JPH09115523A - 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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- JPH09115523A JPH09115523A JP7265979A JP26597995A JPH09115523A JP H09115523 A JPH09115523 A JP H09115523A JP 7265979 A JP7265979 A JP 7265979A JP 26597995 A JP26597995 A JP 26597995A JP H09115523 A JPH09115523 A JP H09115523A
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- 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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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電極の集電体材料を改良して、電極作製時の
圧延過程で破断することなく、かつ容積占有率を低減
し、高エネルギー密度の非水電解質二次電池を提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 正極集電体に引張り強さが１００Ｎ／ｍ
ｍ2以上のＡｌ合金を用いる。負極集電体には、引張り
強さが２５０Ｎ／ｍｍ2以上のＣｕあるいはＣｕ合金、
または引張り強さが３５０Ｎ／ｍｍ2以上のＮｉ合金を
用いる。
圧延過程で破断することなく、かつ容積占有率を低減
し、高エネルギー密度の非水電解質二次電池を提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 正極集電体に引張り強さが１００Ｎ／ｍ
ｍ2以上のＡｌ合金を用いる。負極集電体には、引張り
強さが２５０Ｎ／ｍｍ2以上のＣｕあるいはＣｕ合金、
または引張り強さが３５０Ｎ／ｍｍ2以上のＮｉ合金を
用いる。
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、特にその電極の集電体の改良に関するものである。
池、特にその電極の集電体の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】アルカリ金属を負極とする非水電解質二
次電池は、起電力が高く、従来のニッケルカドムミウム
蓄電池や鉛蓄電池に較べ高エネルギー密度になると期待
され、盛んに研究がなされている。中でもリチウム二次
電池が最も注目をあつめ、多くの検討がなされてきた。
これまでリチウム二次電池の正極活物質には、ＬｉＭｎ
2Ｏ4、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｃｒ2Ｏ5、
ＭｎＯ2、ＴｉＳ2、ＭｏＳ2などの遷移金属の酸化物お
よびカルコゲン化合物が知られいる。これらは層状もし
くはトンネル構造を有し、リチウムイオンが出入りでき
る結晶構造を持っている。一方、負極活物質としては、
金属ＬｉあるいはＬｉと合金化可能なＡｌなどがこれま
で多く検討されてきた。
次電池は、起電力が高く、従来のニッケルカドムミウム
蓄電池や鉛蓄電池に較べ高エネルギー密度になると期待
され、盛んに研究がなされている。中でもリチウム二次
電池が最も注目をあつめ、多くの検討がなされてきた。
これまでリチウム二次電池の正極活物質には、ＬｉＭｎ
2Ｏ4、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｃｒ2Ｏ5、
ＭｎＯ2、ＴｉＳ2、ＭｏＳ2などの遷移金属の酸化物お
よびカルコゲン化合物が知られいる。これらは層状もし
くはトンネル構造を有し、リチウムイオンが出入りでき
る結晶構造を持っている。一方、負極活物質としては、
金属ＬｉあるいはＬｉと合金化可能なＡｌなどがこれま
で多く検討されてきた。
【０００３】しかしながら、理論的には最も高容量化が
可能な金属Ｌｉ（理論容量３８６０ｍＡｈ／ｇ）を負極
に用いると、充電時にデンドライトが発生し、短絡を起
こし易く、信頼性の低い電池となるので、未だ実用化に
は至っていない。また、ＬｉＡｌ合金も金属Ｌｉについ
で高容量化が可能であるが、理論値に近い容量で充放電
を繰り返すと、微粉化が激しくサイクル性に問題があっ
た。この問題を解決するために、理論的には金属Ｌｉ、
ＬｉＡｌ合金に比べて容量は小さいがサイクル性に優
れ、デンドライトが発生しにくい、Ｌｉを層間内に可逆
的に出し入れすることが可能な炭素材料（理論容量３７
２ｍＡｈ／ｇ）を負極に用いたリチウム二次電池が現在
実用化されている。
可能な金属Ｌｉ（理論容量３８６０ｍＡｈ／ｇ）を負極
に用いると、充電時にデンドライトが発生し、短絡を起
こし易く、信頼性の低い電池となるので、未だ実用化に
は至っていない。また、ＬｉＡｌ合金も金属Ｌｉについ
で高容量化が可能であるが、理論値に近い容量で充放電
を繰り返すと、微粉化が激しくサイクル性に問題があっ
た。この問題を解決するために、理論的には金属Ｌｉ、
ＬｉＡｌ合金に比べて容量は小さいがサイクル性に優
れ、デンドライトが発生しにくい、Ｌｉを層間内に可逆
的に出し入れすることが可能な炭素材料（理論容量３７
２ｍＡｈ／ｇ）を負極に用いたリチウム二次電池が現在
実用化されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】炭素材料を負極に用い
た場合、金属Ｌｉに比べて理論的な容量が小さいため
に、リチウム二次電池で期待されるような高エネルギー
密度化には至っていない。また、現在実用化されている
主なリチウム二次電池は、図１に示すように極板群がス
パイラル構造を有する円筒タイプである。一般的に電池
は、大きく分けて正極合剤、負極合剤、それらの集電
体、および正極と負極を分離するセパレータから構成さ
れている。そして、限られた電池容積内で電池のエネル
ギー密度向上に寄与しない正、負極集電体の占有率は大
きい。従来電池構成時、特に結着剤を含む電極合剤をシ
ート状の集電体に塗着し、これを圧延して電極を作製す
る際、その圧延時の作業性を考慮すると、少なくとも２
０〜３０μｍの厚みを有する電極集電体を用いなければ
ならなかった。これは、集電体の機械的強度が弱く、圧
延時にエッジ部分が破断してしまい、歩留まりが低下す
るためである。
た場合、金属Ｌｉに比べて理論的な容量が小さいため
に、リチウム二次電池で期待されるような高エネルギー
密度化には至っていない。また、現在実用化されている
主なリチウム二次電池は、図１に示すように極板群がス
パイラル構造を有する円筒タイプである。一般的に電池
は、大きく分けて正極合剤、負極合剤、それらの集電
体、および正極と負極を分離するセパレータから構成さ
れている。そして、限られた電池容積内で電池のエネル
ギー密度向上に寄与しない正、負極集電体の占有率は大
きい。従来電池構成時、特に結着剤を含む電極合剤をシ
ート状の集電体に塗着し、これを圧延して電極を作製す
る際、その圧延時の作業性を考慮すると、少なくとも２
０〜３０μｍの厚みを有する電極集電体を用いなければ
ならなかった。これは、集電体の機械的強度が弱く、圧
延時にエッジ部分が破断してしまい、歩留まりが低下す
るためである。
【０００５】本発明は、上記のような問題を解消し、圧
延時の破断がなく、歩留まりの高い電極を与える集電体
を提供することを目的とする。本発明は、電極集電体の
占有率を少なくしてエネルギー密度の高い非水電解質二
次電池を提供することを目的とする。
延時の破断がなく、歩留まりの高い電極を与える集電体
を提供することを目的とする。本発明は、電極集電体の
占有率を少なくしてエネルギー密度の高い非水電解質二
次電池を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、充放電可能な
正極、非水電解質、および充放電可能な負極を具備する
非水電解質二次電池において、正極および／または負極
の集電体に特定の引張り強さを有する金属を用いるもの
である。すなわち、正極集電体に引張り強さが１００Ｎ
／ｍｍ2以上のＡｌ合金を用いる。また、負極集電体に
引張り強さが２５０Ｎ／ｍｍ2以上のＣｕあるいはＣｕ
合金、あるいは引張り強さが３５０Ｎ／ｍｍ2以上のＮ
ｉ合金を用いることを特徴とする。
正極、非水電解質、および充放電可能な負極を具備する
非水電解質二次電池において、正極および／または負極
の集電体に特定の引張り強さを有する金属を用いるもの
である。すなわち、正極集電体に引張り強さが１００Ｎ
／ｍｍ2以上のＡｌ合金を用いる。また、負極集電体に
引張り強さが２５０Ｎ／ｍｍ2以上のＣｕあるいはＣｕ
合金、あるいは引張り強さが３５０Ｎ／ｍｍ2以上のＮ
ｉ合金を用いることを特徴とする。
【０００７】本発明者らは、非水電解質二次電池の正極
および負極集電体として各種の金属材料について詳細な
検討を行った結果、正極集電体に前記のＡｌ合金、負極
集電体に前記のＣｕ、Ｃｕ合金、あるいはＮｉ合金を用
いることで、電極作製過程における圧延時にエッジ部分
の破断による歩留まり低下を抑制しつつ、従来に比べて
集電体厚みをより薄くできることを見いだした。本発明
のよって、電池容積内の正極集電体および負極集電体の
占有率を従来よりも低下することが可能となり、正極活
物質および負極活物質の充填量をより多くすることがで
き、同じ電池容積で高エネルギー密度が可能となる。
および負極集電体として各種の金属材料について詳細な
検討を行った結果、正極集電体に前記のＡｌ合金、負極
集電体に前記のＣｕ、Ｃｕ合金、あるいはＮｉ合金を用
いることで、電極作製過程における圧延時にエッジ部分
の破断による歩留まり低下を抑制しつつ、従来に比べて
集電体厚みをより薄くできることを見いだした。本発明
のよって、電池容積内の正極集電体および負極集電体の
占有率を従来よりも低下することが可能となり、正極活
物質および負極活物質の充填量をより多くすることがで
き、同じ電池容積で高エネルギー密度が可能となる。
【０００８】正極集電体のＡｌ合金の引張り強さとして
は、１００Ｎ／ｍｍ2以上が好ましく、２００Ｎ／ｍｍ2
以上がさらに好ましく、３００Ｎ／ｍｍ2以上が特に好
ましい。このような引張り強さを有するＡｌ合金として
は、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｚｎ、およびＴｉの少な
くとも１種の元素を総重量で０．７〜５ｗｔ％含むＡｌ
合金が用いられる。負極集電体のＣｕあるいはＣｕ合金
の引張り強さとしては、２５０Ｎ／ｍｍ2以上が好まし
く、３５０Ｎ／ｍｍ2以上がさらに好ましく、４５０Ｎ
／ｍｍ2以上が特に好ましい。このような引張り強さを
有するＣｕあるいはＣｕ合金としては、冷間加工処理を
施した電解銅あるいはＴｉを１〜２％含有するＣｕ合金
が用いられる。また、負極集電体のＮｉ合金の引張り強
さとしては、３５０Ｎ／ｍｍ2以上が好ましく、４５０
Ｎ／ｍｍ2以上がさらに好ましく、５５０Ｎ／ｍｍ2以上
が特に好ましい。このような引張り強さを有するＮｉ合
金としては、冷間加工または熱間加工処理を施したＣｏ
含量０．０５ｗｔ％のＮｉ合金が用いられる。
は、１００Ｎ／ｍｍ2以上が好ましく、２００Ｎ／ｍｍ2
以上がさらに好ましく、３００Ｎ／ｍｍ2以上が特に好
ましい。このような引張り強さを有するＡｌ合金として
は、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｚｎ、およびＴｉの少な
くとも１種の元素を総重量で０．７〜５ｗｔ％含むＡｌ
合金が用いられる。負極集電体のＣｕあるいはＣｕ合金
の引張り強さとしては、２５０Ｎ／ｍｍ2以上が好まし
く、３５０Ｎ／ｍｍ2以上がさらに好ましく、４５０Ｎ
／ｍｍ2以上が特に好ましい。このような引張り強さを
有するＣｕあるいはＣｕ合金としては、冷間加工処理を
施した電解銅あるいはＴｉを１〜２％含有するＣｕ合金
が用いられる。また、負極集電体のＮｉ合金の引張り強
さとしては、３５０Ｎ／ｍｍ2以上が好ましく、４５０
Ｎ／ｍｍ2以上がさらに好ましく、５５０Ｎ／ｍｍ2以上
が特に好ましい。このような引張り強さを有するＮｉ合
金としては、冷間加工または熱間加工処理を施したＣｏ
含量０．０５ｗｔ％のＮｉ合金が用いられる。
【０００９】なお、負極集電体が正極集電体に比べてよ
り大きな引張り強さを必要とするのは、サイクル特性な
どを考慮した場合に、負極集電体と負極活物質との間に
より強固な密着性を保持する必要があるためである。こ
れは通常負極材料に用いる炭素材料の充放電に伴う体積
変化が、例えば正極活物質に用いるＬｉＣｏＯ2などの
複合酸化物に比べて大きいことによる。さらには、正極
集電体のＡｌ合金に比べて負極集電体のＣｕ合金あるい
はＮｉ合金は硬く、このような理由から活物質と集電体
との密着性を上げるためにより強固な圧延工程が必要と
なるためである。なお、ＣｕあるいはＣｕ合金製集電体
に対して、Ｎｉ合金製集電体の引張り強さが大きいの
は、Ｎｉの方が銅に比べてより硬いためである。
り大きな引張り強さを必要とするのは、サイクル特性な
どを考慮した場合に、負極集電体と負極活物質との間に
より強固な密着性を保持する必要があるためである。こ
れは通常負極材料に用いる炭素材料の充放電に伴う体積
変化が、例えば正極活物質に用いるＬｉＣｏＯ2などの
複合酸化物に比べて大きいことによる。さらには、正極
集電体のＡｌ合金に比べて負極集電体のＣｕ合金あるい
はＮｉ合金は硬く、このような理由から活物質と集電体
との密着性を上げるためにより強固な圧延工程が必要と
なるためである。なお、ＣｕあるいはＣｕ合金製集電体
に対して、Ｎｉ合金製集電体の引張り強さが大きいの
は、Ｎｉの方が銅に比べてより硬いためである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例により説明
する。 ［実施例１］本実施例では正極集電体について説明す
る。集電体には、厚みが１０μｍと１５μｍの各種引張
り強さを有する表１に示すＡｌ箔またはＡｌ合金箔を用
いた。なお、Ａｌ箔は、純度９９．９％で、引張り強さ
５０Ｎ／ｍｍ2のものである。また、Ａｌ合金箔には、
Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｚｎ、およびＴｉを各１ｗｔ
％以下、総重量で０．７〜５ｗｔ％含むＡｌ合金（引張
り強さ１００〜３５０Ｎ／ｍｍ2）を用いた。正極板
は、次のようにして作製した。充電、放電に対して可逆
性を有する正極活物質ＬｉＭｎ2Ｏ4 １００ｇに、導電
剤の炭素粉末１０ｇおよび結着剤のポリフッ化ビニリデ
ン５ｇを加え、これにジメチルホルムアミド加えてペー
スト状にし、表１に示す各種アルミニウム箔またはアル
ミニウム合金箔上に塗布し、乾燥した。こうして得た正
極板の厚みは２７５μｍであった。同じ引張り強さを有
する集電体を用いた正極板を５ｃｍ角に裁断し、圧延ロ
ーラにそれぞれ５回から７回ずつ通して、圧延後の正極
板厚みが１７０μｍになるように圧延した。そして、圧
延後の電極における集電体のエッジ部分の破断の有無を
チェックした。なお、試料数はそれぞれ１００個とし
た。集電体のエッジ部分に破断を生じていないものを良
品とし、それぞれの歩留まりを表１に示す。歩留まり
は、良品の数を試料数１００で除した値である。
する。 ［実施例１］本実施例では正極集電体について説明す
る。集電体には、厚みが１０μｍと１５μｍの各種引張
り強さを有する表１に示すＡｌ箔またはＡｌ合金箔を用
いた。なお、Ａｌ箔は、純度９９．９％で、引張り強さ
５０Ｎ／ｍｍ2のものである。また、Ａｌ合金箔には、
Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｚｎ、およびＴｉを各１ｗｔ
％以下、総重量で０．７〜５ｗｔ％含むＡｌ合金（引張
り強さ１００〜３５０Ｎ／ｍｍ2）を用いた。正極板
は、次のようにして作製した。充電、放電に対して可逆
性を有する正極活物質ＬｉＭｎ2Ｏ4 １００ｇに、導電
剤の炭素粉末１０ｇおよび結着剤のポリフッ化ビニリデ
ン５ｇを加え、これにジメチルホルムアミド加えてペー
スト状にし、表１に示す各種アルミニウム箔またはアル
ミニウム合金箔上に塗布し、乾燥した。こうして得た正
極板の厚みは２７５μｍであった。同じ引張り強さを有
する集電体を用いた正極板を５ｃｍ角に裁断し、圧延ロ
ーラにそれぞれ５回から７回ずつ通して、圧延後の正極
板厚みが１７０μｍになるように圧延した。そして、圧
延後の電極における集電体のエッジ部分の破断の有無を
チェックした。なお、試料数はそれぞれ１００個とし
た。集電体のエッジ部分に破断を生じていないものを良
品とし、それぞれの歩留まりを表１に示す。歩留まり
は、良品の数を試料数１００で除した値である。
【００１１】
【表１】
【００１２】表１に示すように、引張り強さの大きいも
のほど、圧延後のエッジ部分の破断が減少し、歩留まり
が向上していることがわかる。引張り強さが１００Ｎ／
ｍｍ2以上の集電板を用いると、歩留まりは７０％に達
する。引張り強さが１００Ｎ／ｍｍ2より小さな集電板
を用いて歩留まりを向上するためには、厚さ１５μｍ以
上の集電板を用いるか、圧延後の正極厚みを１７０μｍ
より大きくする必要がある。そうすると正極活物質充填
量が低下し、電池容量の減少をもたらす。以上の結果か
ら、正極集電体には引張り強さが１００Ｎ／ｍｍ2以上
のＡｌ合金を用いることが好ましい。
のほど、圧延後のエッジ部分の破断が減少し、歩留まり
が向上していることがわかる。引張り強さが１００Ｎ／
ｍｍ2以上の集電板を用いると、歩留まりは７０％に達
する。引張り強さが１００Ｎ／ｍｍ2より小さな集電板
を用いて歩留まりを向上するためには、厚さ１５μｍ以
上の集電板を用いるか、圧延後の正極厚みを１７０μｍ
より大きくする必要がある。そうすると正極活物質充填
量が低下し、電池容量の減少をもたらす。以上の結果か
ら、正極集電体には引張り強さが１００Ｎ／ｍｍ2以上
のＡｌ合金を用いることが好ましい。
【００１３】［実施例２］本実施例では、実施例１で作
製した正極板を用いて電池を構成してその特性を評価し
た。正極板は、実施例１で示した３００Ｎ／ｍｍ2の引
張り強さを有する正極集電体厚みが１０μｍと１５μｍ
のものを用いた。負極板は、充電、放電に対して可逆性
を有する負極活物質人造黒鉛１００ｇに対して、結着剤
のポリフッ化ビニリデン５ｇを加え、ジメチルホルムア
ミドを用いてペースト状にし、集電体厚みが２０μｍの
Ｃｕ箔上に塗布し乾燥した後、圧延して作製した。本実
施例で使用した電池の縦断面図を図１に示す。正極板１
と負極板２および両極板間に介在させた極板より幅の広
い帯状の多孔性ポリプロピレン製セパレータ３を渦巻状
に捲回して電極群を構成し、その上下にそれぞれポリプ
ロピレン製の絶縁板６、７を配して電槽８に挿入し、電
槽８の上部に段部を形成させた後、非水電解液を注入
し、正極端子１０を設けた合成樹脂封口板９で密閉して
電池とした。非水電解液は、１モル／ｌの六フッ化リン
酸リチウム（ＬｉＰＦ6）を溶解した体積比で１：１の
エチレンカーボネートと炭酸ジエチルの混合溶液を用い
た。また、正極板および負極板には、それぞれ集電体と
同材質のリード４、５がスポット溶接により接続されて
いる。
製した正極板を用いて電池を構成してその特性を評価し
た。正極板は、実施例１で示した３００Ｎ／ｍｍ2の引
張り強さを有する正極集電体厚みが１０μｍと１５μｍ
のものを用いた。負極板は、充電、放電に対して可逆性
を有する負極活物質人造黒鉛１００ｇに対して、結着剤
のポリフッ化ビニリデン５ｇを加え、ジメチルホルムア
ミドを用いてペースト状にし、集電体厚みが２０μｍの
Ｃｕ箔上に塗布し乾燥した後、圧延して作製した。本実
施例で使用した電池の縦断面図を図１に示す。正極板１
と負極板２および両極板間に介在させた極板より幅の広
い帯状の多孔性ポリプロピレン製セパレータ３を渦巻状
に捲回して電極群を構成し、その上下にそれぞれポリプ
ロピレン製の絶縁板６、７を配して電槽８に挿入し、電
槽８の上部に段部を形成させた後、非水電解液を注入
し、正極端子１０を設けた合成樹脂封口板９で密閉して
電池とした。非水電解液は、１モル／ｌの六フッ化リン
酸リチウム（ＬｉＰＦ6）を溶解した体積比で１：１の
エチレンカーボネートと炭酸ジエチルの混合溶液を用い
た。また、正極板および負極板には、それぞれ集電体と
同材質のリード４、５がスポット溶接により接続されて
いる。
【００１４】また、比較例として、従来使用されていた
正極集電体厚みが２５μｍのものを用いて同様な電池を
作製した。なお、これら電池は、負極の電気容量が正極
のそれより大きく、電池の容量は正極の容量で決まる。
これらの電池を０．５ｍＡ／ｃｍ2の定電流で４．３Ｖ
まで充電し、３．０Ｖまで放電する充放電を繰り返し
た。表２に、１０サイクル目の放電容量と１００サイク
ル目の容量維持率を示す。放電容量は、比較例として示
した正極集電体厚みが２５μｍの電池の放電容量を１０
０として示す。また、放電容量維持率は下記の式で算出
した。 容量維持率（％）＝１００×（１００サイクル目放電容
量）／（１０サイクル目放電容量）
正極集電体厚みが２５μｍのものを用いて同様な電池を
作製した。なお、これら電池は、負極の電気容量が正極
のそれより大きく、電池の容量は正極の容量で決まる。
これらの電池を０．５ｍＡ／ｃｍ2の定電流で４．３Ｖ
まで充電し、３．０Ｖまで放電する充放電を繰り返し
た。表２に、１０サイクル目の放電容量と１００サイク
ル目の容量維持率を示す。放電容量は、比較例として示
した正極集電体厚みが２５μｍの電池の放電容量を１０
０として示す。また、放電容量維持率は下記の式で算出
した。 容量維持率（％）＝１００×（１００サイクル目放電容
量）／（１０サイクル目放電容量）
【００１５】
【表２】
【００１６】表２に示すように、正極集電体の厚みが薄
いものほど放電容量が大きいことがわかる。これは集電
体厚みをより薄くすることで、正極活物質充填量が増加
したためである。また、いずれの電池も１００サイクル
目の容量維持率は９６％以上で、優れたサイクル特性を
示した。
いものほど放電容量が大きいことがわかる。これは集電
体厚みをより薄くすることで、正極活物質充填量が増加
したためである。また、いずれの電池も１００サイクル
目の容量維持率は９６％以上で、優れたサイクル特性を
示した。
【００１７】［実施例３］本実施例では負極集電体につ
いて説明する。集電体には、厚みが１０μｍと１２μｍ
の各種引張り強さを有する表３に示すＣｕまたはＣｕ合
金箔を用いた。なお、Ｃｕ箔には、冷間加工率の異なる
電解銅（引張り強さ２００〜３５０Ｎ／ｍｍ2）を、ま
たＣｕ合金箔には、Ｔｉを１〜２ｗｔ％含有するＣｕ合
金（引張り強さ４００〜５００Ｎ／ｍｍ2）をそれぞれ
用いた。負極板は、充電、放電に対して可逆性を有する
負極活物質人造黒鉛１００ｇに対して、結着剤のポリフ
ッ化ビニリデン５ｇを加え、ジメチルホルムアミドを用
いてペースト状にし、各種Ｃｕ箔上に塗布し、乾燥して
作製した。こうして得た負極板の厚みは２００μｍであ
った。同じ引張り強さを有する集電体を用いた負極板を
５ｃｍ角に裁断し、圧延ローラにそれぞれ９回から１０
回ずつ通して、圧延後の負極厚みが１５０μｍになるよ
うに圧延した。そして、圧延後の電極における集電体の
エッジ部分の破断の有無をチェックした。実施例１と同
様にして求めた歩留まりを表３に示す。
いて説明する。集電体には、厚みが１０μｍと１２μｍ
の各種引張り強さを有する表３に示すＣｕまたはＣｕ合
金箔を用いた。なお、Ｃｕ箔には、冷間加工率の異なる
電解銅（引張り強さ２００〜３５０Ｎ／ｍｍ2）を、ま
たＣｕ合金箔には、Ｔｉを１〜２ｗｔ％含有するＣｕ合
金（引張り強さ４００〜５００Ｎ／ｍｍ2）をそれぞれ
用いた。負極板は、充電、放電に対して可逆性を有する
負極活物質人造黒鉛１００ｇに対して、結着剤のポリフ
ッ化ビニリデン５ｇを加え、ジメチルホルムアミドを用
いてペースト状にし、各種Ｃｕ箔上に塗布し、乾燥して
作製した。こうして得た負極板の厚みは２００μｍであ
った。同じ引張り強さを有する集電体を用いた負極板を
５ｃｍ角に裁断し、圧延ローラにそれぞれ９回から１０
回ずつ通して、圧延後の負極厚みが１５０μｍになるよ
うに圧延した。そして、圧延後の電極における集電体の
エッジ部分の破断の有無をチェックした。実施例１と同
様にして求めた歩留まりを表３に示す。
【００１８】
【表３】
【００１９】表３に示すように、引張り強さが大きいも
のほど、圧延後のエッジ部分の破断が減少し、歩留まり
が向上していることがわかる。引張り強さが２５０Ｎ／
ｍｍ2以上の集電板を用いると、歩留まりは７４％に達
している。引張り強さが２５０Ｎ／ｍｍ2より小さな集
電板を用いて歩留まりを向上するためには、厚さ１２μ
ｍ以上の集電板を用いるか、圧延後の負極板の厚みを１
５０μｍ以上にする必要があり、負極活物質充填量が低
下してしまい電池容量の減少をもたらす。以上の結果か
ら、負極集電体にはＣｕを含む引張り強さが２５０Ｎ／
ｍｍ2以上の金属を用いることが好ましい。
のほど、圧延後のエッジ部分の破断が減少し、歩留まり
が向上していることがわかる。引張り強さが２５０Ｎ／
ｍｍ2以上の集電板を用いると、歩留まりは７４％に達
している。引張り強さが２５０Ｎ／ｍｍ2より小さな集
電板を用いて歩留まりを向上するためには、厚さ１２μ
ｍ以上の集電板を用いるか、圧延後の負極板の厚みを１
５０μｍ以上にする必要があり、負極活物質充填量が低
下してしまい電池容量の減少をもたらす。以上の結果か
ら、負極集電体にはＣｕを含む引張り強さが２５０Ｎ／
ｍｍ2以上の金属を用いることが好ましい。
【００２０】［実施例４］本実施例では、実施例３で作
製した負極板を用いて電池を構成してその特性を評価し
た。負極板は、実施例３で示した３５０Ｎ／ｍｍ2の引
張り強さを有する負極集電体厚みが１０μｍと１２μｍ
のものを用いた。正極板は、正極活物質ＬｉＭｎ2Ｏ4
１００ｇに対して、導電剤の炭素粉末１０ｇと結着剤の
ポリフッ化ビニリデン５ｇを加え、ジメチルホルムアミ
ドを用いてペースト状にし、集電体厚みが２５μｍのＡ
ｌ箔上に塗布し乾燥した後、圧延して作製した。電池の
作製条件は、実施例２と同様である。また、比較例とし
て、従来使用されていた負極集電体の厚みが２０μｍの
ものを用いて同様の電池を作製した。なお、これら電池
は、正極の電気容量が負極のそれより大きく、電池の容
量は負極の容量で決まる。これらの電池を０．５ｍＡ／
ｃｍ2の定電流で４．３Ｖまで充電し、３．０Ｖまで放
電する充放電を行った。表４に、１０サイクル目の放電
容量と１００サイクル目の容量維持率を示す。放電容量
は、比較例として示した負極集電体厚みが２０μｍの電
池の放電容量を１００として示す。
製した負極板を用いて電池を構成してその特性を評価し
た。負極板は、実施例３で示した３５０Ｎ／ｍｍ2の引
張り強さを有する負極集電体厚みが１０μｍと１２μｍ
のものを用いた。正極板は、正極活物質ＬｉＭｎ2Ｏ4
１００ｇに対して、導電剤の炭素粉末１０ｇと結着剤の
ポリフッ化ビニリデン５ｇを加え、ジメチルホルムアミ
ドを用いてペースト状にし、集電体厚みが２５μｍのＡ
ｌ箔上に塗布し乾燥した後、圧延して作製した。電池の
作製条件は、実施例２と同様である。また、比較例とし
て、従来使用されていた負極集電体の厚みが２０μｍの
ものを用いて同様の電池を作製した。なお、これら電池
は、正極の電気容量が負極のそれより大きく、電池の容
量は負極の容量で決まる。これらの電池を０．５ｍＡ／
ｃｍ2の定電流で４．３Ｖまで充電し、３．０Ｖまで放
電する充放電を行った。表４に、１０サイクル目の放電
容量と１００サイクル目の容量維持率を示す。放電容量
は、比較例として示した負極集電体厚みが２０μｍの電
池の放電容量を１００として示す。
【００２１】
【表４】
【００２２】表４に示すように、負極集電体の厚みが薄
いものほど放電容量が大きいことがわかる。これは集電
体厚みを薄くすることで負極活物質充填量が増加したた
めである。また、いずれの電池も１００サイクル目の容
量維持率は９６％以上で、優れたサイクル特性を示し
た。
いものほど放電容量が大きいことがわかる。これは集電
体厚みを薄くすることで負極活物質充填量が増加したた
めである。また、いずれの電池も１００サイクル目の容
量維持率は９６％以上で、優れたサイクル特性を示し
た。
【００２３】［実施例５］本実施例では負極集電体につ
いて説明する。表５に、厚みが１０μｍと１２μｍの各
種引張り強さを有するＮｉ合金箔を示す。なお、Ｎｉ合
金箔には、Ｃｏを０．０５ｗｔ％含有するＮｉ合金を熱
間圧延処理したもの（引張り強さ３００〜４００Ｎ／ｍ
ｍ2）または冷間圧延処理したもの（引張り強さ４００
〜６００Ｎ／ｍｍ2）を用いた。負極板は、充電、放電
に対して可逆性を有する負極活物質人造黒鉛１００ｇに
対して、結着剤のポリフッ化ビニリデン５ｇを加え、ジ
メチルホルムアミドを用いてペースト状にし、各種Ｎｉ
合金箔上に塗布し、乾燥して作製した。こうして得た負
極板の厚みは２２０μｍであった。同じ引張り強さを有
する集電体を用いた負極板を５ｃｍ角に裁断し、圧延ロ
ーラにそれぞれ１０回から１２回ずつ通して、圧延後の
負極厚み１７０μｍになるように圧延した。そして、圧
延後の電極における集電体のエッジ部分の破断の有無を
チェックした。実施例１と同様にして求めた歩留まりを
表４に示す。
いて説明する。表５に、厚みが１０μｍと１２μｍの各
種引張り強さを有するＮｉ合金箔を示す。なお、Ｎｉ合
金箔には、Ｃｏを０．０５ｗｔ％含有するＮｉ合金を熱
間圧延処理したもの（引張り強さ３００〜４００Ｎ／ｍ
ｍ2）または冷間圧延処理したもの（引張り強さ４００
〜６００Ｎ／ｍｍ2）を用いた。負極板は、充電、放電
に対して可逆性を有する負極活物質人造黒鉛１００ｇに
対して、結着剤のポリフッ化ビニリデン５ｇを加え、ジ
メチルホルムアミドを用いてペースト状にし、各種Ｎｉ
合金箔上に塗布し、乾燥して作製した。こうして得た負
極板の厚みは２２０μｍであった。同じ引張り強さを有
する集電体を用いた負極板を５ｃｍ角に裁断し、圧延ロ
ーラにそれぞれ１０回から１２回ずつ通して、圧延後の
負極厚み１７０μｍになるように圧延した。そして、圧
延後の電極における集電体のエッジ部分の破断の有無を
チェックした。実施例１と同様にして求めた歩留まりを
表４に示す。
【００２４】
【表５】
【００２５】表５に示すように、引張り強さが大きいも
のほど、圧延後のエッジ部分の破断が減少し、歩留まり
が向上していることがわかる。引張り強さが３５０Ｎ／
ｍｍ2以上の集電板を用いると、歩留まりは７７％に達
する。引張り強さが３５０Ｎ／ｍｍ2より小さな集電板
を用いて歩留まりを向上するためには、厚さ１２μｍ以
上の集電板を用いるか、圧延後の負極板厚みを１７０μ
ｍ以上にする必要があり、負極活物質充填量が低下して
しまい電池容量の減少をもたらす。以上の結果から、負
極集電体にはＮｉを含む引張り強さが３５０Ｎ／ｍｍ2
以上の金属を用いることが好ましい。
のほど、圧延後のエッジ部分の破断が減少し、歩留まり
が向上していることがわかる。引張り強さが３５０Ｎ／
ｍｍ2以上の集電板を用いると、歩留まりは７７％に達
する。引張り強さが３５０Ｎ／ｍｍ2より小さな集電板
を用いて歩留まりを向上するためには、厚さ１２μｍ以
上の集電板を用いるか、圧延後の負極板厚みを１７０μ
ｍ以上にする必要があり、負極活物質充填量が低下して
しまい電池容量の減少をもたらす。以上の結果から、負
極集電体にはＮｉを含む引張り強さが３５０Ｎ／ｍｍ2
以上の金属を用いることが好ましい。
【００２６】［実施例６］本実施例では、実施例５で作
製した負極板を用いて電池を構成してその特性を評価し
た。負極板は、実施例５で示した４５０Ｎ／ｍｍ2の引
張り強さを有する負極集電体厚みが１０μｍと１２μｍ
のものを用いた。正極板は、正極活物質ＬｉＭｎ2Ｏ4
１００ｇに対して、導電剤の炭素粉末１０ｇと、結着剤
のポリフッ化ビニリデン５ｇを加え、ジメチルホルムア
ミドを用いてペースト状にし、集電体厚みが２５μｍの
Ａｌ箔上に塗布し、乾燥した後、圧延して作製した。電
池の作製条件は、実施例２と同様である。また、比較例
として、従来使用されていた負極集電体の厚みが２０μ
ｍのものを用いて同様の電池を作製した。なお、これら
電池は、正極の電気容量が負極のそれより大きく、電池
の容量は負極の容量で決まる。これらの電池を０．５ｍ
Ａ／ｃｍ2の定電流で４．３Ｖまで充電し、３．０Ｖま
で放電する充放電を繰り返した。表６に、１０サイクル
目の放電容量と１００サイクル目の容量維持率を示す。
なお、放電容量は、比較例として示した負極集電体厚み
が２０μｍの電池の放電容量を１００として示す。
製した負極板を用いて電池を構成してその特性を評価し
た。負極板は、実施例５で示した４５０Ｎ／ｍｍ2の引
張り強さを有する負極集電体厚みが１０μｍと１２μｍ
のものを用いた。正極板は、正極活物質ＬｉＭｎ2Ｏ4
１００ｇに対して、導電剤の炭素粉末１０ｇと、結着剤
のポリフッ化ビニリデン５ｇを加え、ジメチルホルムア
ミドを用いてペースト状にし、集電体厚みが２５μｍの
Ａｌ箔上に塗布し、乾燥した後、圧延して作製した。電
池の作製条件は、実施例２と同様である。また、比較例
として、従来使用されていた負極集電体の厚みが２０μ
ｍのものを用いて同様の電池を作製した。なお、これら
電池は、正極の電気容量が負極のそれより大きく、電池
の容量は負極の容量で決まる。これらの電池を０．５ｍ
Ａ／ｃｍ2の定電流で４．３Ｖまで充電し、３．０Ｖま
で放電する充放電を繰り返した。表６に、１０サイクル
目の放電容量と１００サイクル目の容量維持率を示す。
なお、放電容量は、比較例として示した負極集電体厚み
が２０μｍの電池の放電容量を１００として示す。
【００２７】
【表６】
【００２８】表６に示すように、負極集電体の厚みが薄
いほど放電容量が大きいことがわかる。これは集電体厚
みをより薄くすることで負極活物質充填量が増加したた
めである。また、いずれの電池も１００サイクル目の容
量維持率は９６％以上で、優れたサイクル特性を示し
た。なお、上記の実施例では、円筒形電池で説明した
が、圧延工程を有する電極板を用いる角型電池でも同様
の効果が得られることは言うまでもない。
いほど放電容量が大きいことがわかる。これは集電体厚
みをより薄くすることで負極活物質充填量が増加したた
めである。また、いずれの電池も１００サイクル目の容
量維持率は９６％以上で、優れたサイクル特性を示し
た。なお、上記の実施例では、円筒形電池で説明した
が、圧延工程を有する電極板を用いる角型電池でも同様
の効果が得られることは言うまでもない。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、高エネルギー密度な非
水電解質二次電池を提供することが可能となる。
水電解質二次電池を提供することが可能となる。
【図１】本発明の実施例に用いた二次電池の縦断面図で
ある。
ある。
１ 正極 ２ 負極 ３ セパレータ ４ 正極リード ５ 負極リード ６、７ 絶縁板 ８ 電槽 ９ 封口板 １０ 正極端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 美藤 靖彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 豊口 ▲吉▼徳 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 (3)
- 【請求項１】 充放電可能な正極、非水電解質、および
充放電可能な負極を具備し、前記正極の集電体が１００
Ｎ／ｍｍ2以上の引張り強さを有するＡｌ合金であるこ
とを特徴とする非水電解質二次電池。 - 【請求項２】 充放電可能な正極、非水電解質、および
充放電可能な負極を具備し、前記負極の集電体が２５０
Ｎ／ｍｍ2以上の引張り強さを有するＣｕまたはＣｕ合
金であることを特徴とする非水電解質二次電池。 - 【請求項３】 充放電可能な正極、非水電解質、および
充放電可能な負極を具備し、前記負極の集電体が３５０
Ｎ／ｍｍ2以上の引張り強さを有するＮｉ合金であるこ
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 |
|---|---|---|---|
| JP26597995A JP3669646B2 (ja) | 1995-10-13 | 1995-10-13 | 非水電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26597995A JP3669646B2 (ja) | 1995-10-13 | 1995-10-13 | 非水電解質二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09115523A true JPH09115523A (ja) | 1997-05-02 |
| JP3669646B2 JP3669646B2 (ja) | 2005-07-13 |
Family
ID=17424688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26597995A Expired - Lifetime JP3669646B2 (ja) | 1995-10-13 | 1995-10-13 | 非水電解質二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3669646B2 (ja) |
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-
1995
- 1995-10-13 JP JP26597995A patent/JP3669646B2/ja not_active Expired - Lifetime
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