JP2000090937A - 非水電解質二次電池 - Google Patents
非水電解質二次電池Info
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- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
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Abstract
問題のない機械的強度を有する銅箔を用いることにより
重量あたりのエネルギー密度が優れた非水電解質二次電
池を提供する。 【解決手段】 リチウムを吸蔵、放出することができる
炭素材の層を、厚みが12μm以下で、かつ鉄を0.0
20wt%以上含む銅箔上に形成した負極を用いる非水
電解質二次電池である。
Description
の、とくにその負極に用いる金属箔集電体に関するもの
である。
極活物質に遷移金属酸化物や硫化物、セレン化合物等の
カルコゲン化合物、例えば二酸化マンガンや二硫化モリ
ブデン、セレン化チタンなどを、負極として金属リチウ
ムシート、非水電解質としてリチウム塩の有機溶媒から
なる有機電解質を用いたいわゆるリチウム二次電池が高
電圧、高容量の高エネルギー密度を志向して検討されて
いる。
正極活物質には充放電特性が優れた層間化合物が選択で
きるが、負極の金属リチウムの充放電特性は必ずしも優
れておらず、長いサイクル寿命を確保することが難しか
った。
り有機電解質中にリチウムイオンとして溶出する。充電
時には溶出したリチウムイオンは金属リチウムとして負
極表面上に析出するが、もとのように全て平滑に析出せ
ずに、樹枝状または苔状の活性な金属結晶として析出す
るものがある。このような活性な金属結晶は電解質中の
有機溶媒と反応し、それらの表面は不動態被膜で覆われ
て不活性化し、放電に寄与し難くなるので、充放電サイ
クルにつれて負極容量は低下する。そのため電池作製時
に負極容量を正極のそれより著しく大きくする必要があ
った。またこの活性なリチウム金属結晶はセパレータを
貫通して正極と接触し内部短絡し易い。この内部短絡に
よってセルが急激に発熱する場合があった。
チウムイオンを吸蔵、放出する物質を用いるいわゆるリ
チウムイオン二次電池が提案され、世界的に活発に研究
開発され、すでに実用化されている。
い限り、充電時に活性な金属リチウムの結晶が負極表面
に析出することはないので、安全性の向上が期待でき
る。
高率充放電特性とサイクル寿命が優れているので、近年
その需要は急速に伸張している。リチウムイオン二次電
池はリチウムが活物質であるので、リチウム二次電池の
1種ともいえるが、従来の金属リチウムを負極に用いる
リチウム二次電池とは区別されている。
てはLiCoO2やLiNiO2、LiMnO2、LiM
n2O4などのリチウムと遷移金属の複合酸化物が、また
負極としては、充電することにより金属リチウムと電位
が近似している黒鉛などの炭素材が用いられている系が
多いが、一部にリチウムと遷移金属との複合酸化物を負
極に用いた低電圧作動の系もある。
正極活物質はリチウムイオンのディインターカレーショ
ンとインターカレーションを、また負極はリチウムイオ
ンのインターカレーションとディインターカレーション
を可逆的に繰り返すことができるので、サイクル寿命が
極めて長くなる。また高電圧、高容量なので高エネルギ
ー密度の電池が構成されている。
は、従来のリチウム二次電池と同様に、電導度が比較的
低い有機電解質を用いている。そこで活物質層または活
物質と導電材との混合層を集電体の金属箔上に薄く形成
した薄型の正極と負極と作製している。例えば正極集電
体として20μm程度のアルミニウム箔が、負極集電体
として同程度の厚みの銅箔が用いられている。これら正
極と負極とを薄い微孔性ポリオレフィン樹脂膜セパレー
タを介して対向させて電極群を構成し、正極と負極の対
向面積を大きくすることにより、実用的な高率充放電特
性を確保して、多くの用途への適合性を拡大している。
二次電池には、一層の高エネルギー密度化かつ電池の軽
量化が要求されてきている。つまり電池の重量当たりの
エネルギー密度の向上が要求されている。この中で、負
極集電体として用いられている銅箔は良好な導電体では
あるが比重が大きく、電池の重量当たりのエネルギー密
度を減少させる構成材料であった。この問題を解決する
ためには、前記銅箔の厚みを薄くすることで原理的には
可能であるが、厚みを極端に薄くした場合、機械的強度
の問題から実使用が困難であった。
も実使用上問題のない機械的強度を有する銅箔を用いる
ことにより重量あたりのエネルギー密度が優れた非水電
解質二次電池を提供するものである。
酸化物を正極に用い、リチウムを吸蔵、放出することが
できる炭素材を負極に用いた非水電解質二次電池におい
て、0.020wt%以上の鉄を含む銅箔を用いて構成
したものである。これによって、銅箔の厚みを12μm
以下にした場合でも、実使用上問題のない機械的強度を
保つことが可能となり電池の重量当たりのエネルギー密
度を向上させることができる。
タとともに渦巻状に巻回した極板群を収納した非水電解
質二次電池において、銅箔に含まれる鉄の量は0.02
0wt%以上であることが望ましく、それより含まれる
鉄の量が少ないと、銅箔の厚みを12μm以下まで薄く
した際に銅箔の機械的強度が低下するために銅箔が実使
用に耐えることができなくなる。
ながら説明する。図1に本発明の効果を示すために試作
した円筒形電池の構造を示す。この電池の寸法は、直径
18mm、総高65mmである。
バルト酸リチウム(LiCoO2)を活物質とし、これ
に導電剤としてアセチレンブラックを3重量%混合した
後、結着剤としてポリ四フッ化エチレン樹脂の水性ディ
スパージョンを7重量%混合してペースト状とした合剤
を、厚み20μmのアルミニウム箔からなる芯材の両面
に塗着、乾燥し圧延した後、所定の大きさに切り出した
ものである。またその端部に正極リード片4をスポット
溶接している。
人造黒鉛(平均粒径25μm)を主材料とし、結着剤と
して活物質に対して3重量%のスチレンブタジエンゴム
を混合した後、カルボキシメチルセルロース水溶液に懸
濁させてペースト状とした合剤を、鉄を0.020wt
%含む厚み12μmの銅箔からなる芯材の両面に塗着、
乾燥した後、ロールプレスを用いて圧延し、所定の大き
さに切り出したものである。またこの負極板の端部には
負極リード片5をスポット溶接している。
孔性フィルムを、正極板1および負極板2よりも幅広く
裁断して用いた。
介在させて全体を渦巻状に巻回して極板群を構成した。
装着し、直径18mm,高さ65mmの電池ケース7に
収納して負極リード片5を電池ケース7にスポット溶接
した。また極板群の上側には上部絶縁リング8を装着
し、電池ケース7の上部に溝入れした後、非水電解質を
注入した。
とエチルメチルカーボネート(EMC)を体積比で1:
3で混合し、1mol/lの六フッ化リン酸リチウム
(LiPF6)を溶解させたものを用いた。あらかじめ
ガスケットが組み込まれた組立封口板9と正極リード片
4をスポット溶接した後、組立封口板9を電池ケース7
に装着し、本発明の電池Aとした。
020wt%含む厚み8μmの銅箔を用いたこと以外は
(実施例1)と同等な方法で電池を構成し本発明の電池
Bとした。
30wt%含む厚み12μmの銅箔を用いたこと以外は
(実施例1)と同等な方法で電池を構成し本発明の電池
Cとした。
018wt%含む厚み14μmの銅箔を用いたこと以外
は(実施例1)と同等な方法で電池を構成し比較例の電
池Dとした。
010wt%含む厚み14μmの銅箔を用いたこと以外
は(実施例1)と同等な方法で電池を構成し比較例の電
池Eとした。
作製した負極ペーストを鉄を0.018wt%含む厚み
12μmの銅箔からなる負極集電体に塗着、乾燥した
後、ロールプレスにより圧延したが、この銅箔は圧延時
に破断した。
用いた銅箔の引張強度をJIS−C6511に準じ測定
した。
を20℃で充電電圧4.2V、充電時間2時間、制限電
流1100mAの定電圧・定電流充電を行い、320m
Ahで、放電終始電圧が3.0Vになるまで定電流放電
試験を行った。
たりのエネルギー密度と銅箔の引張強度を示す。
量当たりのエネルギー密度を比較例の電池D,Eと比較
すると本発明の効果は明らかである。銅箔に0.018
wt%以上の鉄を含む銅箔を負極集電体として用いた電
池A,B,Cは銅箔の厚みを12μm以下にした場合で
も実使用に耐える機械的強度を有するので銅箔の厚みを
薄くすることが可能であり電池の重量当たりのエネルギ
ー密度を向上させることができる。ー方、比較例3に用
いた銅箔は圧延に耐えうる機械的強度を有しないために
実用には耐えがたい。
電池は0.020wt%以上の鉄を含む銅箔を用いて構
成したものであるので、銅箔の厚みを12μm以下にす
ることができ、電池の重量当たりのエネルギー密度を向
上させることができる。
Claims (1)
- 【請求項1】 リチウムを吸蔵・放出可能な炭素材を用
いた層を金属箔集電体上に形成した負極を備え、前記集
電体として厚みが12μm以下で、かつ鉄を0.020
wt%以上含む銅箔を用いた非水電解質二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10259898A JP2000090937A (ja) | 1998-09-14 | 1998-09-14 | 非水電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10259898A JP2000090937A (ja) | 1998-09-14 | 1998-09-14 | 非水電解質二次電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000090937A true JP2000090937A (ja) | 2000-03-31 |
JP2000090937A5 JP2000090937A5 (ja) | 2005-10-13 |
Family
ID=17340477
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10259898A Pending JP2000090937A (ja) | 1998-09-14 | 1998-09-14 | 非水電解質二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000090937A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014065976A (ja) * | 2011-08-05 | 2014-04-17 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 二次電池負極集電体用圧延銅箔およびその製造方法 |
WO2018101048A1 (ja) * | 2016-11-29 | 2018-06-07 | 三洋電機株式会社 | 非水電解質二次電池 |
-
1998
- 1998-09-14 JP JP10259898A patent/JP2000090937A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014065976A (ja) * | 2011-08-05 | 2014-04-17 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 二次電池負極集電体用圧延銅箔およびその製造方法 |
WO2018101048A1 (ja) * | 2016-11-29 | 2018-06-07 | 三洋電機株式会社 | 非水電解質二次電池 |
CN109997270A (zh) * | 2016-11-29 | 2019-07-09 | 三洋电机株式会社 | 非水电解质二次电池 |
JPWO2018101048A1 (ja) * | 2016-11-29 | 2019-10-17 | 三洋電機株式会社 | 非水電解質二次電池 |
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