお本発明
者らはグラフトフィルム（ポリエチレンフィルムにアク
リル酸寸たはメタクリル酸をグラフト重合させて得られ
るグラフトフィルム）や微細孔（ただし方向性のないも
の）を多数有するポリエチレンフィルムについそも検討
したが、これらは保液性が悪く、セパレータとして好ま
しいものとはいえなかった。
数有する樹脂フィルムを少なくとも２枚その微細孔の方
向を直交させて重ね合わせてセパレータとするのは、微
細孔が方向性を有するため、微細孔の長さ方向に対して
は１５ｋｇ□糧度の引張強度があり１枚でも充分な強度
を有するものの、微細孔の幅方向の引張に対しては強度
が４００ｆ／ｃｍ程度しかなく、１枚で使用すると封口
時や正極の体積増加による押圧によってセパレータが微
細孔の長さ方向にそって破れるおそれがあるためである
。そして、微細孔の方向を直交させて少なくとも２枚重
ね合わせることにより、どちらの方向に対しても強度が
大きくなって上記のような破れが防止されると七もに、
微細孔の方向を直交させることにより、実質的な径が狭
められ、セパレータ効果がさらに向上する。なお本発明
者らはグラフトフィルム（ポリエチレンフィルムにアク
リル酸寸たはメタクリル酸をグラフト重合させて得られ
るグラフトフィルム）や微細孔（ただし方向性のないも
の）を多数有するポリエチレンフィルムについそも検討
したが、これらは保液性が悪く、セパレータとして好ま
しいものとはいえなかった。
本発明において正極活物質としては、放電反応により正
極側の体積増加を引きおこすものが用いられ、その具体
例としてはたとえば鉄、鋼、ニッケルなどの硫化物、銅
、マンガン、ビスマス、鉛などの酸化物、フッ化炭素な
どがあげられる。特に硫化第一鉄、硫化第二鉄、二硫化
鉄などの鉄の硫化物を正極活物質として用いるときは、
放電に伴なう正極の体積増加が大きいので、本発明は鉄
の硫化物を正極活物質とする場合または鉄の硫化物とた
とえば酸化第二銅などの他の活物質とを併用して正極活
物質として用いる場合に特に好ましく適用される。
極側の体積増加を引きおこすものが用いられ、その具体
例としてはたとえば鉄、鋼、ニッケルなどの硫化物、銅
、マンガン、ビスマス、鉛などの酸化物、フッ化炭素な
どがあげられる。特に硫化第一鉄、硫化第二鉄、二硫化
鉄などの鉄の硫化物を正極活物質として用いるときは、
放電に伴なう正極の体積増加が大きいので、本発明は鉄
の硫化物を正極活物質とする場合または鉄の硫化物とた
とえば酸化第二銅などの他の活物質とを併用して正極活
物質として用いる場合に特に好ましく適用される。
電解液としては、この種電池に通常使用されているもの
がすべて使用でき、その代表例としてはたとえばプロピ
レンカーボネート、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロ
フラン、１．２−ジメトキシエタン、ジオキソランなど
の単独または２種以上の混合溶媒に過塩素酸リチウム、
ホウフッ化リチウムなどの電解質を溶解させたものがあ
げられる。
がすべて使用でき、その代表例としてはたとえばプロピ
レンカーボネート、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロ
フラン、１．２−ジメトキシエタン、ジオキソランなど
の単独または２種以上の混合溶媒に過塩素酸リチウム、
ホウフッ化リチウムなどの電解質を溶解させたものがあ
げられる。
つぎに本発明の実施例を図面上ともに説明する。
第１図は本発明の有機電解質電池の一実施例を示す部分
断面図であり、（１）は正極で、この正極（１）は二硫
化鉄４１．５部（重隈部、以下同様）、酸化第二銅４１
．５部、アセチレンブラック１５部およびポリテトラク
ルオルエチレン２部よりなる合剤粉末を５００ ｋｆ／
ａｔｔ２の圧力で直径１】、９朋、厚さ１．０順に加圧
成形したものである。（２）は正極の加圧成形時に正極
（１）の周縁部に固着させたステンレス鋼製の環状台座
であり、（３）はセパレータである。このセノくレータ
（３）は、第２図に示すように方向性のある微細孔（３
ａ）を多数有する合成樹脂フィルム（３ｂ）を２枚その
微細孔（８ａ□）の方向を直交させるようにして重ね合
わせてものである。なお、微細孔（８ａ）の長さ方向と
は第２図においてＸ軸の方向をいい、また微細孔（８ａ
）の幅方向とはＹ軸の方向をいう。
断面図であり、（１）は正極で、この正極（１）は二硫
化鉄４１．５部（重隈部、以下同様）、酸化第二銅４１
．５部、アセチレンブラック１５部およびポリテトラク
ルオルエチレン２部よりなる合剤粉末を５００ ｋｆ／
ａｔｔ２の圧力で直径１】、９朋、厚さ１．０順に加圧
成形したものである。（２）は正極の加圧成形時に正極
（１）の周縁部に固着させたステンレス鋼製の環状台座
であり、（３）はセパレータである。このセノくレータ
（３）は、第２図に示すように方向性のある微細孔（３
ａ）を多数有する合成樹脂フィルム（３ｂ）を２枚その
微細孔（８ａ□）の方向を直交させるようにして重ね合
わせてものである。なお、微細孔（８ａ）の長さ方向と
は第２図においてＸ軸の方向をいい、また微細孔（８ａ
）の幅方向とはＹ軸の方向をいう。
（４）は鉄製で表面にニッケルメッキを施した正極缶で
あり、（５）はニッケルーステンレス鋼クラツド板製の
電極缶で、この負販缶（５）の内面にステンレス鋼製の
網（６）がスポット溶接され、この網（６）に直径８悶
、厚さ０．９訪の円板状のリチウムが圧着されて負極（
７）が構成されている。（８）はポリプロピレン製の埋
伏ガスバットであって、前配正桶午（４）の開口先端部
の内方への締め付けにより正極缶（４）と負瞳缶（５）
に圧接し、Ｔ池内部を密閉構造にしている。
あり、（５）はニッケルーステンレス鋼クラツド板製の
電極缶で、この負販缶（５）の内面にステンレス鋼製の
網（６）がスポット溶接され、この網（６）に直径８悶
、厚さ０．９訪の円板状のリチウムが圧着されて負極（
７）が構成されている。（８）はポリプロピレン製の埋
伏ガスバットであって、前配正桶午（４）の開口先端部
の内方への締め付けにより正極缶（４）と負瞳缶（５）
に圧接し、Ｔ池内部を密閉構造にしている。
市岬液はプロピレンカーボネートと １．８−ジオキソ
ランとの容量比が１：１の混合溶媒に過塩素酸リチウム
を０５モル／ｌの割合で溶解させたものが使用され、そ
の６５ｔｔｌが電池に注入されている。なお雫、池は直
径１１．６朋、高さ８．０１１１１である。
ランとの容量比が１：１の混合溶媒に過塩素酸リチウム
を０５モル／ｌの割合で溶解させたものが使用され、そ
の６５ｔｔｌが電池に注入されている。なお雫、池は直
径１１．６朋、高さ８．０１１１１である。
上記のごとき構成からなる本発明の電池Ａと従来電池Ｂ
の２０°Ｃ１負荷１５にΩで連続放電したときの放電電
圧と内部抵抗の変化を第８図に、また８０チ放電時にお
ける一１０°Ｃ１負荷２にΩで０．１秒間放可後の閉路
電圧を第１表に示す。なお本発明の電池Ａのセパ１／−
夕は方向性のある微細孔を多数有する厚さ２５μｍのポ
リプロピレンフィルム（シュ２ガード２４００ 、商品
名、ポリプラスチックス＠）を２枚その微細孔の方向を
直交させて重ね合わせたもので、従来電池Ｂのセパレー
タは厚さ３５０μｍで坪Ｆｉｔ ５０ ｆ／ｍ２のポリ
プロピレン不織布を用いたものであり、電池Ｂはセパレ
ータが異なる以外電池Ａと同様の構成からなるものであ
る。そして供試電池個数は軍、池Ａ、Ｂとも２０個ずつ
である。
の２０°Ｃ１負荷１５にΩで連続放電したときの放電電
圧と内部抵抗の変化を第８図に、また８０チ放電時にお
ける一１０°Ｃ１負荷２にΩで０．１秒間放可後の閉路
電圧を第１表に示す。なお本発明の電池Ａのセパ１／−
夕は方向性のある微細孔を多数有する厚さ２５μｍのポ
リプロピレンフィルム（シュ２ガード２４００ 、商品
名、ポリプラスチックス＠）を２枚その微細孔の方向を
直交させて重ね合わせたもので、従来電池Ｂのセパレー
タは厚さ３５０μｍで坪Ｆｉｔ ５０ ｆ／ｍ２のポリ
プロピレン不織布を用いたものであり、電池Ｂはセパレ
ータが異なる以外電池Ａと同様の構成からなるものであ
る。そして供試電池個数は軍、池Ａ、Ｂとも２０個ずつ
である。
第 １ 表
第３図および第１表に示すよって１本発明の電池Ａは放
電に伴なう内部抵抗増加が少なく、放電電圧が平担でし
かも８０係放電時の一１０°Ｃにおける間欠的重負荷放
電での閉路電圧が１．３５ Ｖ以上あり、放電性能の非
常にすぐれたものである。
電に伴なう内部抵抗増加が少なく、放電電圧が平担でし
かも８０係放電時の一１０°Ｃにおける間欠的重負荷放
電での閉路電圧が１．３５ Ｖ以上あり、放電性能の非
常にすぐれたものである。
つぎの第２表は本発明の電池に使用するセパレータ（前
記電池Ａに使用したセパレータと同様に方向性のある微
細孔を多数有する厚さ２５μｍのポリプロピレンフィル
ム（ジュラガート２４００、前出）を２枚その微細孔の
方向を直交させて重ね合わせたもの）と従来電池に使用
するセパレータ（前記電池Ｂに使用したセパレータと同
様に坪量５０ｆｌ／ｍ２のポリプロピレン不織布）の性
能を比較した結果を示すものである。性能の比較は無加
圧状態での吸液量とその時の電気抵抗および各セパレー
タの両面に沖紙を８枚ずつあててセパレータをはさんで
１５ Ｊｌ／ｃｘ２で加圧した後の吸ｉ量とその時の電
気抵抗を測定することによってなされている。
記電池Ａに使用したセパレータと同様に方向性のある微
細孔を多数有する厚さ２５μｍのポリプロピレンフィル
ム（ジュラガート２４００、前出）を２枚その微細孔の
方向を直交させて重ね合わせたもの）と従来電池に使用
するセパレータ（前記電池Ｂに使用したセパレータと同
様に坪量５０ｆｌ／ｍ２のポリプロピレン不織布）の性
能を比較した結果を示すものである。性能の比較は無加
圧状態での吸液量とその時の電気抵抗および各セパレー
タの両面に沖紙を８枚ずつあててセパレータをはさんで
１５ Ｊｌ／ｃｘ２で加圧した後の吸ｉ量とその時の電
気抵抗を測定することによってなされている。
第 ２ 表
第２表に示すように本発明の電池に使用するセパレータ
は加圧後でも無加圧状態時の約７８係の保液性を有し、
また電気抵抗の増加も少なく、加圧後でも従来電池に使
用のセパレータの無加圧状態時より電気抵抗が小さい。
は加圧後でも無加圧状態時の約７８係の保液性を有し、
また電気抵抗の増加も少なく、加圧後でも従来電池に使
用のセパレータの無加圧状態時より電気抵抗が小さい。
第１図は本発明の有機電解質電池の一実施例を示す部分
断面図であり、第２図は上記電池に使用したセパレータ
を模式的に示す図である。第８図は本発明の電池Ａと従
来電池Ｂの放電特性図−である。 （１）・・・正極、 （３）・・・セパレータ、 （３
ａ）・・・微細孔、（８ｂ）・・・樹脂フィルム、（７
）・・・負極特許出願人 日立マクセル株式会社 第１図 第３図 放 電 時 間 （１１）
断面図であり、第２図は上記電池に使用したセパレータ
を模式的に示す図である。第８図は本発明の電池Ａと従
来電池Ｂの放電特性図−である。 （１）・・・正極、 （３）・・・セパレータ、 （３
ａ）・・・微細孔、（８ｂ）・・・樹脂フィルム、（７
）・・・負極特許出願人 日立マクセル株式会社 第１図 第３図 放 電 時 間 （１１）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 リチウムを負極活物質とし、放電反応により正極
側の体積増加を引きおこすＴＩＦ権活物質を用いる有機
電解質電池において、方向性のある微細孔を多数有する
樹脂フィルムを少なくとも２枚その微細孔の方向を直交
させて車ね合わせたセパレータを用いたことを特徴とす
る有（復電解質電池。 ２、正極活物質が鉄の硫化物である特許請求の範囲第１
項記載の有機電解質電池。 ８、正極活物質が鉄の硫化物と酸化第二銅との混合物で
ある特許請求の範囲第１項記載の有機冨１解質電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57120184A JPS5912559A (ja) | 1982-07-09 | 1982-07-09 | 有機電解質電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57120184A JPS5912559A (ja) | 1982-07-09 | 1982-07-09 | 有機電解質電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5912559A true JPS5912559A (ja) | 1984-01-23 |
Family
ID=14779988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57120184A Pending JPS5912559A (ja) | 1982-07-09 | 1982-07-09 | 有機電解質電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5912559A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5667911A (en) * | 1994-11-17 | 1997-09-16 | Hoechst Celanese Corporation | Methods of making cross-ply microporous membrane battery separator, and the battery separators made thereby |
| JP2007021301A (ja) * | 2005-07-13 | 2007-02-01 | Nakajima Kogyo:Kk | エアーフィルタ用濾過フィルムおよびシート |
| JP2011054555A (ja) * | 2009-09-02 | 2011-03-17 | Samsung Sdi Co Ltd | 電極群及びこれを適用した２次電池 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5626105A (en) * | 1979-08-10 | 1981-03-13 | Kubota Ltd | Running farm working machine |
-
1982
- 1982-07-09 JP JP57120184A patent/JPS5912559A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5626105A (en) * | 1979-08-10 | 1981-03-13 | Kubota Ltd | Running farm working machine |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5667911A (en) * | 1994-11-17 | 1997-09-16 | Hoechst Celanese Corporation | Methods of making cross-ply microporous membrane battery separator, and the battery separators made thereby |
| JP2007021301A (ja) * | 2005-07-13 | 2007-02-01 | Nakajima Kogyo:Kk | エアーフィルタ用濾過フィルムおよびシート |
| JP2011054555A (ja) * | 2009-09-02 | 2011-03-17 | Samsung Sdi Co Ltd | 電極群及びこれを適用した２次電池 |
| US8568929B2 (en) | 2009-09-02 | 2013-10-29 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Electrode assembly including separators having crossing pores and rechargeable battery |
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