JP3222932B2 - 非水系電池 - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は非水系電池に係わり、特
に作動電圧の低下が小さく、負荷特性に優れた非水系電
池を得ることを目的とした導電剤の改良に関する。
に作動電圧の低下が小さく、負荷特性に優れた非水系電
池を得ることを目的とした導電剤の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】非水系
電池において、導電性の良くない金属酸化物などを電極
材料として使用する場合、当該電極材料に導電剤を添加
して導電性を向上させることが行われている。
電池において、導電性の良くない金属酸化物などを電極
材料として使用する場合、当該電極材料に導電剤を添加
して導電性を向上させることが行われている。
【０００３】而して、従来、導電剤としては、アセチレ
ンブラック、カーボンブラック等の無定形炭素粉末、黒
鉛粉末、金属粉などが使用されている。
ンブラック、カーボンブラック等の無定形炭素粉末、黒
鉛粉末、金属粉などが使用されている。
【０００４】しかしながら、無定形炭素粉末や黒鉛粉末
は安定ではあるが導電性がさほど高くなく、また金属粉
はその本来の導電性はかなり高いが酸化されて導電性の
低い金属酸化物となり易いためさほど高い導電性を発現
しない。
は安定ではあるが導電性がさほど高くなく、また金属粉
はその本来の導電性はかなり高いが酸化されて導電性の
低い金属酸化物となり易いためさほど高い導電性を発現
しない。
【０００５】このように導電性の未だ充分でない導電剤
が使用されていたため、従来の非水系電池には、作動電
圧の低下が大きく、また負荷特性が未だ充分でないとい
う問題があった。
が使用されていたため、従来の非水系電池には、作動電
圧の低下が大きく、また負荷特性が未だ充分でないとい
う問題があった。
【０００６】本発明は、この問題を解消するべくなされ
たものであって、その目的とするところは、より導電性
の高い導電剤を使用することにより、作動電圧の低下が
少なく、負荷特性に優れた非水系電池を提供するにあ
る。
たものであって、その目的とするところは、より導電性
の高い導電剤を使用することにより、作動電圧の低下が
少なく、負荷特性に優れた非水系電池を提供するにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る非水系電池（以下、「本発明電池」と称
する。）は、正極及び／又は負極の導電剤として球状閉
殻炭素分子粉末が正極及び／又は負極の導電剤として球
状閉殻炭素分子粉末が正極及び／又は負極の合剤中に３
〜３０重量％の比率で配合されてなる。
の本発明に係る非水系電池（以下、「本発明電池」と称
する。）は、正極及び／又は負極の導電剤として球状閉
殻炭素分子粉末が正極及び／又は負極の導電剤として球
状閉殻炭素分子粉末が正極及び／又は負極の合剤中に３
〜３０重量％の比率で配合されてなる。
【０００８】本発明電池においては、正極及び／又は負
極の導電剤として、従来の無定形炭素粉末等の導電剤に
比し導電性の高い球状閉殻炭素分子粉末が使用される。
極の導電剤として、従来の無定形炭素粉末等の導電剤に
比し導電性の高い球状閉殻炭素分子粉末が使用される。
【０００９】かかる球状閉殻炭素分子としては、Ｃ60、
Ｃ70等に代表されるフラーレンが挙げられる。
Ｃ70等に代表されるフラーレンが挙げられる。
【００１０】本発明における球状閉殻炭素分子の正極合
剤又は負極合剤中への配合比率は、３〜３０重量％であ
る。その配合比率が３重量％未満の場合は、充分な導電
性が得られにくく、また３０重量％を越えた場合は、増
量に応じた導電性向上効果が得られないばかりでなく電
池容量の低下を招く。
剤又は負極合剤中への配合比率は、３〜３０重量％であ
る。その配合比率が３重量％未満の場合は、充分な導電
性が得られにくく、また３０重量％を越えた場合は、増
量に応じた導電性向上効果が得られないばかりでなく電
池容量の低下を招く。
【００１１】上記球状閉殻炭素分子粉末は、一種単独を
使用してもよく、必要に応じて二種以上を併用してもよ
く、また球状閉殻炭素分子粉末が高価であることに鑑
み、電圧特性や負荷特性などが実用上問題となる程低下
しない範囲で、従来のアセチレンブラック等の導電剤を
併用するようにしてもよい。
使用してもよく、必要に応じて二種以上を併用してもよ
く、また球状閉殻炭素分子粉末が高価であることに鑑
み、電圧特性や負荷特性などが実用上問題となる程低下
しない範囲で、従来のアセチレンブラック等の導電剤を
併用するようにしてもよい。
【００１２】従来の導電剤と併用する場合は、一般に球
状閉殻炭素分子粉末が導電剤中に、１０体積％以上含ま
れるようにすることが好ましい。
状閉殻炭素分子粉末が導電剤中に、１０体積％以上含ま
れるようにすることが好ましい。
【００１３】本発明電池は、上述の如く、導電性がさほ
ど高くない導電剤が使用されていた従来の非水系電池の
電圧特性や負荷特性を向上させるために、導電剤とし
て、導電性の極めて高い球状閉殻炭素分子粉末が使用さ
れる点に特徴を有する。それゆえ、正負両極の導電剤以
外の材料、電解液溶質、セパレータなどの電池を構成す
る他の部材については、従来非水系電池用として使用さ
れ、或いは提案されている種々の材料を制限なく使用す
ることが可能である。
ど高くない導電剤が使用されていた従来の非水系電池の
電圧特性や負荷特性を向上させるために、導電剤とし
て、導電性の極めて高い球状閉殻炭素分子粉末が使用さ
れる点に特徴を有する。それゆえ、正負両極の導電剤以
外の材料、電解液溶質、セパレータなどの電池を構成す
る他の部材については、従来非水系電池用として使用さ
れ、或いは提案されている種々の材料を制限なく使用す
ることが可能である。
【００１４】正極材料（活物質）としては、金属酸化物
（ＭｎＯ2 、改質ＭｎＯ2 、重質化ＭｎＯ2 、Ｍｏ
Ｏ2 、ＣｕＯ、Ｃｒ2 Ｏ3 、ＣｒＯ3 、Ｖ2 Ｏ5 な
ど）；金属硫化物（ＦｅＳ、ＴｉＳ2 、又はＭｏＳ2 な
ど）；金属セレン化物（ＴｉＳｅ2 など）；クロム、マ
ンガン、鉄、コバルト及びニッケルよりなる群から選ば
れた少なくとも一種の金属とＬｉとの複合酸化物が例示
される。
（ＭｎＯ2 、改質ＭｎＯ2 、重質化ＭｎＯ2 、Ｍｏ
Ｏ2 、ＣｕＯ、Ｃｒ2 Ｏ3 、ＣｒＯ3 、Ｖ2 Ｏ5 な
ど）；金属硫化物（ＦｅＳ、ＴｉＳ2 、又はＭｏＳ2 な
ど）；金属セレン化物（ＴｉＳｅ2 など）；クロム、マ
ンガン、鉄、コバルト及びニッケルよりなる群から選ば
れた少なくとも一種の金属とＬｉとの複合酸化物が例示
される。
【００１５】正極は、たとえば上記した正極材料を、球
状閉殻炭素分子粉末及びポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等の
結着剤と混練して正極合剤とした後、この正極合剤を集
電体としてのアルミニウムやステンレスなどからなる箔
やラス板（正極集電体）に圧延し、乾燥することにより
作製される。
状閉殻炭素分子粉末及びポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等の
結着剤と混練して正極合剤とした後、この正極合剤を集
電体としてのアルミニウムやステンレスなどからなる箔
やラス板（正極集電体）に圧延し、乾燥することにより
作製される。
【００１６】なお、球状閉殻炭素分子粉末は有機溶媒に
溶けるので、球状閉殻炭素分子粉末と正極材料とを有機
溶媒に混合してスラリーとした後、加熱して有機溶媒を
蒸散させるようにすれば、球状閉殻炭素分子粉末と正極
材料との均一な混合物が得られるので、導電性の高い、
すなわち内部抵抗の小さい電極を得る上で有利である。
溶けるので、球状閉殻炭素分子粉末と正極材料とを有機
溶媒に混合してスラリーとした後、加熱して有機溶媒を
蒸散させるようにすれば、球状閉殻炭素分子粉末と正極
材料との均一な混合物が得られるので、導電性の高い、
すなわち内部抵抗の小さい電極を得る上で有利である。
【００１７】負極材料としては、リチウム金属や、リチ
ウム合金、炭素材料などのリチウムを吸蔵放出可能な物
質が例示される。なお、炭素材料などの粉末材料は、こ
れをポリテトラフルオロエチレン等の結着剤と混練して
負極合剤として使用する。また、負極合剤についてもそ
の導電性を高めるべく、本発明における球状閉殻炭素分
子粉末を導電剤として添加配合するようにしてもよい。
ウム合金、炭素材料などのリチウムを吸蔵放出可能な物
質が例示される。なお、炭素材料などの粉末材料は、こ
れをポリテトラフルオロエチレン等の結着剤と混練して
負極合剤として使用する。また、負極合剤についてもそ
の導電性を高めるべく、本発明における球状閉殻炭素分
子粉末を導電剤として添加配合するようにしてもよい。
【００１８】また、電解質についても、エチレンカーボ
ネート、ジメチルカーボネート又はこれらの混合溶媒に
ＬｉＰＦ6 やＬｉＣｌ4 等の溶質を溶かした溶液など、
種々の非水系電解質を用いることができる。
ネート、ジメチルカーボネート又はこれらの混合溶媒に
ＬｉＰＦ6 やＬｉＣｌ4 等の溶質を溶かした溶液など、
種々の非水系電解質を用いることができる。
【００１９】
【作用】本発明電池においては、導電性が極めて高い球
状閉殻炭素分子粉末が正極及び／又は負極の導電剤とし
て使用されているので、当該球状閉殻炭素分子粉末が使
用された電極のＩＲドロップ（電極材料自体の内部抵抗
による電圧降下）が小さく、そのため分極が小さくな
る。
状閉殻炭素分子粉末が正極及び／又は負極の導電剤とし
て使用されているので、当該球状閉殻炭素分子粉末が使
用された電極のＩＲドロップ（電極材料自体の内部抵抗
による電圧降下）が小さく、そのため分極が小さくな
る。
【００２０】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記実施例により何ら限定され
るものではなく、その要旨を変更しない範囲において適
宜変更して実施することが可能なものである。
に説明するが、本発明は下記実施例により何ら限定され
るものではなく、その要旨を変更しない範囲において適
宜変更して実施することが可能なものである。
【００２１】（実施例１）円筒型の非水系電池を作製し
た。
た。
【００２２】〔正極の作製〕活物質としてのＬｉＣｏＯ
2 と、導電剤としてのＣ70（球状閉殻炭素分子粉末）
と、結着剤としてのフッ素樹脂とを、重量比８５：１
０：５で混合して正極合剤を得た。この正極合剤を、正
極集電体としてのアルミニウム箔に圧延し、乾燥して正
極を作製した。
2 と、導電剤としてのＣ70（球状閉殻炭素分子粉末）
と、結着剤としてのフッ素樹脂とを、重量比８５：１
０：５で混合して正極合剤を得た。この正極合剤を、正
極集電体としてのアルミニウム箔に圧延し、乾燥して正
極を作製した。
【００２３】〔負極の作製〕圧延、打ち抜きによりリチ
ウム金属からなる負極を作製した。
ウム金属からなる負極を作製した。
【００２４】〔非水系電解液の調製〕エチレンカーボネ
ートとジメチルカーボネートとの等体積混合溶媒に、Ｌ
ｉＰＦ6 を１モル／リットル溶かして電解液を調製し
た。
ートとジメチルカーボネートとの等体積混合溶媒に、Ｌ
ｉＰＦ6 を１モル／リットル溶かして電解液を調製し
た。
【００２５】〔本発明電池ＢＡ１の作製〕以上の正負両
極及び電解液を用いて円筒型の本発明電池ＢＡ１を作製
した（電池寸法：直径１４．２ｍｍ；長さ５０．０ｍ
ｍ）。なお、セパレータとしてイオン透過性のポリプロ
ピレン製の微孔性薄膜を用いた。
極及び電解液を用いて円筒型の本発明電池ＢＡ１を作製
した（電池寸法：直径１４．２ｍｍ；長さ５０．０ｍ
ｍ）。なお、セパレータとしてイオン透過性のポリプロ
ピレン製の微孔性薄膜を用いた。
【００２６】図１は作製した電池ＢＡ１の断面図であ
り、同図に示す電池ＢＡ１は、正極１及び負極２、これ
ら両電極を離隔するセパレータ３、正極リード４、負極
リード５、正極外部端子６、負極缶７などからなる。正
極１及び負極２は非水電解液が注入されたセパレータ３
を介して渦巻き状に巻き取られた状態で負極缶７内に収
容されており、正極１は正極リード４を介して正極外部
端子６に、また負極２は負極リード５を介して負極缶７
に接続され、電池ＢＡ１内部で生じた化学エネルギーを
電気エネルギーとして外部へ取り出し得るようになって
いる。
り、同図に示す電池ＢＡ１は、正極１及び負極２、これ
ら両電極を離隔するセパレータ３、正極リード４、負極
リード５、正極外部端子６、負極缶７などからなる。正
極１及び負極２は非水電解液が注入されたセパレータ３
を介して渦巻き状に巻き取られた状態で負極缶７内に収
容されており、正極１は正極リード４を介して正極外部
端子６に、また負極２は負極リード５を介して負極缶７
に接続され、電池ＢＡ１内部で生じた化学エネルギーを
電気エネルギーとして外部へ取り出し得るようになって
いる。
【００２７】（比較例１）正極の作製において、導電剤
としてＣ70に代えてアセチレンブラックを同じ比率（１
０重量％）で使用したこと以外は、実施例１と同様にし
て、比較電池ＢＣ１を作製した。
としてＣ70に代えてアセチレンブラックを同じ比率（１
０重量％）で使用したこと以外は、実施例１と同様にし
て、比較電池ＢＣ１を作製した。
【００２８】（実施例２）正極の作製において、導電剤
としてＣ70に代えてＣ60（球状閉殻炭素分子粉末）を同
じ比率（１０重量％）で使用し、また正極活物質として
ＬｉＣｏＯ2 に代えて改質二酸化マンガン（三洋電機社
製、商品名「ＣＤＭＯ」）を使用したこと以外は、実施
例１と同様にして、本発明電池ＢＡ２を作製した。
としてＣ70に代えてＣ60（球状閉殻炭素分子粉末）を同
じ比率（１０重量％）で使用し、また正極活物質として
ＬｉＣｏＯ2 に代えて改質二酸化マンガン（三洋電機社
製、商品名「ＣＤＭＯ」）を使用したこと以外は、実施
例１と同様にして、本発明電池ＢＡ２を作製した。
【００２９】（比較例２）正極の作製において、導電剤
としてＣ60に代えてアセチレンブラックを同じ比率（１
０重量％）で使用したこと以外は、実施例２と同様にし
て、比較電池ＢＣ２を作製した。
としてＣ60に代えてアセチレンブラックを同じ比率（１
０重量％）で使用したこと以外は、実施例２と同様にし
て、比較電池ＢＣ２を作製した。
【００３０】（作動電圧特性）本発明電池ＢＡ１及び比
較電池ＢＣ１について２ｍＡで放電を行い、各電池の電
圧特性を調べた。なお、放電終止電圧を２．７Ｖとし
た。
較電池ＢＣ１について２ｍＡで放電を行い、各電池の電
圧特性を調べた。なお、放電終止電圧を２．７Ｖとし
た。
【００３１】図２は、各電池の電圧特性を、縦軸に放電
時の電池電圧（Ｖ）を、また横軸に電池容量（ｍＡｈ）
をとって示したグラフである。同図より、本発明電池Ｂ
Ａ１は、比較電池ＢＣ１に比し、作動電圧が総じて高
く、作動電圧の低下が小さいことが分かる。
時の電池電圧（Ｖ）を、また横軸に電池容量（ｍＡｈ）
をとって示したグラフである。同図より、本発明電池Ｂ
Ａ１は、比較電池ＢＣ１に比し、作動電圧が総じて高
く、作動電圧の低下が小さいことが分かる。
【００３２】（負荷特性）本発明電池ＢＡ２及び比較電
池ＢＣ２について、電流値を上げていった場合の各電流
値における電池容量を測定して、各電池の負荷特性を調
べた。
池ＢＣ２について、電流値を上げていった場合の各電流
値における電池容量を測定して、各電池の負荷特性を調
べた。
【００３３】図３は、各電池の負荷特性を、縦軸に電池
容量（ｍＡｈ）を、また横軸に電流値（Ａ）をとって示
したグラフである。同図より、本発明電池ＢＡ２は、比
較電池ＢＣ２に比し、高負荷放電の場合にも、電池容量
が大きいことが分かる。
容量（ｍＡｈ）を、また横軸に電流値（Ａ）をとって示
したグラフである。同図より、本発明電池ＢＡ２は、比
較電池ＢＣ２に比し、高負荷放電の場合にも、電池容量
が大きいことが分かる。
【００３４】叙上の実施例では本発明を円筒型電池に適
用する場合の具体例について説明したが、電池の形状に
特に制限はなく、本発明は扁平型、角型等、種々の形状
の非水系電池に適用し得るものであり、また一次電池で
あるか二次電池であるかについても問われない。
用する場合の具体例について説明したが、電池の形状に
特に制限はなく、本発明は扁平型、角型等、種々の形状
の非水系電池に適用し得るものであり、また一次電池で
あるか二次電池であるかについても問われない。
【００３５】
【発明の効果】本発明に係る非水系電池では、正極及び
／又は負極の導電剤として導電性の極めて高い球状閉殻
炭素分子粉末が使用されているので、ＩＲドロップが小
さいため分極が小さく、このため作動電圧の低下が小さ
く、また負荷特性に優れるなど、本発明は優れた特有の
効果を奏する。
／又は負極の導電剤として導電性の極めて高い球状閉殻
炭素分子粉末が使用されているので、ＩＲドロップが小
さいため分極が小さく、このため作動電圧の低下が小さ
く、また負荷特性に優れるなど、本発明は優れた特有の
効果を奏する。
【図１】円筒型の本発明電池ＢＡ１の断面図である。
【図２】電圧特性図である。
【図３】負荷特性図である。
ＢＡ１ 電池 １ 正極 ２ 負極 ３ セパレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西尾 晃治 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 古川 修弘 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−314977（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−290887（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−275078（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−190555（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−101850（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−26073（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 4/62 H01M 4/02 H01M 10/40 H01M 6/16
Claims (1)
- 【請求項１】正極及び／又は負極の導電剤として球状閉
殻炭素分子粉末が正極及び／又は負極の合剤中に３〜３
０重量％の比率で配合されていることを特徴とする非水
系電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15587892A JP3222932B2 (ja) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | 非水系電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15587892A JP3222932B2 (ja) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | 非水系電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05325974A JPH05325974A (ja) | 1993-12-10 |
| JP3222932B2 true JP3222932B2 (ja) | 2001-10-29 |
Family
ID=15615484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15587892A Expired - Fee Related JP3222932B2 (ja) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | 非水系電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3222932B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6686094B2 (en) * | 1996-07-30 | 2004-02-03 | Sony Corporation | Non-acqueous electrolyte secondary cell |
| AU2003272899A1 (en) * | 2002-10-04 | 2004-04-23 | Mitsubishi Chemical Corporation | Additive to negative electrode material for lithium secondary battery, negative electrode material for lithium secondary battery and, using the negative electrode material for lithium secondary battery, negative electrode and lithium secondary battery |
| US7879260B2 (en) | 2002-10-04 | 2011-02-01 | Mitsubishi Chemical Corporation | Additive for anode material for lithium secondary battery, anode material for lithium secondary battery, anode and lithium secondary battery using the anode material for lithium secondary battery |
| KR100793659B1 (ko) * | 2002-10-31 | 2008-01-10 | 미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤 | 리튬 2차 전지용 정극 재료의 첨가제, 리튬 2차 전지용정극 재료, 그리고 이 리튬 2차 전지용 정극 재료를 사용한정극 및 리튬 2차 전지 |
-
1992
- 1992-05-22 JP JP15587892A patent/JP3222932B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05325974A (ja) | 1993-12-10 |
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