JP2001185095A

JP2001185095A - 二次電池

Info

Publication number: JP2001185095A
Application number: JP36442299A
Authority: JP
Inventors: Akira Yamaguchi; 晃山口; Akio Takahashi; 昭夫高橋; Tokuo Komaru; 篤雄小丸
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2001-07-06

Abstract

(57)【要約】【課題】終止電圧が高い場合であっても、充放電を繰
り返した後に大きな放電容量を得ることができる二次電
池を提供する。【解決手段】帯状の正極２１と負極２２とがセパレー
タ２３を介して巻回された巻回電極体２０を電池缶１１
の内部に備える。電池缶１１は、銅を芯材として構成さ
れている。また、電池缶１１は、芯材としての銅のみに
より構成されていてもよい。また、銅の外周面をニッケ
ルめっきすることにより形成された被覆層により覆われ
ていたり、銅とステンレス鋼とのクラッド材により構成
されていてもよい。このようにすれば、銅の腐食を防止
することができ、電池缶１１の耐食性を向上させること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、正極および負極と
共に電解質を備えた電極体が、外装部材に覆われてなる
二次電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子技術の進歩に伴い、電子機器
の高性能化，小型化およびポータブル化が進んでおり、
電子機器に使用する二次電池を高エネルギー密度化する
ことへの要求が高まっている。

【０００３】従来より、電子機器に使用する二次電池と
しては、ニッケル・カドミウム電池や鉛蓄電池などが使
用されている。しかし、これらのニッケル・カドミウム
電池や鉛蓄電池では、放電時の電池電圧（以下、放電電
圧ともいう。）が低く、十分に高いエネルギー密度が得
られないことが問題となっていた。

【０００４】そこで、ニッケル・カドミウム電池や鉛蓄
電池に代わり、ニッケル・カドミウム電池や鉛蓄電池よ
りも放電電圧が高い二次電池として、いわゆるリチウム
イオン二次電池が盛んに研究開発されている。このリチ
ウムイオン二次電池は、負極に炭素質材料などのリチウ
ムを吸蔵、離脱することが可能な材料を用い、正極にリ
チウム・コバルト複合酸化物などのリチウム含有化合物
を用いると共に、非水溶媒に電解質塩を溶解させた非水
電解質を正極と負極との間に介在させたものであり、放
電電圧が高いことに加えて、自己放電が少なく、充放電
サイクル寿命が長いという利点を有している。通常、こ
のリチウムイオン二次電池では、上述した正極，負極お
よび電解質により構成された電極体が、ステンレスなど
よりなる外装部材の内部に封入されている。

【０００５】ところで、携帯電話などの携帯用電子機器
では、内蔵されているＩＣ（Integrated Circuit；集積
回路）の作動電圧が低下したことや、電子機器の小型化
の要求が高まっていることに伴い、その電源には、１個
の二次電池（単セル）で構成されたバッテリーパックを
用いることが多くなっている。携帯用電子機器の電源と
してこのような単セルにより構成されたバッテリーパッ
クを用いる場合には、二次電池１個あたりに求められる
終止電圧が３Ｖ程度と従来よりも高いので、放電時間
（すなわち、放電深度）に対する電圧の変化が小さい二
次電池を使用することが好ましい。また、単セルにより
構成されたバッテリーパックを用いる場合、放電時に正
極から負極へ大電流が流れることとなるが、その際に求
められる放電容量の大きさが、従来よりも大きくなりつ
つあり、同時に、充放電を繰り返しても、ある程度大き
な放電容量を得られることが求められている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在用
いられている二次電池では、充放電を繰り返すと、バッ
テリーパックの単セルを構成するのに見合うだけの十分
な放電容量を得ることができないという問題があった。

【０００７】なお、特開平１０−２１８８９号公報に
は、アルミニウム系材料からなる芯体が銅により被覆さ
れたリチウムイオン二次電池の容器について開示されて
いる。このリチウムイオン二次電池の容器によれば、容
器の軽量化を図ることができると共に、缶の内周面とリ
チウムとの反応を防止することができる。しかしなが
ら、充放電サイクルを繰り返し行った際の特性などにつ
いては記載されていない。

【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、終止電圧が高い場合であっても、充
放電を繰り返した後に大きな放電容量を得ることができ
る二次電池を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による二次電池
は、正極および負極と共に電解質を備えた電極体が、正
極と電気的に接続された第１の外装部材および負極と電
気的に接続された第２の外装部材により覆われてなる二
次電池であって、第１の外装部材または第２の外装部材
の少なくとも一方の芯材が、銅（Ｃｕ）により構成され
るようにしたものである。

【００１０】本発明による二次電池では、第１の外装部
材または第２の外装部材の少なくとも一方の芯材が銅に
より構成されているので、放電を繰り返しても、放電時
間に対する電圧の変化が小さいという特性を有してお
り、大きな放電容量を得ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。なお、ここでは、
負極においてリチウム（Ｌｉ）を吸蔵・離脱する二次電
池の例を挙げて説明する。

【００１２】図１は、本発明の一実施の形態に係る二次
電池の断面構造を表すものである。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
で、例えば一端部が閉鎖され他端部が開放された電池缶
１１の内部に、帯状の正極２１と負極２２とがセパレー
タ２３を介して巻回された巻回電極体２０を有してい
る。電池缶１１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１２，１３がそ
れぞれ配置されている。電池缶１１の開放端部には、電
池蓋１４と、この電池蓋１４の内側に設けられた安全弁
機構１５およびＰＴＣ（Positive Temperature Coeffic
ient）素子１６とが、ガスケット１７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１１の内部
は密閉されている。ここで、電池缶１１が、本発明の
「第２の外装部材」の一具体例に対応している。また、
電池蓋１４が、本発明の「第１の外装部材」の一具体例
に対応している。

【００１３】なお、安全弁機構１５は、ＰＴＣ素子１６
を介して電池蓋１４と電気的に接続されており、電池の
内圧が一定以上となった場合にディスク板１５ａが反転
して電池蓋１４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。また、ＰＴＣ素子１６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。

【００１４】電池缶１１は、銅（Ｃｕ）を芯材として構
成されている。銅は、電線や電気機器の導線などにも広
く用いられており、電気抵抗率（比抵抗）の小さい材料
である。従って、充放電サイクルを繰り返した後であっ
ても、放電時間（すなわち、放電深度）に対する電圧の
低下量を小さくすることができる。よって、終止電圧が
高くなっても、大きな放電容量を得ることができる。特
に、単セルで構成されるバッテリーパック用の二次電池
として用いる場合などのように、放電時に大電流が流れ
た場合であっても、電池電圧の低下が少なく、大きな放
電容量を得ることができる。

【００１５】この電池缶１１は、芯材としての銅のみに
より構成されていてもよいし、それ以外の材料を含んで
構成されていてもよい。銅とそれ以外の材料とを含んで
構成されている例としては、銅の少なくとも一部が被覆
層により覆われているものや、銅と他の材料とのクラッ
ド材により構成されているものが挙げられる。ここで、
クラッド材とは、異種金属を重ね合わせて完全に結合さ
せた層状の複合合金（laminated-metal composites）の
ことを指す。クラッド材としては、銅とステンレス鋼と
のクラッド材が好ましい。電池缶１１の耐食性を向上さ
せることができるからである。

【００１６】なお、被覆層を設けたり、クラッド材を使
用する場合には、それらに用いる銅以外の材料の比抵抗
が銅の比抵抗よりも大きいと、銅のみからなる電池缶に
比べて、充放電サイクルを繰り返した後の放電容量が小
さくなってしまう。しかし、電池缶１１の外周面が銅に
より構成されていると、二次電池を長期にわたって使用
したり、保存しておく場合に、電池缶１１が外側から徐
々に腐食してしまうおそれがあるので、耐食性に優れた
材料により銅を被覆したり、耐食性に優れた材料と銅と
のクラッド材により電池缶１１を構成して、電池缶１１
の耐食性を向上させた方が好ましい。

【００１７】図２は、電池缶１１が、銅により形成され
た芯材１１ａと、この芯材１１ａの外周面（積層電極体
２０と接する面と反対側の面）を覆うように形成された
被覆層１１ｂとにより構成されている例を示すものであ
る。被覆層１１ｂは、例えば、芯材１１ａに対してニッ
ケル（Ｎｉ）めっき処理を施すことにより形成されたニ
ッケル膜により構成されている。このように被覆層１１
ｂを設けることにより、銅の腐食を防止することができ
る。特に、耐食材として有効であるニッケルにより形成
するようにすれば、腐食を効果的に防止することができ
る。

【００１８】被覆層１１ｂを設ける場合には、図２に示
したような構造に限らず、例えば、図３に示したよう
に、芯材１１ｂの外周面側に加えて、内周面（積層電極
体２０と接する面）側にも設けるようにしてもよい。こ
のように内周面側にも被覆層１１ｂを設けることによ
り、銅（芯材１１ａ）の腐食をより効果的に防止するこ
とができる。

【００１９】電池蓋１４は、例えば、銅により構成され
た芯材と、この芯材の内周面を覆うように形成された例
えばニッケルよりなる被覆層とにより構成されている。
芯材の内周面を被覆するのは、電池蓋１４を構成する銅
と後述する電解液とが接触しないようにするためであ
る。なお、電池蓋１４においても、その外周面に被覆層
を設けるようにしてもよいし、ステンレス鋼などと銅と
よりなるクラッド材により構成するようにしてもよい。

【００２０】巻回電極体２０は、例えばセンターピン２
４を中心に巻回されており、正極２１からは正極リード
２５が引き出され、負極２２からは負極リード２６が引
き出されている。正極リード２５は安全弁機構１５に溶
接されることにより電池蓋１４と電気的に接続されてお
り、負極リード２６は電池缶１１に溶接され電気的に接
続されている。

【００２１】正極２１は、例えば、金属箔よりなる正極
集電体層の両面に正極合剤層がそれぞれ設けられた構造
を有している。正極合剤層は、大きな充放電容量が得ら
れるのに十分な量の活物質（ここでは、リチウム）を含
んでいることが好ましく、例えば、正極活物質と、黒鉛
などの導電剤と、ポリフッ化ビニリデンなどの結着剤と
を含有して構成されている。正極活物質としては、例え
ば、リチウムを含有するリチウム複合酸化物もしくはリ
チウム複合硫化物が好ましい。特に、エネルギー密度を
高くするには、Ｌｉ_xＭ_yＯ_zを主体とするリチウム複
合酸化物が好ましい。なお、Ｍは一種以上の遷移金属ま
たはアルミニウムであることが好ましい。遷移金属とし
ては、コバルト（Ｃｏ），ニッケル，マンガン（Ｍ
ｎ），鉄（Ｆｅ），バナジウム（Ｖ）およびチタン（Ｔ
ｉ）のうちの少なくとも１種が好ましく、コバルト，ニ
ッケルおよびマンガンのうちの少なくとも１種が特に好
ましい。また、通常、ｘは０＜ｘ＜２の範囲内の値であ
り、ｙは０＜ｙ≦２の範囲内の値であり、ｚは２≦ｚの
範囲内の値である。

【００２２】負極２２は、例えば、正極２１と同様に、
金属箔よりなる負極集電体層の両面に負極合剤層がそれ
ぞれ設けられた構造を有している。負極合剤層は、例え
ば、リチウムを吸蔵および離脱することが可能な材料
と、ポリフッ化ビニリデンなどの結着剤とを含んで構成
されている。リチウムを吸蔵および離脱することが可能
な材料としては、例えば、炭素質材料，結晶質または非
晶質の酸化物，あるいは高分子材料のいずれか１種また
は２種以上を含んで構成されたものが挙げられる。中で
も炭素質材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非
常に少ないので好ましい。なお、炭素質材料としては、
例えば、熱分解炭素類、ピッチコークス，ニードルコー
クス，石油コークスもしくは石炭コークスなどのコーク
ス類、グラファイト類，ガラス状炭素類，有機高分子化
合物焼成体（例えば、フェノール樹脂またはフラン樹脂
を焼成したもの），炭素繊維あるいは活性炭などが挙げ
られる。また、酸化物としては酸化スズ（ＳｎＯ₂）な
どが挙げられ、高分子材料としてはポリアセチレンやポ
リピロールなどが挙げられる。また、これらの負極材料
に代えて、リチウム金属あるいはリチウム合金により構
成することも可能である。

【００２３】セパレータ２３は、例えば、ポリプロピレ
ンあるいはポリエチレンなどのポリオレフィン系の材料
よりなる多孔質膜、またはセラミック性の不織布などの
無機材料よりなる多孔質膜により構成されており、これ
らの２種以上の多孔質膜を積層した構造とされていても
よい。

【００２４】また、セパレータ２３には電解液が含浸さ
れている。電解液は、非水溶媒に電解質塩としてリチウ
ム塩を溶解させたものである。非水溶媒としては、例え
ば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、
ビニレンカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、ジ
エチルカーボネート、γ−ブチルラクトン、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、ジエチルエーテル、スルホラン、メチ
ルスルホラン、アセトニトリルあるいはプロピオニトリ
ルが適当であり、これらのうちの２種以上を混合して使
用してもよい。

【００２５】リチウム塩としては、例えば、ＬｉＣｌＯ
₄、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＢ
（Ｃ₆Ｈ₅）₄、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＣＨ₃ＳＯ₃Ｌ
ｉあるいはＣＦ₃ＳＯ₃Ｌｉが適当であり、これらのう
ちの２種以上を混合して使用してもよい。

【００２６】この二次電池は、例えば、次のようにして
製造することができる。

【００２７】まず、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、Ｎ−メチルピロリドンなどの
溶剤に分散して正極合剤スラリーとしたのち、この正極
合剤スラリーを正極集電体層の両面に塗布し乾燥させ、
圧縮成型して正極合剤層を形成し、正極２１を作製す
る。

【００２８】次いで、例えばリチウムを吸蔵および離脱
することが可能な材料と結着剤とを混合し、Ｎ−メチル
ピロリドンなどの溶剤に分散して負極合剤スラリーとし
たのち、この負極合剤スラリーを負極集電体層の両面に
塗布し乾燥させ、圧縮成型して負極合剤層を形成し、負
極２２を作製する。

【００２９】続いて、正極集電体層に正極リード２６を
溶接などにより取り付けると共に、負極集電体層に負極
リード２７を溶接などにより取り付ける。そののち、正
極２１と負極２２とをセパレータ２３を介して多数巻回
し、負極リード２６の先端部を電池缶１１に溶接すると
共に、正極リード２５の先端部を安全弁機構１５に溶接
して、巻回した正極２１および負極２２を一対の絶縁板
１２，１３で挟み、上述した構成を有する電池缶１１の
内部に収納する。正極２１および負極２２を電池缶１１
の内部に収納したのち、電解液を電池缶１１の内部に注
入してセパレータ２３に含浸させ、電池缶１１の開口端
部に、上述した構成を有する電池蓋１４，安全弁機構１
５およびＰＴＣ素子１６をガスケット１７を介してかし
めることにより固定する。これにより、図１に示した二
次電池が形成される。

【００３０】この二次電池は、次のように作用する。

【００３１】この二次電池では、充電を行うと、例え
ば、正極２１からリチウムがイオンとなって脱離し、セ
パレータ２３に含浸された電解液を介して負極２２に吸
蔵される。放電を行うと、例えば、負極２２からリチウ
ムがイオンとなって脱離し、セパレータ２３に含浸され
た電解液を介して正極２１に吸蔵される。ここでは、電
池缶１１および電池蓋１４の芯材が銅により構成されて
いるので、充放電を繰り返しても、大きな放電容量が得
られる。

【００３２】このように本実施の形態に係る二次電池に
よれば、電池缶１１および電池蓋１４の芯材を銅により
構成するようにしたので、充放電を繰り返しても、放電
時間に対する電池電圧の変化が小さい二次電池とするこ
とができる。従って、終止電圧を高くした場合において
も大きな放電容量を得ることができる。また、放電時に
大電流が流れる重負荷放電下においても、大きな放電容
量を得ることができる。

【００３３】更に、電池缶１１を、芯材１１ａと被覆層
１１ｂとにより構成したり、芯材と他の材料とのクラッ
ド材により構成するようにすれば、銅の腐食を防止する
ことができ、電池缶１１の耐食性を向上させることがで
きる。

【００３４】

【実施例】次に、本発明の具体的な実施例について、図
１を参照して詳細に説明する。

【００３５】（実施例１）まず、フィラーとしての石炭
系コークス１００重量部に対して、バインダとしてのコ
ールタール系ピッチを３０重量部を加え、これらを約１
００℃に加熱して混合したのち、プレス機により圧縮成
型し、炭素成型体の前駆体を得た。次いで、この前駆体
を１０００℃以下の温度で焼成することにより、炭素成
型体を得た。続いて、２００℃以下の温度で溶融したコ
ールタール系ピッチを炭素成型体に含浸する工程と、炭
素成型体を１０００℃以下の温度で焼成する工程とを数
回繰り返したのち、炭素成型体を不活性雰囲気中におい
て２８００℃で熱処理することにより黒鉛化し、更に粉
砕して分級し、粉末状とした。

【００３６】得られた粉末状の材料について、Ｘ線回折
法により構造解析を行ったところ、（００２）面の面間
隔は０．３３７ｎｍであり、（００２）面のＣ軸結晶子
厚みは５０．０ｎｍであった。また、ピクノメータ法に
より真密度を求めたところ、２．２３ｇ／ｃｍ³であ
り、ＪＩＳＫ−１４６９に記載されている方法により嵩
密度を求めたところ、０．９８ｇ／ｃｍ³であった。更
に、ＢＥＴ（Brunauer,Emmett,Teller）法により比表面
積を求めたところ１．６ｍ²／ｇであり、島津微小圧縮
試験機（島津製作所社製ＭＣＴＭ−５００）を用いて黒
鉛化粒子の破壊強度を求めたところ、その平均値は７．
０×１０^-5Ｐａ／ｍｍ²（７．１ｋｇｆ／ｍｍ²）であ
った。また、レーザ回折法により粒度分布を求めたとこ
ろ、累積１０％粒径が１３．３μｍ，累積５０％粒径が
３０．６μｍ，累計９０％粒径が５５．７μｍであり、
平均粒径は３３．０μｍであった。

【００３７】粉末状の黒鉛化物を得たのち、得られた黒
鉛化物を９０重量部、結着剤としてポリフッ化ビニリデ
ンを１０重量部の割合で混合して負極合剤を調製し、溶
剤であるＮ−メチルピロリドンに分散してスラリー（ペ
ースト）状にした。

【００３８】続いて、このスラリー状の負極合剤を厚さ
１０μｍの帯状の銅箔よりなる負極集電体層の両面に塗
布して乾燥させ、一定の圧力を加えて圧縮成型し、負極
２２を作製した。そののち、負極集電体層の一端部に銅
製の負極リード２６を取り付けた。

【００３９】また、炭酸リチウム（Ｌｉ₂ＣＯ₃）０．
５モルと炭酸コバルト（ＣＯＣＯ₃）１モルとを混合
し、空気中において９００℃で５時間焼成した。そのの
ち、この焼成物についてＸ線回折測定により構造解析を
行ったところ、ＪＣＰＤＳファイルに登録されているＬ
ｉＣｏＯ₂の回折ピークとよく一致しており、得られた
焼成物はＬｉＣｏＯ₂であることが確認された。更に、
このＬｉＣｏＯ₂を粉砕し、レーザ回折法により得られ
る累積５０％粒径が１５μｍのＬｉＣｏＯ₂粉末とし
た。

【００４０】続いて、得られたＬｉＣｏＯ₂粉末９５重
量部と炭酸リチウム粉末５重量部とを混合したのち、こ
の混合物を正極活物質として９１重量部、導電剤として
鱗片状黒鉛を６重量部、結着剤としてポリフッ化ビニリ
デンを３重量部の割合でそれぞれ混合して正極合剤を調
製し、溶剤であるＮ−メチルピロリドンに分散してスラ
リー状にした。そののち、スラリー状の正極合剤を厚さ
２０μｍの帯状のアルミニウム箔よりなる正極集電体層
の両面に塗布して乾燥させ、一定の圧力を加えて圧縮成
型し、正極２１を作製した。正極２１を作製したのち、
正極集電体層の一端部にアルミニウム製の正極リード２
５を取り付けた。

【００４１】正極２１および負極２２をそれぞれ作製し
たのち、厚さ２５μｍの微多孔性ポリプロピレンフィル
ムよりなるセパレータ２３を用意し、負極２２，セパレ
ータ２３，正極２１，セパレータ２３の順に積層して渦
巻状に多数巻回して巻回電極体２０とした。巻回電極体
の外径は１８ｍｍとした。

【００４２】巻回電極体２０を作製したのち、巻回電極
体２０を一対の絶縁板１２，１３で挟み、正極リード２
５を安全弁機構１５に溶接すると共に、負極リード２６
を銅製の電池缶１１に溶接して、巻回電極体２０を電池
缶１１の内部に収納した。巻回電極体２０を電池缶１１
の内部に収納したのち、電池缶１１の内部に電解液を注
入した。電解液には、エチレンカーボネートとジメチル
カーボネートとを等容量混合した溶媒に電解質塩として
ＬｉＰＦ₆を１．０モル／リットルの割合で溶解させた
ものを用いた。そののち、表面にアスファルトを塗布し
たガスケット１７を介してニッケルにより被覆された銅
材よりなる電池蓋１４を電池缶１１にかしめることによ
り、直径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍの図１に示した円筒型
の二次電池を得た。

【００４３】このようにして得られた二次電池につい
て、２３℃において充放電試験を行った。具体的には、
まず、充放電を１サイクル行って、３Ｖに至るまでの放
電容量を求めた。その際、充電は、０．７Ａの定電流で
電池電圧が４．２Ｖに達するまで行うと共に、そののち
４．２Ｖの定電圧で充電時間の総計が４時間に達するま
で行った。一方、放電は、５Ａの定電流で電池電圧が２
Ｖに達するまで行った。得られた結果を表１に示す。ま
た、このときの電池電圧と放電時間との関係を図４（デ
ータＡ）に示す。なお、図４において、縦軸は電池電圧
（単位；Ｖ）を表し、横軸は放電時間（単位；ｈｏｕ
ｒ）を表している。

【００４４】

【表１】

【００４５】次いで、上述した１サイクル目の放電容量
を求める際と同様の条件で充電を行うと共に、０．２Ａ
の定電流で電池電圧が３Ｖに達するまで放電を行う充放
電を６００サイクル行った。続いて、上述した１サイク
ル目の放電容量を求める際と同様の条件で充電および放
電を行って、６００サイクル後の放電容量を求めた。得
られた結果を表１に示す。また、このときの電池電圧と
放電時間との関係を図４（データＢ）に示す。

【００４６】（実施例２）銅を芯材とし、この芯材の内
周面および外周面に電気めっき方法を用いてニッケルめ
っきを施した電池缶１１を用いたことを除き、実施例１
と同様にして二次電池を作製した。なお、めっき溶には
ＮｉＳＯ₄−ＮｉＣｌ₂−Ｈ₃ＢＯ₃を用い、陽極には
ニッケルを用いた。本実施例においても、得られた二次
電池について、実施例１と同様にして充放電試験を行
い、１サイクル目および６００サイクル後について、放
電容量をそれぞれ求めると共に、電池電圧と放電時間と
の関係をそれぞれ調べた。得られた結果を、表１および
図４に示す。なお、図４において、データＣは本実施例
の１サイクル目の結果を示し、データＤは本実施例の６
００サイクル後の結果を示している。

【００４７】（実施例３）銅を芯材とすると共に、銅と
ステンレス鋼とのクラッド材よりなる電池缶１１を用い
たことを除き、実施例１と同様にして二次電池を作製し
た。なお、銅とステンレス鋼との割合は、銅：ステンレ
ス鋼＝７５：２５とした。本実施例においても、得られ
た二次電池について、実施例１と同様にして充放電試験
を行い、１サイクル目および６００サイクル後につい
て、放電容量をそれぞれ求めると共に、電池電圧と放電
時間との関係をそれぞれ調べた。得られた結果を、表１
および図４に示す。なお、図４において、データＥは本
実施例の１サイクル目の結果を示し、データＦは本実施
例の６００サイクル後の結果を示している。

【００４８】なお、実施例１〜３に対する比較例とし
て、鉄を芯材とし、この芯材の内周面および外周面にニ
ッケルめっきを施した電池缶を用いたことを除き、実施
例１〜３と同様にして二次電池を作製した。比較例にお
いても、得られた二次電池について、実施例１〜３と同
様にして充放電試験を行い、１サイクル目および６００
サイクル後について、放電容量をそれぞれ求めると共
に、電池電圧と放電時間との関係をそれぞれ調べた。得
られた結果を、表１および図４に併せて示す。なお、図
４において、データＧは比較例の１サイクル目の結果を
示し、データＨは比較例の６００サイクル後の結果を示
している。

【００４９】表１からも分かるように、６００サイクル
後に５Ａの電流で放電した場合に、実施例１〜３の二次
電池では、いずれも２２２ｍＡｈ以上という大きな容量
が得られ、６００サイクル経過後であっても十分に放電
可能であることが確認された。特に、実施例１，２の二
次電池では、それぞれ３００ｍＡｈ以上という大きな容
量が得られた。一方、比較例においては、２０ｍＡｈと
いう極めて小さな容量しか得られなかった。すなわち、
銅を芯材として電池缶１１を構成すれば、充放電を繰り
返しても大きな放電容量が得られることが分かった。

【００５０】このように１サイクル目の放電容量は、実
施例１〜３および比較例のいずれもほぼ等しい値であっ
たにもかかわらず、充放電サイクルを繰り返し行うこと
によって容量に差が出たのは、３Ｖに至るまでの放電容
量としたことによる影響が大きい。すなわち、図４にも
示されているように、充放電サイクルを行うことによっ
て次第に電池素子が劣化して内部抵抗が高くなったため
に、１サイクル目の比べて６００サイクル後では、放電
初期における電池電圧の低下が大きくなっている。その
結果、比較例の二次電池では、放電開始直後に電圧が３
Ｖ以下となってしまい、放電容量が極めて小さくなって
しまったのである。しかし、銅の比抵抗は１．７×１０
^-6Ω・ｃｍであり、鉄の比抵抗（９．８×１０^-6Ω・ｃ
ｍ）よりも小さいので、実施例１〜３の二次電池では、
放電開始直後の電圧変化が少なく、ある程度の時間放電
した後に電圧が３Ｖに達するので、大きな放電容量が得
られたのである。

【００５１】なお、６００サイクル後において、実施例
１の二次電池の放電容量の方が、実施例２の二次電池の
放電容量よりも大きくなっているのは、ニッケルの比抵
抗（６．９×１０^-6Ω・ｃｍ）が銅のそれよりも大きい
ためであると考えられる。

【００５２】以上、実施の形態および実施例を挙げて本
発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および各実
施例に限定されるものではなく、種々変形可能である。
例えば、上記実施の形態では、電池缶１１および電池蓋
１４の芯材の両方を銅により構成するようにしたが、少
なくとも一方の芯材が銅により構成されていれば、本発
明の効果を得ることができる。

【００５３】また、上記実施の形態では、芯材１１ａに
対してニッケルめっき処理を施すことにより形成された
被覆膜１１ｂを具体例として挙げて説明したが、被覆膜
１１ｂは、蒸着法やＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n ）法などの他の方法を用いて形成されたものであって
もよい。更に、上記実施の形態では、被覆膜１１ｂを芯
材１１ｂの内周面または外周面に設けるようにしたが、
被覆膜１１ｂは、芯材１１ｂの少なくとも一部に設けら
れていればよい。

【００５４】また、上記実施の形態では、液状の電解質
である電解液を用いた二次電池について説明したが、電
解液に代えて、高分子化合物に電解液を保持させたゲル
状の電解質、イオン伝導性を有する高分子化合物に電解
質塩を分散させた固体状の電解質あるいは固体状の無機
電解質などの他の電解質を用いるようにしてもよい。

【００５５】加えて、上記実施の形態では、巻回構造を
有する円筒型の二次電池について一例を具体的に挙げて
説明したが、本発明は他の構成を有する円筒型の二次電
池についても適用することができる。更に、円筒型以外
のコイン型，ボタン型あるいは角型などの他の形状を有
する二次電池についても同様に適用することができる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように請求項１ないし請求
項８のいずれか１項に記載の二次電池によれば、第１の
外装部材または第２の外装部材の少なくとも一方の芯材
を銅により構成するようにしたので、充放電を繰り返し
ても、放電時間に対する電池電圧の変化が小さい二次電
池とすることができる。よって、終止電圧を高くした場
合においても大きな放電容量を得ることができるという
効果を奏する。

【００５７】特に、請求項２ないし請求項４のいずれか
１項に記載の二次電池によれば、銅により構成された芯
材の少なくとも一部に被覆層を設けるように構成したの
で、芯材の腐食を防止することができ、外装部材の耐食
性を向上させることができるという効果を奏する。

【００５８】また、請求項５または請求項６記載の二次
電池によれば、第１の外装部材または第２の外装部材の
少なくとも一方を、芯材としての銅と他の材料とのクラ
ッド材により構成するようにしたので、外装部材の耐食
性を向上させることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る二次電池の構成を
表す断面図である。

【図２】図１に示した二次電池の電池缶の一構成例を表
す断面図である。

【図３】図１に示した二次電池の電池缶の他の構成例を
表す断面図である。

【図４】本発明の実施例１〜３および比較例に係る二次
電池についての電池電圧と放電時間との関係を表す特性
図である。

【符号の説明】

１１…電池缶、１１ａ…芯材、１１ｂ…被覆層、１２，
１３…絶縁板、１４…電池蓋、１５…安全弁機構、１６
…ＰＴＣ素子、１７…ガスケット、２０…巻回電極体、
２１…正極、２２…負極、２３…セパレータ、２４…セ
ンターピン、２５…正極リード、２６…負極リード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小丸篤雄福島県郡山市日和田町高倉字下杉下１番地の１株式会社ソニー・エナジー・テック内Ｆターム(参考） 5H011 AA03 CC06 CC10 CC12 DD18 DD21 5H029 AJ02 BJ02 BJ14 DJ02 EJ01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極および負極と共に電解質を備えた電
極体が、前記正極と電気的に接続された第１の外装部材
および前記負極と電気的に接続された第２の外装部材に
より覆われてなる二次電池であって、前記第１の外装部材または前記第２の外装部材の少なく
とも一方の芯材が、銅（Ｃｕ）により構成されているこ
とを特徴とする二次電池。
【請求項２】前記銅（Ｃｕ）により構成された芯材の
少なくとも一部は、被覆層により覆われていることを特
徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項３】前記被覆層は、めっき処理を施すことに
より形成されたものであることを特徴とする請求項２記
載の二次電池。
【請求項４】前記被覆層は、ニッケル（Ｎｉ）めっき
により形成されたものであることを特徴とする請求項３
記載の二次電池。
【請求項５】前記第１の外装部材または前記第２の外
装部材の少なくとも一方は、前記芯材としての銅（Ｃ
ｕ）と他の材料とのクラッド材により構成されているこ
とを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項６】前記他の材料が、ステンレス鋼であるこ
とを特徴とする請求項５記載の二次電池。
【請求項７】前記負極は、リチウム（Ｌｉ）を吸蔵お
よび離脱することが可能な材料を含むことを特徴とする
請求項１記載の二次電池。
【請求項８】前記電解質は、電解質塩と、この電解質
塩を溶解する非水溶媒とを含むことを特徴とする請求項
１記載の二次電池。