JP2001076732A - Flexible electrode and electrochemical element using it - Google Patents
Flexible electrode and electrochemical element using itInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電気化学的にイオンを
電極に出入りさせる電気化学素子、特にリチウム二次電
池の構造及びその電極に関するもので、電池や複数の電
池を組み合わせた組電池に利用できるものである。な
お、本明細書においては電気化学素子として電池を例に
説明する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrochemical device for electrochemically moving ions into and out of an electrode, and more particularly to a structure of a lithium secondary battery and its electrode. The present invention relates to a battery or an assembled battery combining a plurality of batteries. Available. In this specification, a battery will be described as an example of an electrochemical element.
【0002】[0002]
【従来の技術】電気化学的に電極にイオンを出し入れす
る電気化学素子としては、例えば電池がある。通常の電
池は、放電の際に外部回路から電子を、電解質から陽イ
オンを取り込むか、あるいは外部回路から電子を取り込
み電解質に陰イオンを放出する正極と、正極と反対の動
作をする負極が、電解質を含む、電子伝導性の無いセパ
レータと呼ばれる層を介して対向する構造になってい
る。2. Description of the Related Art As an electrochemical element for electrochemically transferring ions into and out of an electrode, there is, for example, a battery. In a normal battery, a positive electrode that takes in electrons from an external circuit during discharge and a cation from the electrolyte or takes in electrons from an external circuit and releases an anion to the electrolyte, and a negative electrode that operates in the opposite direction to the positive electrode, It has a structure in which the electrodes are opposed to each other via a layer called a separator having no electron conductivity and containing an electrolyte.
【0003】電極は、いわゆるマンガン乾電池であれ
ば、正極は活物質である二酸化マンガンと導電剤である
カーボンと電解液を練った正極合剤に集電用の炭素棒を
突き刺したものであり、負極は活物質である亜鉛の缶で
ある。[0003] If the electrode is a so-called manganese dry battery, the positive electrode is obtained by piercing a positive electrode mixture prepared by kneading manganese dioxide as an active material, carbon as a conductive agent and an electrolyte with a carbon rod for current collection. The negative electrode is a can of zinc as an active material.
【0004】このような構造の電池では、大きな電流を
取ろうとすると、電流密度が高まり集電棒近辺の活物質
ばかりが使用されることになり、実用上の電池容量が減
少していた。特に電解質の電気伝導度が小さい、リチウ
ムイオンを用いる非水電解質電池の場合にこの現象は顕
著であった。In the battery having such a structure, when an attempt is made to obtain a large current, the current density is increased and only the active material near the current collector is used, so that the practical battery capacity is reduced. In particular, this phenomenon was remarkable in the case of a non-aqueous electrolyte battery using lithium ions, in which the electric conductivity of the electrolyte was small.
【0005】リチウム二次電池は軽量で高電圧が得られ
るため、携帯用小型電子機器のみならず、貯蔵用大型電
池用としても開発が盛んに行われている。[0005] Since a lithium secondary battery is lightweight and can obtain a high voltage, it has been actively developed not only for a small portable electronic device but also for a large storage battery.
【0006】このリチウム二次電池においては、以前は
負極材料としてリチウム金属単体が用いられていたが、
リチウム金属の樹状析出により内部短絡を引き起こす等
問題があった。よって近年では負極材料として炭素を用
い、リチウムイオンを挿入、脱離させる方法が主流にな
りつつある。この電極を用いることによってリチウム金
属を用いた場合と同程度の電圧を有し、なおかつ樹状析
出のない安全性の高い電池が可能になった。この負極の
構成は熱分解炭素,カーボンブラック,コークス,グラ
ファイト等の炭素材料を用い、成形のためバインダーを
用いて結着させている。In this lithium secondary battery, lithium metal alone was used as a negative electrode material before.
There are problems such as an internal short circuit caused by lithium metal dendritic precipitation. Therefore, in recent years, a method of using carbon as a negative electrode material and inserting and removing lithium ions has become mainstream. The use of this electrode has made it possible to provide a highly safe battery having a voltage equivalent to that of the case of using lithium metal and having no dendritic deposition. The structure of this negative electrode is such that a carbon material such as pyrolytic carbon, carbon black, coke, and graphite is used, and a binder is used for molding to bind the carbon material.
【0007】リチウム二次電池用正極材料としては高電
圧、高エネルギー密度の電池が可能で、構造を保ちつつ
リチウムイオンの挿入、脱離反応を行う物質が求められ
ており、様々な物質が提案されている。例としては、T
iS2,MnO2,V2O5,LiCoO2,LiNiO2,
LiMn2O4等が挙げられる。正極の構成材料としては
これらの正極活物質を主成分とし、導電性を向上させる
ため黒鉛等を加えており、また負極と同様に成型性を持
たせるために、バインダーを添加して結着させている。[0007] As a positive electrode material for a lithium secondary battery, a material capable of high voltage and high energy density and capable of inserting and removing lithium ions while maintaining the structure is required. Various materials have been proposed. Have been. For example, T
iS2, MnO2, V2O5, LiCoO2, LiNiO2,
LiMn2O4 and the like. As a constituent material of the positive electrode, these positive electrode active materials are used as main components, and graphite or the like is added to improve conductivity, and a binder is added and bound to provide moldability similarly to the negative electrode. ing.
【0008】従来のリチウム二次電池においては、上記
両電極の間にセパレータを介在させ、電解液として非水
系有機溶媒を用いており、電池構造としてはコイン型も
しくは円筒型角型等がある。In a conventional lithium secondary battery, a separator is interposed between the two electrodes, and a non-aqueous organic solvent is used as an electrolyte. The battery has a coin type or a cylindrical prism type.
【0009】一般的に電池において大電流を得ようとす
る場合、電極面積を出来得る限り大きくすることが試み
られている。特にリチウム二次電池においては、電解液
として導電率の比較的低い有機溶媒を用いているので、
電極の大面積化は特に重要となる。In general, when obtaining a large current in a battery, attempts have been made to increase the electrode area as much as possible. Particularly in lithium secondary batteries, since an organic solvent having relatively low conductivity is used as the electrolyte,
It is particularly important to increase the area of the electrode.
【0010】図12は例えば「電池便覧」(電池便覧編
集委員会編、丸善平成2年発行)の124ページにしめ
された従来のコイン型電池を示す半断面側面図である。
1は正極、2は負極、3はセパレータ、4はシール材で
ある。FIG. 12 is a half sectional side view showing a conventional coin-type battery shown on page 124 of, for example, "Battery Handbook" (edited by Battery Handbook Editing Committee, published by Maruzen 1990).
1 is a positive electrode, 2 is a negative electrode, 3 is a separator, and 4 is a sealing material.
【0011】このような構造の平板状電池では電極面積
を大きくするには限りがある。そこで、電気伝導度の小
さい電解質の場合でも、大きな電流が取れるように、大
電流を取るタイプの電池として帯状の電極を巻き上げる
ことで電極面積を大きくした円筒型電池が作られてい
る。例えば特開平2ー51875号公報に記載されてい
るように、帯状の電極とセパレータを積層し巻き上げた
構造にすることで実質的電流密度を下げる工夫がされて
いた。また、帯状の電極とセパレータを別々に製造し積
層するのが通常の組立方法であった。In the flat battery having such a structure, there is a limit in increasing the electrode area. Therefore, a cylindrical battery having a large electrode area by winding up a strip-shaped electrode has been manufactured as a battery of a type that takes a large current so that a large current can be obtained even in the case of an electrolyte having a small electric conductivity. For example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-51875, a method has been devised to substantially reduce the current density by laminating and winding up a strip-shaped electrode and a separator. In addition, the usual assembling method has been to separately manufacture and laminate a strip-shaped electrode and a separator.
【0012】また、平板状の電極を用いて大面積を得る
ためには、いわゆる短冊状の電極をつなぐ構造を採るの
が従来の方法であった。図13は同じく「電池便覧」
(電池便覧編集委員会編、丸善平成2年発行)の188
ページにしめされた従来のクラッド式鉛電池の構造を示
す分解斜視図である。短冊状の正極1と負極2は共に集
電タブと接続棒で櫛歯のようにつながれ、セパレータを
介して配置され、ひとつの容器に入れられる。Further, in order to obtain a large area by using a flat electrode, a conventional method has been to adopt a structure in which so-called strip electrodes are connected. Fig. 13 is also the "Battery Handbook"
(Battery Handbook Editing Committee, published by Maruzen 1990) 188
It is a disassembled perspective view which shows the structure of the conventional clad type lead battery shown in the page. Both the strip-shaped positive electrode 1 and the strip-shaped negative electrode 2 are connected like a comb with a current collecting tab and a connecting rod, arranged via a separator, and put in one container.
【0013】一方高い電圧を誇るリチウム二次電池とい
えども高々3〜4Vである。したがってそれ以上の電圧
を要求する場合、電池を直列に接続する方法が採られ
る。On the other hand, a lithium secondary battery boasting a high voltage is at most 3 to 4 V. Therefore, when a higher voltage is required, a method of connecting batteries in series is adopted.
【0014】自動車用鉛電池のように例えばひとつの電
池で12V出るように見える場合、槽内を複数に区切
り、その区切り毎に正極板と負極板をセパレータを介し
て組み合わせた単電池要素と電解液が入っており、区切
り1つが単電池となってこの単電池を集電タブと集電棒
を介して直列に接続している。いわゆるパック電池のよ
うに、単電池として組み立てた円筒型電池や角型電池を
スポット溶接で直列接続したものを容器に入れるものも
ある。一方燃料電池や、電力貯蔵用のレドックスフロー
電池で見られるような、いわゆるバイポーラ構造で、単
電池を形成しつつ直列接続する方法がある。In the case where, for example, one battery appears to output 12 V like a lead battery for an automobile, the inside of the tank is divided into a plurality of cells, and each cell is combined with a single cell element in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are combined via a separator and an electrolytic cell. Liquid is contained, and one of the separators is a single cell, and the single cells are connected in series via a current collecting tab and a current collecting rod. As in a so-called pack battery, there is also a type in which a cylindrical battery or a square battery assembled as a unit cell and connected in series by spot welding are put in a container. On the other hand, there is a method in which cells are connected in series while forming cells in a so-called bipolar structure, such as that found in a fuel cell or a redox flow battery for power storage.
【0015】従来の二次電池では、充放電にともなって
発生した熱の除去は自然放熱に任せるのが一般的で、そ
のため電力貯蔵などで大量の電池をひとつの部屋に入れ
て使用する場合、部屋の換気や温度に注意している。In a conventional secondary battery, it is general to remove heat generated by charging / discharging to natural heat radiation. Therefore, when a large number of batteries are used in a single room for power storage or the like, they are used. Pay attention to room ventilation and temperature.
【0016】従来の密閉型の二次電池では充放電反応や
副反応にともなうガス発生による内部圧力の異常上昇が
起こった場合、内部圧力を解放するために電池容器の一
部に弱いところを設けてこの部分を破壊する方法が採ら
れている。In the conventional sealed secondary battery, when an internal pressure is abnormally increased due to gas generation accompanying a charge / discharge reaction or a side reaction, a weak portion is provided in a part of the battery container to release the internal pressure. A method is used to destroy the leverage.
【0017】この場合、内圧解放と共に電解液も流出す
るので電池は使いものにならなくなる。解放型の二次電
池では、常時ガスが逃げ出せるようになっているが、同
時に電解液も飛散するので、外部から適時電解液を注入
できるような構造になっている。[0017] In this case, the battery becomes unusable because the electrolyte flows out together with the release of the internal pressure. In the open type secondary battery, the gas can always escape, but at the same time, the electrolyte is also scattered, so that the structure is such that the electrolyte can be injected from the outside in a timely manner.
【0018】[0018]
【発明が解決しようとする課題】従来の実用的な二次電
池は、そのほとんどが電解液が水系のものであるので、
電解液のイオン伝導抵抗も小さく、また空気中でも安定
な電極を使用している。一方リチウム二次電池は、水分
を充分に除去した内部環境で初めてその性能が引き出さ
れるものである。すなわち、従来の二次電池に採用され
ていた構造、材料では、安定で高性能なリチウム二次電
池を作ることはできないという問題点があった。Most of the conventional practical secondary batteries have a water-based electrolyte.
Electrodes have low ionic conduction resistance and use electrodes that are stable in air. On the other hand, the performance of a lithium secondary battery is brought out only in an internal environment from which moisture is sufficiently removed. In other words, there is a problem that a stable and high-performance lithium secondary battery cannot be manufactured with the structure and material used for the conventional secondary battery.
【0019】例えば、同じ電極面積の鉛蓄電池から取り
出される最大電流は、リチウム二次電池の数10倍に達
する。したがってリチウム二次電池では、電極面積を数
10倍にすることで同じ電流を取り出せるようにしなけ
ればならず、そのため、大面積電極をコンパクトに電池
容器の中に詰め込む必要がある。For example, the maximum current drawn from a lead-acid battery having the same electrode area reaches several tens of times that of a lithium secondary battery. Therefore, in a lithium secondary battery, it is necessary to increase the electrode area by several tens of times so that the same current can be taken out. Therefore, it is necessary to pack large-area electrodes compactly in a battery container.
【0020】また、従来の方法では、電極とセパレータ
を別々に製造し積層するので、セパレータを介した正極
と負極の位置合わせが必要かつ性能上重要で、精度の高
い組立が必要であった。この位置合わせを怠ると、反応
面積の不足から、容量不足が発生する。また最悪の場
合、端部での正極と負極の接触が発生し、電池としての
機能が損なわれるという問題点があった。Further, in the conventional method, since the electrode and the separator are separately manufactured and laminated, it is necessary to position the positive electrode and the negative electrode via the separator, which is important in performance, and requires high-precision assembly. If this alignment is neglected, a capacity shortage occurs due to a short reaction area. Further, in the worst case, there is a problem that the contact between the positive electrode and the negative electrode occurs at the ends, and the function as a battery is impaired.
【0021】また、高電圧を得るために単電池の直列接
続をする場合、集電棒で接続したり、スポット溶接でつ
ないだりして単電池同士の接続が固定された電池では、
内部ショートのようなトラブルが発生した場合、外部回
路の切断では、電池を保護することができない。リチウ
ム二次電池の場合エネルギー密度が高いので、深刻な事
故になる恐れがあるという問題点があった。When cells are connected in series in order to obtain a high voltage, the cells connected by current collector rods or connected by spot welding are fixed in the cells.
When a trouble such as an internal short circuit occurs, the battery cannot be protected by disconnecting the external circuit. In the case of a lithium secondary battery, there is a problem that a serious accident may occur due to a high energy density.
【0022】またトラブルでなくても、充放電による発
熱などで電解液が分解枯渇することが考えられる。リチ
ウム二次電池は空気中の水分の浸入に弱いので、外部か
ら電解液を補給する必要が生じ無いようにしなければな
らない。Even if there is no trouble, it is conceivable that the electrolyte is decomposed and depleted due to heat generated by charging and discharging. Since a lithium secondary battery is vulnerable to the intrusion of moisture in the air, it is necessary to avoid the need to externally supply an electrolytic solution.
【0023】本発明は、これらリチウム二次電池にかか
る諸問題を解決するために発明されたものである。The present invention has been invented in order to solve the problems relating to these lithium secondary batteries.
【0024】即ち、本発明は多孔体と電極との組立を簡
便にし、組立不良による性能不良を少なくできる電気化
学素子を提供するとともに、それに適した柔軟性電極を
提供することを目的とする。また、安全で高電圧かつ大
容量の電気化学素子、これを組み合わせた組電池を提供
するとともに、それに適した柔軟性電極を提供すること
を目的とする。That is, an object of the present invention is to provide an electrochemical device which can simplify the assembly of a porous body and an electrode and reduce performance defects due to assembly failure, and to provide a flexible electrode suitable therefor. It is another object of the present invention to provide a safe, high-voltage, large-capacity electrochemical device and an assembled battery obtained by combining the same, and a flexible electrode suitable for the device.
【0025】[0025]
【課題を解決するための手段】本発明に係る第1の柔軟
性電極は、バインダーにフッ素ゴムに結晶性のフッ素樹
脂をグラフト重合させた、下記に示すモノマーユニット
A,Bにより構成された軟質系フッ素樹脂を用いるもの
である。 A: −CH2−CF2− B: −CFCl−CF2−A first flexible electrode according to the present invention is a soft electrode composed of monomer units A and B shown below, in which a binder is obtained by graft-polymerizing a crystalline fluorocarbon resin with a fluororubber on a binder. A fluororesin is used. A: -CH 2 -CF 2 - B : -CFCl-CF 2 -
【0026】また、本発明に係る第2の柔軟性電極は、
本発明に係る第1の柔軟性電極の軟質系フッ素樹脂から
なるバインダーの活物質に対する割合が 0.1重量%〜
20重量%の範囲で、かつ電極作成に際し、バインダー
1重量部に対し5〜30重量部の塗工溶剤に分散させる
ようにしたものである。Further, the second flexible electrode according to the present invention comprises:
In the first flexible electrode according to the present invention, the ratio of the binder made of the soft fluororesin to the active material is 0.1% by weight or more.
In the range of 20% by weight, and when preparing the electrode, it is dispersed in 5 to 30 parts by weight of a coating solvent with respect to 1 part by weight of the binder.
【0027】また、本発明に係る第1の電気化学素子
は、イオン導電性物質を保持する多孔体を挟んで、本発
明に係る第1あるいは第2の柔軟性電極が対向している
ものである。Further, the first electrochemical device according to the present invention is a device in which the first or second flexible electrode according to the present invention is opposed with a porous body holding an ion conductive substance interposed therebetween. is there.
【0028】[0028]
【発明の実施の形態】本発明の柔軟性電極は、バインダ
ーと活物質からなる非水電解液電池用電極であり、多孔
体(セパレータ)を挟んで、正極と、負極を対向させ一
体化する電気化学素子に係るものである。上記電極−セ
パレータ一体物を、巻回したり、折り畳んで、コンパク
トな構造で大面積電極を確保する際に、柔軟性を持たせ
る役割を果たす。このようにして得られた電池シートを
そのまま巻き上げ、円筒型の缶に挿入すれば、円筒型の
電池が得られる。また、このシートを短冊状のまま積層
し、角型の缶に挿入すれば、角型の電池が得られる。そ
して、得られた電池は従来法による電池と同様の電池反
応が起こる。この電池を複数接続して組電池としてもよ
い。以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明す
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The flexible electrode of the present invention is a non-aqueous electrolyte battery electrode comprising a binder and an active material, and a positive electrode and a negative electrode are opposed to and integrated with a porous body (separator) therebetween. It relates to an electrochemical element. When the above-mentioned electrode-separator integrated body is wound or folded to secure a large-area electrode with a compact structure, the electrode-separator plays a role of giving flexibility. The battery sheet thus obtained is rolled up as it is and inserted into a cylindrical can to obtain a cylindrical battery. When the sheets are stacked in a strip shape and inserted into a square can, a square battery can be obtained. Then, the obtained battery undergoes the same battery reaction as the battery according to the conventional method. A plurality of these batteries may be connected to form a battery pack. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0029】実施の形態1.図1は本発明の実施の形態
1に係わる電池シートを示す斜視図である。図におい
て、51はタブ付き集電網、52は正極活物質層、53
は集電用銅箔、55は負極活物質層、3はセパレータで
ある。リチウムコバルテート87wt%,黒鉛粉(ロン
ザ(LONZA)社製KS−6)8wt%、バインダー
(ポリフッ化ビニリデン)5wt%の組成に調整した正
極活物質ペーストをセパレータ3、この場合は多孔質ポ
リエチレンフィルム(厚み50μm)の上にドクターブ
レード法で、厚み200μmに調整して塗った。次に反
転して、裏面に、メソフェーズマイクロビーズカーボン
(大阪ガス製)95wt%、バインダー(ポリフッ化ビ
ニリデン)5wt%に調整した負極活物質ペーストを同
じくドクターブレード法で厚み200μmに塗った。な
お、正極及び負極活物質ペーストは、多孔質ポリエチレ
ンフィルム3の縁端を除いて、その幅より狭く塗布し
た。乾燥後、電池シートの正極面を内側にし、タブ付き
集電網51、この場合は集電用のタブ付きステンレス製
の網を挟むようにシートの長手方向に折り、外側に集電
用銅箔53(厚さ20μm)をあてがってローラープレ
スにより全厚みを150μmに揃え、図1に示す電池シ
ートを作成した。このようにして作製した電池では、充
電反応では、正極活物質から外部回路へ電子が出るのと
同時にリチウムイオンが電解質にとけ込む。一方負極で
は、カーボンが外部回路から電子を受け取るのと同時
に、電解質からリチウムイオンを吸い取る。放電反応
は、充電とは反対向きに反応が進行する。Embodiment 1 FIG. 1 is a perspective view showing a battery sheet according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, 51 is a current collector network with tabs, 52 is a positive electrode active material layer, 53
Is a current collecting copper foil, 55 is a negative electrode active material layer, and 3 is a separator. The separator 3 is a positive electrode active material paste adjusted to a composition of 87 wt% of lithium cobaltate, 8 wt% of graphite powder (KS-6 manufactured by LONZA), and 5 wt% of a binder (polyvinylidene fluoride). In this case, a porous polyethylene film (Thickness: 50 μm) was adjusted to a thickness of 200 μm by a doctor blade method and applied. Next, the negative electrode active material paste adjusted to 95 wt% of mesophase microbead carbon (manufactured by Osaka Gas) and 5 wt% of a binder (polyvinylidene fluoride) was similarly applied to the back surface to a thickness of 200 μm by a doctor blade method. In addition, the positive electrode and the negative electrode active material paste were applied narrower than the width of the porous polyethylene film 3 except for the edge. After drying, the battery sheet is folded in the longitudinal direction of the sheet so as to sandwich the current collector network 51 with tabs, in this case, a stainless steel net with tabs for current collection, with the positive electrode surface of the battery sheet inside, and a copper foil 53 for current collector outside. (Thickness: 20 μm), the entire thickness was adjusted to 150 μm by roller pressing, and the battery sheet shown in FIG. 1 was prepared. In the battery manufactured in this manner, in the charging reaction, electrons are emitted from the positive electrode active material to an external circuit, and at the same time, lithium ions are dissolved in the electrolyte. On the other hand, at the negative electrode, carbon absorbs lithium ions from the electrolyte at the same time as receiving electrons from the external circuit. The discharge reaction proceeds in the opposite direction to the charge.
【0030】作成した電池シートを銅製のボビンの回り
に巻き付け、ステンレス缶に挿入し、正極端子にステン
レスタブを溶接した後、エチレンカーボネートとジメト
キシエタンとベンゼンからなる混合溶媒に過塩素酸リチ
ウムを溶かした電解液を注入し、封口処理した。The produced battery sheet was wound around a copper bobbin, inserted into a stainless steel can, and a stainless steel tab was welded to the positive electrode terminal. Then, lithium perchlorate was dissolved in a mixed solvent consisting of ethylene carbonate, dimethoxyethane and benzene. The electrolytic solution was injected and sealed.
【0031】以上の工程で、連続500個の電池を作成
したが、内部短絡による不良を発生したものは、皆無で
あった。本発明ではセパレータ3の一面に正極、他面に
負極を形成しており、別々に製造し積層する場合と異な
り、セパレータを介した正極と負極の位置合わせが不要
で、位置合わせに配慮をせずに組み立てても内部短絡に
よる不良を発生させることなく電池を製造できた。また
部品点数も減るので、組立工程が簡素化でき、簡便に作
成できた。また、本発明の電池は、セパレータの巾より
も、正極、負極とも狭い巾でセパレータ上に形成してお
り、巻き上げたりしたときに、端面がずれても正極負極
ともにセパレータの内側にあるので互いに接触すること
はなく、電池反応の進行を妨げることはなかった。ま
た、セパレータを介して、正極活物質と負極活物質が確
実に対向しているので電極ズレにともなう反応に寄与し
ない活物質の発生がなく、電池容量不足もおこらなかっ
た。In the above steps, 500 batteries were continuously formed, but none of them failed due to an internal short circuit. In the present invention, the positive electrode is formed on one surface of the separator 3 and the negative electrode is formed on the other surface. Unlike the case where the separator 3 is separately manufactured and laminated, it is not necessary to position the positive electrode and the negative electrode via the separator. The battery could be manufactured without causing a defect due to an internal short circuit even when assembled without the battery. Also, since the number of parts is reduced, the assembling process can be simplified, and the device can be easily created. Also, in the battery of the present invention, both the positive electrode and the negative electrode are formed on the separator with a smaller width than the width of the separator, and when wound up, even if the end faces are shifted, both the positive electrode and the negative electrode are inside the separator. There was no contact and did not hinder the progress of the battery reaction. In addition, since the positive electrode active material and the negative electrode active material surely face each other via the separator, there was no generation of an active material that did not contribute to the reaction due to electrode displacement, and there was no shortage of battery capacity.
【0032】本実施の形態において、セパレータの巾よ
りも、正極、負極とも狭い巾でセパレータ上に形成され
ておくと、巻き上げたり、積層したときに、端面がずれ
ても正極負極ともにセパレータの内側にあるので互いに
接触することはなく、電池反応の進行を妨げることはな
い。またセパレータを介して、正極活物質と負極活物質
が確実に対向しているので電極ズレにともなう反応に寄
与しない活物質の発生がなく、結果電池容量不足がおこ
らない。In this embodiment, if both the positive electrode and the negative electrode are formed on the separator with a narrower width than the width of the separator, both the positive electrode and the negative electrode may be formed inside the separator even if the end faces are displaced during winding or lamination. So that they do not contact each other and do not hinder the progress of the battery reaction. In addition, since the positive electrode active material and the negative electrode active material surely face each other via the separator, there is no generation of an active material that does not contribute to the reaction due to electrode misalignment, and as a result, there is no shortage of battery capacity.
【0033】多孔体、即ちセパレータの一面と他面に電
気化学的活物質を含むペーストを塗ることによりセパレ
ータに正極活物質層と負極活物質層を容易に形成でき
る。A positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer can be easily formed on a separator by coating a paste containing an electrochemically active material on one side and the other side of the porous body.
【0034】活物質層を形成した後から多孔体のセパレ
ータに保持させるのは困難な高分子電解質等、粘度の高
いものや固体のイオン導電性物質の場合にも、予め多孔
体のセパレータにイオン導電性物質を保持させておくこ
とにより適用できる。Even in the case of a high-viscosity material or a solid ionic conductive material such as a polymer electrolyte which is difficult to be retained on the porous separator after the formation of the active material layer, the porous separator must be preliminarily applied to the porous separator. It can be applied by holding a conductive substance.
【0035】実施の形態2.図2は本発明の実施の形態
2に係わる電池シートを示す斜視図であり、54はタブ
付き集電用銅箔である。リチウムコバルテート87wt
%,黒鉛粉(ロンザ製KS−6)8wt%、バインダー
(ポリフッ化ビニデン)5wt%の組成に調整した正極
活物質ペーストをセパレータ3の多孔質ポリエチレンフ
ィルム(厚み50μm)の上にドクターブレード法で、
厚み200μmに調整して塗った。次に反転して、裏面
に、メソフェーズマイクロビーズカーボン(大阪ガス
製)95wt%、バインダー(ポリフッ化ビニリデン)
5wt%に調整した負極活物質ペーストを同じくドクタ
ーブレード法で厚み200μmに塗った。なお、正極及
び負極活物質ペーストは、多孔質ポリエチレンフィルム
3の縁端を除いて、その幅より狭く塗布した。乾燥後、
電池シートの正極面を内側にし、集電用のタブ付きステ
ンレス製の網51を挟むようにシートの長手方向に折
り、外側にタブ付き周電用銅箔53(厚さ20μm)を
あてがってローラープレスにより全厚みを150μmに
揃え、図2に示す短冊状電池シートを作成した。Embodiment 2 FIG. 2 is a perspective view showing a battery sheet according to Embodiment 2 of the present invention, and 54 is a tab-collected copper foil with a tab. Lithium cobaltate 87wt
%, Graphite powder (KS-6 manufactured by Lonza) 8 wt%, and a binder (polyvinylidene fluoride) 5 wt% of a positive electrode active material paste adjusted on a porous polyethylene film (thickness 50 μm) of the separator 3 by a doctor blade method. ,
The thickness was adjusted to 200 μm and applied. Next, it is inverted, and on the back surface, 95 wt% of mesophase microbead carbon (manufactured by Osaka Gas) and a binder (polyvinylidene fluoride)
The negative electrode active material paste adjusted to 5 wt% was applied to a thickness of 200 μm by the same doctor blade method. In addition, the positive electrode and the negative electrode active material paste were applied narrower than the width of the porous polyethylene film 3 except for the edge. After drying,
The positive electrode surface of the battery sheet is set inside, the sheet is folded in the longitudinal direction of the sheet so as to sandwich a stainless steel net 51 with a tab for current collection, and a copper foil 53 (20 μm thick) for tabular current with a tab is applied to the outside to roll the roller. The entire thickness was adjusted to 150 μm by pressing to prepare a strip-shaped battery sheet shown in FIG.
【0036】作成した短冊状電池シートを束ね、正極タ
ブ同士、負極タブ同士溶接し、その後、角型缶に挿入、
電解液注入口を除いて封口処理したのち、エチレンカー
ボネートとジメトキシエタンとベンゼンからなる混合溶
媒に過塩素酸リチウムを溶かした電解液を注入し、注入
口を溶接封止した。The prepared strip-shaped battery sheets are bundled, the positive electrode tabs are welded to each other, and the negative electrode tabs are welded to each other.
After closing the opening except for the electrolyte injection port, an electrolyte in which lithium perchlorate was dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate, dimethoxyethane and benzene was injected, and the injection port was welded and sealed.
【0037】以上の工程で、連続500個の電池を作成
したが、内部短絡による不良を発生したものは、皆無で
あった。上記実施例と同様の効果があった。In the above steps, 500 batteries were continuously formed. None of the batteries caused a failure due to an internal short circuit. The same effect as in the above embodiment was obtained.
【0038】実施の形態3.リチウムコバルテート87
wt%,黒鉛粉(ロンザ製KS−6)8wt%、バイン
ダー(ポリフッ化ビニデン)5wt%の組成に正極活物
質ペーストを調整し、このペースト70体積%とポリエ
チレンオキサイドに過塩素酸リチウムを固溶させた高分
子電解質30体積%を良く混合した正極ペーストを作成
した。同様に、メソフェーズマイクロビーズカーボン
(大阪ガス製)95wt%、バインダー(ポリフッ化ビ
ニリデン)5wt%に調整した負極活物質ペースト70
体積%と高分子電解質30体積%を良く混合した負極ペ
ーストを作成した。予め高分子電解質をしみこませたセ
パレータ3の多孔質ポリエチレンフィルム(厚み50μ
m)の上にドクターブレード法で、正極ペーストを厚み
200μmに調整して塗った。次に反転して、裏面に、
負極ペーストを同じくドクターブレード法で厚み200
μmに塗った。なお、正極及び負極活物質ペーストは、
多孔質ポリエチレンフィルム3の縁端を除いて、その幅
より狭く塗布した。乾燥後、電池シートの正極面を内側
にし、集電用のタブ付きステンレス製の網51を挟むよ
うにシートの長手方向に折り、外側にタブ付き銅箔54
(厚さ20μm)をあてがってローラープレスにより全
厚みを150μmに揃え、図2に示す短冊状電池シート
を作成した。Embodiment 3 Lithium cobaltate 87
The positive electrode active material paste was adjusted to a composition of 8 wt% of graphite powder (KS-6 manufactured by Lonza) and 5 wt% of binder (polyvinylidene fluoride), and lithium perchlorate was dissolved in 70 vol% of the paste and polyethylene oxide. A positive electrode paste in which 30% by volume of the polymer electrolyte mixed well was prepared. Similarly, negative electrode active material paste 70 adjusted to 95 wt% of mesophase microbead carbon (manufactured by Osaka Gas) and 5 wt% of binder (polyvinylidene fluoride)
A negative electrode paste in which the volume% and the polymer electrolyte were well mixed was prepared. A porous polyethylene film (thickness: 50 μm) of the separator 3 in which a polymer electrolyte has been impregnated in advance.
m) was coated with a positive electrode paste to a thickness of 200 μm by a doctor blade method. Then flip it over and on the back,
Negative electrode paste is also doctor blade method with thickness 200
μm. The positive and negative electrode active material pastes are:
Except for the edge of the porous polyethylene film 3, the coating was narrower than its width. After drying, the battery sheet is folded in the longitudinal direction of the sheet so that the positive electrode surface is on the inside, and a stainless steel net 51 with a tab for current collection is sandwiched, and a copper foil 54 with a tab is formed on the outside.
(Thickness: 20 μm), and the entire thickness was adjusted to 150 μm by a roller press to prepare a strip-shaped battery sheet shown in FIG.
【0039】作成した短冊状電池シートを束ね、正極タ
ブ同士、負極タブ同士溶接し、その後、角型缶に挿入、
溶接封止した。The prepared strip-shaped battery sheets are bundled, and the positive electrode tabs and the negative electrode tabs are welded to each other.
Sealed by welding.
【0040】以上の工程で、連続500個の電池を作成
したが、内部短絡による不良を発生したものは、皆無で
あった。また、上記実施の形態2と同様の効果を示し
た。In the above steps, 500 batteries were continuously formed, but none of the batteries caused a failure due to an internal short circuit. In addition, the same effect as in the second embodiment was shown.
【0041】比較例 タブ付きアルミ箔(20μm)の両面にリチウムコバル
テート87wt%,黒鉛粉(ロンザ製KS−6)8wt
%、バインダー(ポリフッ化ビニリデン)5wt%の組
成に調整した正極活物質ペーストをドクターブレード法
で形成し、乾燥後ローラープレスで厚み100μmにし
た正極を作成した。Comparative Example 87 wt% of lithium cobaltate and 8 wt% of graphite powder (KS-6 manufactured by Lonza) on both sides of an aluminum foil with tabs (20 μm)
% And a binder (polyvinylidene fluoride) having a composition of 5 wt% were formed by a doctor blade method, and dried to obtain a positive electrode having a thickness of 100 μm by a roller press.
【0042】タブ付き銅箔(20μm)の両面にメソフ
ェーズマイクロビーズカーボン(大阪ガス製)95wt
%、バインダー(ポリフッ化ビニリデン)5wt%に調
整した負極活物質ペーストを同じくドクターブレード法
で形成し、乾燥後ローラープレスで厚み100μmにし
た負極を作成した。Mesophase microbead carbon (manufactured by Osaka Gas) 95 wt.% On both sides of tabbed copper foil (20 μm)
%, And a binder (polyvinylidene fluoride) adjusted to 5 wt%, a negative electrode active material paste was similarly formed by a doctor blade method, and after drying, a negative electrode having a thickness of 100 μm was formed by a roller press.
【0043】図11の模式図に示すように正極1、帯状
の多孔質ポリエチレンフィルム(厚み25μm)セパレ
ータ3、負極2、セパレータ3の順に積層ガイド58を
通しながら積層し、ステンレス製ボビン56の回りに巻
き付け、ステンレス缶に挿入し、正極端子にステンレス
タブを溶接した後、エチレンカーボネートとジメトキシ
エタンとベンゼンからなる混合溶媒に過塩素酸リチウム
を溶かした電解液を注入し、封口処理した。57は電極
セパレータ積層巻き上げ体である。As shown in the schematic diagram of FIG. 11, a positive electrode 1, a strip-shaped porous polyethylene film (thickness: 25 μm), a negative electrode 2, and a separator 3 are stacked in this order while passing through a stacking guide 58. And inserted into a stainless steel can, and a stainless steel tab was welded to the positive electrode terminal. Then, an electrolytic solution in which lithium perchlorate was dissolved in a mixed solvent consisting of ethylene carbonate, dimethoxyethane and benzene was injected, and sealing treatment was performed. Reference numeral 57 denotes a rolled-up body of the electrode separator.
【0044】以上の工程で、連続500個の電池を作成
したが、内部短絡による不良を発生したものが10個発
生した。In the above steps, 500 batteries were continuously formed, and 10 batteries having a defect due to an internal short circuit occurred.
【0045】なお、上記実施の形態1〜3では電気化学
素子として電池を例に説明したが、コンデンサに適用し
ても、同様の効果を奏する。In the first to third embodiments, a battery has been described as an example of an electrochemical element. However, similar effects can be obtained by applying the present invention to a capacitor.
【0046】実施の形態4.上記実施の形態3におい
て、高電圧、大容量の電池を実現するために、バインダ
ーに軟質系フッ素樹脂を用いた柔軟電極を採用して折り
畳み電極構造の平板状電池を形成した。また、これを積
層して容易に安全、高性能な組電池が得られる。さら
に、放熱機構と圧力解放機構を設け、電池内のガス組成
を炭酸ガス充分にすることで圧力上昇を抑制し、安全性
を高めている。また、電解液補給機構を設け長寿命化を
実現している。Embodiment 4 FIG. In the third embodiment, in order to realize a high-voltage, high-capacity battery, a flexible electrode using a soft fluororesin as a binder was employed to form a flat battery having a folded electrode structure. In addition, by stacking them, a safe and high-performance battery pack can be easily obtained. Furthermore, a heat release mechanism and a pressure release mechanism are provided, and the gas composition in the battery is made sufficient for carbon dioxide to suppress a pressure rise and enhance safety. In addition, an electrolyte supply mechanism is provided to achieve a longer life.
【0047】実施の形態5.図3は本発明の実施の形態
5による平板状リチウム二次電池の例を示す断面図であ
る。1枚のセパレータ3のひとつの面に正極1を、反対
の面に負極2を形成した電極−セパレータ一体化物を偶
数回折り畳んで電池要素を形成し、これの周囲に電気絶
縁性のシール材4を配置して2枚の導電性板材5で挟ん
で平板状の単電池を形成している。このようにすること
により、大電極面積電極をコンパクトに電池容器内に詰
め込むことができ、高電圧、大容量の電池が得られる。
また、電極とセパレータとを一体物として形成している
ので、性能不良を少なくして簡便に形成できる。また、
平板状とすれば、組電池の形成に適している。Embodiment 5 FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an example of a flat lithium secondary battery according to Embodiment 5 of the present invention. A battery element is formed by evenly folding the electrode-separator integrated body having the positive electrode 1 formed on one surface of the separator 3 and the negative electrode 2 formed on the opposite surface of the separator 3, and forming an electrically insulating sealing material 4 around this. Are arranged and sandwiched between two conductive plate members 5 to form a flat unit cell. By doing so, the large electrode area electrode can be compactly packed in the battery container, and a high voltage, large capacity battery can be obtained.
In addition, since the electrode and the separator are formed as an integral body, it can be formed easily with less performance defects. Also,
The flat shape is suitable for forming an assembled battery.
【0048】電気絶縁性のシール材や導電性板材の材質
は、特に規定されるものではないが、シール材にはポリ
プロピレン、ポリエチレンなどが好まれる。導電性板材
には、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレスが
挙げられる。The material of the electrically insulating sealing material and the conductive plate material is not particularly limited, but polypropylene, polyethylene or the like is preferred as the sealing material. Examples of the conductive plate include copper, aluminum, nickel, iron, and stainless steel.
【0049】電池要素の折り畳み回数を偶数回に規定す
るのは、奇数回にすると折り畳んだ電池要素の裏表両面
とも正極もしくは負極のどちらか一方のみとなるからで
ある。偶数回にすれば電池要素の裏が正極ならば必ず表
面は負極となる。なお、セパレータを介した正極、負極
の位置合わせに高い組立精度を要するが、正負両電極と
セパレータは、別々の部品として重ね合わせて折り畳ん
で電池要素を製造するようにしてもよい。The reason why the number of times the battery element is folded is defined as an even number is that if the number is an odd number, only the positive electrode or the negative electrode is provided on both the front and rear surfaces of the folded battery element. If it is an even number of times, if the back of the battery element is a positive electrode, the surface will always be a negative electrode. Although high assembly accuracy is required for positioning the positive electrode and the negative electrode via the separator, the positive and negative electrodes and the separator may be stacked as separate parts and folded to manufacture a battery element.
【0050】折り畳み回数はなんら規定されるものでは
ないが、組立の煩雑さなどを考慮して4〜16回程度が
望ましい。電池要素の巾および長さは、作成する電極面
積と折り畳み回数で決まる。電池要素の厚みは、セパレ
ータの厚みが25〜50μm程度、正極及び負極の厚み
が、50〜500μmである。Although the number of times of folding is not specified at all, it is preferably about 4 to 16 times in consideration of the complexity of assembly. The width and length of the battery element are determined by the electrode area to be formed and the number of times of folding. Regarding the thickness of the battery element, the thickness of the separator is about 25 to 50 μm, and the thickness of the positive electrode and the negative electrode is 50 to 500 μm.
【0051】実施の形態6.次に、本発明の実施の形態
6による上記折り畳み電極構造の平板状リチウム二次電
池に適した折り畳み易い柔軟電極について説明する。バ
インダーにフッ素ゴムに結晶性のフッ素樹脂をグラフト
重合させた、下記に示すモノマーユニットA,Bにより
構成された軟質系フッ素樹脂を用いることを特徴とする
柔軟性電極である。また、バインダーとして上記フッ素
樹脂と、他の一種類以上のフッ素樹脂を添加したものを
用いてもよい。。 A: −CH2−CF2− B: −CFCl−CF2−Embodiment 6 FIG. Next, an easily foldable flexible electrode suitable for the flat lithium secondary battery having the above-mentioned folded electrode structure according to the sixth embodiment of the present invention will be described. A flexible electrode characterized by using a soft fluororesin composed of the following monomer units A and B obtained by graft polymerizing a crystalline fluororesin on a fluororubber as a binder. Further, a binder obtained by adding the above-mentioned fluororesin and one or more kinds of fluororesins as a binder may be used. . A: -CH 2 -CF 2 - B : -CFCl-CF 2 -
【0052】かかる軟質系フッ素樹脂は従来、リチウム
二次電池用電極において最も好まれて用いられているフ
ッ素樹脂と同程度の性能を有し、なおかつ機械的強度を
向上させるために改良されているものであり、特開昭5
8−206615号公報にその製造法及び性能が開示さ
れている。かかる軟質系フッ素樹脂はフッ素ゴムに結晶
性のフッ素樹脂をグラフト重合させたフッ素系の共重合
体であるので、従来のフッ素樹脂と同程度の性能を保持
しつつ、フッ素ゴムの柔軟性をも兼ね備えたフッ素樹脂
となっている。この軟質系フッ素樹脂をバインダーとし
て用いると今までのバインダーにない高性能でなおかつ
柔軟性の高い電極を作成することができる。Conventionally, such a soft fluororesin has the same performance as that of a fluororesin most frequently used in an electrode for a lithium secondary battery, and has been improved to improve mechanical strength. And Japanese Patent Application Laid-Open
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-206615 discloses a production method and performance thereof. Since such a soft fluororesin is a fluorocopolymer obtained by graft-polymerizing a crystalline fluororesin to a fluororubber, the flexibility of the fluororubber can be improved while maintaining the same performance as a conventional fluororesin. It is a fluororesin that combines. When this soft fluororesin is used as a binder, it is possible to produce a high-performance and highly flexible electrode not available in the conventional binder.
【0053】かかる軟質系フッ素樹脂は単独で用いるこ
とのみではなく、他の結晶性のフッ素樹脂等との混合に
より基の樹脂の性質を残しつつ、柔軟性を持たせること
ができる。混合する樹脂としては特に限定するものはな
いが、フッ素樹脂の中でもポリふっ化ビニリデン(PV
dF)とは特に相性がよい。The soft fluororesin can be used not only alone but also by mixing it with another crystalline fluororesin or the like to maintain flexibility while maintaining the properties of the base resin. The resin to be mixed is not particularly limited, but among the fluororesins, polyvinylidene fluoride (PV
It is particularly compatible with dF).
【0054】かかるバインダーを用いた柔軟性電極にお
いては、該バインダーの活物質に対する割合が少ないと
活物質を結合させることができず、電池容量の低下を招
くので、また多いと活物質周囲を厚く被ってしまい、電
極反応を阻害するので、 0.1重量%から20重量%、
好ましくは1重量%から10重量%の範囲が望ましい。
また、電極作成において塗工溶剤に分散させることによ
り作成する場合は、塗工時のペーストの硬さの点から、
塗工溶剤のバインダー1重量部に対する割合が5〜30
重量部、好ましくは8〜20重量部であることが望まし
い。作製方法の一例としては該バインダーを塗工溶剤に
溶解させバインダー溶液を作成し、この溶液に活物質等
を分散させたものを基体もしくは電極集電体上に成形す
る方法等がある。In a flexible electrode using such a binder, if the ratio of the binder to the active material is small, the active material cannot be bonded, resulting in a decrease in battery capacity. It will cause the electrode reaction to be hindered.
Preferably, it is in the range of 1% by weight to 10% by weight.
In addition, in the case of preparing by dispersing in a coating solvent in preparing the electrode, from the viewpoint of the hardness of the paste at the time of coating,
The ratio of the coating solvent to 1 part by weight of the binder is 5 to 30.
It is desirable that the amount be part by weight, preferably 8 to 20 parts by weight. As an example of a manufacturing method, there is a method in which the binder is dissolved in a coating solvent to prepare a binder solution, and an active material or the like dispersed in the solution is formed on a substrate or an electrode current collector.
【0055】例えば塗工溶剤としてN−メチルピロリド
ン(NMP)溶液33重量部に、バインダーとして軟質
系フッ素樹脂(セフラールソフト:セントラル硝子
(株))3重量部を溶解させバインダー溶液とし、この溶
液に正極活物質としてLiCoO2 粉末58重量部と導
電剤としてグラファイト粉末6重量部を分散させて塗工
液を作成したのち、この塗工液を集電体である厚さ20
μmのアルミ箔上に巾30cmに塗工し、乾燥させるこ
とにより厚さ約300μmの本発明の柔軟電極の一実施
の形態の電極シートを得た。このシートを約80×10
mmに切り出し試験用サンプルとした。For example, 33 parts by weight of an N-methylpyrrolidone (NMP) solution as a coating solvent and a soft fluororesin (Cefral Soft: Central Glass) as a binder
3 parts by weight were dissolved to form a binder solution, and 58 parts by weight of LiCoO2 powder as a positive electrode active material and 6 parts by weight of graphite powder as a conductive agent were dispersed in this solution to prepare a coating solution. The liquid is collected to a thickness of 20
An electrode sheet according to one embodiment of the flexible electrode of the present invention having a thickness of about 300 μm was obtained by applying a coating having a width of 30 cm on an aluminum foil having a thickness of 30 μm and drying. This sheet is about 80 × 10
The sample was cut out into mm and used as a test sample.
【0056】作成したサンプルを用いて引張強度測定器
により引張強度及び伸び歪を測定し、その機械的強度の
評価を行なった。その結果を図4の特性図の特性曲線a
に示す。縦軸が荷重、横軸が伸び率を表す。またバイン
ダーをPVdFに代えた以外は同様に作成した電極シー
ト(従来例)の評価結果を同じく図4の特性曲線cに示
す。またバインダーをPVdFと軟質系フッ素樹脂との
混合粉末(1:1)に代えた以外は同様に作成した他の
電極シート評価結果を図4の特性曲線bに示す。Using the prepared sample, the tensile strength and the elongation strain were measured by a tensile strength measuring device, and the mechanical strength was evaluated. The result is shown by the characteristic curve a in the characteristic diagram of FIG.
Shown in The vertical axis represents load, and the horizontal axis represents elongation. Also, the evaluation result of the electrode sheet (conventional example) similarly prepared except that the binder was changed to PVdF is similarly shown in a characteristic curve c of FIG. A characteristic curve b in FIG. 4 shows another electrode sheet evaluation result similarly prepared except that the binder was changed to a mixed powder (1: 1) of PVdF and a soft fluororesin.
【0057】図4は、非水電解液電池用電極において、
バインダーによって電極活物質等を接着させた電極に関
して、バインダーとしてフッ素ゴムに結晶性のフッ素樹
脂をグラフト重合させた軟質系フッ素樹脂を用いること
により、従来のバインダーでは得られなかった電極柔軟
性を得ることができるようになったことを示している。FIG. 4 shows a non-aqueous electrolyte battery electrode.
With respect to an electrode to which an electrode active material or the like is adhered by a binder, by using a soft fluororesin obtained by graft-polymerizing a crystalline fluororesin to a fluororubber as a binder, an electrode flexibility that cannot be obtained with a conventional binder is obtained. Indicates that you can now.
【0058】上記溶剤としては該バインダーを溶解し得
るものならば特に限定はしないが、一例としてはN−メ
チルピロリドン(NMP),N,Nジメチルホルムアミ
ド(DMF)等が挙げられる。上記活物質としては特に
限定はしないが、一例としてはグラファイト,グラッシ
ーカーボン,カーボンブラック,コークス,熱分解炭
素,炭素繊維等の炭素材料、TiS2,MoS2,MnO
2,V2O5,V6O13,LiCoO2,LiNiO2,Li
Mn2O4等の無機化合物等が列挙される。上記集電体と
しては、銅,アルミニウム,ニッケル,鉄,ステンレス
等の箔,メッシュ,エキスパンドメタル等が挙げられ
る。The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the binder. Examples of the solvent include N-methylpyrrolidone (NMP), N, N-dimethylformamide (DMF) and the like. Although the active material is not particularly limited, examples thereof include carbon materials such as graphite, glassy carbon, carbon black, coke, pyrolytic carbon, and carbon fiber, TiS2, MoS2, and MnO.
2, V2O5, V6O13, LiCoO2, LiNiO2, Li
Inorganic compounds such as Mn2O4 are listed. Examples of the current collector include foils such as copper, aluminum, nickel, iron, and stainless steel, meshes, and expanded metals.
【0059】該バインダーを用いて上記のように作成し
た電極を非水電解液電池に用いる場合、負極もしくは正
極としても用いることができ、かかる電池の電解質もし
くは電解液についても特に限定されるものはなく、従来
と同様のものを用いることができる。When the electrode prepared as described above using the binder is used in a non-aqueous electrolyte battery, it can be used also as a negative electrode or a positive electrode. The electrolyte or electrolyte of such a battery is not particularly limited. Instead, the same thing as the conventional one can be used.
【0060】前記したごとく、粉体の活物質をバインダ
ーによって結着させている電極においては、その性能は
もとより機械的な性質もバインダーの性能に左右される
ことが少なくない。よって本発明においては活物質等を
接着させるバインダーに注目することにより、電池性能
に影響を与えることなくかつ機械的強度にも優れたバイ
ンダーを見いだすことにより、加工性に優れた柔軟性電
極を作製できることを示している。As described above, in the electrode in which the powdered active material is bound by the binder, not only the performance but also the mechanical properties are often influenced by the performance of the binder. Therefore, in the present invention, by paying attention to the binder for bonding the active material and the like, a flexible electrode excellent in processability is produced by finding a binder excellent in mechanical strength without affecting the battery performance. Indicates that you can do it.
【0061】前記のバインダーを非水電解液電池用電極
における活物質を接着させるバインダーに応用すること
により、従来のバインダーでは得られなかった電極柔軟
性を得ることができるものである。このように作製した
電極を用いることにより、大電極面積化における折り畳
み電極もしくは卷回電極の製作が容易になり、電池性能
向上に有益な結果をもたらす。By applying the above binder to a binder for bonding an active material in an electrode for a non-aqueous electrolyte battery, it is possible to obtain electrode flexibility that cannot be obtained with a conventional binder. By using the electrode manufactured in this manner, it is easy to manufacture a folded electrode or a wound electrode in a large electrode area, and a useful result for improving battery performance is brought.
【0062】実施の形態7.本発明の実施の形態7によ
る組電池は、高電圧を得るために上記平板状リチウム二
次電池を積層して形成するものである。このとき積層方
向に面圧をかけることにより平板状電池を互いに固定
し、電気的に接続しているが、この接続は面圧をゆるめ
ることで切ることができるように構成している。Embodiment 7 The battery pack according to Embodiment 7 of the present invention is formed by stacking the above-mentioned flat lithium secondary batteries in order to obtain a high voltage. At this time, the flat batteries are fixed to each other by applying a surface pressure in the stacking direction and are electrically connected to each other, but this connection is configured to be cut off by relaxing the surface pressure.
【0063】図5は本発明の実施の形態7による組電池
の例を示す模式図である。図5に示すように、積層する
図4に示す平板状電池11の間にバネ12を挿入してい
る。締め付け棒13により面圧がかかっているときは、
バネ12が縮み、平板状電池11同士の電気的接続が保
たれる。面圧をゆるめて平板状電池11の電気的接続を
切る必要が生じるのは、組電池内部で短絡が生じた場合
である。この場合通常の数倍から数十倍の電流が流れる
ので、異常な発熱を生じ、電池温度が急上昇する。また
同時に異常に発熱している単電池内部の圧力も急上昇す
る。これら温度と圧力の急変を検知して締め付け棒13
をゆるめることによりバネ12の復原力で平板状電池1
1同士の間隔が空き、電気的接続を切ることができる。
したがって電池を保護できる。FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of an assembled battery according to Embodiment 7 of the present invention. As shown in FIG. 5, a spring 12 is inserted between the stacked flat batteries 11 shown in FIG. When surface pressure is applied by the tightening rod 13,
The spring 12 contracts, and the electrical connection between the flat batteries 11 is maintained. It is necessary to loosen the surface pressure to cut off the electrical connection of the flat battery 11 when a short circuit occurs inside the assembled battery. In this case, a current several times to several tens times that of a normal current flows, so that abnormal heat generation occurs and the battery temperature rises rapidly. At the same time, the pressure inside the unit cell, which is abnormally heated, also rises rapidly. Detecting these sudden changes in temperature and pressure, the tightening rod 13
The flat battery 1 with the restoring force of the spring 12
The gap between the two is empty, and the electrical connection can be cut off.
Therefore, the battery can be protected.
【0064】例えば、締め付け棒13の一部である切り
放し部分14を周囲温度によって溶断する材料にしてお
くと、締め付け棒周辺温度が異常上昇すると締め付け棒
が切れ、面圧をゆるめることができる。締め付け棒13
の切り放し部分14が溶断する周囲温度としては、電池
の常用温度を越えるところに設定するが、およそ60℃
以上で切れるのが好ましい。このような温度で溶断する
ような材料としてはいわゆるウッド合金(融解域60℃
〜72℃)のような低融点合金がある。For example, if the uncut portion 14 which is a part of the tightening rod 13 is made of a material which is blown off by the ambient temperature, when the temperature around the tightening rod abnormally rises, the tightening rod breaks and the surface pressure can be reduced. Tightening rod 13
The ambient temperature at which the cut-off portion 14 is blown is set at a temperature exceeding the normal temperature of the battery.
It is preferable to cut off at the above. As a material that melts at such a temperature, a so-called wood alloy (melting range of 60 ° C.) is used.
(.About.72.degree. C.).
【0065】実施の形態8.また、上記実施の形態7で
は締め付け棒13の切り放し部分14を溶断する事によ
り、面圧をゆるめるように構成しているが、締め付け棒
13の一部を細くしたり、材質を代えて引っ張り強度の
弱い部分をつくることで急激な電池の異常内圧上昇によ
る面圧増加によって締め付け棒が切れ、面圧をゆるめる
ことができるように構成してもよい。締め付け棒が切断
する面圧としては、単電池の内圧が1MPaを越えない
ことが望ましく従って、0.8〜0.9MPaで切断する
のが望ましい。Embodiment 8 FIG. In the seventh embodiment, the surface pressure is relaxed by fusing off the cut-off portion 14 of the tightening rod 13. However, a part of the tightening rod 13 is made thinner, or the tensile strength is changed by changing the material. By forming a weak portion, the tightening rod may be broken by an increase in surface pressure due to a sudden increase in abnormal internal pressure of the battery, and the surface pressure may be reduced. It is desirable that the internal pressure of the unit cell does not exceed 1 MPa as the surface pressure at which the fastening rod cuts, and therefore it is preferable to cut at 0.8 to 0.9 MPa.
【0066】実施の形態9.また、締め付け棒が切れる
ような破壊的に面圧をゆるめる方法ではない方法で急激
な温度上昇や圧力上昇に対して面圧をゆるめることがで
きる。即ち、締め付け棒の一部を電磁石でつなぎ、電池
にとりつけたセンサー、例えば熱電対のような温度セン
サーや歪ゲージで温度上昇、圧力上昇を検知し、信号電
流を電磁石に与えて締め付け棒の接続を解くものであ
る。締め付け棒の接続を切る温度はおよそ60℃以上、
圧力は0.8〜0.9MPa程度でとするのが望ましい。Embodiment 9 Further, the surface pressure can be relaxed against a sudden temperature rise or a pressure rise by a method other than a method of destructively relaxing the surface pressure such that the clamping rod is broken. That is, a part of the tightening rod is connected with an electromagnet, a temperature sensor and a strain gauge attached to the battery, for example, a temperature sensor such as a thermocouple or a strain gauge detects temperature rise and pressure rise, and a signal current is supplied to the electromagnet to connect the tightening rod. Is to solve. The temperature at which the connection of the clamping rod is cut off is about 60 ° C or more,
The pressure is desirably about 0.8 to 0.9 MPa.
【0067】実施の形態10.また、上記実施の形態9
による組電池は、平板状電池11の間にバネ12を挿入
したものについて示したが、平板状電池を板バネ状に形
成し、これを用いても良く、バネの復原力により電池同
士の間隔が空き、電気的接続を速やかにきることができ
る。同様の効果を奏する。Embodiment 10 FIG. Embodiment 9
Is shown in which the spring 12 is inserted between the flat batteries 11, but the flat batteries may be formed in a leaf spring shape, and this may be used. Is empty, and the electrical connection can be quickly established. A similar effect is achieved.
【0068】実施の形態11.電池内部の発熱は、充電
あるいは放電時に流れる電流と電池内部抵抗により決ま
る。電池の使い方により流れる電流は変化し、また電池
内部抵抗も必ずしも一定ではなく、電流によって変わる
ので発熱量も一定ではない。しかしながら、リチウム二
次電池の場合、平均すれば、充電に要した電気エネルギ
ーと放電で取り出せる電気エネルギーの比、即ち充放電
エネルギー効率はおよそ80%以上であるから、発熱量
は充電エネルギー量の高々20%である。しかしながら
電池1kgあたりのエネルギー、即ち重量エネルギー密
度は、およそ120W/kgと高いので、電池の比熱を
0.8とすると、1秒あたり0.12℃電池温度が上昇
することになり、断熱状態では1分の充放電で7.2℃
も上昇する。小型の単電池では、その表面積が相対的に
大きいので表面からの自然放熱で冷やされるが、大型電
池になれば表面からの自然放熱のみでは難しい。また、
組電池では、小型電池の組み合わせでも組電池内側に配
置される電池の温度を組電池表面からの自然放熱のみで
下げることは難しい。Embodiment 11 FIG. Heat generation inside the battery is determined by the current flowing during charging or discharging and the internal resistance of the battery. The current flowing varies depending on the use of the battery, and the internal resistance of the battery is not always constant. However, in the case of a lithium secondary battery, on average, the ratio of the electric energy required for charging to the electric energy obtained by discharging, that is, the charging / discharging energy efficiency is about 80% or more. 20%. However, the energy per 1 kg of the battery, that is, the weight energy density is as high as about 120 W / kg. Therefore, when the specific heat of the battery is 0.8, the battery temperature increases by 0.12 ° C. per second, and in the adiabatic state, 7.2 ° C for 1 minute charge / discharge
Also rises. A small cell has a relatively large surface area and is cooled by natural heat radiation from the surface. However, a large battery is difficult only by natural heat radiation from the surface. Also,
In an assembled battery, it is difficult to lower the temperature of the battery disposed inside the assembled battery only by natural heat radiation from the surface of the assembled battery even in a combination of small batteries.
【0069】而して、本発明の実施の形態11による大
形電池、大電極面積化における折り畳み電極もしくは卷
回電極の電池外周部には、例えば放熱用フィン、ピンの
集合体からなる放熱機構を設け、充放電にともなって発
生する熱の除去が速やかに行えるようにしている。電池
温度の過度な上昇を防止している。In the large battery according to the eleventh embodiment of the present invention, the heat dissipating mechanism composed of, for example, a set of heat dissipating fins and pins is provided on the outer peripheral portion of the folded electrode or the wound electrode in the large electrode area. Is provided so that heat generated by charging and discharging can be quickly removed. Excessive rise in battery temperature is prevented.
【0070】実施の形態12.図6は本発明の実施の形
態12による組電池の例を示す模式図である。図6に示
すように組電池の外周部分に電池内部で発生する熱を除
去するための放熱機構21を設置しているので、電池温
度の過度な上昇を下げることができる。放熱機構21
は、一般の熱交換器いわゆるラジエータと同類のもので
ある。Embodiment 12 FIG. FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of a battery pack according to Embodiment 12 of the present invention. As shown in FIG. 6, a heat radiation mechanism 21 for removing heat generated inside the battery is provided on the outer peripheral portion of the battery pack, so that an excessive rise in battery temperature can be reduced. Heat dissipation mechanism 21
Is similar to a general heat exchanger so-called radiator.
【0071】実施の形態13.図7は本発明の実施の形
態13による組電池の例を示す部分拡大模式図で、電池
中央部の熱を効果的に除去するための集熱板31を単電
池11に張り付けている。例えば、図7に示すように、
単電池11が平板状電池の場合、集熱板31が単電池1
1同士の間に入るように積層する。そして集熱板31を
放熱機構21に電気絶縁層32を介して接続している。
電気絶縁層32を介するのは、単電池11同士の組電池
内での内部短絡を防ぐためである。もちろん集熱板31
自体に電気絶縁性がある場合には不要な層である。しか
しながら、集熱板に適するような熱良導性の材質、例え
ばカーボンやアルミニウム、銅といった材料は電気伝導
性も良いのが通例である。電気絶縁層32には、比較的
熱伝導性が良いアルミナなどの金属酸化物が使われる。Embodiment 13 FIG. FIG. 7 is a partially enlarged schematic view showing an example of an assembled battery according to Embodiment 13 of the present invention, in which a heat collecting plate 31 for effectively removing heat at the center of the battery is attached to the unit cell 11. For example, as shown in FIG.
When the cell 11 is a flat battery, the heat collecting plate 31 is
The layers are stacked so as to enter between the two. The heat collecting plate 31 is connected to the heat radiating mechanism 21 via the electric insulating layer 32.
The reason why the electric insulating layer 32 is provided is to prevent an internal short circuit between the unit cells 11 in the assembled battery. Of course heat collecting plate 31
It is an unnecessary layer when it has electrical insulation. However, a material having good thermal conductivity suitable for the heat collecting plate, for example, a material such as carbon, aluminum, or copper generally has good electric conductivity. For the electrical insulating layer 32, a metal oxide such as alumina having relatively good thermal conductivity is used.
【0072】実施の形態14.電解液の枯渇を防ぐため
組電池に設けられる電解液補給機構の例について説明す
る。電解液補給機構は電池容器内に組電池に接して設置
される多孔体からなる電解液リザーバと、この電解液リ
ザーバと単電池のセパレータを接続する吸液力の異なる
多孔体からなる導液部とで構成される。多孔体は、例え
ばスポンジのように液をその内部の空洞部(ポア)に吸
い込む性質を有する。一方ポア中の液を取り出すために
は、何らかの力が必要となる。これは、ポアを円筒形と
見立てたときの入り口半径と液の表面張力、それに液と
多孔体の接触角できまるポアの吸液力があるからで、こ
れは下記の式に示すように定まる。セパレータ及び電極
は多孔体であるから、やはり多孔体である電解液リザー
バから、電解液不足時に自発的に吸液するためには、リ
ザーバの多孔体の吸液力をセパレータ及び電極の吸液力
より小さく設定しなければならない。これは吸液力が強
いポア中の液は、吸液力の弱いポアには外力を掛けない
限り動かないからである。吸液力をコントロールするも
っとも一般的な方法は、下記式から考えてすることであ
る。従って、この発明の電解液補給機構においては多孔
体のポアの半径を調整して、リザーバの多孔体の吸液力
をセパレータ及び電極の多孔体の吸液力より小さくし、
電解液の枯渇を防いでいる。長寿命化している。 P=2σcosθ/r P:吸液力(N/m2) σ:表面張力(N/m) θ:接触角(degree) r:半径(m)Embodiment 14 FIG. An example of an electrolyte replenishment mechanism provided in the battery pack to prevent the exhaustion of the electrolyte will be described. The electrolyte replenishment mechanism is a liquid electrolyte reservoir made of a porous body placed in contact with the assembled battery in the battery container, and a liquid guide part made of a porous body having a different liquid absorbing power connecting the electrolyte reservoir and the separator of the unit cell. It is composed of The porous body has a property of sucking a liquid into a hollow portion (pore) therein, for example, like a sponge. On the other hand, some force is required to take out the liquid in the pore. This is because the pore has a cylindrical shape and the entrance radius and the surface tension of the liquid, as well as the liquid absorption power of the pore determined by the contact angle between the liquid and the porous body, which is determined as shown in the following equation . Since the separator and the electrode are porous, in order to absorb spontaneously from the electrolyte reservoir, which is also a porous body, when the electrolyte is insufficient, the absorbing power of the porous body of the reservoir is determined by the absorbing power of the separator and the electrode. Must be set smaller. This is because the liquid in the pore having a strong liquid absorption does not move unless an external force is applied to the pore having a low liquid absorption. The most common method of controlling the liquid absorption is to consider the following equation. Therefore, in the electrolyte replenishment mechanism of the present invention, by adjusting the radius of the pores of the porous body, the liquid absorbing power of the porous body of the reservoir is made smaller than the liquid absorbing power of the porous body of the separator and the electrode,
It prevents electrolyte depletion. Long life. P = 2σ cos θ / r P: Liquid absorption (N / m 2 ) σ: Surface tension (N / m) θ: Contact angle (degree) r: Radius (m)
【0073】直列に積層された複数の電池に対し共通の
リザーバから電解液を補給するとき、常時電池とリザー
バが電解液でつながれている液絡状態では、液絡部を伝
わって積層した電池間に短絡電流が流れ電池の自己放電
がおこるので、常時液絡があるのは好ましくない。When a plurality of batteries stacked in series are supplied with electrolyte from a common reservoir, in a liquid-junction state where the battery and the reservoir are always connected by the electrolyte, the battery between the stacked batteries transmitted through the liquid-junction part Since a short-circuit current flows and self-discharge of the battery occurs, it is not preferable that there is a liquid junction at all times.
【0074】実施の形態15.本発明の実施の形態15
による電気化学素子の電解液補給機構においては、上記
問題点を解消するため、さらにリザーバとセパレータの
接続部分、導液部の吸液力をリザーバやセパレータ及び
電極より小さくしている。このように構成することによ
り、過剰な電解液を含ませない限り、導液部は、液が無
い状態となり、液絡は生じない。電解液不足時に電解液
が補給され、電池効率の低下が防止できる。セパレータ
のポア径は、内部短絡防止の観点から1μm未満である
ことが望ましい。したがって導液部のポア径は、1μm
以上が望ましいことになる。この実施の形態では、セパ
レータをポア径が1μm未満のポアの体積が全ポア体積
の50%以上である多孔体で、導液部をポア径が1μm
以上のポアの体積が全ポア体積の50%以上である多孔
体で構成している。Embodiment 15 FIG. Embodiment 15 of the present invention
In order to solve the above problem, the electrolyte replenishing mechanism of the electrochemical element further reduces the liquid absorbing force of the connecting portion between the reservoir and the separator and the liquid conducting portion as compared with the reservoir, the separator and the electrode. With such a configuration, the liquid guide portion is in a liquid-free state and does not cause a liquid junction unless excessive electrolyte is included. When the electrolyte is insufficient, the electrolyte is replenished, and a decrease in battery efficiency can be prevented. The pore diameter of the separator is desirably less than 1 μm from the viewpoint of preventing internal short circuit. Therefore, the pore diameter of the liquid conducting part is 1 μm
The above is desirable. In this embodiment, the separator is a porous body in which the volume of pores having a pore diameter of less than 1 μm is 50% or more of the total pore volume, and the liquid conducting portion has a pore diameter of 1 μm.
The above-mentioned pores are made of a porous material having a volume of 50% or more of the total pore volume.
【0075】電池内の電解液不足は、おもに電解液の分
解で生じる。電解液の分解は電池内圧上昇をもたらす。
電解液不足は内部抵抗増大をもたらすと考えられるか
ら、電解液不足と内圧の上昇には相関があると考えられ
る。The shortage of the electrolyte in the battery is mainly caused by the decomposition of the electrolyte. Decomposition of the electrolyte causes an increase in the internal pressure of the battery.
Since it is considered that the shortage of the electrolyte causes an increase in the internal resistance, it is considered that there is a correlation between the shortage of the electrolyte and the increase of the internal pressure.
【0076】電池内部圧力がリザーバに掛かることによ
り、その圧力が、接続部の吸液力とリザーバの吸液力の
差以上であれば、接続部にはリザーバから電解液が押し
込まれ、液絡が形成される。液絡が形成されると、電解
液が不足しているセパレータ及び電極にリザーバから供
給されることになる。内圧解放機構が働いて電池内圧が
低下すると、再び接続部とリザーバの吸液力の差により
液絡が解消される。When the internal pressure of the battery is applied to the reservoir and the pressure is equal to or greater than the difference between the liquid absorbing power of the connecting portion and the liquid absorbing force of the reservoir, the electrolytic solution is pushed into the connecting portion from the reservoir, and the liquid junction is formed. Is formed. When a liquid junction is formed, the electrolyte is supplied from the reservoir to the separators and the electrodes that are insufficient. When the internal pressure release mechanism operates to lower the internal pressure of the battery, the liquid junction is eliminated again due to the difference in the liquid absorption force between the connection portion and the reservoir.
【0077】実施の形態16.単電池の内圧が上がらな
いように、単電池のシール部分は、ガスに対して透過性
があるようにし、組電池を収納密閉する容器を用意し
て、大気中の水分が混入しないようにするが、内圧解放
機構として電池容器内の圧力が上がりすぎないように調
節するバルブを電池容器につける。Embodiment 16 FIG. To prevent the internal pressure of the cell from rising, make the sealing part of the cell permeable to gas, prepare a container for storing and sealing the assembled battery, and prevent moisture from the atmosphere from mixing. However, a valve for adjusting the internal pressure release mechanism so that the pressure in the battery container is not excessively high is attached to the battery container.
【0078】従来よりある解放機構は、内圧の増大によ
って破壊される部分を容器の一部に設けるもので、いわ
ゆるラプチャーディスクの考えによるものである。この
方法は自己破壊的作用なので一度働くと全体の再使用が
難しくなる。とくに大気からの水分混入を嫌うリチウム
二次電池では致命的な作用で、最終的な安全装置と言う
べきものである。A conventional release mechanism is provided with a part destroyed by an increase in internal pressure in a part of the container, and is based on a so-called rupture disk. Since this method is self-destructive, it is difficult to reuse the whole once it works. This is a fatal effect, especially for lithium secondary batteries that do not like the incorporation of moisture from the atmosphere, and should be said to be the ultimate safety device.
【0079】一方、いわゆるチャッキ弁、リリーフ弁と
称するものがあるが、これは、所定の圧力で作動し、そ
の圧力以下になると停止することで内圧を保つものであ
る。その基本構造は、内圧に拮抗する力を生じるもの、
例えば、圧縮したバネにつながる弁体で解放口を押さえ
るものである。内圧を解放し所定圧以下にするためのみ
ならば、このような従来から知られているチャッキ弁を
容器にとりつけるだけでよい。On the other hand, there are so-called check valves and relief valves, which operate at a predetermined pressure and stop at a pressure lower than the predetermined pressure to maintain the internal pressure. Its basic structure is to produce a force that antagonizes internal pressure,
For example, a release port is held by a valve body connected to a compressed spring. To release the internal pressure and reduce the pressure to a predetermined pressure or less, it is only necessary to attach such a conventionally known check valve to the container.
【0080】しかし、先に述べたように電池内圧上昇を
利用して電解液補給機構を動作させるためには、ある圧
力Aで内圧解放したあと、圧力Aより小さい圧力Bまで
下がって内圧解放が終わるようにしなければならない。
電解液補給機構が動作を始める圧力Cを挟むように圧力
Bと圧力Aが設定される。圧力Aは、安全上の上限圧力
である。このような動作をするリリーフ弁として図8の
模式図に示すような弁を電池容器に装着することを発明
した。However, as described above, in order to operate the electrolyte replenishment mechanism using the increase in the internal pressure of the battery, the internal pressure is released at a certain pressure A, then reduced to a pressure B smaller than the pressure A, and the internal pressure is released. It must end.
Pressure B and pressure A are set so as to sandwich pressure C at which the electrolyte replenishment mechanism starts operating. The pressure A is a safety upper limit pressure. As a relief valve that operates as described above, a valve as shown in the schematic diagram of FIG. 8 was mounted on the battery container.
【0081】図8に従って動作を説明する。電池内部の
圧力は、弁体41にかかっており、弁体41は、圧力A
に相当する力を生じるバネA42で押さえられている。
バネA42は、バネケース43に納められ、バネケース
43ごと留めピン44で支えられている。留めピン44
は弁体41に連動する。またバネケース43は、圧力B
に相当する力を生じるバネB45で押さえられている。The operation will be described with reference to FIG. The pressure inside the battery is applied to the valve element 41, and the valve element 41
Are held down by a spring A42 that generates a force corresponding to
The spring A42 is housed in the spring case 43, and is supported by the retaining pin 44 together with the spring case 43. Retaining pin 44
Is interlocked with the valve body 41. The spring case 43 has a pressure B
Is held down by a spring B45 that generates a force corresponding to
【0082】電池内圧が圧力Aを越えると弁体41が下
がり、内圧は解放口46から解放される。同時に弁体4
1に連動した留めピン44が抜けることで、弁体41は
バネケース43ごと後退しバネB45を圧縮する。電池
内圧が低下し圧力B以下になるとバネB45が復帰し、
弁体41をバネケース43ごと押し返し、留めピン44
を復帰させるとともに、再び解放口46を塞ぐ。このよ
うに作用することで、電池内圧が上りすぎないようにす
ることができる。圧力Aとしては、いわゆる高圧ガスに
ならない1MPa未満にするのが望ましい。圧力Bにつ
いては、圧力A以下でよいがいわゆる大気圧0.1MP
aから0.3MPaの間が望ましい。When the internal pressure of the battery exceeds the pressure A, the valve element 41 drops, and the internal pressure is released from the release port 46. At the same time valve body 4
When the retaining pin 44 interlocked with 1 comes off, the valve element 41 retracts together with the spring case 43 and compresses the spring B45. When the battery internal pressure decreases and becomes equal to or less than the pressure B, the spring B45 returns,
The valve body 41 is pushed back together with the spring case 43, and the retaining pin 44
Is returned, and the release port 46 is closed again. By acting in this manner, it is possible to prevent the battery internal pressure from rising too much. The pressure A is desirably less than 1 MPa, which does not become a so-called high-pressure gas. The pressure B may be lower than the pressure A, but is so-called atmospheric pressure 0.1MP.
It is desirable to be between a and 0.3 MPa.
【0083】次に、電池内圧の上昇抑制について説明す
る。電池内圧の上昇は、リチウム二次電池の場合、電解
液である有機溶媒の分解である。有機溶媒は、例えば、
リチウム二次電池の電解液によく用いられるプロピレン
カーボネートの分解反応は、化1のようになる。この場
合プロピレンカーボネートを分解するとき生成するプロ
ペンガスが電池容器内の圧力を上げる元である。Next, a description will be given of suppression of a rise in battery internal pressure. In the case of a lithium secondary battery, the increase in battery internal pressure is the decomposition of an organic solvent that is an electrolyte. The organic solvent is, for example,
The decomposition reaction of propylene carbonate, which is often used as an electrolyte for a lithium secondary battery, is as shown in Chemical formula 1. In this case, propene gas generated when propylene carbonate is decomposed is a source of increasing the pressure in the battery container.
【0084】[0084]
【化1】 Embedded image
【0085】電解液内に炭酸リチウムを添加するとこの
ガス発生抑制効果のあることを見いだし、成し得たもの
で、有機溶媒にリチウム塩を溶解させた電解質を用いる
リチウム二次電池において、電解液に炭酸リチウムを含
有させることにより、電解液の有機溶媒の分解によるガ
ス発生を抑制している。その結果、電池内部圧力の過度
の上昇を抑えることができ、安全性が向上する。その詳
細は明かではないが、電池のような閉じた系では、反応
生成物である炭酸リチウムが系に多くあると平衡移動が
起こり、反応が進み難くなるものと考えられる。It has been found that the addition of lithium carbonate to the electrolytic solution has the effect of suppressing the generation of gas, and this was achieved. In a lithium secondary battery using an electrolyte obtained by dissolving a lithium salt in an organic solvent, the electrolytic solution was used. By containing lithium carbonate, gas generation due to decomposition of the organic solvent in the electrolytic solution is suppressed. As a result, an excessive increase in the battery internal pressure can be suppressed, and safety is improved. Although the details thereof are not clear, in a closed system such as a battery, it is considered that when a large amount of lithium carbonate, which is a reaction product, exists in the system, equilibrium transfer occurs and the reaction hardly proceeds.
【0086】また酸化リチウムと炭酸ガスが共存すると
同様にガス発生速度が低下することも見いだした。そこ
で、電池を収納する容器内に炭酸ガスを含ませ、電解液
に酸化リチウムを含有させた。これにより、ガス発生速
度を低下させることができ、電池内圧の上昇を抑えられ
た。また、図9の特性図に示すように炭酸ガス濃度の違
いにより電池内圧の経時変化の様子が異なる。縦軸が電
池内圧、横軸が時間を表し、特性曲線dは炭酸ガス10
0%の電池内圧上昇曲線、特性曲線eは炭酸ガス50%
の電池内圧上昇曲線、特性曲線fは炭酸ガス0%の電池
内圧上昇曲線である。炭酸ガス濃度が低いと早く電池内
圧が上昇するのがわかる。これは、化2で示されるよう
に炭酸ガス、酸化リチウムと炭酸リチウムが平衡関係に
あるため、炭酸ガス濃度が高いと炭酸リチウムが生成
し、炭酸リチウムを添加した場合と同様の効果が現れた
と考えられる。It was also found that when lithium oxide and carbon dioxide gas coexist, the gas generation rate is similarly reduced. Therefore, carbon dioxide was contained in the container for storing the battery, and lithium oxide was contained in the electrolytic solution. As a result, the gas generation rate was able to be reduced, and an increase in the internal pressure of the battery was suppressed. Further, as shown in the characteristic diagram of FIG. 9, the time-dependent change of the battery internal pressure differs depending on the carbon dioxide gas concentration. The vertical axis represents the battery internal pressure, the horizontal axis represents time, and the characteristic curve d represents the carbon dioxide 10
0% battery internal pressure rise curve, characteristic curve e is carbon dioxide 50%
The characteristic curve f of the battery internal pressure rise curve is a battery internal pressure rise curve of carbon dioxide gas 0%. It can be seen that the lower the carbon dioxide gas concentration, the faster the internal pressure of the battery rises. This is because the carbon dioxide gas, lithium oxide and lithium carbonate are in an equilibrium relationship as shown in Chemical formula 2, so that when the carbon dioxide gas concentration is high, lithium carbonate is generated and the same effect as when lithium carbonate is added appears. Conceivable.
【0087】[0087]
【化2】 Embedded image
【0088】従って炭酸ガスを電池容器内に封入するこ
とでも、炭酸リチウムが生成しこれにより電解液の分解
反応が抑制されるので電池内圧の上昇が抑えられる。そ
こで、電池容器を密閉する工程を炭酸ガス雰囲気中で行
い、周囲の炭酸ガスを同時に封入するようにしている。
また、電池部品に炭酸ガスを吹き付けながら電池容器を
密閉するようにして、吹き付けた炭酸ガスを同時に容器
内に封入するようにしてもよい。Therefore, even when the carbon dioxide gas is sealed in the battery container, lithium carbonate is generated and the decomposition reaction of the electrolytic solution is suppressed, so that an increase in the internal pressure of the battery is suppressed. Therefore, the step of sealing the battery container is performed in a carbon dioxide gas atmosphere, and the surrounding carbon dioxide gas is simultaneously sealed.
Alternatively, the battery container may be hermetically sealed while spraying carbon dioxide gas on the battery parts, and the sprayed carbon dioxide gas may be simultaneously sealed in the container.
【0089】また、電池内圧を炭酸ガスによって定圧よ
り高くして作成した電池は、図10の電池内圧の経時変
化を示す特性図に示すように炭酸ガスを含まない電池に
比べ結果的には限界圧力に達するのに要する時間が長
い。これも炭酸ガスによる電解液の分解抑止効果による
ものである。図10において、縦軸が電池内圧、横軸が
時間を表し、特性曲線gは炭酸ガス0%の電池内圧上昇
曲線、特性曲線hは正極の炭酸塩を分解したあとの電池
内圧上昇曲線を示す。Further, as shown in the characteristic diagram of the internal pressure of the battery which was made higher than the constant pressure by the carbon dioxide gas, the battery produced as shown in FIG. The time required to reach pressure is long. This is also due to the effect of suppressing the decomposition of the electrolytic solution by the carbon dioxide gas. In FIG. 10, the vertical axis represents the battery internal pressure, the horizontal axis represents time, a characteristic curve g represents a battery internal pressure rise curve of 0% carbon dioxide gas, and a characteristic curve h represents a battery internal pressure rise curve after decomposition of the positive electrode carbonate. .
【0090】本明細書では、プロピレンカーボネートの
分解を例にとって説明したが、同様の分解をするエチレ
ンカーボネートに対しても同様の効果がある。また、炭
酸リチウムもしくは酸化リチウムを電解液に直接添加せ
ず、負極やセパレータなど電池内部にある部品に含有さ
せたりしても同様の効果が得られる。In the present specification, the description has been made by taking the decomposition of propylene carbonate as an example. However, the same effect can be obtained for ethylene carbonate that undergoes the same decomposition. Similar effects can be obtained even if lithium carbonate or lithium oxide is not directly added to the electrolytic solution but is contained in components inside the battery such as a negative electrode and a separator.
【0091】ところが正極に炭酸リチウムが含有されて
いるケースでは、逆に過充電時に内圧上昇が早いことが
わかっている。これは、炭酸リチウムが過充電で炭酸ガ
スと酸化リチウムに分解するからである。本実施の形態
では、これを利用して、正極に炭酸リチウムを添加して
おき、電池に組み立てた後、意識的に過充電もしくは加
熱するこにより、炭酸リチウムを分解し、電池容器内で
炭酸ガスを発生させている。これにより電池内部の炭酸
ガス濃度を電解液を分解せずに上げることができる。正
極への炭酸リチウムの添加量は1重量%以下では実質上
添加効果が見られないので、また添加量は少ない方が望
ましく、2重量%も添加すれば実用上十分であるので、
1〜2重量%が適当である。なお、炭酸リチウムに限ら
ず、他の炭酸塩を用いても同様の効果を奏する。However, in the case where the positive electrode contains lithium carbonate, it has been found that the internal pressure rises quickly during overcharge. This is because lithium carbonate is decomposed into carbon dioxide and lithium oxide by overcharging. In the present embodiment, by utilizing this, lithium carbonate is added to the positive electrode, and after assembling into a battery, the lithium carbonate is decomposed by intentionally overcharging or heating to decompose the carbonate in the battery container. Generating gas. Thereby, the concentration of carbon dioxide in the battery can be increased without decomposing the electrolytic solution. When the amount of lithium carbonate added to the positive electrode is 1% by weight or less, the addition effect is not substantially observed, and the addition amount is preferably small, and addition of 2% by weight is practically sufficient.
1-2% by weight is suitable. It should be noted that not only lithium carbonate but also other carbonates can provide similar effects.
【0092】[0092]
【実施例】以下に、より具体的な例を挙げて説明する。 実施例1.塗工溶剤としてNMP溶液33重量部に、バ
インダーとして軟質系フッ素樹脂3重量部を溶解させバ
インダー溶液とし、この溶液に正極活物質としてLiC
oO2 粉末58重量部と導電剤としてグラファイト粉末
6重量部を分散させて塗工液を作成した。この塗工液を
集電体である厚さ20μmのアルミ箔上に巾30cmに塗
工し、乾燥させることにより厚さ約300μmの電極シ
ートを作成した。長さは151cmとした。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a more specific example will be described. Embodiment 1 FIG. 33 parts by weight of an NMP solution as a coating solvent and 3 parts by weight of a soft fluororesin as a binder are dissolved to form a binder solution.
A coating liquid was prepared by dispersing 58 parts by weight of oO2 powder and 6 parts by weight of graphite powder as a conductive agent. This coating liquid was applied to a 20 μm-thick aluminum foil as a current collector to a width of 30 cm, and dried to prepare an electrode sheet having a thickness of about 300 μm. The length was 151 cm.
【0093】塗工溶剤としてNMP溶液33重量部に、
バインダーとして軟質系フッ素樹脂3重量部を溶解させ
バインダー溶液とし、この溶液に負極活物質としてメソ
フェーズマイクロビーズカーボン(以下MCMBと略
記)粉末(大阪ガス製)62重量部と炭酸リチウム2重
量部を分散させて塗工液を作成した。この塗工液を集電
体である厚さ20μmの銅箔上に塗工し、乾燥させるこ
とにより厚さ約300μmの電極シートを作成した。電
極の巾は31cm、長さは151cmであった。As a coating solvent, 33 parts by weight of an NMP solution
Dissolve 3 parts by weight of a soft fluororesin as a binder to form a binder solution, and disperse 62 parts by weight of mesophase microbead carbon (hereinafter abbreviated as MCMB) powder (manufactured by Osaka Gas) and 2 parts by weight of lithium carbonate as a negative electrode active material in this solution. Then, a coating liquid was prepared. This coating solution was applied on a copper foil having a thickness of 20 μm as a current collector, and dried to prepare an electrode sheet having a thickness of about 300 μm. The width of the electrode was 31 cm and the length was 151 cm.
【0094】作成した正極および負極をセパレータであ
る多孔質ポリプロピレンフィルム(厚さ50μm)を挟
んで活物質層が向かい合い、巾方向の正極の端が負極の
巾方向の端よりはみ出さないように配置し、長さ方向に
30cmごとに4回つづら折れに折り畳み電池要素を作成
した。セパレータの長さは155cmで、折り始めと折り
終わりで、それぞれ約2cmずつ正極および負極よりはみ
出すようにした。The prepared positive and negative electrodes are arranged such that the active material layers face each other with a porous polypropylene film (thickness: 50 μm) serving as a separator therebetween, and the widthwise positive electrode edge does not protrude beyond the widthwise edge of the negative electrode. Then, the battery element was folded four times in a length direction every 30 cm. The length of the separator was 155 cm. At the start and end of the folding, the separator protruded by about 2 cm from the positive electrode and the negative electrode.
【0095】作成した30cm角の電池要素を2つの 厚
さ1.5mm、巾5mmのポリエチレン製の枠にはめ、電池
要素からはみ出したセパレータと これと電解液リザー
バを接続するための導液部(リザーバ接続多孔体)のポ
リプロピレン製多孔体フィルム(厚さ50μm)をポリ
エチレン枠ではさみ、さらに 厚さ0.1mmのステンレス
板2枚ではさみ、周囲をプレスしながら熱融着し、4角
形の平板状単電池を作成した。The produced 30 cm square battery element was fitted into two 1.5 mm thick, 5 mm wide polyethylene frames, and a separator protruding from the battery element and a liquid guide portion (FIG. 2) for connecting the separator to the electrolyte reservoir were used. A porous film made of polypropylene (50 μm thick) with a polyethylene frame, sandwiched between two stainless steel plates with a thickness of 0.1 mm, and heat-sealed while pressing the periphery to form a square plate A single cell was prepared.
【0096】ポリエチレン枠には、巾3mm 深さ0.5mm
の溝が枠の内側と外側を結ぶように3mmごとに形成して
あり、溝にはセパレータと導液部が挟まれる。熱融着温
度は、ポリエチレンが融着し、ポリプロピレンが溶けな
い135〜160℃にするのが望ましい。セパレータは
およそ0.1μm以下のポア径のポア体積が全ポア体積
の50%であるものを用いた。導液部(リザーバ接続多
孔体)には、およそ1μm以下のポア径のポア体積が全
ポア体積の50%であるものを用いた。The polyethylene frame has a width of 3 mm and a depth of 0.5 mm.
Are formed at intervals of 3 mm so as to connect the inside and the outside of the frame, and the separator and the liquid guide portion are sandwiched between the grooves. The heat fusion temperature is desirably set to 135 to 160 ° C. at which polyethylene is fused and polypropylene is not melted. The separator used had a pore volume of about 0.1 μm or less with a pore volume of 50% of the total pore volume. The liquid conducting portion (reservoir connection porous body) used had a pore volume having a pore diameter of about 1 μm or less and 50% of the total pore volume.
【0097】平板状単電池を40個直列に積層し、平板
状電池同士の間に真鍮の板バネをはさんで硬質ポリエチ
レンの板を押さえ板として組電池を形成した。締め付け
棒には、アルミニウムパイプをウッド合金でつないだも
のを用いた。Forty flat plate cells were stacked in series, and a brass plate spring was sandwiched between the flat plate cells to form an assembled battery using a hard polyethylene plate as a holding plate. The fastening rod used was an aluminum pipe connected with a wood alloy.
【0098】単電池5個ごとに厚み1mmのアルミ板を集
熱板として挟んだ。電池の外周4辺のうち対向する2辺
側にアルミ集熱板とアルミナ層を介して接続される放熱
機構を設置した。放熱機構は、アルミ製で、巾10mm長
さ12cmの放熱フィンが、10mm間隔で片側31枚積層
方向に沿って配置されている。An aluminum plate having a thickness of 1 mm was sandwiched between five unit cells as a heat collecting plate. A heat dissipation mechanism connected to an aluminum heat collecting plate and an alumina layer was provided on two opposing sides of the four outer sides of the battery. The heat radiating mechanism is made of aluminum, and radiating fins having a width of 10 mm and a length of 12 cm are arranged at intervals of 10 mm along a stacking direction of 31 pieces on one side.
【0099】残る2辺側に、電解液リザーバが配置され
る。電解液リザーバは、硬質ポリプロピレン製のケース
に、ポリプロピレン製の不織布を詰めたものであり、各
電池から出ている導液部(リザーバ接続多孔体シート)
が挟み込まれる。On the remaining two sides, an electrolyte reservoir is arranged. The electrolyte reservoir is made of a hard polypropylene case packed with a nonwoven fabric made of polypropylene, and a liquid conducting portion (reservoir connection porous sheet) coming out of each battery.
Is sandwiched.
【0100】放熱機構および電解液リザーバを配置した
組電池をステンレス製の電池容器に収納し、圧力調節弁
を付けた容器蓋に絶縁層を介してとりつけている正極端
子および負極端子に 組電池から出している正極リード
および負極リードを各々溶接したのち、容器蓋の注液口
を電解質リザーバの位置にあわせて、容器蓋を電池容器
に溶接する。The assembled battery in which the heat radiating mechanism and the electrolytic solution reservoir are arranged is housed in a stainless steel battery container, and the positive electrode terminal and the negative electrode terminal which are attached to the container lid provided with the pressure control valve via an insulating layer are connected to the assembled battery. After welding out the positive electrode lead and the negative electrode lead, the inlet of the container lid is aligned with the position of the electrolyte reservoir, and the container lid is welded to the battery container.
【0101】容器全体を真空(ー750mmHg以下)
にしたのち、注液口にエチレンカーボネートとジメトキ
シエタンの1:1混合溶媒に過塩素酸リチウムを1モル
/l溶かした電解液を流し込む。注液は、乾燥炭酸ガス
雰囲気のドライボックス内でおこなう。注液完了後、注
液口を溶接、封口する。The whole container is vacuum (-750 mmHg or less)
After that, an electrolyte obtained by dissolving lithium perchlorate at 1 mol / l in a 1: 1 mixed solvent of ethylene carbonate and dimethoxyethane is poured into the liquid inlet. The injection is performed in a dry box in a dry carbon dioxide atmosphere. After the injection is completed, the injection port is welded and sealed.
【0102】このようにして組み立てた電池は、初回単
電池電圧 4.2Vまで充電した後、平均単電池電圧3.
6V、平均組電池電圧144Vで動作し、1.3kWの
出力を得た。The battery assembled in this manner was charged to an initial cell voltage of 4.2 V, and then charged to an average cell voltage of 3.2 V.
It operated at 6 V and an average assembled battery voltage of 144 V, and obtained an output of 1.3 kW.
【0103】実施例2.電極製造のバインダーをPVd
Fと軟質系フッ素樹脂との混合粉末(1:1)に代えた
以外は実施例1と同様に電池を組み立てた。Embodiment 2 FIG. PVd as binder for electrode production
A battery was assembled in the same manner as in Example 1 except that the mixed powder of F and the soft fluororesin (1: 1) was used.
【0104】このようにして組み立てた電池は、実施例
1と同様 平均単電池電圧3.6V、平均組電池電圧14
4Vで動作し、1.3kWの出力を得た。The battery assembled in this manner had an average cell voltage of 3.6 V and an average battery voltage of 14
Operating at 4 V, an output of 1.3 kW was obtained.
【0105】実施例3.負極製造時に炭酸リチウムを3
重量部入れる代わりに酸化リチウムを3重量部入れた以
外は実施例1と同様に電池を組み立てた。Embodiment 3 FIG. Lithium carbonate 3
A battery was assembled in the same manner as in Example 1 except that 3 parts by weight of lithium oxide was used instead of the parts by weight.
【0106】このようにして組み立てた電池は、実施例
1と同様 平均単電池電圧3.6V、平均組電池電圧14
4Vで動作し、1.3kWの出力を得た。The battery assembled in this manner had an average cell voltage of 3.6 V and an average battery voltage of 14 V, as in Example 1.
Operating at 4 V, an output of 1.3 kW was obtained.
【0107】実施例4.電解液注液時に乾燥空気雰囲気
のドライボックス内で、注液口周辺に炭酸ガスを吹き付
けながら行った以外は、実施例1と同様に電池を組み立
てた。Embodiment 4 FIG. A battery was assembled in the same manner as in Example 1, except that the injection was performed in a dry box in a dry air atmosphere while blowing carbon dioxide gas around the injection port when the electrolyte was injected.
【0108】このようにして組み立てた電池は、実施例
1と同様に平均単電池電圧3.6V、平均組電池電圧1
44Vで動作し、1.3kWの出力を得た。The battery assembled in this manner had an average cell voltage of 3.6 V and an average assembled battery voltage of 1 as in the first embodiment.
Operating at 44 V, an output of 1.3 kW was obtained.
【0109】実施例5.塗工溶剤としてNMP溶液33
重量部に、バインダーとして軟質系フッ素樹脂3重量部
を溶解させバインダー溶液とし、この溶液に正極活物質
としてLiCoO2 粉末58重量部と導電剤としてグラ
ファイト粉末6重量部と炭酸リチウム1重量部を分散さ
せて塗工液を作成した。この塗工液を集電体である厚さ
20μmのアルミ箔上に巾30cmに塗工し、乾燥させる
ことにより厚さ約300μmの電極シートを作成した。
長さは151cmとした。Embodiment 5 FIG. NMP solution 33 as a coating solvent
3 parts by weight of a soft fluororesin as a binder are dissolved in parts by weight to form a binder solution. In this solution, 58 parts by weight of LiCoO2 powder as a positive electrode active material, 6 parts by weight of graphite powder as a conductive agent, and 1 part by weight of lithium carbonate are dispersed. To prepare a coating solution. This coating liquid was applied to a 20 μm-thick aluminum foil as a current collector to a width of 30 cm, and dried to prepare an electrode sheet having a thickness of about 300 μm.
The length was 151 cm.
【0110】以下の工程は、実施例1と同様に行ない、
注液工程を乾燥空気雰囲気のドライボックスで行って電
池を組み立てた後、初回充電を 4.5Vまでおこない、
電池容器内で炭酸ガスを発生させて圧力調節弁を動作さ
せ、電池容器内部を炭酸ガス充分な雰囲気にした。The following steps are performed in the same manner as in Example 1.
After assembling the battery by performing the injection process in a dry box in a dry air atmosphere, perform the initial charge to 4.5 V,
The pressure regulating valve was operated by generating carbon dioxide gas in the battery container, and the inside of the battery container was set to an atmosphere sufficient for carbon dioxide gas.
【0111】このようにして組み立てた電池は、実施例
1と同様に平均単電池電圧3.6V、平均組電池電圧1
44Vで動作し、1.3kWの出力を得た。The battery assembled in this manner had an average cell voltage of 3.6 V and an average assembled battery voltage of 1 as in Example 1.
Operating at 44V, an output of 1.3 kW was obtained.
【0112】[0112]
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.
【0113】バインダーと電気化学的にイオンを吸蔵、
排出する能力を有する活物質からなる非水電解液電池用
電極で、バインダーにフッ素ゴムに結晶性のフッ素樹脂
をグラフト重合させた、下記に示すモノマーユニット
A,Bにより構成された軟質系フッ素樹脂を用いたの
で、 A: −CH2−CF2− B: −CFCl−CF2− 高性能で、かつ柔軟性の高い柔軟性電極が得られる。そ
して、バインダーとして上記軟質系フッ素樹脂を用いる
ことにより高性能で、かつ柔軟性の高い柔軟性電極が得
られるので、加工性が向上し、電極構造の自由度が増
す。円筒スパイラルや折り畳み電極の製作が容易にな
る。Electrochemically absorbing ions with the binder,
A non-aqueous electrolyte battery electrode made of an active material capable of discharging, and a soft fluororesin composed of the following monomer units A and B obtained by graft-polymerizing a crystalline fluororesin on a fluororubber as a binder. A: —CH 2 —CF 2 —B: —CFCl—CF 2 — A flexible electrode with high performance and high flexibility can be obtained. By using the above-mentioned soft fluororesin as a binder, a flexible electrode having high performance and high flexibility can be obtained, so that the processability is improved and the degree of freedom of the electrode structure is increased. The manufacture of cylindrical spirals and folded electrodes is facilitated.
【0114】また、軟質系フッ素樹脂からなるバインダ
ーの活物質に対する割合を 0.1重量%〜20重量%の
範囲としたので電池性能が良好となり、またバインダー
1重量部に対し5〜30重量部の塗工溶剤に分散させる
ようにしたので、塗工(電極作成)が容易になる。Also, since the ratio of the binder made of the soft fluororesin to the active material was in the range of 0.1% by weight to 20% by weight, the battery performance was good, and 5 to 30 parts by weight with respect to 1 part by weight of the binder. The coating (electrode preparation) is facilitated because the coating solvent is dispersed in the coating solvent.
【0115】また、イオン導電性物質を保持する多孔体
を挟んで、上記柔軟性電極を対向させて、電気化学素子
としたので、多孔体との少なくとも1つの電極を接着で
き、位置ずれを防止したり、安定した接触を確保でき
る。また、このようにして形成した電極−セパレータ一
体物を、巻回したり、折り畳んで、コンパクトな構造で
大面積電極を確保する際に、柔軟性を持たせることがで
きる。このようにして得られた電池を複数接続して組電
池とすることもできる。Further, since the above-mentioned flexible electrodes are opposed to each other with the porous body holding the ion-conductive substance therebetween to form an electrochemical element, at least one electrode can be bonded to the porous body to prevent displacement. And stable contact can be ensured. Moreover, when the electrode-separator integrated body thus formed is wound or folded to secure a large-area electrode with a compact structure, flexibility can be provided. A plurality of batteries thus obtained can be connected to form a battery pack.
【図1】 本発明の実施の形態1に係わる電池シートの
斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a battery sheet according to Embodiment 1 of the present invention.
【図2】 本発明の実施の形態2に係わる電池シートの
斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a battery sheet according to Embodiment 2 of the present invention.
【図3】 本発明の実施の形態5に係る電池を示す断面
図である。FIG. 3 is a sectional view showing a battery according to a fifth embodiment of the present invention.
【図4】 本発明の実施の形態6に係る柔軟性電極の効
果を表わす電極の伸び率を示す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing an elongation percentage of an electrode showing an effect of a flexible electrode according to a sixth embodiment of the present invention.
【図5】 本発明の実施の形態7に係る組電池を示す模
式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing an assembled battery according to Embodiment 7 of the present invention.
【図6】 本発明の実施の形態12に係る組電池を示す
模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a battery pack according to Embodiment 12 of the present invention.
【図7】 本発明の実施の形態13に係る組電池部分拡
大模式図である。FIG. 7 is an enlarged schematic view of a part of a battery pack according to Embodiment 13 of the present invention.
【図8】 本発明の実施の形態16に係る電池内圧開放
機構の圧力調節弁の模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram of a pressure control valve of a battery internal pressure release mechanism according to Embodiment 16 of the present invention.
【図9】 本発明の実施の形態16に係わる炭酸ガス濃
度による電池内圧の経時変化を示す特性図である。FIG. 9 is a characteristic diagram showing a change over time of a battery internal pressure with respect to a carbon dioxide gas concentration according to a sixteenth embodiment of the present invention.
【図10】 本発明の実施の形態16に係わる電池内圧
の経時変化を示す特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram showing a change over time in battery internal pressure according to Embodiment 16 of the present invention.
【図11】 本発明の実施の形態3に係わる比較例にお
ける電池組立法の模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram of a battery assembly method in a comparative example according to Embodiment 3 of the present invention.
【図12】 従来のコイン型電池を示す半断面側面図で
ある。FIG. 12 is a half sectional side view showing a conventional coin-type battery.
【図13】 従来のクラッド式鉛電池の構造を示す分解
斜視図である。FIG. 13 is an exploded perspective view showing a structure of a conventional clad type lead battery.
1 正極 2 負極 3 セパレータ 4 電気絶縁性シール材 5 導電性板材 11 平板状単電池 12 バネ 13 締め付け棒 14 切り放し部分 21 放熱機構 31 集熱板 32 電気絶縁層 41 弁体 42 バネA 43 バネケース 44 留めピン 45 バネB 46 解放口 51 タブ付き集電網 52 正極活物質層 53 集電用銅箔 54 タブ付き集電用銅箔 55 負極活物質層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive electrode 2 Negative electrode 3 Separator 4 Electrically insulating sealing material 5 Conductive plate material 11 Flat cell 12 Spring 13 Tightening rod 14 Cut off part 21 Heat dissipation mechanism 31 Heat collecting plate 32 Electric insulating layer 41 Valve body 42 Spring A 43 Spring case 44 Fastening Pin 45 Spring B 46 Release port 51 Tabbed current collector network 52 Positive electrode active material layer 53 Current collecting copper foil 54 Tabbed current collecting copper foil 55 Negative electrode active material layer
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 10/40 H01M 10/40 Z (72)発明者 塩田 久 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機 株式会社中央研究所内 (72)発明者 西村 隆 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機 株式会社中央研究所内 (72)発明者 相原 茂 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機 株式会社中央研究所内Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) H01M 10/40 H01M 10/40 Z (72) Inventor Hisashi Shioda 8-1-1 Honcho Tsukaguchi, Amagasaki City Mitsubishi Electric Corporation Central Research Laboratory (72) Inventor Takashi Nishimura 8-1-1, Tsukaguchi-Honmachi, Amagasaki-shi Mitsubishi Electric Corporation Central Research Laboratory (72) Inventor Shigeru Aihara 8-1-1, Tsukaguchi-Honcho, Amagasaki-shi Mitsubishi Electric Chuo Research Center Inside
Claims (3)
蔵、排出する能力を有する活物質からなる非水電解液電
池用電極で、上記バインダーがフッ素ゴムに結晶性のフ
ッ素樹脂をグラフト重合させた、下記に示すモノマーユ
ニットA,Bにより構成された軟質系フッ素樹脂である
ことを特徴とする柔軟性電極。 A: −CH2−CF2− B: −CFCl−CF2−An electrode for a non-aqueous electrolyte battery comprising a binder and an active material capable of electrochemically absorbing and discharging ions, wherein the binder is obtained by graft-polymerizing a crystalline fluororesin to a fluororubber. A flexible electrode comprising a soft fluororesin composed of monomer units A and B shown below. A: -CH 2 -CF 2 - B : -CFCl-CF 2 -
活物質に対する割合が 0.1重量%〜20重量%の範囲
で、かつ電極作成に際し、バインダー1重量部に対し5
〜30重量部の塗工溶剤に分散させるようにしたことを
特徴とする請求項第1項記載の柔軟性電極。2. The ratio of the binder made of a soft fluororesin to the active material is in the range of 0.1% by weight to 20% by weight, and 5 parts per 1 part by weight of the binder is used in preparing an electrode.
2. The flexible electrode according to claim 1, wherein the flexible electrode is dispersed in about 30 parts by weight of a coating solvent.
んで、請求項第1項あるいは第2項に記載の柔軟性電極
が対向していることを特徴とする電気化学素子。3. An electrochemical device wherein the flexible electrode according to claim 1 or 2 faces a porous body holding an ion conductive substance.
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