Notice: Undefined variable: fterm_desc_sub in /mnt/www/biblio_conv.php on line 353
セパレータおよび非水電解質電池
説明

セパレータおよび非水電解質電池

【課題】電池特性の劣化を抑制できるセパレータおよび非水電解質電池を提供する。
【解決手段】セパレータ4は、基材層4bの一主面上に樹脂層4aが設けられた構造を有する。樹脂層4aは、無機物が担持された多孔性に富むマトリックス樹脂層である。マトリックス樹脂に無機物が担持された樹脂層4aを有することで、耐酸化性を得ることができ、セパレータ4の劣化を抑制できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、セパレータおよび非水電解質電池に関し、詳しくは、微多孔性のセパレータ、並びに正極、負極、非水電解質およびセパレータにより構成される非水電解質電池に関する。
【背景技術】
【0002】
近年の携帯電子技術の目覚しい発達により、携帯電話やノートブックコンピューターは高度情報化社会を支える基盤技術として認識されている。これら機器の高機能化に関する研究開発は精力的に進められており、高機能化による消費電力の増加が駆動時間を短縮することが課題とされてきた。
【0003】
一定水準以上の駆動時間を確保するためには、駆動電源として用いられる二次電池の高エネルギー密度化が必須条件となるため、例えばリチウムイオン二次電池等に代表される高機能性二次電池におけるさらなる高エネルギー密度化が期待されている。
【0004】
従来のリチウムイオン二次電池では、正極にコバルト酸リチウムおよび負極には炭素材料が使用されており、作動電圧が4.2Vから2.5Vの範囲で用いられてきた。単電池において、端子電圧を4.2Vまで上げられるのは、非水電解質材料やセパレータ等の優れた電気化学的安定性によるところが大きい。
【0005】
ところで、従来の最大4.2Vで作動するリチウムイオン二次電池に用いられるコバルト酸リチウム等の正極活物質は、その理論容量に対して6割程度の容量を活用しているに過ぎず、さらに充電電圧を上げることにより、残存容量を活用することが原理的に可能である。実際、例えば特許文献1にて開示されているように、充電時の電圧を4.25V以上にすることにより、高エネルギー密度化が発現することが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】国際公開第WO03/019713A1号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、非水電解質二次電池に使用されているポリオレフィン微多孔膜は、充電電圧を4.25V以上に設定した場合は、特に正極表面近傍における酸化雰囲気が強まる結果、正極と物理的に接触する非水電解質材料やセパレータが酸化分解を受けやすくなり、結果的に内部抵抗が増大化し、電池特性が低下する問題がある。また、4.25Vより低い充電電圧であっても、耐酸化性を有するセパレータを用いることで、電池特性の劣化を抑制することが求められている。
【0008】
したがって、この発明の目的は、電池特性の劣化を抑制できるセパレータおよび非水電解質電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上述した課題を解決するために、第1の発明は、
基材層の少なくとも一主面上に樹脂層が設けられた構造を有し、
樹脂層は、無機物を有することを特徴とするセパレータである。
【0010】
第2の発明は、
正極と負極とがセパレータを介して対抗配置された非水電解質電池であって、
セパレータは、基材層の少なくとも一主面上に樹脂層が設けられた構造を有し、
樹脂層は、無機物を有すること
を特徴とする非水電解質電池である。
【0011】
第1の発明および第2の発明では、セパレータは、基材層の少なくとも一主面上に無機物を有する樹脂層が設けられた構造とされるので、耐酸化性に優れ、これにより電池特性の劣化を抑制できる。
【発明の効果】
【0012】
この発明によれば、セパレータの耐久性を向上し、電池特性の劣化を抑制できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】この発明の第1の実施形態による非水電解質電池の概略断面図である。
【図2】図1に示した巻回電極体の一部の拡大断面図である。
【図3】セパレータの一例の拡大断面図である。
【図4】セパレータの他の例の拡大断面図である。
【図5】この発明の第2の実施形態による非水電解質電池の構造を示す概略図である。
【図6】図5に示した電池素子の一部の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
(1)第1の実施形態
(1−1)非水電解質電池の構成
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、この発明の第1の実施形態による微多孔膜を用いた二次電池の断面構造を表している。
【0015】
この二次電池では、一対の正極および負極あたりの完全充電状態(以下、満充電状態と適宜称する)における開回路電圧が、例えば4.2V〜4.6Vの範囲内、または4.25V〜4.6Vの範囲内である。この二次電池は、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶1の内部に、帯状の正極2と帯状の負極3とがセパレータ4を介して巻回された巻回電極体20を有している。
【0016】
電池缶1は、例えばニッケル(Ni)のめっきがされた鉄(Fe)により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶1の内部には、巻回電極体20を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板5,6がそれぞれ配置されている。
【0017】
電池缶1の開放端部には、電池蓋7と、この電池蓋7の内側に設けられた安全弁機構8および熱感抵抗素子(Positive Temperature Coefficient;PTC素子)9とが、ガスケット10を介してかしめられることにより取り付けられており、電池缶1の内部は、密閉されている。電池蓋7は、例えば、電池缶1と同様の材料により構成されている。安全弁機構8は、熱感抵抗素子9を介して電池蓋7と電気的に接続されており、内部短絡あるいは外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合にディスク板11が反転して電池蓋7と巻回電極体20との電気的接続を切断するようになっている。熱感抵抗素子9は、温度が上昇すると抵抗値の増大により電流を制限し、大電流による異常な発熱を防止するものである。ガスケット10は、例えば、絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されている。
【0018】
巻回電極体20は、例えば、センターピン12を中心に巻回されている。巻回電極体20の正極2にはアルミニウムなどよりなる正極リード13が接続されており、負極3にはニッケルなどよりなる負極リード14が接続されている。正極リード13は安全弁機構8に溶接されることにより電池蓋7と電気的に接続されており、負極リード14は電池缶1に溶接され電気的に接続されている。
【0019】
[正極]
図2は、図1に示した巻回電極体20の一部を拡大して表すものである。図2に示すように、正極2は、例えば、対向する一対の面を有する正極集電体2Aと、正極集電体2Aの両面に設けられた正極合剤層2Bとを有している。なお、正極集電体2Aの片面のみに正極合剤層2Bが設けられた領域を有するようにしてもよい。正極集電体2Aは、例えば、アルミニウム(Al)箔等の金属箔により構成されている。正極合剤層2Bは、例えば、正極活物質を含んでおり、必要に応じてグラファイトなどの導電剤と、ポリフッ化ビニリデンなどの結着剤とを含んでいてもよい。
【0020】
正極活物質としては、リチウムを含有する化合物、例えばリチウム酸化物、リチウム硫化物あるいはリチウムを含む層間化合物が適当であり、これらの2種以上を混合して用いてもよい。特に、エネルギー密度を高くするには、正極活物質としてLixMO2を主体とするリチウム複合酸化物を含んでいることが好ましい。なお、Mは1種類以上の遷移金属が好ましく、具体的には、コバルト(Co),ニッケル(Ni),マンガン(Mn),鉄(Fe),アルミニウム(Al),バナジウム(V)およびチタン(Ti)からなる群のうちの少なくとも1種が好ましい。また、xは、電池の充放電状態によって異なり、通常、0.05≦x≦1.10の範囲内の値である。このようなリチウム複合酸化物の具体例としては、例えば、LiaCoO2(a≒1)、LibNiO2(b≒1)あるいはLicNidCo1-d2(c≒1、0<d<1である。)が挙げられる。また、リチウム複合酸化物としては、スピネル構造を有するLieMn24(e≒1)、あるいは、オリビン構造を有するLifFePO4(f≒1)が挙げられる。
【0021】
より具体的には、以下に述べる(化1)〜(化5)で表された組成を有するリチウム遷移金属複合酸化物を用いることができる。
【0022】
(化1)
Li[LixMn(1-x-y-z)NiyM’z]O(2-a)b
(式中M’は、コバルト(Co),マンガン(Mg),アルミニウム(Al),ホウ素(B),チタン(Ti),バナジウム(V),クロム(Cr),鉄(Fe),銅(Cu),亜鉛(Zn),ジルコニウム(Zr),モリブデン(Mo),スズ(Sn),カルシウム(Ca),ストロンチウム(Sr),タングステン(W)から選ばれた少なくとも一種以上の元素を表す。xは0<x≦0.2、yは0.3≦y≦0.8、zは0≦z≦0.5、aは−0.1≦a≦0.2、bは0≦b≦0.1の範囲内の値である。)
【0023】
(化2)
LicNi(1-d)M’’d(2-e)f
(式中M’’は、コバルト(Co),マンガン(Mn),マグネシウム(Mg),アルミニウム(Al),ホウ素(B),チタン(Ti),バナジウム(V),クロム(Cr),鉄(Fe),銅(Cu),亜鉛(Zn),モリブデン(Mo),スズ(Sn),カルシウム(Ca),ストロンチウム(Sr),タングステン(W)から選ばれた少なくとも一種以上の元素を表す。cは−0.1≦c≦0.1、dは0.005≦d≦0.5、eは−0.1≦e≦0.2、fは0≦f≦0.1の範囲内の値である。)
【0024】
(化3)
LicCo(1-d)M’’’d(2-e)f
(式中M’’’は、ニッケル(Ni),マンガン(Mn),マグネシウム(Mg),アルミニウム(Al),ホウ素(B),チタン(Ti),バナジウム(V),クロム(Cr),鉄(Fe),銅(Cu),亜鉛(Zn),モリブデン(Mo),スズ(Sn),カルシウム(Ca),ストロンチウム(Sr),タングステン(W)から選ばれた少なくとも一種以上の元素を表す。cは−0.1≦c≦0.1、dは0≦d≦0.5、eは−0.1≦e≦0.2、fは0≦f≦0.1の範囲内の値である。)
【0025】
(化4)
LisMn2-tM’’’’tuv
(式中M’’’’は、コバルト(Co),ニッケル(Ni),マグネシウム(Mg),アルミニウム(Al),ホウ素(B),チタン(Ti),バナジウム(V),クロム(Cr),鉄(Fe),銅(Cu),亜鉛(Zn),モリブデン(Mo),スズ(Sn),カルシウム(Ca),ストロンチウム(Sr),タングステン(W)から選ばれた少なくとも一種以上の元素を表す。sはs≧0.9、tは0.005≦t≦0.6、uは3.7≦u≦4.1、vは0≦v≦0.1の範囲内の値である。)
【0026】
また、以下に述べる(化5)で表された組成を有するリチウム遷移金属複合リン酸塩も用いることができる。
【0027】
(化5)
LiM’’’’’PO4
(式中M’’’’’は、コバルト(Co),マンガン(Mn),鉄(Fe),ニッケル(Ni),マグネシウム(Mg),アルミニウム(Al),ホウ素(B),チタン(Ti),バナジウム(V),ニオブ(Nb),銅(Cu),亜鉛(Zn),モリブデン(Mo),カルシウム(Ca),ストロンチウム(Sr),タングステン(W),ジルコニウム(Zr)から選ばれた少なくとも一種以上の元素を表す。)
【0028】
[負極]
図2に示すように、負極3は、例えば、対向する一対の面を有する負極集電体3Aと、負極集電体3Aの両面に設けられた負極合剤層3Bとを有している。なお、負極集電体3Aの片面のみに負極合剤層3Bが設けられた領域を有するようにしてもよい。負極集電体3Aは、例えば銅(Cu)箔などの金属箔により構成されている。負極合剤層3Bは、例えば、負極活物質を含んでおり、必要に応じてポリフッ化ビニリデンなどの結着剤を含んでいてもよい。
【0029】
負極活物質としては、リチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料(以下、リチウムを吸蔵・離脱可能な負極材料と適宜称する。)を含んでいる。リチウムを吸蔵・離脱可能な負極材料としては、例えば、炭素材料、金属化合物、酸化物、硫化物、LiN3などのリチウム窒化物、リチウム金属、リチウムと合金を形成する金属、あるいは高分子材料などが挙げられる。
【0030】
炭素材料としては、例えば、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維あるいは活性炭が挙げられる。このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスあるいは石油コークスなどがある。有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂等の高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいい、一部には難黒鉛化性炭素または易黒鉛化性炭素に分類されるものもある。また、高分子材料としてはポリアセチレンあるいはポリピロール等が挙げられる。
【0031】
このようなリチウムを吸蔵・離脱可能な負極材料のなかでも、充放電電位が比較的リチウム金属に近いものが好ましい。負極3の充放電電位が低いほど電池の高エネルギー密度化が容易となるからである。なかでも炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ることができるとともに、良好なサイクル特性を得ることができるので好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエネルギー密度を得ることができ好ましい。また、難黒鉛化性炭素は、優れたサイクル特性を得ることができるので好ましい。
【0032】
リチウムを吸蔵・離脱可能な負極材料としては、また、リチウム金属単体、リチウムと合金を形成可能な金属元素あるいは半金属元素の単体、合金または化合物が挙げられる。これらは高いエネルギー密度を得ることができるので好ましく、特に、炭素材料と共に用いるようにすれば、高エネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるのでより好ましい。なお、本明細書において、合金には2種以上の金属元素からなるものに加えて、1種以上の金属元素と1種以上の半金属元素とからなるものも含める。その組織には固溶体、共晶(共融混合物)、金属間化合物あるいはそれらのうち2種以上が共存するものがある。
【0033】
このような金属元素あるいは半金属元素としては、スズ(Sn),鉛(Pb),アルミニウム,インジウム(In),ケイ素(Si),亜鉛(Zn),アンチモン(Sb),ビスマス(Bi),カドミウム(Cd),マグネシウム(Mg),ホウ素(B),ガリウム(Ga),ゲルマニウム(Ge),ヒ素(As),銀(Ag),ジルコニウム(Zr),イットリウム(Y)またはハフニウム(Hf)が挙げられる。これらの合金あるいは化合物としては、例えば、化学式MasMbtLiu、あるいは化学式MapMcqMdrで表されるものが挙げられる。これら化学式において、Maはリチウムと合金を形成可能な金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を表し、MbはリチウムおよびMa以外の金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を表し、Mcは非金属元素の少なくとも1種を表し、MdはMa以外の金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を表す。また、s、t、u、p、qおよびrの値はそれぞれs>0、t≧0、u≧0、p>0、q>0、r≧0である。
【0034】
なかでも、短周期型周期表における4B族の金属元素あるいは半金属元素の単体、合金または化合物が好ましく、特に好ましいのはケイ素あるいはスズ、またはこれらの合金あるいは化合物である。これらは、結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。
【0035】
この他、MnO2、V25、V613、NiS、MoSなど、リチウムを含まない無機化合物も、正負極のいずれかに用いることができる。
【0036】
[電解液]
電解液としては、非水溶媒に電解質塩を溶解させた非水電解液を用いることができる。非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネートおよびプロピレンカーボネートのうちの少なくとも一方を含んでいることが好ましい。サイクル特性を向上させることができるからである。特に、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとを混合して含むようにすれば、よりサイクル特性を向上させることができるので好ましい。非水溶媒としては、また、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートまたはメチルプロピルカーボネート等の鎖状炭酸エステルの中から、少なくとも1種を含んでいることが好ましい。サイクル特性をより向上させることができるからである。
【0037】
非水溶媒としては、さらに、2,4−ジフルオロアニソールおよびビニレンカーボネートのうちの少なくとも一方を含んでいることが好ましい。2,4−ジフルオロアニソールは放電容量を改善することができ、ビニレンカーボネートはサイクル特性をより向上させることができるからである。特に、これらを混合して含んでいれば、放電容量およびサイクル特性を共に向上させることができるのでより好ましい。
【0038】
非水溶媒としては、さらに、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、これら化合物の水素基の一部または全部をフッ素基で置換したもの、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、3−メトキシプロピロニトリル、N,N−ジメチルフォルムアミド、N−メチルピロリジノン、N−メチルオキサゾリジノン、N,N−ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、ジメチルスルフォキシドあるいはリン酸トリメチル等のいずれか1種または2種以上を含んでいてもよい。
【0039】
組み合わせる電極によっては、上記非水溶媒群に含まれる物質の水素原子の一部または全部をフッ素原子で置換したものを用いることにより、電極反応の可逆性が向上する場合がある。したがって、これらの物質を適宜用いることも可能である。
【0040】
電解質塩であるリチウム塩としては、例えば、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiB(C654、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(SO2CF32、LiC(SO2CF33、LiAlCl4、LiSiF6、LiCl、LiBF2(ox)、LiBOB、あるいはLiBrが適当であり、これらのうちのいずれか1種または2種以上が混合して用いることができる。なかでも、LiPF6は、高いイオン伝導性を得ることができるとともに、サイクル特性を向上させることができるので好ましい。
【0041】
[セパレータ]
以下、図3および図4を参照して、セパレータ4の構造の一例および他の例について説明する。図3は、セパレータ4の構造の一例を示す拡大断面図である。図3に示すように、セパレータ4は、基材層4bの一主面上に樹脂層4aが設けられた構造を有する。基材層4bの材料としては、従来の電池に使用されてきたものを利用することが可能である。そのなかでも、ショート防止効果に優れ、且つシャットダウン効果による電池の安全性向上が可能なポリオレフィン製微孔性フィルムを使用することが特に好ましい。
【0042】
具体的には、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン樹脂からなる微多孔膜が好ましい。なお、図3中に示す基材層4bは、単層の構造を有するが、基材層4bを多層構造としてもよい。多層構造の基材層4bとして、より具体的には、例えば、ポリプロピレン(PP)層と、ポリエチレン(PE)層と、PP層とを順次に積層した3層構造を有する微多孔膜等を用いることができる。
【0043】
樹脂層4aは、無機物が担持された多孔性に富むマトリックス樹脂層である。マトリックス樹脂に無機物が担持された樹脂層4aを有することで、耐酸化性を得ることができ、セパレータ4の劣化を抑制できる。
【0044】
マトリックス樹脂としては、より具体的には、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等を用いることができ、また、これらの共重合体を用いることも可能である。
【0045】
無機物としては、金属、半導体、またはこれらの酸化物、窒化物を挙げることができる。具体的に金属としては、例えば、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)等、半導体としては、例えば、ケイ素(Si)、ホウ素(B)等を挙げることができる。また、酸化物もしくは窒化物としては、アルミナ(Al23)、窒化ホウ素(BN)、窒化アルミニウム(AlN)、二酸化チタン(TiO2二酸化ケイ素(SiO2)等を挙げることができる。また、無機物としては、導電性が無く、入手性に優れるもので、且つ熱容量の大きなものが好ましい。熱容量が大きいと、電流発熱時のヒートシンクとして有用であり、熱暴走を抑えるように機能するからである。このような無機物としては、例えば、アルミナ(Al23)、窒化ホウ素(BN)、窒化アルミニウム(AlN)、二酸化チタン(TiO2二酸化ケイ素(SiO2)等を挙げることができる。
【0046】
無機物の粒径としては、1nm〜10μmの範囲内が好ましい。1nmより小さいと、入手が困難であり、また入手できたとしてもコスト的に見合わない。10μmより大きいと電極間距離が大きくなり、限られたスペースで活物質充填量が十分得られず電池容量が低くなるからである。
【0047】
樹脂層4aの形成方法としては、例えば、マトリックス樹脂、溶媒および無機物からなるスラリーを基材層4b上に塗布し、マトリックス樹脂の貧溶媒且つ上記溶媒の親溶媒浴中を通過させて相分離させ、その後、乾燥させることで形成できる。
【0048】
セパレータ4の突き刺し強度としては、100gf〜1000gfの範囲内であることが好ましい。突き刺し強度が低いとショートが発生することがあり、高いとイオン伝導性が低下してしまうからである。
【0049】
また、セパレータの透気度としては、30sec/100cc〜1000sec/100ccの範囲内であることが好ましい。透気度が低いとショートが発生することがあり、高いとイオン伝導性が低下してしまうからである。
【0050】
図4は、セパレータ4の構造の他の例を示す拡大断面図である。図4に示すように、セパレータ4は、基材層4bの両面に樹脂層4c、樹脂層4eが設けられた構造を有する。なお、セパレータ4の構造以外は、上述した一例と同様であるので詳しい説明を省略する。
【0051】
(1−2)非水電解質電池の製造方法
次に、この発明の第1の実施形態による非水電解質電池の製造方法について説明する。以下、一例として円筒型の非水電解質電池を挙げて、非水電解質電池の製造方法について説明する。
【0052】
正極2は、以下に述べるようにして作製する。まず、例えば、正極活物質と、導電剤と、結着剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させて正極合剤スラリーとする。
【0053】
次に、この正極合剤スラリーを正極集電体2Aに塗布し溶剤を乾燥させた後、ロールプレス機などにより圧縮成型して正極合剤層2Bを形成し、正極2を作製する。
【0054】
負極3は、以下に述べるようにして作製する。まず、例えば、負極活物質と、結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させて負極合剤スラリーとする。
【0055】
次に、この負極合剤スラリーを負極集電体3Aに塗布し溶剤を乾燥させた後、ロールプレス機などにより圧縮成型して負極合剤層3Bを形成し、負極3を作製する。
【0056】
次に、正極集電体2Aに正極リード13を溶接などにより取り付けると共に、負極集電体3Aに負極リード14を溶接などにより取り付ける。次に、正極2と、負極3とをセパレータ4を介して巻回し、正極リード13の先端部を安全弁機構8に溶接すると共に、負極リード14の先端部を電池缶1に溶接して、巻回した正極2および負極3を一対の絶縁板5,6で挟み電池缶1の内部に収納する。
【0057】
次に、電解液を電池缶1の内部に注入し、電解液をセパレータ4に含浸させる。次に、電池缶1の開口端部に電池蓋7、安全弁機構8および熱感抵抗素子9を、ガスケット10を介してかしめることにより固定する。以上により、この発明の第1の実施形態による非水電解質電池が作製される。
【0058】
この発明の第1の実施形態による非水電解質電池では、充電を行うと、例えば、正極2からリチウムイオンが離脱し、電解液を介して負極3に吸蔵される。放電を行うと、例えば、負極3からリチウムイオンが離脱し、電解液を介して正極2に吸蔵される。第1の実施形態では、セパレータ4が耐酸化性に優れたものであり、高エネルギー密度の非水電解液二次電池を提供できる。
【0059】
(2)第2の実施形態
(2−1)非水電解質電池の構成
図3は、この発明の第2の実施形態による非水電解質電池の構造を示す。図3に示すように、この非水電解質電池は、電池素子30を防湿性ラミネートフィルムからなる外装材37に収容し、電池素子30の周囲を溶着することにより封止してなる。電池素子30には、正極リード32および負極リード33が備えられ、これらのリードは、外装材37に挟まれて外部へと引き出される。正極リード32および負極リード33のそれぞれの両面には、外装材37との接着性を向上させるために樹脂片34および樹脂片35が被覆されている。
【0060】
[外装材]
外装材37は、例えば、接着層、金属層、表面保護層を順次積層した積層構造を有する。接着層は高分子フィルムからなり、この高分子フィルムを構成する材料としては、例えばポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、無延伸ポリプロピレン(CPP)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)が挙げられる。金属層は金属箔からなり、この金属箔を構成する材料としては、例えばアルミニウム(Al)が挙げられる。また、金属箔を構成する材料としては、アルミニウム以外の金属を用いることも可能である。表面保護層を構成する材料としては、例えばナイロン(Ny)、ポリエチレンテレフタレート(PET)が挙げられる。なお、接着層側の面が、電池素子30を収納する側の収納面となる。
【0061】
[電池素子]
この電池素子30は、例えば、図6に示すように、両面にゲル電解質層45が設けられた帯状の負極43と、セパレータ44と、両面にゲル電解質層45が設けられた帯状の正極42と、セパレータ44とを積層し、長手方向に巻回されてなる巻回型の電池素子30である。
【0062】
正極42は、帯状の正極集電体42Aと、この正極集電体42Aの両面に形成された正極活物質層42Bとからなる。正極集電体42Aは、例えばアルミニウム(Al)などからなる金属箔である。
【0063】
正極42の長手方向の一端部には、例えばスポット溶接または超音波溶接で接続された正極リード32が設けられている。この正極リード32の材料としては、例えばアルミニウム等の金属を用いることができる。
【0064】
負極43は、帯状の負極集電体43Aと、この負極集電体43Aの両面に形成された負極活物質層43Bとからなる。負極集電体43Aは、例えば、銅(Cu)箔、ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。
【0065】
また、負極43の長手方向の一端部にも正極42と同様に、例えばスポット溶接または超音波溶接で接続された負極リード33が設けられている。この負極リード33の材料としては、例えば銅(Cu)、ニッケル(Ni)等を用いることができる。
【0066】
ゲル電解質層45以外のことは、上述の第1の実施形態と同様であるので、以下ではゲル電解質層45について説明する。
【0067】
ゲル電解質層45は、電解液と、この電解液を保持する保持体となる高分子化合物とを含み、いわゆるゲル状となっている。ゲル電解質層45は高いイオン伝導率を得ることができるとともに、電池の漏液を防止できるので好ましい。電解液の構成(すなわち液状の溶媒、電解質塩および添加剤)は、第1の実施形態と同様である。
【0068】
高分子化合物としては、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレンあるいはポリカーボネートを挙げることができる。特に電気化学的な安定性の点からは、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレンあるいはポリエチレンオキサイドが好ましい。
【0069】
(2−2)非水電解質電池の製造方法
次に、この発明の第2の実施形態による非水電解質電池の製造方法について説明する。まず、正極42および負極43のそれぞれに、溶媒と、電解質塩と、高分子化合物と、混合溶媒とを含む前駆溶液を塗布し、混合溶媒を揮発させてゲル電解質層45を形成する。なお、予め正極集電体42Aの端部に正極リード32を溶接により取り付けるとともにに、負極集電体43Aの端部に負極リード33を溶接により取り付けるようにする。
【0070】
次に、ゲル電解質層45が形成された正極42と負極43とをセパレータ44を介して積層し積層体としたのち、この積層体をその長手方向に巻回して、巻回型の電池素子30を形成する。
【0071】
次に、ラミネートフィルムからなる外装材37を深絞り加工することで凹部36を形成し、電池素子30をこの凹部36に挿入し、外装材37の未加工部分を凹部36上部に折り返し、凹部36の外周部分を熱溶着し密封する。以上により、この発明の第2の実施形態による非水電解質電池が作製される。
【実施例】
【0072】
以下、実施例によりこの発明を具体的に説明するが、この発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
【0073】
【表1】

【0074】
表1は、実施例1〜実施例37および比較例1〜比較例10について示すものである。以下、表1を参照して、実施例1〜実施例37および比較例1〜比較例10について説明する。
【0075】
正極は、次のようにして作製した。正極活物質としてコバルト酸リチウム(LiCoO2)98wt%と、アモルファス性炭素粉(ケッチェンブラック)0.8wt%と、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)1.2wt%とを混合して正極合剤を調製した。この正極合剤をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させて正極合剤スラリーを作製した後、この正極合剤スラリーを帯状アルミニウム箔よりなる正極集電体の両面に均一に塗布した。得られた塗布物を温風乾燥した後、ロールプレス機で圧縮成型し、正極合剤層を形成した。
【0076】
負極は、次のようにして作製した。黒鉛粉末90wt%と、PVdF10wt%とを混合して負極合剤を調製した。この負極合剤をN−メチル−2−ピロリドンに分散させて負極合剤スラリーを作製した後、負極合剤スラリーを帯状銅箔よりなる負極集電体の両面に均一に塗布し、さらに、これを加熱プレス成型することにより、負極合剤層を形成した。
【0077】
セパレータは、次のようにして作製した。まず、ポリフッ化ビリデン樹脂(平均分子量150000)にN-メチル-2ピロリドンを、質量比10:90で加え十分に溶解させ、PVdFのN-メチル-2ピロリドン10wt%溶液を作製した。
【0078】
次に、上記溶液に無機物として、平均粒径250nmのAl23(アルミナ)微粉末をPVdF量に対し2倍量となるように添加し、良く攪拌し塗布スラリーを作製した。次に、作製したスラリーを卓上コーターにて、基材層としての厚さ16μmのポリエチレン(PE)製微多孔膜上に塗布し、ついで水浴で相分離させた後、熱風にて乾燥し、アルミナを担持した厚さ4μmのPVdF微多孔層を有する微多孔膜を得た。
【0079】
ここで、作製したセパレータについて、以下に説明する透気度および突き刺し強度の測定を行った。
透気度測定
透気度は、ガーレーデンソメーター(東洋精機所製)を用いて、JIS P8117により測定した。
突き刺し強度の測定
ハンディー圧縮試験機(KES−G5 カト−テック株式会社製)を用いて、先端の直径φ1.0mmのニードルを2mm/secで突き刺したときの最大荷重を突き刺し強度とした。
【0080】
以上により測定した結果、実施例1のセパレータの透気度(JIS P8117)は、550sec/100ccであった。突き刺し強度は4.00gfでイオン透過性に優れたセパレータであった。
【0081】
次に、セパレータと正極と負極とを、負極、セパレータ、正極、セパレータの順に積層し、渦巻型に多数回巻回することにより、ジェリーロール型の巻回電極体を作製した。
【0082】
巻回電極体を作製した後、巻回電極体を挟み込むように、巻回電極体の周面に対して垂直に一対の絶縁板を配設し、正極の集電をとるために、アルミニウム製の正極リードの一端を正極集電体から導出し、他端をディスク板を介して電池蓋と電気的に接続した。また、負極の集電をとるためにニッケル製の負極リードの一端を負極集電体から導出し、他端を電池缶に溶接した。また、巻回電極体を電池缶の内部に収納するとともに、電池缶の内部に電解液を減圧方式により注入した。
【0083】
電解液には、エチレンカーボネート35wt%と、ジメチルカーボネート63wt%およびビニレンカーボネート2wt%とを混合した混合溶媒を調製した。さらに、この混合溶媒に対して、LiPF6を重量モル濃度が1.5mol/kgとなるように溶解させたものを用いた。最後に、アスファルトを塗布したガスケットを介して電池缶をかしめることにより、安全弁機構、熱感抵抗素子および電池蓋を重ね合わせた状態で密閉した。以上により、実施例1の円筒型の非水電解液二次電池を作製した。
【0084】
次に、実施例1の二次電池について、以下に説明するフロート試験を行った。
フロート試験
満充電状態における開回路電圧が4.2V以上となるように充電を行い、高温過充電状態における充電電流値の変動を調べた。以下、この充電電流値変動をフロート特性と称する。フロート特性は、60℃に維持した高温槽内で1000hの定電流定電圧方式により行った。具体的には、500mAで定電流充電を開始した後、それぞれ端子間電圧が所定電圧まで上昇した時点で定電圧充電へ切り替えた。定電圧充電後の電流の立ち上がりまでの時間を測定し、フロート限界時間とした。
【0085】
実施例1では、満充電状態における開回路電圧が4.2Vとなるように充電し、フロート試験を行った。また、満充電状態における開回路電圧が4.2Vとなるように充電した後、540mA(0.2C)の定電流で、3.0Vとなるまで放電を行い容量を測定した。
【0086】
表1に示すように、実施例1では、フロート限界時間は、1000時間を超え良好なフロート特性を示した。また、満充電での容量は、2500mAhであった。
【0087】
<実施例2〜実施例9>
<実施例2>
実施例1と同様にして、実施例2の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.25Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0088】
<実施例3>
実施例1と同様にして、実施例3の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.30Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0089】
<実施例4>
実施例1と同様にして、実施例4の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0090】
<実施例5>
実施例1と同様にして、実施例5の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.40Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0091】
<実施例6>
実施例1と同様にして、実施例6の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.45Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0092】
<実施例7>
実施例1と同様にして、実施例7の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.50Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0093】
<実施例8>
実施例1と同様にして、実施例8の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.55Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0094】
<実施例9>
実施例1と同様にして、実施例9の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.60Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0095】
表1に示すように、実施例2〜実施例9では、いずれも良好なフロート特性を示した。
【0096】
<実施例10〜実施例14>
<実施例10>
無機物として、平均粒径7nmのアルミナ微粉末を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例10の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0097】
<実施例11>
無機物として、平均粒径16nmのアルミナ微粉末を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例11の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0098】
<実施例12>
無機物として、平均粒径40nmのアルミナ微粉末を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例12の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0099】
<実施例13>
無機物として、平均粒径140nmのアルミナ微粉末を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例13の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0100】
<実施例14>
無機物として、平均粒径380nmのアルミナ微粉末を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例14の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0101】
表1に示すように、実施例10〜実施例14では、いずれも良好なフロート特性を示した。
【0102】
<実施例15〜実施例18>
<実施例15>
無機物として、平均粒径140nmの窒化ホウ素(BN)を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例15の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0103】
<実施例16>
無機物として、平均粒径140nmの窒化アルミ(AlN)を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例16の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0104】
<実施例17>
無機物として、平均粒径140nmの二酸化チタン(TiO2)を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例17の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0105】
<実施例18>
無機物として、平均粒径140nmの二酸化ケイ素(SiO2)を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例18の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0106】
表1に示すように、実施例15〜実施例18では、いずれも良好なフロート特性を示した。
【0107】
<実施例19〜実施例21>
<実施例19>
負極にリチウム(Li)を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例19の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0108】
<実施例20>
負極にケイ素(Si)を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例20の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0109】
<実施例21>
負極にスズ−コバルト合金(Sn−Co)を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例21の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0110】
表1に示すように、実施例19〜実施例21では、いずれも良好なフロート特性を示した。
【0111】
<実施例22〜実施例25>
<実施例22>
基材層であるPE微多孔膜の厚さを5μmとした以外は、実施例1と同様にして、実施例22の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0112】
<実施例23>
基材層であるPE微多孔膜の厚さを7μmとした以外は、実施例1と同様にして、実施例23の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0113】
<実施例24>
基材層であるPE微多孔膜の厚さを9μmとした以外は、実施例1と同様にして、実施例24の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0114】
<実施例25>
基材層であるPE微多孔膜の厚さを20μmとして以外は、実施例1と同様にして、実施例25の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0115】
表1に示すように、実施例22〜実施例25では、いずれも良好なフロート特性を示した。
【0116】
<実施例26>
基材層であるPE微多孔膜の代わりに、厚さ16μmの表層ポリプロピレン(PP)、内層PE、表層PPの3層微多孔膜を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例26の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0117】
表1に示すように、実施例26では、いずれも良好なフロート特性を示した。
【0118】
<実施例27〜実施例29>
<実施例27>
マトリックス樹脂としてポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例27の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0119】
<実施例28>
マトリックス樹脂としてポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン(PVdF−HEP)共重合体を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例28の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0120】
<実施例29>
マトリックス樹脂としてポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−ポリテトラフルオロエチレン(PVdF−HEP−PTFE)共重合体を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例29の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0121】
表1に示すように、実施例27〜実施例29では、いずれも良好なフロート特性を示した。
【0122】
<実施例30〜実施例32>
<実施例30>
平均分子量5万のPVdFを用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例30の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0123】
<実施例31>
平均分子量30万のPVdFを用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例31の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0124】
<実施例32>
平均分子量100万のPVdFを用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例32の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0125】
表1に示すように、実施例30〜実施例32では、いずれも良好なフロート特性を示した。
【0126】
<実施例33〜実施例35>
<実施例33>
正極にLiCoO2/LiNiCoMnO2=8/2(質量比)を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例33の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0127】
<実施例34>
正極にLiNiMnO4を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例34の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0128】
<実施例35>
正極にコバルトリン酸リチウム(LiCoPO4)を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例35の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0129】
表1に示すように、実施例33〜実施例35では、いずれも良好なフロート特性を示した。
【0130】
<実施例36〜実施例37>
<実施例36>
樹脂層の厚みを1μmとした以外は、実施例1と同様にして、実施例36の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0131】
<実施例37>
樹脂層の厚みを10μmとした以外は、実施例1と同様にして、実施例37の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0132】
表1に示すように、実施例36〜実施例37では、樹脂層の厚みが薄いほどフロート時間が短くなるが、いずれも良好なフロート特性を示した。
【0133】
<比較例1>
実施例1と同様にして作製したスラリーを卓上コータにて、厚さ16μmのPE製微多孔膜上に塗布し、水浴で相分離させずに、熱風にて乾燥しアルミナを担持したPVdF層を有するPE微多孔膜を作製した。
【0134】
比較例1では、セパレータの厚みは、20μmであったが、PVdF層が多孔性を持たず、空気の通過性がなく透気度は測定できなかった。すなわち、微多孔がなく、電解液の含浸性に乏しいイオン透過性のない膜となり、電池として機能しなかった。
【0135】
<比較例2>
実施例1のスラリーを塗布しないで、厚さ20μmのPE微多膜を用いた以外は、実施例1と同様にして、比較例2の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0136】
表1に示すように、150時間経過で電流の立ち上がりが見られ、微小ショートが発生していることがわかった。
【0137】
<比較例3〜比較例5>
<比較例3>
負極にリチウム(Li)を用いた以外は、比較例2と同様にして、比較例3の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0138】
<比較例4>
負極にケイ素(Si)を用いた以外は、比較例2と同様にして、比較例4の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0139】
<比較例5>
負極にスズ−コバルト合金(Sn−Co)を用いた以外は、比較例2と同様にして、比較例5の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0140】
表1に示すように、比較例3では、150時間経過で電流の立ち上がりがみられ、微小ショートが発生していることがわかった。比較例4では、100時間経過で電流の立ち上がりがみられ、微小ショートが発生していることがわかった。比較例5では、100時間経過で電流の立ち上がりがみられ、微小ショートが発生していることがわかった。
【0141】
<比較例6>
比較例2と同様にして、比較例6の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.20Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0142】
表1に示すように、比較例6では、400時間経過で電流の立ち上がりがみられ、微小ショートが発生していることがわかった。
【0143】
<比較例7>
比較例2と同様にして、比較例7の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.25Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0144】
比較例7では、400時間経過で電流の立ち上がりがみられ、微小ショートが発生していることがわかった。
【0145】
<比較例8〜比較例10>
<比較例8>
比較例3と同様にして、比較例8の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.25Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0146】
<比較例9>
比較例4と同様にして、比較例9の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.25Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0147】
<比較例10>
比較例5と同様にして、比較例10の二次電池を作製した。満充電状態における開回路電圧が4.25Vとなるように充電を行った。次に、容量の測定およびフロート試験を行った。
【0148】
表1に示すように、比較例8では、110時間経過で電流の立ち上がりがみられ、微小ショートが発生していることがわかった。比較例9では、95時間経過で電流の立ち上がりがみられ、微小ショートが発生していることがわかった。比較例10では、104時間経過で電流の立ち上がりがみられ、微小ショートが発生していることがわかった。
【0149】
この発明は、上述したこの発明の実施形態に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。この発明は、上述したこの発明の実施形態に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、その形状においては、特に限定されない。円筒型、角型、コイン型、ボタン型等を呈するものであってもよい。
【0150】
また、第1の実施形態では、電解質として、電解液を有する非水電解質電池、第2の実施形態では、電解質として、ゲル状電解質を有する非水電解質電池について説明したがこれらに限定されるものではない。
【0151】
例えば、電解質としては、上述したものの他にイオン伝導性高分子を利用した高分子固体電解質、またはイオン伝導性無機材料を利用した無機固体電解質なども用いることも可能であり、これらを単独あるいは他の電解質と組み合わせて用いてもよい。高分子固体電解質に用いることができる高分子化合物としては、例えばポリエーテル、ポリエステル、ポリフォスファゼン、あるいはポリシロキサンなどを挙げることができる。無機固体電解質としては、例えばイオン伝導性セラミックス、イオン伝導性結晶、あるいはイオン伝導性ガラスなどを挙げることができる。
【符号の説明】
【0152】
1・・・電池缶
2・・・正極
2A・・・正極集電体
2B・・・正極合剤層
3A・・・負極集電体
3B・・・負極合剤層
3・・・負極
4・・・セパレータ
4a,4c,4e・・・樹脂層
4b,4d・・・基材層
5,6・・・絶縁板
7・・・電池蓋
8・・・安全弁機構
9・・・熱感抵抗素子
10・・・ガスケット
11・・・ディスク板
12・・・センターピン
13・・・正極リード
14・・・負極リード
20・・・巻回電極体
30・・・電池素子
32・・・正極リード
33・・・負極リード
34,35・・・樹脂片
35・・・負極リード
36・・・凹部
37・・・外装材
42・・・正極
42A・・・正極集電体
42B・・・正極合剤層
43・・・負極
43A・・・負極集電体
43B・・・負極合剤層
44・・・セパレータ
45・・・ゲル電解質層

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材層の少なくとも一主面上に樹脂層が設けられた構造を有し、
上記樹脂層は、無機物を有するセパレータ。
【請求項2】
請求項1において、
上記無機物の粒径は、1nm〜10μmの範囲内であるセパレータ。
【請求項3】
請求項1において、
上記セパレータの突き刺し強度は、100gf〜1000gfの範囲内であるセパレータ。
【請求項4】
請求項1において、
上記セパレータの透気度は、30sec/100cc〜1000sec/100ccの範囲内であるセパレータ。
【請求項5】
正極と負極とがセパレータを介して対向配置された非水電解質電池であって、
上記セパレータは、基材層の少なくとも一主面上に樹脂層が設けられた構造を有し、
上記樹脂層は、無機物を有する非水電解質電池。
【請求項6】
請求項5において、
上記無機物の粒径は、1nm〜10μmの範囲内である非水電解質電池。
【請求項7】
請求項5において、
上記セパレータの突き刺し強度は、100gf〜1000gfの範囲内である非水電解質電池。
【請求項8】
請求項5において、
上記セパレータの透気度は、30sec/100cc〜1000sec/100ccの範囲内である非水電解質電池。
【請求項9】
請求項5において、
一対の上記正極および上記負極あたりの完全充電状態における開回路電圧が4.2V〜4.6Vの範囲内である非水電解質電池。
【請求項10】
請求項5において、
一対の上記正極および上記負極あたりの完全充電状態における開回路電圧が4.25V〜4.6Vの範囲内である非水電解質電池。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate


【公開番号】特開2013−51204(P2013−51204A)
【公開日】平成25年3月14日(2013.3.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−227583(P2012−227583)
【出願日】平成24年10月15日(2012.10.15)
【分割の表示】特願2006−6254(P2006−6254)の分割
【原出願日】平成18年1月13日(2006.1.13)
【出願人】(000002185)ソニー株式会社 (34,172)
【Fターム(参考)】