(57)【要約】【課題】負極材料の微細化を抑え、サイクル特性の良好なコイン型二次電池の正極体を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、正極ケース、負極ケースおよび絶縁パッキングで構成される容器の内部に正極ペレットと金属リチウムを収納したコイン型電池において、正極活物質、導電剤およびバインダーからなる正極ペレットが、側面の少なくとも一部にその側面形状に沿った断面形状が四角形、半円形または半楕円形のいずれかの溝を有することを特徴とするものである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極ケース、負極ケースおよび絶縁パッキングで構成される容器の内部に正極ペレットと金属リチウムを収納した電池において、正極活物質、導電剤およびバインダーからなる正極ペレットが、側面の少なくとも一部にその側面形状に沿った断面形状が四角形、半円形または半楕円形のいずれかの溝を有することを特徴とするコイン型電池。
【請求項２】
正極ケース、負極ケースおよび絶縁パッキングで構成される容器の内部に正極ペレットと金属リチウムを収納した電池において、正極活物質、導電剤およびバインダーからなる正極ペレットが、上面または下面の一部にその側面形状に沿った断面形状が四角形、半円形または半楕円形のいずれかの溝を有することを特徴とするコイン型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は充放電サイクルの優れたコイン型二次電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コイン型二次電池は、総じて円筒や角型等の形状に比べ、その製造工程が簡素であるため、製造コストが安い。また、小型化、軽量化も可能なことから、各種電子機器の主電源やメモリーバックアップ用電源として用いられている。
【０００３】
従来のコイン型二次電池の代表的な製造法は、負極端子を兼ねた浅い皿状の負極ケース２に絶縁パッキング３を取付け、それを上向きに開口させた状態で、その内部に負極４、金属リチウム５、セパレータ６および正極ペレット７を重ねて配置し、電解液を充填した後、下向きに開口した正極端子を兼ねたカップ状の正極ケース１を絶縁パッキング３の外側にはめ合わせる。その後、正極ケース１の開口部を油圧プレス機などで内方に径小となるようにかしめ、絶縁パッキング３を圧縮して正極ケース１および負極ケース２の開口部を封口する（図1）。
【０００４】
直径がφ１０ｍｍ以上のコイン型二次電池は、従来産業機器などのバックアップ電源として使用されていたが、近年産業機器などの非常用電源やポータブル機器のメイン電源に使用されるようになり、深い深度でのサイクルの長寿命化が必要となった。また、直径がφ１０ｍｍ以下のコイン型二次電池は、携帯電話のバックアップ電源として使用されており、深い深度のサイクル特性はあまり必要でなかった。しかし、コイン型二次電池の直径が小さくなり、厚みも薄くなってきたために、相対的に放電の深度が深くなるために深い深度でのサイクル特性が必要となってきた。
【０００５】
しかしながらコイン型二次電池は、負極として主にアルミニウム金属を用いており深い深度でのサイクル特性があまり良くない。これは、サイクル寿命が主に負極の劣化によるものであり、リチウムイオンの出入りによる負極の伸縮による負極の微細化が原因である。特に電池組立て時において、負極にリチウムを直接圧着するため、負極中にリチウムイオンが急激に拡散し、負極の表面を微細化してしまう。従ってサイクル特性の改良には、電池組立て時の負極表面の微細化を減らすことが有効である。このような方法として負極表面に被膜を形成して負極表面の微細化を減らすという方法がある（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−２３７２９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の方法では、被膜が負極材料とリチウムの反応を阻害して完全に反応しないという課題を有していた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明は、正極ケース、負極ケースおよび絶縁パッキングで構成される容器の内部に正極ペレットと金属リチウムを収納したコイン型電池において、正極活物質、導電剤およびバインダーからなる正極ペレットが、側面の少なくとも一部にその側面形状に沿った断面形状が四角形、半円形または半楕円形のいずれかの溝を有することを特徴とするものであり、これにより負極材料に直接圧着するリチウム量を減らすことができるため、負極材料の微細化を抑えることができる。また、正極ペレットに配置させているリチウムは電池組立て後に正極ペレットの活物質中に入り、充放電に利用することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、負極材料に直接圧着するリチウム量を減らすことができ、負極材料へのダメージ（負極材料の微細化）を抑えることができるため、サイクル特性を改良することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、正極ケース、負極ケースおよび絶縁パッキングで構成される容器の内部に正極ペレットと金属リチウムを収納した電池において、正極活物質、導電剤およびバインダーからなる正極ペレットの側面、上面もしくは下面に溝を設けておき、電池組立て時にリチウムの一部または全部を正極側に移すことにより、負極材料へ直接圧着するリチウムを減らし、負極材料の微細化を抑えられることを見出したものである。
【実施例１】
【００１０】
以下、本発明の詳細を直径４ｍｍ、厚さ１．４ｍｍのコイン型マンガンリチウム二次電池の実施例で説明する。
【００１１】
（実施例１）
ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製で、周縁部に絶縁パッキング３を取付けた皿状の負極ケース２の内側に接合された負極４の内面に、金属リチウム５を所定量である０．５ｍｌの９０％の量を圧着し、ポリフェニレンサルファイド製不織布からなるセパレータ６、マンガン酸リチウム複合酸化物に導電剤としてカーボンブラック、結着剤としてフッ素樹脂粉末をそれぞれ混合した正極合剤を図３のように側面に溝を持ちその溝に金属リチウム９を０．５ｍｌの１０％の量を有する正極体８を順に配置し、プロピレンカーボネイトと１，２−ジメトキシエタンを体積比１：１に混合した２成分系の混合溶媒にリチウム塩としてＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2を１モル／ｌ溶解した電解液を２ｍｌ充填した後、カップ状のステンレス鋼の正極ケース１をかぶせた。これを、封口金型でカシメ封口を行い、電池Ａとした。
【００１２】
（実施例２）
負極４の内面に金属リチウム５を０．５ｍｌの７０％の量を圧着し、正極ペレットの溝に０．５ｍｌの３０％の金属リチウム９を有する正極体を用い、実施例１と同様の処方で電池を作製し、電池Ｂとした。
【００１３】
（実施例３）
負極４の内面に金属リチウム５を０．５ｍｌの５０％の量を圧着し、正極ペレットの溝に０．５ｍｌの５０％の金属リチウム９を有する正極体を用い、実施例１と同様の処方で電池を作製し、電池Ｃとした。
【００１４】
（実施例４）
負極４の内面に金属リチウム５を０．５ｍｌの８０％の量を圧着し、正極ペレットの表面に穴を設け、その穴に０．５ｍｌの２０％の金属リチウム９を有する正極体を用い、実施例１と同様の処方で電池を作製し、電池Ｄとした。
【００１５】
（比較例１）
また、本実施例で作られた電池と比較するために、従来の円柱状の正極ペレットを用いた電池を作製し、電池Ｅとした。
【００１６】
以上のようにして製造した電池Ａ〜電池Ｅについて、公称容量１００％での充放電サイクル特性を測定した。放電容量が公称容量の５０％になるまでのサイクル回数の結果を表
１に示す。
【００１７】
【表１】
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電池Ｅでは平均１８回、最高２１回であったが、実施例の電池Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、最低でも２５回であった。中でも、特に、所定量の５０％を正極ペレットに配置した電池Ｃはサイクル特性が良い。これは、組立て時に負極材料に圧着するリチウム量を減らすことができ、負極材料へのダメージを抑えることができたためである。
【００１８】
この発明は、負極材料としてアルミニウムを用いている電池のサイクル特性の向上が目的である。このため、前記の実施例ではコイン型マンガンリチウム二次電池を用いたが、ほかの二次電池、例えば、ニオブリチウム二次電池、バナジウムリチウム二次電池等についても同様に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明は、正極ペレットにリチウムを配置することにより負極材料へのダメージを抑えサイクル特性を向上させることができるので、負極にアルミニウム金属を用いているコイン型電池には有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来のコイン型二次電池の断面図
【図２】本発明の一実施例にかかるコイン型二次電池の断面図
【図３】本発明の一実施例にかかる正極体の傾斜図
【符号の説明】
【００２１】
１  正極ケース
２  負極ケース
３  絶縁パッキング
４  負極
５  金属リチウム
６  セパレータ
７  正極ペレット
８  正極体
９  金属リチウム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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