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JPH11120993A - 非水電解質二次電池 - Google Patents

非水電解質二次電池

Info

Publication number
JPH11120993A
JPH11120993A JP9303753A JP30375397A JPH11120993A JP H11120993 A JPH11120993 A JP H11120993A JP 9303753 A JP9303753 A JP 9303753A JP 30375397 A JP30375397 A JP 30375397A JP H11120993 A JPH11120993 A JP H11120993A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
negative electrode
electrode plate
metal powder
positive electrode
lithium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP9303753A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaki Kitamura
雅紀 北村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Storage Battery Co Ltd
Original Assignee
Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Storage Battery Co Ltd filed Critical Japan Storage Battery Co Ltd
Priority to JP9303753A priority Critical patent/JPH11120993A/ja
Publication of JPH11120993A publication Critical patent/JPH11120993A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高エネルギー密度かつ安全性がより向上され
た非水電解質二次電池を提供するための製造方法を提供
することを目的とする。 【解決手段】 本発明になる非水電解質二次電池の製造
方法は、アルカリ金属粉末が含有される負極合剤層を有
する負極と、正極とを備える電極体を構成し、その電極
体を電池容器に収納した後、電解液を注液することを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解質二次電
池に属する。
【0002】
【従来の技術】近年、携帯用無線電話、携帯用パソコ
ン、携帯用ビデオカメラ等の電子機器が開発され、各種
電子機器が携帯可能な程度に小型化されている。
【0003】それに伴って、内蔵される電池としても、
高エネルギー密度を有し、且つ軽量なものが採用されて
いる。そのような要求を満たす典型的な電池は、特にリ
チウム金属やリチウム合金等の活物質、又はリチウムイ
オンをホスト物質(ここでホスト物質とは、リチウムイ
オンを吸蔵及び放出できる物質をいう。)である炭素に
吸蔵させたリチウムインターカレーション化合物を負極
材料とし、LiClO4、LiPF6等のリチウム塩を溶
解した非プロトン性の有機溶媒を電解液とする非水電解
質二次電池である。
【0004】その中でも正負極間でリチウムイオンを吸
蔵・放出する非水電解質二次電池は、その一例として、
リチウムイオンホスト物質である負極材料を有する負極
合剤を、その支持体である負極集電体に保持してなる負
極板と、リチウムコバルト複合酸化物のようにリチウム
イオンと可逆的に電気化学的反応をする正極活物質をそ
の支持体である正極集電体に保持してなる正極板と、電
解液と、そして電解液を保持するとともに負極板と正極
板との間に介在して両極の短絡を防止するセパレータと
から構成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような非水電解質
二次電池の負極材料である、炭素材料(グラファイトや
非晶質カーボン等)、金属酸化物などは、充放電にまっ
たく寄与しない、不可逆容量を有しており、初充電の際
にこの不可逆容量に相当する電池容量が減少してしま
う。
【0006】この不可逆容量分を補う方法として、不可
逆容量分に相当する金属リチウム箔を負極合剤層表面に
貼付け、電池を構成するものがある。しかしながらこの
方法では、負極板全面に均一に金属リチウムを張り付け
ることが難しく、またその一部に張り付けた場合には、
金属リチウムから遠い位置に存在する負極合材層の処理
が完全に行われないといった問題点がある。
【0007】また、他の方法としては、炭素材料とリチ
ウム化合物(炭酸リチウム、水酸化リチウム、酸化リチ
ウム、塩化リチウム、硝酸リチウムなど)を加熱処理す
るものがある。しかしながら、この方法では均一な処理
が可能であるものの、高温環境下で金属リチウムが揮発
したり他の還元製物質と反応したりして、所望のリチウ
ム量を混在させることが難しかったり、不純物を取り込
んでしまったりする。さらには、リチウムを混在させる
ことができたものにおいても、電気化学的に不活性なも
のとなった場合には、初充電の際の不可逆容量の減少が
見られないことがある。また、不純物を取り込んでしま
ったものにおいては、負極合材層としての単位体積あた
りの電気量が減少してしまうという問題がある。
【0008】そこで、本発明の目的とするところは、上
記問題点を解決し、高エネルギー密度かつ安全性がより
向上された非水電解質二次電池を提供するための製造方
法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】そこで、第1の発明にか
かかる非水電解質二次電池の製造方法は、アルカリ金属
粉末又は/及びアルカリ金属を主体とする金属粉末が含
有される負極合剤層を有する負極と、正極とを備える電
極体を構成し、その電極体を電池容器に収納した後、電
解液を注液することを特徴とする。
【0010】第2の発明にかかかる非水電解質二次電池
の製造方法は、負極合剤層を有する負極であって、その
合剤層表面にアルカリ金属粉末又は/及びアルカリ金属
を主体とする金属粉末を有する負極と正極とを備える電
極体を構成し、その電極体を電池容器に収納した後、電
解液を注液することを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の方法によれば、負極材料
の不可逆容量を補うことができるとともに、電解液注液
後の負極の電位を集電箔の溶解電位よりも卑にすること
ができる。また、電解液と反応により消失したアルカリ
金属粉末が占有していた空間が孔となり、負極の多孔度
が増加する。このため、より効率の充放電が可能とな
る。
【0012】加えて、このようにして製造した非水電解
質二次電池は、正極の満充電時の酸化状態を低く押さえ
ることができるので、より安全な充電状態の非水電解質
二次電池を提供することができる。
【0013】以下、本発明を好適な実施例を用いて詳述
する。
【0014】
【実施例】
(実施例1)図1は本発明にかかるる非水電解質二次電池
の説明図である。
【0015】本実施例における非水電解質二次電池1
は、正極板9、負極板10及びセパレータ8からなる電
極体12が非水系の電解液(図示省略)とともに電池容
器5に収納されている。
【0016】正極板9は、厚さ20μmのアルミニウム
箔集電体の両面に活物質としてのリチウムコバルト複合
酸化物が保持されたものである。正極板9は、結着剤で
あるポリフッ化ビニリデン5部と導電剤であるアセチレ
ンブラック5部とを活物質90部とともに混合し、適宜
N−メチル−2−ピロリドンを加えてペースト状に調製
した後、その集電体材料の両面に塗布、乾燥することに
よって製作した。
【0017】負極板10は、厚さ18μmの銅箔である
集電体の両面に、ホスト物質としてのグラファイト(黒
鉛)91部と結着剤としてのポリフッ化ビニリデン8部
と前記グラファイトの不可逆容量分に相当するリチウム
金属粉末1部とを混合し、適宜N−メチル−2−ピロリ
ドンを加えてペースト状に調製したものを塗布、乾燥す
ることによって製作した。
【0018】セパレータ8は、ポリエチレン微多孔膜で
ある。また、電解液は、LiPF6を1mol/l含む
エチレンカーボネート:ジエチルカーボネート=1:1
(体積比)の混合液である。
【0019】それぞれの寸法は、正極板9が厚さ180
μm、幅54mmで、セパレータが厚さ25μm、幅5
8mmで、負極板が厚さ170μm、幅56mmであ
る。
【0020】そして、正極板9、セパレータ8、負極板
10、セパレータ8の順に重ね合わせて渦状に巻回し、
円筒状の電極体12を作製した。そして、寸法が18m
mΦ直径×65mm高さのニッケルめっきを施した鉄製
の電池容器5に収納した。次に、電解液を各電極、セパ
レータが十分湿潤し、電極群外にフリーな電解液が存在
しない量を真空注液し、正極端子2と正極板9とリード
7とを接続し、電池容器5を封口した。
【0021】このようにして、設計容量1400mAh
の電池(A)を5個作製した。
【0022】(実施例2)負極板10は、厚さ14μmの
銅箔である集電体の両面に、ホスト物質としてのグラフ
ァイト(黒鉛)92部と結着剤としてのポリフッ化ビニ
リデン7部とを混合し、適宜N−メチル−2−ピロリド
ンを加えてペースト状に調製した負極合剤層を塗布、乾
燥することによって製作した。次に、合剤層中のグラフ
ァイトの不可逆容量分に相当するリチウム金属粉末70
部と結着剤としてのポリフッ化ビニリデン30部とを混
合し、適宜N−メチル−2−ピロリドンを加えてペース
ト状に調製した。そして、このペースト状物をこの負極
合剤層表面に塗布し、乾燥した。
【0023】この負極板10を用いて実施例1と同様に
本発明になる電池(B)を5個作製した。
【0024】(比較例)実施例1と同様の方法で、かつ
負極板においてリチウム金属粉末を入れずに従来電池
(C)を5個作製した。
【0025】(試験および結果)これらの電池A、B及
びCを数時間放置し、1Cの電流で3時間、4.1Vま
で定電流定電圧充電を行って満充電状態とし、1Cで
2.75Vまで放電するという条件で放電試験を行っ
た。このときの結果を図2に示す。
【0026】本発明になる電池A、Bでは、従来電池C
に比べて、放電容量が大きく、しかも高率での充放電特
性に優れていることが示された。
【0027】また、これらの電池における満充電時の正
極の酸化状態を調査するために、再度1Cの電流で3時
間、4.1Vまで定電流定電圧充電を行なった後、電池
を解体してその正極板を電解液溶液に浸漬した。
【0028】そして、リチウム金属に対する正極板の電
位を調べたところ、AおよびBはそれぞれ4.19およ
び4.20Vであったのに対し、Cは4.27Vであっ
た。したがって、正極活物質であるコバルト酸リチウム
は、電池Cに対してA,Bのほうがより低い酸化数とな
っていることがわかった。
【0029】なお、本発明にかかるアルカリ金属とは、
リチウムに限られず、リチウム−アルミニウム合金、リ
チウム−マグネシウム合金などが例示される。
【0030】前記実施例においては、正極活物質として
LiCoO2を使用したが、これに限定されるものでは
ないし、負極のホスト物質もリチウムイオンを吸蔵、放
出できるものであればいかなるものでもかまわないし、
たとえば、グラファイト、コークス、カーボン、アモル
ファスカーボン、SnO、SnO2、Sn1-xxO(M
=Hg,P,B,Si,Ge又はSb、ただし0≦X<
1)、Sn1-xx2(M=Hg,P,B,Si,Ge
又はSb、ただし0≦X<1)、Sn32(OH)2
Sn3-xx2(OH)2(M=Mg,P,B,Si,G
e,Sb,As又はMn、ただし0≦X<3)、LiS
iO2、SiO2、SiO、SiO2-x(0≦X<1)、Si
1-xxO(M=Hg,P,B,Si,Ge又はSb、た
だし0≦X<1)、Si1-xx2(M=Hg,P,B,
Si,Ge又はSb、ただし0≦X<1)、Si1-xx
2-y(M=Hg,P,B,Si,Ge又はSb、ただ
し0≦X<1、0≦y<1)又はLiSnO2の中から
選ばれる1種又は2種以上であることを例示することが
できる。このように、負極の容量が大きいものを用い、
高容量な電池としても、本発明を適用することによって
より安全性の向上が可能である。
【0031】
【発明の効果】本発明の方法によれば、負極材料の不可
逆容量を補うことができるとともに、電解液注液後の負
極の電位を集電箔の溶解電位よりも卑にすることができ
る。また、電解液と反応により消失したアルカリ金属粉
末が占有していた空間が孔となり、負極の多孔度が増加
する。このため、より効率の充放電が可能となる。
【0032】加えて、このようにして製造した非水電解
質二次電池は、正極の満充電時の酸化状態をより低く押
さえることができるので、より安全な充電状態の非水電
解質二次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる一実施例の非水電解質二次電池
の説明図である。
【図2】本発明にかかる電池および従来電池の放電特性
を示す図である。
【符号の説明】
1 非水電解質二次電池 2 正極端子 3 ガスケット 4 絶縁板 5 電池容器 6 安全弁 7 正極リード 8 セパレータ 9 正極板 10 負極板 11 負極リード 12 電極体

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負極合剤層を有する負極と、正極とを備
    えた電極体を構成し、その電極体を電池容器に収納した
    後、電解液を注液する非水電解質二次電池の製造方法に
    おいて、負極合剤層はアルカリ金属粉末又は/及びアル
    カリ金属を主体とする金属粉末が含有されてなることを
    特徴とする非水電解質二次電池の製造方法。
  2. 【請求項2】 負極合剤層を有する負極と、正極とを備
    えた電極体を構成し、その電極体を電池容器に収納した
    後、電解液を注液する非水電解質二次電池の製造方法に
    おいて、負極合剤層表面にはアルカリ金属粉末又は/及
    びアルカリ金属を主体とする金属粉末が存在しているこ
    とを特徴とする非水電解質二次電池の製造方法。
JP9303753A 1997-10-17 1997-10-17 非水電解質二次電池 Withdrawn JPH11120993A (ja)

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